EP0945589A1 - Managing method for a hydrocarbon production facility - Google Patents
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- EP0945589A1 EP0945589A1 EP99400689A EP99400689A EP0945589A1 EP 0945589 A1 EP0945589 A1 EP 0945589A1 EP 99400689 A EP99400689 A EP 99400689A EP 99400689 A EP99400689 A EP 99400689A EP 0945589 A1 EP0945589 A1 EP 0945589A1
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Definitions
- the present invention relates to a method of driving a installation for producing hydrocarbons in the form of oil and gas, comprising several wells, a network of gas under pressure to activate the wells, a network collector of hydrocarbons produced and a downstream processing unit for hydrocarbons produced.
- all oil wells include a production column that connects the bottom of the well located at the level of the hydrocarbon tank, with a well head located at its upper part.
- the production column defines with the casing forming the wall of the well, an annular space.
- the production column is connected to a pipeline fitted with a flow sensor for the hydrocarbons produced and a nozzle oil outlet which adjusts the flow of hydrocarbons produced.
- a known procedure for driving such a well operated according to the mode Eruptive consists in controlling the flow of hydrocarbons produced by this well to a setpoint or to control the position of the oil outlet nozzle to a value opening setpoint.
- a well operated in the mode activated by injecting gas from a pressurized gas network additionally includes an annular insulation joint at its lower end, gas injection valves arranged at intervals optimized along the production column, a gas injection pipe in the annular space provided with a nozzle for adjusting the flow rate of injected gas.
- the gas injected has the effect of lightening the hydrocarbons which circulate in the production column which facilitates their ascent to the wellhead.
- a procedure for driving a well operated in the mode activated by gas injection is described in document FR 2 672 936.
- This procedure consists of acting simultaneously on the oil outlet nozzle and on the adjustment nozzle of the gas flow injected to regulate the flow of hydrocarbons produced according to the value of physical quantities measured by sensors, such as pressure and the temperature of the hydrocarbons upstream of the oil outlet nozzle, the pressure in the annular space or the flow of gas injected into the well.
- a well operated in the mode activated by a pumping device submerged includes like wells exploited according to the other two modes, a pipeline fitted with an oil outlet connected to the upper part of the production column, plus another pipe connected to the upper part of the annular space, equipped with a gas ventilation nozzle. This duse allows regulate the ventilation gas flow, i.e. extract the excess gas from the well free under the thermodynamic conditions of the well bottom.
- Such a well further comprises, at the bottom a submerged pump, driven by an electric motor powered by a frequency converter, which allows raise the hydrocarbons from the bottom of the well to the wellhead by the column of production.
- a procedure for driving a well operated in the mode activated by a submerged pumping device is described in French patent application no. 98 01782 of 13.02.1998.
- This procedure consists in adjusting the oil flow produced to act simultaneously on the oil outlet and gas ventilation faults and on the speed of the electric motor, as a function of the pressures upstream of the two due to the intensity absorbed by the electric motor and physical quantities indicators of well production such as downhole pressure, temperature or the oil outlet flow rate from the well.
- Each of these control procedures acts according to one or more several physical quantities specific to the controlled well. They don't hold account of the operating state of the other wells, nor of the behavior of the network of activation gas common to all wells activated by gas injection, such as that resulting from a gas deficit following a drop in availability or an excess consumption, or the behavior of the hydrocarbon collection network products, or the behavior of the downstream processing unit, which are common to all the wells.
- procedure dynamic gas allocation limits the effect of disturbances on the injection gas network pressure. This procedure consists in allocating a debit of activation gas at each well, calculated according to the activation gas available in the network and the gas sensitivity of each well.
- a functioning incident on a well can, through common installations, creating disturbances on part or all of other wells and cause a total shutdown of the installations.
- the object of the present invention is precisely to remedy these disadvantages in proposing a method of operating a production of hydrocarbons in the form of oil and gas, comprising several wells, a network for collecting the hydrocarbons produced, a downstream unit for processing hydrocarbons produced, method which takes into account the operating states of all wells and the evolution of physical quantities representative of the operation of the various elements of the installation.
- the method of the invention also makes it possible to conduct an installation of production of hydrocarbons additionally comprising an activation gas network of wells activated by gas injection.
- the method of the invention is applicable both for starting and stop the wells only to drive them after start-up.
- the invention proposes a method of operating an installation production of hydrocarbons in the form of oil and gas, comprising several well, a collection network of hydrocarbons produced, a downstream processing unit hydrocarbons produced, said network and said downstream unit comprising sensors measurements of physical quantities representative of their operation, each well being controlled according to an individual procedure using parameters of modifiable control and data representative of the operating status of the single well controlled, the method being characterized in that it consists in modifying automatically the control parameters used by the individual procedure control of each well, according to at least one of the physical quantities measured data representative of the operating states of all well.
- At least one of the wells being activated by gas injection the installation additionally comprising a gas network under activation pressure of said well, fitted with a quantity measurement sensor representative of its operating state, it consists in comparing the value of said physical quantity at a very high predetermined threshold, and in the case where said value is greater than said threshold to modify at least one parameter of the individual procedure for checking at least one well activated by gas injection, to initiate at least one action to increase gas consumption of activation so as to bring back the measured pressure of the network of activation gas at a value lower than that of the very high predetermined threshold.
- the physical quantity measured is the pressure of the activation gas network of the wells activated by injection gas.
- the action of increasing the consumption of activation gas consists in starting at least one activated well by injection of gas at a standstill.
- the action of increasing the consumption of activation gas consists in increasing the flow rate of injected gas in at least one well activated by gas injection, during production.
- the actions of increasing of the activation gas consumption of the wells activated by gas injection are assigned a predetermined execution priority rank and the action initiated to increasing the consumption of activation gas is the highest priority action given the operating condition of each well.
- At least one of the wells being activated by gas injection the installation additionally comprising a gas network under activation pressure of said well, fitted with a quantity measurement sensor representative of its functioning, it consists in comparing the value of said physical quantity at a predetermined high threshold, and in the case where said value is less than said threshold to modify at least one parameter of the procedure individual control of at least one well activated by gas injection, to initiate the minus an action to decrease the consumption of activation gas so to reduce the measured pressure of the activation gas network to a value higher than that of the predetermined high threshold.
- the physical quantity measured is the pressure of the activation gas network of the wells activated by injection gas.
- the action of reducing the consumption of activation gas consists in stopping at least one well activated by gas injection during production.
- the action of reducing the consumption of activation gas consists in reducing the flow rate of gas injected into at least one well activated by gas injection, during production.
- the actions of reducing the consumption of activation gas from the wells activated by gas injection are assigned a predetermined execution priority rank and the action initiated to reducing the consumption of activation gas is the highest priority action given the operating condition of each well.
- the invention consists in comparing the value of a physical quantity measured at a very high predetermined threshold, and in the case where the value of said physical quantity is greater than said threshold to be modified at at least one parameter of the individual control procedure for at least one well, to initiate at least one action to decrease the production of hydrocarbons so as to reduce the value of the physical quantity measured to a value lower than that of the very high predetermined threshold.
- the action of reducing the Hydrocarbon production involves shutting down a well during production.
- the action of reducing the Hydrocarbon production consists of reducing the production of a well being production.
- the actions of reducing hydrocarbon production is assigned a priority of execution priority predetermined and the action initiated to decrease the production of hydrocarbons is the highest priority action taking into account the operating state of each of the well.
- the invention consists in comparing the value of a physical quantity measured at a predetermined high threshold, and in the case where the value of said physical quantity is less than said threshold to be modified at least one parameter of the individual control procedure for at least one well, to initiate at least one action to increase the production of hydrocarbons so as to reduce the value of the physical quantity measured to a value greater than that of the predetermined high threshold.
- the action of increasing hydrocarbon production consists of increasing the production of hydrocarbons a well in production.
- the action of increasing Hydrocarbon production consists of starting a shutdown well.
- the actions of increasing of hydrocarbon production are assigned a priority of execution priority predetermined and the action initiated to increase the production of hydrocarbons is the highest priority action taking into account the operating state of each of the well.
- the method of the invention is used for operate an oil and gas production facility comprising several wells, a pressurized activation gas network, a network collector of hydrocarbons produced, a downstream processing unit for hydrocarbons produced.
- the device also includes, not shown in FIG. 1, means for securing the installation.
- the supervisor PLC 64 is provided with a memory which contains a program for the implementation of the method of conducting the installation of production of hydrocarbons.
- PLCs 61 to 64 are also connected to the implementation system installation security which informs them of the security features of the the installation and therefore the unavailability of these elements, including wells.
- the supervisor automaton 64 compares the pressure of the injection gas network 35 measured by the sensor 36, at a predetermined high threshold.
- the supervisor PLC 64 gives orders, in the form of changes to control parameters to automatons 62 and 63 for controlling wells 5 and 6 activated by gas injection, for increase the flow rate of gas injected and therefore lower the pressure of the gas injection network 35.
- the supervisor PLC 64 reads from the memory of PLC 62, thanks to the two-way communication means, the operating state of the well 5. If this state indicates that well 5 is in production mode, that is to say that it produces hydrocarbons at a rate controlled by the control procedure individual well 5. To increase the gas flow injected the automat 64 supervisor increases the gas flow setpoint stored in the PLC 62 in the form of a control parameter.
- the supervisor PLC 64 repeats this operation until the pressure in the activation gas network 35 falls below the value of the high threshold. If after a predetermined experimental time the pressure is always higher than the high threshold, the supervision 64 controller executes a sequence of similar operations to increase the production of well 6 activated by injection gas.
- the supervisory automaton 64 checks that this well is not unavailable and gives a start command by modifying the status parameter corresponding in the control automaton of this well.
- Actions on the oil outlet and gas ventilation faults for increase the flow rates of hydrocarbons produced by each well, initiated either by increase in setpoint values either by starting a shutdown well, are performed by each PLC 62 and 63 according to the individual control procedure from each well 5 and 6.
- the priority ranks are assigned on the one hand to actions of increasing production, that is to say actions to start up and to put into operation the production of wells and on the other hand, actions to reduce production, that is to say actions to put the minimum production system into operation and to shut down.
- These priority rank assignments are stored in the supervisor PLC 64 in the form of tables such as the following tables T1 and T2: Well Priority of actions to increase production Numbers Type Reference fig. 1 and 2 Start-up Production start-up 1 E 1 1 2 2 AGL 5 4 6 3 AGL 6 5 7 4 APP 25 3 0 Well Priority of actions to reduce production Numbers Type Reference fig. 1 and 2 Minimum production regime Stop 1 E 1 3 5 2 AGL 5 2 4 3 AGL 6 1 3 4 APP 25 0 6
- E means that the well is of eruptive type, AGL that it is of the type activated by gas injection and APP that it is activated by pumping.
- the supervisor automaton 64 also contains in memory tables of the possible transitions, between the various initial and final states of the wells, which have the following structure:
- the state of the wells is as follows: Well No. Well states (stored in the individual control machines for each well) 1 Minimum production regime 2 Stopped-ready to start 3 Stopped-ready to start 4 Unavailable
- the automaton 64 supervisor constantly compares the value of the pressure in the pipeline 45, measured by the sensor 53, at a high threshold P1 and at a very high threshold P2, P1 and P2 being predetermined according to the characteristics of the installation. When the value of the pressure in line 45 is between P1 and P2 the PLC 64 does not initiate any action.
- the supervisor PLC 64 searches the table T1 for the action the highest priority in increasing hydrocarbon production.
- the most priority is that of rank 2 which corresponds to the setting in production mode of the well n ° 1.
- TABLE T4 the only possibility of reaching this state is from the state minimum production regime.
- the supervisor PLC 64 thanks to the means of communication with PLC 60, checks that the state of well # 1 is in working order production minimum and if this is the case as in our example (TABLE T5), gives, via the means of communication, to the automaton 60, the order to change well 1 to "production speed" state and the value of the flow rate setpoint oil to respect.
- the state of the wells is as follows: Well No. Well States 1 Production regime 2 Stopped-ready to start 3 Stopped-ready to start 4 Unavailable
- the PLC 64 supervisor After expiry of an experimentally defined time delay for give the requested action time to execute, the PLC 64 supervisor again compares the value of the pressure in the pipe 45 with the thresholds P1 and P2. If the value of the pressure in the pipe 45 is less than the threshold P1, the supervisor PLC 64 searches in table T1 for the action of increasing highest priority hydrocarbon production. In our example considering that actions of ranks 1 and 2 have already been carried out, the action with the highest priority is that of rank 3 which corresponds to the start of well n ° 4, whose operating state is "unavailable".
- the supervisor PLC 64 searches in table T1 for the action highest priority possible increase in hydrocarbon production, which is that of rank 4 which corresponds to the start of well n ° 2. This well being of the type activated by gas injection, the PLC 64 also checks the availability of gas in the injection gas network 35, checking that the pressure measured by the sensor 36 is higher than the nominal operating value of this network 35 established in according to the characteristics of the elements of the installation.
- the supervisor PLC 64 gives to the machine 62 orders to switch the well into start-up mode.
- the operating state of the wells is as follows: Well No. Well States 1 production regime 2 starter regime 3 Stopped-ready to start 4 Unavailable
- the operating state of the wells is as follows: Well No. Well States 1 production regime 2 starter regime 3 Stopped-ready to start 4 Stopped-ready to start
- the supervisor PLC 64 compares the value of the pressure in the line 45 at threshold P1 and P2. If the value of the pressure in the pipe 45 is less than the threshold P1, the supervisor PLC 64 searches in the table T1 the most priority action to increase hydrocarbon production, which is that of rank 3 corresponding to the transition to start-up mode of well No. 4.
- the supervisor automaton 64 gives, via the communication means, to the local automatic control unit 61 for well 4, the order to pass well 4 to startup state. This order is interpreted by the individual control procedure from well 4 which initiates the start sequence.
- the operating state of the wells is then as follows: Well No. Well States 1 Production regime 2 Start-up regime 3 Stopped-ready to start 4 Start-up regime
- the supervisor PLC 64 searches in table T2 for the reduction action highest priority hydrocarbon production.
- the most priority is that of rank 1 which corresponds to the partial load shedding of well n ° 3, this since the well is in the stopped-ready to start state, this action cannot be carried out.
- the supervisor PLC 64 searches for the next highest priority action which is that of row 2 which corresponds to the partial load shedding of well n ° 2. Well # 2 being in starting regime this action is not feasible. PLC supervisor 64 search for the next highest priority action which is that of rank 3 which corresponds partial load shedding of well no. 1.
- the supervisor PLC 64 gives by via communication means, to the individual control machine 60 from well 1, the order to pass well 1 to the state corresponding to the minimum speed of production. This order is interpreted by the individual control procedure of the well 1 which acts accordingly.
- the operating state of the wells is then as follows: Well No. Well States 1 Minimum production regime 2 Start-up regime 3 Stopped-ready to start 4 starter regime
- the 64 supervisor simultaneously compares the pressure in the separator tank 39, measured by sensor 49, with two high and very high thresholds respectively P3 and P4. If this pressure exceeds the P4 threshold, it initiates actions to decrease the oil production according to the priorities assigned to these actions, taking into account operating states of the wells. If this pressure is below threshold P3 PLC 64 initiates actions to increase oil production as a function priorities assigned to these actions taking into account the operating states Wells.
- the supervision 64 controller simultaneously compares the level of liquid in the separator flask 39, measured by means of the sensor 40, with two high and very high thresholds P5 and P6 respectively. Yes this pressure exceeds the P6 threshold it initiates actions to decrease production of oil according to the priorities assigned to these actions taking into account the states operating wells. If this pressure is below threshold P5, the PLC 64 initiates actions to increase oil production according to priorities allocated to these actions, taking into account the operating states of the wells.
- any operating anomaly such as engorgement downstream of line 45 or an overproduction of upstream oil which results in an increase in the pressure in line 45 drives automatically a series of actions to decrease production which have the effect to quickly reduce the pressure in line 45 below the value of P2 threshold and thus prevent it from reaching a triggering threshold security which generally leads to a shutdown of the installation.
- Actions for decrease production being prioritized and executed taking into account the operating status of the wells is optimally managed.
- the production of oil is maintained at its value. maximum which corresponds to a value of the pressure in the pipe 45 included between thresholds P1 and P2, respecting the operating constraints of the tank safely separator.
- the invention is not limited to the operation of an installation such as that described above which has four wells, an injection gas network, a network collector of hydrocarbons produced and a downstream treatment installation. She also applies to the operation of an installation comprising several tens of wells, several injection gas networks, several collecting networks hydrocarbons and several downstream processing units.
Abstract
Description
La présente invention concerne une méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurs puits, un réseau de gaz sous pression d'activation des puits, un réseau collecteur des hydrocarbures produits et une unité aval de traitement des hydrocarbures produits.The present invention relates to a method of driving a installation for producing hydrocarbons in the form of oil and gas, comprising several wells, a network of gas under pressure to activate the wells, a network collector of hydrocarbons produced and a downstream processing unit for hydrocarbons produced.
Elle trouve son application dans l'exploitation des gisements d'hydrocarbures à terre ou en mer.It finds its application in the exploitation of deposits of oil on land or at sea.
L'exploitation des puits se fait généralement selon trois modes :
- le mode éruptif,
- le mode activé par injection de gaz,
- le mode activé par un dispositif de pompage immergé.
- eruptive mode,
- the mode activated by gas injection,
- the mode activated by a submerged pumping device.
Quel que soit leur mode d'exploitation tous les puits pétroliers comprennent une colonne de production qui relie le fond du puits situé au niveau du réservoir d'hydrocarbures, à une tête de puits située à sa partie supérieure.Whatever their mode of exploitation, all oil wells include a production column that connects the bottom of the well located at the level of the hydrocarbon tank, with a well head located at its upper part.
La colonne de production définit avec le tubage formant la paroi du puits, un espace annulaire.The production column defines with the casing forming the wall of the well, an annular space.
A la partie supérieure du puits la colonne de production est reliée à une canalisation équipée d'un capteur de débit des hydrocarbures produits et d'une duse de sortie d'huile qui permet de régler le débit des hydrocarbures produits.At the upper part of the well, the production column is connected to a pipeline fitted with a flow sensor for the hydrocarbons produced and a nozzle oil outlet which adjusts the flow of hydrocarbons produced.
Une procédure connue de conduite d'un tel puits exploité selon le mode éruptif consiste à asservir le débit des hydrocarbures produits par ce puits à une valeur de consigne ou à asservir la position de la duse de sortie d'huile à une valeur de consigne d'ouverture.A known procedure for driving such a well operated according to the mode Eruptive consists in controlling the flow of hydrocarbons produced by this well to a setpoint or to control the position of the oil outlet nozzle to a value opening setpoint.
Un puits exploité selon le mode activé par injection de gaz à partir d'un réseau de gaz sous pression, comprend en plus un joint d'isolation annulaire à son extrémité inférieure, des vannes d'injection de gaz disposées à des intervalles optimisés le long de la colonne de production, une conduite d'injection de gaz dans l'espace annulaire munie d'une duse de réglage du débit de gaz injecté.A well operated in the mode activated by injecting gas from a pressurized gas network, additionally includes an annular insulation joint at its lower end, gas injection valves arranged at intervals optimized along the production column, a gas injection pipe in the annular space provided with a nozzle for adjusting the flow rate of injected gas.
Le gaz injecté a pour effet d'alléger les hydrocarbures qui circulent dans la colonne de production ce qui facilite leur remontée vers la tête de puits. The gas injected has the effect of lightening the hydrocarbons which circulate in the production column which facilitates their ascent to the wellhead.
Une procédure de conduite d'un puits exploité selon le mode activé par
injection de gaz est décrite dans le document FR 2 672 936. Cette procédure
consiste à agir simultanément sur la duse de sortie d'huile et sur la duse de réglage
du débit de gaz injecté pour régler le débit des hydrocarbures produits en fonction de
la valeur de grandeurs physiques mesurées par des capteurs, telles que la pression
et la température des hydrocarbures en amont de la duse de sortie d'huile, la
pression dans l'espace annulaire ou le débit de gaz injecté dans le puits.A procedure for driving a well operated in the mode activated by
gas injection is described in
Un puits exploité selon le mode activé par un dispositif de pompage immergé comprend comme les puits exploités selon les deux autres modes, une canalisation équipée d'une de sortie d'huile reliée à la partie supérieure de la colonne de production, plus une autre canalisation reliée à la partie supérieure de l'espace annulaire, équipée d'une duse de ventilation de gaz. Cette duse permet de régler le débit de gaz de ventilation c'est à dire d'extraire du puits l'excédant de gaz libre dans les conditions thermodynamiques du fond de puits.A well operated in the mode activated by a pumping device submerged includes like wells exploited according to the other two modes, a pipeline fitted with an oil outlet connected to the upper part of the production column, plus another pipe connected to the upper part of the annular space, equipped with a gas ventilation nozzle. This duse allows regulate the ventilation gas flow, i.e. extract the excess gas from the well free under the thermodynamic conditions of the well bottom.
Un tel puits comporte en plus, au fond une pompe immergée, entraínée par un moteur électrique alimenté par un variateur de fréquence, qui permet de remonter les hydrocarbures du fond de puits vers la tête de puits par la colonne de production.Such a well further comprises, at the bottom a submerged pump, driven by an electric motor powered by a frequency converter, which allows raise the hydrocarbons from the bottom of the well to the wellhead by the column of production.
Une procédure de conduite d'un puits exploité selon le mode activé par un dispositif de pompage immergé est décrite dans la demande de brevet française n° 98 01782 du 13.02.1998. Cette procédure consiste pour régler le débit d'huile produite à agir simultanément sur les duses de sortie d'huile et de ventilation de gaz et sur la vitesse du moteur électrique, en fonction des pressions en amont des deux duses, de l'intensité absorbée par le moteur électrique et de grandeurs physiques indicatrices de la production du puits telles que la pression en fond de puits, la température ou le débit de sortie d'huile du puits.A procedure for driving a well operated in the mode activated by a submerged pumping device is described in French patent application no. 98 01782 of 13.02.1998. This procedure consists in adjusting the oil flow produced to act simultaneously on the oil outlet and gas ventilation faults and on the speed of the electric motor, as a function of the pressures upstream of the two due to the intensity absorbed by the electric motor and physical quantities indicators of well production such as downhole pressure, temperature or the oil outlet flow rate from the well.
Chacune de ces procédures de contrôle agit en fonction d'une ou plusieurs grandeurs physiques propres au puits contrôlé. Elles ne tiennent pas compte de l'état de fonctionnement des autres puits, ni du comportement du réseau de gaz d'activation commun à tous les puits activés par injection de gaz, tel que celui qui résulte d'un déficit en gaz consécutif à une baisse de disponibilité ou à un excès de consommation, ni du comportement du réseau collecteur des hydrocarbures produits, ni du comportement de l'unité aval de traitement, qui sont communs à tous les puits.Each of these control procedures acts according to one or more several physical quantities specific to the controlled well. They don't hold account of the operating state of the other wells, nor of the behavior of the network of activation gas common to all wells activated by gas injection, such as that resulting from a gas deficit following a drop in availability or an excess consumption, or the behavior of the hydrocarbon collection network products, or the behavior of the downstream processing unit, which are common to all the wells.
Une autre procédure mise en oeuvre pour la conduite d'un puits exploité selon le mode activé par injection de gaz, connue sous le nom de procédure d'allocation dynamique de gaz, permet de limiter l'effet des perturbations sur la pression du réseau de gaz d'injection. Cette procédure consiste à allouer un débit de gaz d'activation à chaque puits, calculé en fonction du gaz d'activation disponible dans le réseau et de la sensibilité au gaz de chaque puits.Another procedure implemented for the management of an exploited well according to the mode activated by gas injection, known as the procedure dynamic gas allocation, limits the effect of disturbances on the injection gas network pressure. This procedure consists in allocating a debit of activation gas at each well, calculated according to the activation gas available in the network and the gas sensitivity of each well.
Cette procédure d'allocation dynamique de gaz présente deux inconvénients :
- elle ne tient pas compte de l'état de fonctionnement des puits et donc des besoins spécifiques à chaque état,
- elle ne tient pas compte de l'état qui résulte d'une modification du débit de gaz alloué et donc du nouveau besoin réel.
- it does not take into account the operating state of the wells and therefore the needs specific to each state,
- it does not take into account the state which results from a modification of the allocated gas flow rate and therefore from the new real need.
Ces inconvénients peuvent rendre cette procédure inopérante notamment pendant les phases de démarrage des puits.These drawbacks can make this procedure inoperative, in particular during the well start-up phases.
Ainsi des perturbations sur le réseau collecteur d'hydrocarbures telles qu'un engorgement de circuit, une variation de la quantité de gaz d'injection disponible, une montée excessive d'un niveau de liquide dans un ballon séparateur, une montée de pression dans un circuit conduisent à des mises en sécurité des installations et par conséquent à des arrêts de production.Thus disturbances on the hydrocarbon collecting network such a circuit congestion, a variation in the quantity of injection gas available, an excessive rise of a liquid level in a separator flask, a pressure rise in a circuit leads to safety trips installations and therefore production stoppages.
Un incident de fonctionnement sur un puits peut, par l'intermédiaire des installations communes, créer des perturbations sur une partie ou sur la totalité des autres puits et entraíner un arrêt total des installations.A functioning incident on a well can, through common installations, creating disturbances on part or all of other wells and cause a total shutdown of the installations.
A l'occasion de tels incidents surtout lors des phases de mise en sécurité ou de redémarrage, les équipements sont soumis à des contraintes mécaniques, thermiques et hydrauliques très fortes qui peuvent les endommager et dans tous les cas réduire leur durée de vie.During such incidents, especially during the safety phases or restart, the equipment is subject to mechanical stress, very strong thermal and hydraulic conditions which can damage them and in all cases reduce their lifespan.
La présente invention a précisément pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant une méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurs puits, un réseau collecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitement des hydrocarbures produits, méthode qui prend en compte les états de fonctionnement de tous puits et l'évolution de grandeurs physiques représentatives du fonctionnement des divers éléments de l'installation.The object of the present invention is precisely to remedy these disadvantages in proposing a method of operating a production of hydrocarbons in the form of oil and gas, comprising several wells, a network for collecting the hydrocarbons produced, a downstream unit for processing hydrocarbons produced, method which takes into account the operating states of all wells and the evolution of physical quantities representative of the operation of the various elements of the installation.
La méthode de l'invention permet aussi de conduire une installation de production d'hydrocarbures comportant en plus un réseau de gaz d'activation de puits activés par injection de gaz.The method of the invention also makes it possible to conduct an installation of production of hydrocarbons additionally comprising an activation gas network of wells activated by gas injection.
La méthode de l'invention est applicable aussi bien pour démarrer et arrêter les puits que pour les conduire après démarrage. The method of the invention is applicable both for starting and stop the wells only to drive them after start-up.
Grâce à l'invention des arrêts de production liés à des perturbations sur le réseau de gaz d'activation, sur le réseau collecteur des hydrocarbures produits et sur l'unité de traitement aval peuvent être évités et la production maintenue à son niveau optimal en toute sécurité.Thanks to the invention of production stoppages linked to disturbances in the activation gas network, on the collector network of hydrocarbons produced and on downstream processing unit can be avoided and production kept at its level optimal safely.
A cette fin, l'invention propose une méthode de conduite d'une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz, comprenant plusieurs puits, un réseau collecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitement des hydrocarbures produits, ledit réseau et ladite unité aval comportant des capteurs de mesures de grandeurs physiques représentatives de leur fonctionnement, chaque puits étant contrôlé selon une procédure individuelle utilisant des paramètres de contrôle modifiables et des données représentatives de l'état de fonctionnement du seul puits contrôlé, la méthode étant caractérisée en ce qu'elle consiste à modifier automatiquement les paramètres de contrôle utilisés par la procédure individuelle de contrôle de chacun des puits, en fonction d'au moins une des grandeurs physiques mesurées et des données représentatives des états de fonctionnement de tous les puits.To this end, the invention proposes a method of operating an installation production of hydrocarbons in the form of oil and gas, comprising several well, a collection network of hydrocarbons produced, a downstream processing unit hydrocarbons produced, said network and said downstream unit comprising sensors measurements of physical quantities representative of their operation, each well being controlled according to an individual procedure using parameters of modifiable control and data representative of the operating status of the single well controlled, the method being characterized in that it consists in modifying automatically the control parameters used by the individual procedure control of each well, according to at least one of the physical quantities measured data representative of the operating states of all well.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un des puits étant activé par injection de gaz , l'installation comportant en plus un réseau de gaz sous pression d'activation dudit puits, muni d'un capteur de mesure d'une grandeur physique représentative de son état de fonctionnement, elle consiste à comparer la valeur de ladite grandeur physique à un seuil très haut prédéterminé, et dans le cas où ladite valeur est supérieure audit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits activé par injection de gaz, pour initier au moins une action d'augmentation de la consommation de gaz d'activation de manière à ramener la pression mesurée du réseau de gaz d'activation à une valeur inférieure à celle du seuil très haut prédéterminé.According to another characteristic of the invention, at least one of the wells being activated by gas injection, the installation additionally comprising a gas network under activation pressure of said well, fitted with a quantity measurement sensor representative of its operating state, it consists in comparing the value of said physical quantity at a very high predetermined threshold, and in the case where said value is greater than said threshold to modify at least one parameter of the individual procedure for checking at least one well activated by gas injection, to initiate at least one action to increase gas consumption of activation so as to bring back the measured pressure of the network of activation gas at a value lower than that of the very high predetermined threshold.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la grandeur physique mesurée est la pression du réseau de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz.According to another characteristic of the invention, the physical quantity measured is the pressure of the activation gas network of the wells activated by injection gas.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation de la consommation de gaz d'activation consiste à démarrer au moins un puits activé par injection de gaz à l'arrêt.According to another characteristic of the invention, the action of increasing the consumption of activation gas consists in starting at least one activated well by injection of gas at a standstill.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation de la consommation de gaz d'activation consiste à augmenter le débit de gaz injecté dans au moins un puits activé par injection de gaz, en cours de production.According to another characteristic of the invention, the action of increasing the consumption of activation gas consists in increasing the flow rate of injected gas in at least one well activated by gas injection, during production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions d'augmentation de la consommation de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour augmenter la consommation de gaz d'activation est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits.According to another characteristic of the invention, the actions of increasing of the activation gas consumption of the wells activated by gas injection are assigned a predetermined execution priority rank and the action initiated to increasing the consumption of activation gas is the highest priority action given the operating condition of each well.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un des puits étant activé par injection de gaz, l'installation comportant en plus un réseau de gaz sous pression d'activation dudit puits, muni d'un capteur de mesure d'une grandeur physique représentative de son fonctionnement, elle consiste à comparer la valeur de ladite grandeur physique à un seuil haut prédéterminé, et dans le cas où ladite valeur est inférieure audit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits activé par injection de gaz, pour initier au moins une action de diminution de la consommation de gaz d'activation de manière à ramener la pression mesurée du réseau de gaz d'activation à une valeur supérieure à celle du seuil haut prédéterminé.According to another characteristic of the invention, at least one of the wells being activated by gas injection, the installation additionally comprising a gas network under activation pressure of said well, fitted with a quantity measurement sensor representative of its functioning, it consists in comparing the value of said physical quantity at a predetermined high threshold, and in the case where said value is less than said threshold to modify at least one parameter of the procedure individual control of at least one well activated by gas injection, to initiate the minus an action to decrease the consumption of activation gas so to reduce the measured pressure of the activation gas network to a value higher than that of the predetermined high threshold.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la grandeur physique mesurée est la pression du réseau de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz.According to another characteristic of the invention, the physical quantity measured is the pressure of the activation gas network of the wells activated by injection gas.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action de diminution de la consommation de gaz d'activation consiste à arrêter au moins un puits activé par injection de gaz en cours de production.According to another characteristic of the invention, the action of reducing the consumption of activation gas consists in stopping at least one well activated by gas injection during production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action de diminution de la consommation de gaz d'activation consiste à diminuer le débit de gaz injecté dans au moins un puits activé par injection de gaz, en cours de production.According to another characteristic of the invention, the action of reducing the consumption of activation gas consists in reducing the flow rate of gas injected into at least one well activated by gas injection, during production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions de diminution de la consommation de gaz d'activation des puits activés par injection de gaz sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour diminuer la consommation de gaz d'activation est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits.According to another characteristic of the invention, the actions of reducing the consumption of activation gas from the wells activated by gas injection are assigned a predetermined execution priority rank and the action initiated to reducing the consumption of activation gas is the highest priority action given the operating condition of each well.
Selon une autre caractéristique, l'invention consiste à comparer la valeur d'une grandeur physique mesurée à un seuil très haut prédéterminé, et dans le cas où la valeur de ladite grandeur physique est supérieure au dit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits, pour initier au moins une action de diminution de la production d'hydrocarbures de manière à ramener la valeur de la grandeur physique mesurée à une valeur inférieure à celle du seuil très haut prédéterminé.According to another characteristic, the invention consists in comparing the value of a physical quantity measured at a very high predetermined threshold, and in the case where the value of said physical quantity is greater than said threshold to be modified at at least one parameter of the individual control procedure for at least one well, to initiate at least one action to decrease the production of hydrocarbons so as to reduce the value of the physical quantity measured to a value lower than that of the very high predetermined threshold.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action de diminution de la production d'hydrocarbures consiste à arrêter un puits en cours de production.According to another characteristic of the invention, the action of reducing the Hydrocarbon production involves shutting down a well during production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action de diminution de la production d'hydrocarbures consiste à diminuer la production d'un puits en cours de production. According to another characteristic of the invention, the action of reducing the Hydrocarbon production consists of reducing the production of a well being production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions de diminution de la production d'hydrocarbures sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour diminuer la production d'hydrocarbures est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits.According to another characteristic of the invention, the actions of reducing hydrocarbon production is assigned a priority of execution priority predetermined and the action initiated to decrease the production of hydrocarbons is the highest priority action taking into account the operating state of each of the well.
Selon une autre caractéristique, l'invention consiste à comparer la valeur d'une grandeur physique mesurée à un seuil haut prédéterminé, et dans le cas où la valeur de ladite grandeur physique est inférieure au dit seuil à modifier au moins un paramètre de la procédure individuelle de contrôle d'au moins un puits, pour initier au moins une action d'augmentation de la production d'hydrocarbures de manière à ramener la valeur de la grandeur physique mesurée à une valeur supérieure à celle du seuil haut prédéterminé.According to another characteristic, the invention consists in comparing the value of a physical quantity measured at a predetermined high threshold, and in the case where the value of said physical quantity is less than said threshold to be modified at least one parameter of the individual control procedure for at least one well, to initiate at least one action to increase the production of hydrocarbons so as to reduce the value of the physical quantity measured to a value greater than that of the predetermined high threshold.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation de la production d'hydrocarbures consiste à augmenter la production d'hydrocarbures d'un puits en cours de production.According to another characteristic of the invention, the action of increasing hydrocarbon production consists of increasing the production of hydrocarbons a well in production.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'action d'augmentation de la production d'hydrocarbures consiste à démarrer un puits à l'arrêt.According to another characteristic of the invention, the action of increasing Hydrocarbon production consists of starting a shutdown well.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les actions d'augmentation de la production d'hydrocarbures sont affectées d'un rang de priorité d'exécution prédéterminé et l'action initiée pour augmenter la production d'hydrocarbures est l'action la plus prioritaire compte tenu de l'état de fonctionnement de chacun des puits.According to another characteristic of the invention, the actions of increasing of hydrocarbon production are assigned a priority of execution priority predetermined and the action initiated to increase the production of hydrocarbons is the highest priority action taking into account the operating state of each of the well.
D'une manière générale la méthode de l'invention est utilisée pour conduire une installation de production d'hydrocarbures sous forme d'huile et de gaz comprenant plusieurs puits, un réseau sous pression de gaz d'activation, un réseau collecteur des hydrocarbures produits, une unité aval de traitement des hydrocarbures produits.In general, the method of the invention is used for operate an oil and gas production facility comprising several wells, a pressurized activation gas network, a network collector of hydrocarbons produced, a downstream processing unit for hydrocarbons produced.
La figure 1 représente les éléments principaux d'une installation de production d'hydrocarbures donnée à titre d'exemple qui comprend :
- un
puits 1 éruptif, c'est à dire un puits pour l'exploitation d'un réservoir dont la pression naturelle des hydrocarbures est suffisante pour assurer la remontée des hydrocarbures depuis le fond jusqu'à la tête de puits par l'intermédiaire d'unecolonne 2 de production, à laquelle est raccordée une canalisation 3 de sortie d'huile munie d'une duse 4 qui permet de régler le débit des hydrocarbures et d'uncapteur 52 de mesure du dit débit. un puits 5 exploité selon le mode activé par injection de gaz qui comprend,une colonne 7 de production prolongée à sa partie supérieure par une canalisation 9 équipée d'une duse 11 de sortie d'huile, des vannes 13 d'injection de gaz disposées à des intervalles optimisés le long de la colonne 7 de production,une conduite 15 d'injection de gaz dans l'espace 17 annulaire défini parla colonne 7 de production et le tubage 19 formant la paroi du puits, munie d'une duse 21 de réglage du débit de gaz injecté, à son extrémité inférieure un joint 23 d'isolation annulaire etun capteur 47 en amont de la duse 21 de réglage du débit de gaz injecté,un puits 6 exploité selon le mode activé par injection de gaz qui comprend,une colonne 8 de production prolongée à sa partie supérieurepar une canalisation 10 équipée d'une duse 12 de sortie d'huile, des vannes 14 d'injection de gaz disposées à des intervalles optimisés le long de la colonne 8 de production,une conduite 16 d'injection de gaz dans l'espace 18 annulaire défini parla colonne 7 de production et le tubage 20 formant la paroi du puits, munie d'une duse 22 de réglage du débit de gaz injecté, à son extrémité inférieure un joint 24 d'isolation annulaire etun capteur 48 de mesure du débit de gaz injecté placé en amont de la duse 22 de réglage du débit de gaz injecté,un puits 25 exploité selon le mode activé par un dispositif de pompage immergé qui comprend une colonne 26 de production prolongée à sa partie supérieurepar une canalisation 27 équipée d'une duse 28 de sortie d'huile,une canalisation 29 reliée à la partie supérieure de l'espace 30 annulaire équipée d'une duse 31 de ventilation de gaz, au fond,une pompe 32 immergée, entraínée par un moteur 33 électrique alimentépar un variateur 34 de fréquence, qui permet de remonter les hydrocarbures du fond de puits vers la tête de puits par l'intermédiaire de la colonne 26 de production, un capteur 46 de mesure de la pression en amont de la duse 28 de sortie d'huile etun capteur 51 de mesure de la pression en amont de la duse 31.un réseau 35 de gaz sous pression alimentant les canalisations 15 et 16 reliées aux espaces 17 et 18 annulaires des puits 5et 6 activés par injection de gaz, la pression de ce réseau étant mesurée par le capteur 36,un réseau 37 collecteur des hydrocarbures produits auquel sont raccordés les canalisations 3, 9, 10 et 27 de sortie des hydrocarbures de chaque puits,- une unité 38 aval de traitement des hydrocarbures produits alimentée par le
réseau 37 collecteur d'hydrocarbures, qui comporte
un ballon 39 de séparation des hydrocarbures produits en huile et en gaz, dont le niveau d'huile est mesurépar un capteur 40 et la pressionpar un capteur 49, l'huile séparée contenant de l'eau remontée du fond de puits en même temps que les hydrocarbures. Le gaz résultant de la séparation des hydrocarbures alimente d'unepart un ballon 41 placé à l'aspiration d'un compresseur 42 qui comprime le gaz pour l'injecter dans le réseau 35 de gaz et d'autrepart une canalisation 43 d'évacuation du gaz produit. L'huile en fond duballon 39 séparateur est reprise par une pompe qui refoule dans une canalisation 45 d'évacuation de l'huile produite.
- an
eruptive well 1, that is to say a well for the exploitation of a reservoir of which the natural pressure of the hydrocarbons is sufficient to ensure the ascent of the hydrocarbons from the bottom to the well head by means of aproduction column 2, to which is connected an oil outlet pipe 3 provided with a nozzle 4 which makes it possible to adjust the flow rate of the hydrocarbons and asensor 52 for measuring said flow rate. - a well 5 operated according to the mode activated by gas injection which comprises, a
production column 7 extended at its upper part by a pipe 9 equipped with anoil outlet nozzle 11,gas injection valves 13 arranged at optimized intervals along theproduction column 7, apipe 15 for injecting gas into theannular space 17 defined by theproduction column 7 and thecasing 19 forming the wall of the well, provided with anozzle 21 for adjusting the flow rate of injected gas, at its lower end aseal 23 of annular insulation and asensor 47 upstream of thenozzle 21 for adjusting the flow rate of injected gas, - a well 6 operated according to the mode activated by gas injection which comprises, a
production column 8 extended at its upper part by apipe 10 equipped with anozzle 12 for oil outlet,valves 14 for gas injection arranged at optimized intervals along theproduction column 8, apipe 16 for injecting gas into the annular space 18 defined by theproduction column 7 and thecasing 20 forming the wall of the well, provided with anozzle 22 adjusting the flow rate of injected gas, at its lower end aseal 24 of annular insulation and asensor 48 for measuring the flow rate of injected gas placed upstream of thenozzle 22 for adjusting the flow rate of injected gas, - a well 25 operated in the mode activated by a submerged pumping device which comprises a
production column 26 extended at its upper part by aline 27 fitted with anoil outlet nozzle 28, aline 29 connected to the upper part of theannular space 30 equipped with agas ventilation nozzle 31, at the bottom, a submergedpump 32, driven by anelectric motor 33 powered by afrequency converter 34, which makes it possible to raise the hydrocarbons from the well bottom to the wellhead via theproduction column 26, asensor 46 for measuring the pressure upstream of theoil outlet nozzle 28 and asensor 51 for measuring the pressure upstream from thenozzle 31. - a
network 35 of pressurized gas supplying the 15 and 16 connected to thepipes annular spaces 17 and 18 of the 5 and 6 activated by gas injection, the pressure of this network being measured by thewells sensor 36, - a
network 37 collector of the hydrocarbons produced to which the 3, 9, 10 and 27 of the hydrocarbon outlet of each well are connected,pipes - a
downstream unit 38 for processing the hydrocarbons produced supplied by thenetwork 37 hydrocarbon collector, which comprises aballoon 39 for separating the hydrocarbons produced in oil and in gas, the oil level of which is measured by asensor 40 and the pressure by asensor 49, the separated oil containing water raised from the bottom of the well at the same time as the hydrocarbons. The gas resulting from the separation of the hydrocarbons feeds on the one hand aballoon 41 placed at the suction of acompressor 42 which compresses the gas to inject it into thegas network 35 and on the other hand apipe 43 of evacuation of the product gas. The oil at the bottom of theseparator flask 39 is taken up by a pump which discharges into apipe 45 for discharging the oil produced.
Le dispositif comporte aussi non représenté sur la figure 1 des moyens de mise en sécurité de l'installation.The device also includes, not shown in FIG. 1, means for securing the installation.
La figure 2 représente un dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode de l'invention qui comporte :
- un automate 60 , pour le contrôle du puits 1 exploité selon le mode éruptif qui
reçoit le signal émis par le capteur 52 et agit sur la duse 4 de sortie d'huile. La
procédure de contrôle individuelle de
ce puits 1 comporte un séquence de démarrage qui consiste, à partir de l'état arrêté-prêt à démarrer, à ouvrir progressivement la duse 4 pour obtenir un débit d'huile produite prédéterminé correspondant au régime minimal de production de ce puits.
Après une phase démarrage, pour passer en régime de production, la procédure individuelle de contrôle dece puits 25 consiste à asservir le débit d'hydrocarbures produits mesuré au moyen du capteur 52 à une valeur de consigne mémorisée dans l'automate 60 sous forme d'un paramètre de contrôle, par action sur la duse 4 de sortie d'huile. - un automate 61 pour le contrôle du puits 25 activé par un dispositif de
pompage immergé qui reçoit les signaux délivrés par les capteurs 46
et 51 de pression en amont de la duse 28 de sortie d'huile et de la duse 31 de ventilation de gaz et un signal représentatif de la fréquence du courant électrique délivré par le variateur 34 de fréquence et agit sur les duses 28 de sortie d'huile et 31 de ventilation de gaz et sur la fréquence du variateur 34 de fréquence.
La procédure de contrôle individuelle dece puits 25, comporte une séquence de démarrage qui consiste, à partir d'un état arrêté-prêt à démarrer à augmenter progressivement la vitesse du moteur 33 en agissant sur la fréquence du variateur 34 et à agir sur les duses 28et 31 pour amener le puits à un régime minimal de production correspondant à un débit d'huile produite prédéterminé dont la valeur est mémorisée dans l'automate 61 sous forme d'un paramètre de contrôle modifiable.
Après une phase démarrage, la procédure individuelle de contrôle dece puits 25 pour atteindre un régime de production consiste :- à augmenter la vitesse du moteur 33 jusqu'à une valeur objectif mémorisée sous forme de paramètre de contrôle dans l'automate 61,
- à ouvrir la duse 28 de sortie de l'huile jusqu'à une valeur calculée en fonction de la valeur objectif de la vitesse du moteur 33,
- à agir sur la duse 31 pour ventilation de gaz pour maintenir la pression en amont de ladite duse à une valeur calculée en fonction de la valeur objectif de la vitesse du moteur 33,
- un automate 62 pour le contrôle du puits 5 activé par injection de gaz qui reçoit
des signaux délivrés par le capteur 47 de débit de gaz injecté et agit sur les
duses 11 de sortie d'huile et 21 d'injection de gaz.
La procédure de contrôle individuelle dece puits 5 consiste, à partir d'un état arrêté-prêt à démarrer, à agir sur les duses 11 de sortie d'huile et 21 d'injection de gaz selon une séquence prédéterminée pour atteindre un régime minimal de production. Partant de ce régime minimal de production la procédure de contrôle individuelle dece puits 5 pour passer à un régime de production, consiste à asservir la position de la duse 11 de sortie d'huile à une valeur prédéterminée et à agir sur la duse 21 d'injection de gaz pour asservir le débit de gaz d'injection à une valeur de consigne mémorisée dans l'automate 62 sous forme d'un paramètre de contrôle. - un automate 63 pour le contrôle du puits 6 activé par injection de gaz qui reçoit
des signaux délivrés par le capteur 48 de débit de sortie d'huile et agit sur les
duses 12 de sortie d'huile et 22 d'injection de gaz.
La procédure de contrôle individuelle dece puits 6 consiste, à partir d'un état arrêté-prêt à démarrer à agir sur les duses 12 de sortie d'huile et 22 d'injection de gaz selon une séquence prédéterminée pour atteindre un régime minimal de production. Partant de ce régime minimal de production la procédure de contrôle individuelle dece puits 6 consiste à asservir la position de la duse 12 de sortie d'huile à une valeur prédéterminée et à agir sur la duse 22 d'injection de gaz pour asservir le débit de gaz d'injection à une valeur de consigne mémorisée dans l'automate 63 sous forme d'un paramètre de contrôle. - un automate 64 superviseur relié aux automates 60, 61, 62 et 63 de contrôle de
chacun des puits 1, 5, 6 et 25, qui reçoit les signaux délivrés par :
- le capteur 36 de pression dans le réseau 35 de gaz d'injection,
- le capteur 40 de mesure de niveau dans le ballon 39 de séparation des hydrocarbures en huile et gaz,
- le capteur 49 de mesure de pression dans le ballon 39 de séparation des hydrocarbures en huile et gaz,
- le capteur 53 de pression dans la canalisation 45 d'évacuation de l'huile produite.
- an
automaton 60, for controlling thewell 1 operated according to the eruptive mode which receives the signal emitted by thesensor 52 and acts on the oil outlet nozzle 4. The procedure for individual control of thiswell 1 includes a start-up sequence which consists, starting from the stopped-ready to start state, of gradually opening the nozzle 4 to obtain a predetermined flow of oil produced corresponding to the minimum production speed from this well.
After a start-up phase, to switch to production mode, the individual control procedure for this well 25 consists in slaving the flow rate of produced hydrocarbons measured by means of thesensor 52 to a reference value stored in theautomaton 60 in the form of '' a control parameter, by action on the oil outlet nozzle 4. - an
automaton 61 for controlling the well 25 activated by a submerged pumping device which receives the signals delivered by the 46 and 51 upstream of thepressure sensors oil outlet nozzle 28 and thegas ventilation nozzle 31 and a signal representative of the frequency of the electric current delivered by thefrequency converter 34 and acts on the oil outlet andgas ventilation faults 28 and on the frequency of thefrequency converter 34.
The procedure for the individual control of this well 25 includes a starting sequence which consists, starting from a stopped-ready state to start, gradually increasing the speed of themotor 33 by acting on the frequency of thevariator 34 and acting on the 28 and 31 to bring the well to a minimum production speed corresponding to a predetermined flow of oil produced, the value of which is stored in themachine 61 in the form of a modifiable control parameter.
After a start-up phase, the individual control procedure for this well 25 to achieve a production regime consists of:- increasing the speed of the
motor 33 to an objective value stored in the form of a control parameter in theautomatic device 61, - to open the
oil outlet nozzle 28 to a value calculated as a function of the objective value of the speed of theengine 33, - acting on the
nozzle 31 for gas ventilation to maintain the pressure upstream of said nozzle at a value calculated as a function of the objective value of the speed of theengine 33,
- increasing the speed of the
- an
automaton 62 for controlling thewell 5 activated by gas injection which receives signals delivered by thesensor 47 for the flow rate of injected gas and acts on thenozzles 11 of oil outlet and 21 of gas injection.
The procedure for individual control of thiswell 5 consists, from a stopped-ready to start state, to act on the oil outlet andoil injection faults 11 according to a predetermined sequence to reach a minimum speed of production. Starting from this minimum production regime, the procedure for individual control of this well 5 in order to pass to a production regime, consists in controlling the position of theoil outlet nozzle 11 to a predetermined value and acting on the nozzle 21 d injection of gas to control the flow of injection gas to a set value stored in thecontroller 62 in the form of a control parameter. - an
automaton 63 for controlling thewell 6 activated by gas injection which receives signals delivered by thesensor 48 of the oil outlet flow rate and acts on the oil outlet and the gas injection nozzles 12.
The individual control procedure for thiswell 6 consists, starting from a stopped-ready state to start acting on the oil outlet andgas injection nozzles 12 according to a predetermined sequence to reach a minimum speed of production. Starting from this minimum production regime, the individual control procedure for thiswell 6 consists in controlling the position of theoil outlet nozzle 12 to a predetermined value and acting on thegas injection nozzle 22 to control the flow rate. injection gas at a setpoint stored in thePLC 63 in the form of a control parameter. - a
supervisor automaton 64 connected to the 60, 61, 62 and 63 for controlling each of theautomatons 1, 5, 6 and 25, which receives the signals delivered by:wells - the
pressure sensor 36 in theinjection gas network 35, - the
level measurement sensor 40 in theballoon 39 for separating hydrocarbons into oil and gas, - the
sensor 49 for measuring the pressure in theballoon 39 for separating hydrocarbons into oil and gas, - the
pressure sensor 53 in thepipe 45 for discharging the oil produced.
- the
Chaque automate de contrôle 60, 61 et 62 est muni d'une mémoire qui contient :
- un programme correspondant à la procédure de contrôle individuelle de chaque puits,
- des paramètres de contrôle individuel de chaque puits tels que les valeurs de consignes de débits d'huile pour tout type de puits, les valeurs de consignes des débits de gaz injecté pour les puits activés par injection de gaz, les valeurs de consignes de débit de gaz de ventilation pour les puits activés par pompage.
- des données représentatives de l'état de fonctionnement de chaque puits qu'il
contrôle, qui sont les suivants :
- indisponible,
- arrêté-prêt à démarrer,
- en démarrage,
- en régime minimal de production,
- en régime de production.
- des paramètres de contrôle individuel de chaque puits dont les valeurs sont interprétées par la procédure de contrôle individuelle comme des ordres de changements d'état,
- a program corresponding to the individual control procedure for each well,
- parameters for individual control of each well such as the set values for oil flow rates for all types of wells, the set values for injected gas flows for wells activated by gas injection, the set flow values for ventilation gas for wells activated by pumping.
- data representative of the operating state of each well that it controls, which are as follows:
- unavailable,
- stopped-ready to start,
- at startup,
- in minimum production regime,
- in production.
- individual control parameters for each well, the values of which are interpreted by the individual control procedure as orders for changes of state,
L'automate 64 superviseur est muni d'une mémoire qui contient un
programme pour la mise en oeuvre de la méthode de conduite de l'installation de
production d'hydrocarbures.The
Les automates 60, 61, 62 et 63 de contrôle individuel de chaque puits et l'automate 64 superviseur sont munis de moyens de communication bidirectionnels non représentés qui permettent à l'automate 64 par l'intermédiaire des liaisons électriques 65, 66, 67, et 68 :
- de connaítre l'état de fonctionnement de chaque puits,
- de connaítre les valeurs des paramètres de contrôle utilisés par les procédures de contrôle de chaque puits,
- de modifier les valeurs des paramètres de contrôle,
- to know the operating state of each well,
- to know the values of the control parameters used by the control procedures for each well,
- to modify the values of the control parameters,
Les automates 61 à 64 sont aussi connectés au système de mise en
sécurité de l'installation qui les informe des mises en sécurité des éléments de
l'installation et donc de l'indisponibilité de ces éléments dont notamment les puits.
Selon un premier mode de mise en oeuvre de la méthode de l'invention
l'automate 64 superviseur compare la pression du réseau 35 de gaz d'injection
mesurée par le capteur 36, à un seuil haut prédéterminé. According to a first embodiment of the method of the invention
the
Si cette pression est inférieure à la valeur de ce seuil l'automate 64 n'agit
pas.If this pressure is lower than the value of this threshold, the
Si cette pression dépasse la valeur de ce seuil l'automate 64 superviseur
donne des ordres, sous forme de modifications des paramètres de contrôle aux
automates 62 et 63 de contrôle des puits 5et 6 activés par injection de gaz, pour
augmenter le débit de gaz injecté et par conséquent faire baisser la pression du
réseau 35 d'injection de gaz.If this pressure exceeds the value of this threshold, the
Pour cela, l'automate 64 superviseur lit dans la mémoire de l'automate 62,
grâce aux moyens de communication bidirectionnels, l'état de fonctionnement du
puits 5. Si cet état indique que le puits 5 est en régime de production, c'est à dire
qu'il produit des hydrocarbures à un débit contrôlé par la procédure de contrôle
individuelle du puits 5. Pour augmenter le débit de gaz injecté l'automate 64
superviseur augmente la valeur de consigne de débit de gaz mémorisée dans
l'automate 62 sous forme de paramètre de contrôle.For this, the
L'automate 64 superviseur renouvelle cette opération jusqu'à ce que la
pression dans le réseau 35 de gaz d'activation repasse en dessous de la valeur du
seuil haut. Si au bout d'un temps prédéterminé expérimentalement la pression est
toujours supérieure au seuil haut, l'automate 64 de supervision exécute une suite
d'opérations similaires pour augmenter la production du puits 6 activé par injection
de gaz.The
Si l'un des deux puits 5 ou 6 activés par injection de gaz n'est pas en
production, c'est à dire s'il est à l'état arrêté-prêt à démarrer, pour augmenter le débit
de gaz injecté, l'automate 64 de supervision vérifie que ce puits n'est pas
indisponible et donne un ordre de démarrage en modifiant le paramètre d'état
correspondant dans l'automate de contrôle de ce puits.If one of the two
Les actions sur les duses de sortie d'huile et de ventilation de gaz pour
augmenter les débits d'hydrocarbures produits par chacun des puits, initiées soit par
augmentation des valeurs de consignes soit par démarrage d'un puits à l'arrêt, sont
effectuées par chaque automate 62 et 63 selon la procédure de contrôle individuelle
de chaque puits 5 et 6.Actions on the oil outlet and gas ventilation faults for
increase the flow rates of hydrocarbons produced by each well, initiated either by
increase in setpoint values either by starting a shutdown well, are
performed by each
Ainsi une augmentation excessive de la pression dans le réseau qui pourrait déclencher une mise en sécurité partielle de l'installation et aboutir à une réduction de la production est évitée. Simultanément la production d'hydrocarbures par les puits activés par injection de gaz est maximisée.Thus an excessive increase in the pressure in the network which could trigger a partial lockout of the installation and lead to a production reduction is avoided. Simultaneously the production of hydrocarbons by the wells activated by gas injection is maximized.
Selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention des rangs de
priorité son affectés d'une part aux actions d'augmentation de production c'est à dire
aux actions de démarrage et de mise en régime de production des puits et d'autre
part aux actions de diminution de production c'est à dire aux actions de mise en
régime de production minimale et de mise à l'arrêt. Ces affectations de rang de
priorité sont mémorisées dans l'automate 64 superviseur sous forme de tables telles
que les tables T1 et T2 suivantes :
Dans les tables T1 et T2 l'opération la plus prioritaire est celle dont le rang est le plus faible, ainsi l'opération de rang i est plus prioritaire que l'opération de rang i+j, où j > 1 et le rang de priorité 0 signifie que l'état correspondant n'existe pas pour le type de puits auquel il est affecté. In tables T1 and T2 the most priority operation is the one whose rank is the weakest, so the operation of rank i has higher priority than the operation of rank i + j, where j> 1 and priority rank 0 means that the corresponding state does not exist for the type of well to which it is assigned.
Dans la colonne type de puits, E signifie que le puits est de type éruptif, AGL qu'il est de type activé par injection de gaz et APP qu'il est activé par pompage.In the well type column, E means that the well is of eruptive type, AGL that it is of the type activated by gas injection and APP that it is activated by pumping.
L'automate 64 superviseur contient également en mémoire des tables des
transitions possibles, entre les différents états initiaux et finaux des puits, qui ont la
structure suivante :
The
L'installation ayant été démarrée selon une procédure de démarrage
connue, l'état des puits est le suivant :
Selon le deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention l'automate 64
superviseur compare en permanence la valeur de la pression dans la canalisation
45, mesurée par le capteur 53, à un seuil P1 haut et à un seuil P2 très haut, P1 et
P2 étant prédéterminés en fonction des caractéristiques de l'installation.
Quand la valeur de la pression dans la canalisation 45 est comprise entre
P1 et P2 l'automate 64 n'initie aucune action.According to the second embodiment of the invention, the
Quand la valeur de la pression dans la canalisation 45 est inférieure au
seuil P1, l'automate 64 superviseur recherche dans la table T1 l'action
d'augmentation de production d'hydrocarbures la plus prioritaire. Dans notre
exemple compte tenu que l'action de rang 1 est déjà réalisée, l'action la plus
prioritaire est celle de rang 2 qui correspond à la mise en régime de production du
puits n°1. D'après la TABLE T4 la seule possibilité d'atteindre cet état est à partir de
l'état régime minimal de production. L'automate 64 superviseur grâce aux moyens de
communication avec l'automate 60, vérifie que l'état du puits n°1 est en régime
minimal de production et si c 'est le cas comme dans notre exemple (TABLE T5),
donne par l'intermédiaire des moyens de communication, à l'automate 60, l'ordre de
passer le puits 1 à l'état "régime de production " et la valeur de la consigne de débit
d'huile à respecter.When the value of the pressure in
Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelle du puits 1
qui donne à la valeur de consigne de débit d'huile la valeur transmise par l'automate
64 et met à jour les données représentatives de l'état du puits 1.This order is interpreted by the
L'état des puits est le suivant :
Après écoulement d'une temporisation définie expérimentalement pour
laisser à l'action demandée le temps de s'exécuter, l'automate 64 superviseur
compare à nouveau la valeur de la pression dans la canalisation 45 aux seuils P1 et
P2. Si la valeur de la pression dans la canalisation 45 est inférieure au seuil P1,
l'automate 64 superviseur recherche dans la table T1 l'action d'augmentation de
production d'hydrocarbures la plus prioritaire. Dans notre exemple compte tenu que
les actions de rangs 1 et 2 ont déjà été réalisées, l'action la plus prioritaire est celle
de rang 3 qui correspond au démarrage du puits n°4, dont l'état de fonctionnement
est "indisponible".After expiry of an experimentally defined time delay for
give the requested action time to execute, the
Le puits n°4 ne peut donc pas être démarré et l'action de rang 3 ne peut pas être réalisée.Well # 4 cannot therefore be started and the action of rank 3 cannot not be realized.
L'automate 64 superviseur recherche dans la table T1 l'action
d'augmentation de production d'hydrocarbures possible la plus prioritaire, qui est
celle de rang 4 qui correspond au démarrage du puits n°2. Ce puits étant du type
activé par injection de gaz, l'automate 64 vérifie en plus la disponibilité de gaz dans
le réseau 35 de gaz d'injection, en contrôlant que la pression mesurée par le capteur
36 est supérieure à la valeur nominale d'exploitation de ce réseau 35 établie en
fonction des caractéristiques des éléments de l'installation.The
Cela étant le cas dans notre exemple, l'automate 64 superviseur donne à
l'automate 62 l'ordre de passer le puits en régime de démarrage.This being the case in our example, the
Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelle du puits 2
qui initie la séquence de démarrage de ce puits.This order is interpreted by the
L'état de fonctionnement des puits est le suivant :
Si la condition de disponibilité de gaz n'avait pas été satisfaite l'automate
64 aurait recherché l'action d'augmentation de production la plus prioritaire, possible
compte tenu de l'état de fonctionnement des puits. If the gas availability condition had not been satisfied the
Nous considérons maintenant que le puits 4 a été rendu disponible et qu'il se trouve dans l'état "arrêté-prêt à démarrer".We now consider that well 4 has been made available and that it is in the "stopped-ready to start" state.
L'état de fonctionnement des puits est le suivant :
L'automate 64 superviseur compare la valeur de la pression dans la
canalisation 45 aux seuil P1 et P2. Si la valeur de la pression dans la canalisation 45
est inférieure au seuil P1, l'automate 64 superviseur recherche dans la table T1
l'action d'augmentation de production d'hydrocarbures la plus prioritaire qui est celle
de rang 3 correspondant au passage en régime de démarrage du puits n°4.
L'automate 64 superviseur donne par l'intermédiaire des moyens de communication,
à l'automate 61 local de contrôle individuel du puits 4, l'ordre de passer le puits 4 à
l'état de démarrage. Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelle
du puits 4 qui initie la séquence démarrage.The
L'état de fonctionnement des puits est alors le suivant :
Si la valeur de la pression dans la canalisation 45 devient supérieure au
seuil P2, l'automate 64 superviseur recherche dans la table T2 l'action de diminution
de production d'hydrocarbures la plus prioritaire. Dans notre exemple l'action la plus
prioritaire est celle de rang 1 qui correspond au délestage partiel du puits n°3, ce
puits étant dans l'état arrêté-prêt à démarrer, cette action n'est pas réalisable. If the value of the pressure in
L'automate 64 superviseur recherche l'action la plus prioritaire suivante qui est celle
de rang 2 qui correspond au délestage partiel du puits n°2. Le puits n°2 étant en
régime de démarrage cette action n'est pas réalisable. L'automate 64 superviseur
recherche l'action la plus prioritaire suivante qui est celle de rang 3 qui correspond
au délestage partiel du puits n°1. L'automate 64 superviseur donne par
l'intermédiaire des moyens de communication, à l'automate 60 de contrôle individuel
du puits 1, l'ordre de passer le puits 1 à l'état correspondant au régime minimal de
production. Cet ordre est interprété par la procédure de contrôle individuelle du
puits 1 qui agit en conséquence.The
L'état de fonctionnement des puits est alors le suivant :
Selon la même procédure que celle qui vient d'être décrite l'automate 64
de supervision compare simultanément la pression dans le ballon 39 séparateur,
mesurée au moyen du capteur 49, à deux seuils haut et très haut respectivement P3
et P4. Si cette pression dépasse le seuil P4 il initie des actions de diminution de la
production d'huile en fonction des priorités affectées à ces actions en tenant compte
des états de fonctionnement des puits. Si cette pression est inférieure au seuil P3
l'automate 64 initie des actions d'augmentation de la production d'huile en fonction
des priorités affectées à ces actions en tenant compte des états de fonctionnement
des puits.According to the same procedure as that which has just been described, the 64
supervisor simultaneously compares the pressure in the
Selon la procédure décrite précédemment l'automate 64 de supervision
compare simultanément le niveau de liquide dans le ballon 39 séparateur, mesuré
au moyen du capteur 40, à deux seuils haut et très haut respectivement P5 et P6. Si
cette pression dépasse le seuil P6 il initie des actions de diminution de la production
d'huile en fonction des priorités affectées à ces actions en tenant compte des états
de fonctionnement des puits. Si cette pression est inférieure au seuil P5 l'automate
64 initie des actions d'augmentation de la production d'huile en fonction des priorités
affectées à ces actions en tenant compte des états de fonctionnement des puits. According to the procedure described previously, the
Ainsi grâce à l'invention, toute anomalie de fonctionnement, telle qu'un
engorgement en aval de la conduite 45 ou une surproduction d'huile en amont qui se
traduit par une augmentation de la pression dans la conduite 45 entraíne
automatiquement une série d'actions pour diminuer la production qui ont pour effet
de ramener rapidement la pression dans la conduite 45 en dessous de la valeur du
seuil P2 et ainsi d'éviter qu'elle n'atteigne un seuil de déclenchement d'une mise en
sécurité qui conduit généralement à un arrêt de l'installation. Les actions pour
diminuer la production étant classées par priorité et exécutées en tenant compte de
l'état de fonctionnement des puits sont gérées de manière optimale.Thus thanks to the invention, any operating anomaly, such as
engorgement downstream of
De plus grâce à l'invention la production d'huile est maintenue à sa valeur
maximale qui correspond à une valeur de la pression dans la conduite 45 comprise
entre les seuils P1 et P2, en respectant les contraintes de fonctionnement du ballon
séparateur en toute sécurité.In addition, thanks to the invention, the production of oil is maintained at its value.
maximum which corresponds to a value of the pressure in the
L'invention n'est pas limitée à la conduite d'une installation telle que celle décrite ci-dessus qui comporte quatre puits, un réseau de gaz d'injection, un réseau collecteur des hydrocarbures produits et une installation de traitement aval. Elle s'applique aussi à la conduite d'une installation comportant plusieurs dizaines de puits, plusieurs réseaux de gaz d'injection, plusieurs réseaux collecteurs d'hydrocarbures et plusieurs unités de traitement aval.The invention is not limited to the operation of an installation such as that described above which has four wells, an injection gas network, a network collector of hydrocarbons produced and a downstream treatment installation. She also applies to the operation of an installation comprising several tens of wells, several injection gas networks, several collecting networks hydrocarbons and several downstream processing units.
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