Process upstream : stimulation de puit

Camion de pompage sous pression

Après qu'un perforateur a percé des trous dans la formation, il est temps de fissurer la roche de schiste et de créer les fissures qui permettront au pétrole et au gaz naturel de s'écouler dans le puits. L'équipement de fracturation - monté sur un camion, une remorque ou un skid pour faciliter la mobilité - comprend des pompes à haute pression qui envoient le liquide de l'extrémité fluide vers le bas de l'arbre et dans les perforations. Un moteur diesel de grande puissance avec système de refroidissement et transmission robuste alimente la pompe triplex ou quintuplex, dont la pression empêche également le fluide de fracturation de remonter dans le puits.

Des transmetteurs de pression spécialisés contenant des éléments de mesure robustes sont conçus pour mesurer les fluides de fracturation qui sont corrosifs, abrasifs et soumis à de très hautes pressions. En outre, ces instruments doivent résister à des conditions de travail difficiles, notamment à des conditions météorologiques extrêmes, à de fortes vibrations et à de fortes pulsations de la pompe.

Unités de mélange

Le fluide utilisé pour la fracturation hydraulique est mélangé sur place en fonction des conditions spécifiques de chaque puits et du type de fracturation souhaité. Les unités de mélange de fracturation sont les centres de contrôle qui reçoivent les bonnes quantités de fluide hydraté de l'unité d'hydratation, de proppant (généralement du sable, du sable traité ou de la céramique) pour maintenir les fissures ouvertes, et d'additifs chimiques pour réduire la corrosion, inhiber la croissance bactérienne, maintenir la viscosité, etc. Ce fluide mélangé sur mesure est ensuite transféré dans le camion de fracturation avec des unités de pompage pour être injecté dans le puits de forage.

Ce système de mélange comprend une trémie à sable et des distributeurs de produits chimiques secs et liquides. Des transmetteurs de pression spécialisés permettent de contrôler et de surveiller les pompes d'aspiration et de refoulement, tandis que des manomètres sur le panneau de commande permettent aux techniciens de superviser facilement les opérations. Des transmetteurs de température et des sondes à résistance compactes surveillent l'état des systèmes hydrauliques, des moteurs et des systèmes de refroidissement de l'unité de mélange de fracturation.

Unité d'hydratation

L'eau représente environ 90 % du fluide de fracturation. Mais avant d'atteindre l'unité de mélange de fracturation, il est d'abord mélangé à certains polymères :

• Réducteurs de friction pour que le fluide puisse être injecté dans un puits à une vitesse plus élevée
• Les viscosifiants comme la gomme de guar, car les fluides plus visqueux peuvent transporter plus de proppant.

Dans une unité d'hydratation mobile, le polymère - sous forme de gel ou de poudre - est combiné avec de l'eau pour produire un composé plus performant qu'un fluide non gélifié. Ce procédé utilise des cellules de charge pour mesurer avec précision le poids de la gomme de guar ou d'un autre polymère dans une trémie avant qu'il ne soit hydraté. Les transmetteurs de pression permettent de contrôler les pressions d'aspiration et de refoulement, tandis que les manomètres permettent aux opérateurs de surveiller les pompes à entraînement hydraulique.

Réservoir de fracturation

La fracturation hydraulique consiste à faire circuler une énorme quantité de liquides - principalement de l'eau, mais aussi des produits chimiques et de la boue de forage - à l'intérieur et à l'extérieur des puits. Les réservoirs de forage sont des récipients volumineux et mobiles conçus pour stocker de grandes quantités de fluides. Divers capteurs de niveau peuvent être utilisés pour s'assurer qu'un réservoir de fracturation reste suffisamment plein pour permettre des opérations efficaces, mais pas au point de déborder.

Le choix des capteurs de niveau pour les cuves de fracturation doit tenir compte de nombreux éléments, notamment :

• La turbulence, la viscosité et la compatibilité du fluide avec les parties en contact avec le fluide du capteur.
• La précision et la résolution souhaitées.
• Le lieu de montage et l'emplacement du capteur.

Les capteurs à flotteur sont couramment utilisés dans les cuves de fracturation en raison de leur grande précision, de leur facilité d'installation et de leur faible entretien. Généralement montés en haut d'un réservoir, les capteurs à flotteur sont dotés d'un tube de guidage qui s'étend jusqu'au fond. Autour du tube se trouve un flotteur creux qui se déplace verticalement le long de l'arbre en fonction du niveau de liquide. Il existe deux types de capteurs à flotteur :

• Les détecteurs à flotteur intègrent un ou plusieurs flotteurs pour détecter une interface fluide, ou sont simplement utilisés pour alerter les opérateurs lorsque les niveaux minimum et maximum sont atteints.
• Les transmetteurs à flotteur surveillent en permanence les niveaux de liquide, déterminant le volume de liquide des réservoirs en temps réel, et sont idéaux pour la surveillance à distance.

Si le montage en hauteur pose problème, utilisez un capteur de pression submersible pour mesurer le niveau hydrostatique. Ce type de capteur de niveau spécialisé, placé au fond d'un réservoir, mesure la pression d'une colonne de liquide (par exemple, des pouces d'eau), qui est ensuite convertie en volume du liquide. En cas de turbulences ou de boues, un accessoire comme le LevelGuard ^TM offre une durabilité et une stabilité accrues.

Si le fluide est trop turbulent ou visqueux pour un capteur de pression immergeable, ou si le fluide est corrosif ou autrement incompatible avec le capteur, une solution infaillible consiste à déplacer la mesure du niveau de l'intérieur du réservoir à l'extérieur de celui-ci. Dans ce type de mesure, des capteurs de charge - tels que des axes dynamométriques, des capteurs de flexion ou des capteurs de cisaillement - sont montés sur la structure de support du réservoir pour le pesage statique et dynamique des liquides ; les mesures sont ensuite converties en mesure de volume.