Injection de vapeur (industrie pétrolière) - Steam injection (oil industry)
L'injection de vapeur est une méthode de plus en plus courante d'extraction de pétrole brut lourd . Elle est considérée comme une méthode de récupération assistée du pétrole (EOR) et constitue le principal type de stimulation thermique des réservoirs de pétrole. Il existe plusieurs formes différentes de la technologie, les deux principales étant la stimulation cyclique de la vapeur et l'inondation de vapeur. Les deux sont le plus couramment appliqués aux réservoirs de pétrole, qui sont relativement peu profonds et qui contiennent des pétroles bruts qui sont très visqueux à la température de la formation souterraine native. L'injection de vapeur est largement utilisée dans la vallée de San Joaquin en Californie (États-Unis), dans la région du lac Maracaibo au Venezuela et dans les sables bitumineux du nord de l' Alberta (Canada).
Un autre facteur contribuant à l'amélioration de la production de pétrole pendant l'injection de vapeur est lié au nettoyage à proximité du puits de forage. Dans ce cas, la vapeur réduit la viscosité qui lie les paraffines et les asphaltènes aux surfaces de la roche, tandis que la distillation à la vapeur des extrémités légères du pétrole brut crée une petite banque de solvants qui peut éliminer de manière miscible le pétrole piégé.
Stimulation cyclique de vapeur (CSS)
Cette méthode, également connue sous le nom de méthode Huff and Puff, se compose de 3 étapes: injection, trempage et production. La vapeur est d'abord injectée dans un puits pendant un certain temps pour chauffer l'huile dans le réservoir environnant afin de récupérer environ 20% de l'huile d'origine en place (OOIP), par rapport au drainage par gravité assisté par vapeur, qui aurait récupéré plus de 50% du OOIP. Il est assez courant que des puits soient produits à la vapeur cyclique pendant quelques cycles avant d'être mis en régime d'injection de vapeur avec d'autres puits.
Le mécanisme passe par des cycles d'injection de vapeur, de trempage et de production d'huile. Tout d'abord, de la vapeur est injectée dans un puits à une température de 300 à 340 ° Celsius pendant une période de plusieurs semaines à plusieurs mois. Ensuite, on laisse le puits reposer pendant des jours ou des semaines pour permettre à la chaleur de pénétrer dans la formation. Enfin, l'huile chaude est pompée hors du puits pendant une période de plusieurs semaines ou mois. Une fois que le taux de production baisse, le puits est soumis à un autre cycle d'injection, de trempage et de production. Ce processus est répété jusqu'à ce que le coût d'injection de vapeur devienne plus élevé que l'argent généré par la production de pétrole. La méthode CSS présente l'avantage que les facteurs de récupération sont d'environ 20 à 25% et l'inconvénient que le coût d'injection de vapeur est élevé.
Canadian Natural Resources utilise «utilise la technologie de la vapeur cyclique ou« huff and puff »pour développer les ressources en bitume. Cette technologie nécessite un puits de forage et la production comprend les phases d'injection et de production. La première vapeur est« injectée pendant plusieurs semaines, mobilisant du bitume froid » Ensuite, l'écoulement "sur le puits d'injection est inversé, produisant de l'huile à travers le même puits d'injection. Les phases d'injection et de production forment ensemble un cycle. "La vapeur est réinjectée pour commencer un nouveau cycle lorsque les taux de production d'huile tombent en dessous d'un seuil critique en raison du refroidissement du réservoir. Une méthode de production artificielle peut être utilisée à ce stade. Après quelques cycles, elle peut ne pas être économique à produire par la méthode huff and puff. L'inondation de vapeur est alors envisagée pour une récupération supplémentaire du pétrole si d'autres conditions sont favorables. Il a été observé que la récupération du souffle et de la bouffée peut être obtenue jusqu'à 30% et la récupération de l'inondation de vapeur peut aller jusqu'à 50% »( CNRL 2013 ) .
Inondation de vapeur
Dans une crue de vapeur, parfois appelée entraînement à vapeur, certains puits sont utilisés comme puits d'injection de vapeur et d'autres puits sont utilisés pour la production de pétrole. Deux mécanismes sont à l'œuvre pour améliorer la quantité d'huile récupérée. La première consiste à chauffer l'huile à des températures plus élevées et à diminuer ainsi sa viscosité afin qu'elle s'écoule plus facilement à travers la formation vers les puits producteurs. Un deuxième mécanisme est le déplacement physique employant d'une manière similaire à l'inondation d'eau , dans lequel le pétrole est censé être poussé vers les puits de production. Bien que plus de vapeur soit nécessaire pour cette méthode que pour la méthode cyclique, elle est généralement plus efficace pour récupérer une plus grande partie de l'huile.
Une forme d'inondation de vapeur qui est devenue populaire dans les sables bitumineux de l' Alberta est le drainage par gravité assisté par vapeur (SAGD), dans lequel deux puits horizontaux sont forés, l'un à quelques mètres au-dessus de l'autre, et de la vapeur est injectée dans le puits supérieur. Le but est de réduire la viscosité du bitume au point où la gravité le tirera vers le bas dans le puits producteur.
En 2011, Laricina Energy a combiné l'injection de solvant avec l'injection de vapeur dans un processus appelé drainage par gravité cyclique assisté par vapeur par solvant (SC-SAGD) ( Association canadienne des producteurs pétroliers CAPP 2009 ) . Laricina affirme que la combinaison de solvants avec de la vapeur réduit de 30% le taux global d'huile vapeur pour la récupération.
L'alternative à la vapeur produite en surface est la production de vapeur en fond de puits qui réduit les pertes de chaleur et génère de la vapeur de haute qualité dans le réservoir, ce qui permet une production plus rapide de pétrole lourd et de sables bitumineux. Les générateurs de vapeur de fond ont été proposés pour la première fois par les grandes compagnies pétrolières au début des années 1960. Au cours des 50 dernières années, plusieurs technologies de vapeur de fond ont été développées, telles que le système de combustion de fond de puits DOE et SANDIA, connu sous le nom de Project Deep Steam, qui a été testé sur le terrain à Long Beach, Californie en 1982, mais qui a échoué. Le seul générateur de vapeur de fond qui a fait ses preuves est eSteam.
Références
Lectures complémentaires
- Butler, Roger M. (1997). Récupération thermique du pétrole et du bitume . ISBN 0-9682563-0-9.