Brevet FR2252479A1 — publié le 19750620

La présente invention concerne un procédé pour mesurer les propriétés rhéologiques des liquides dans les puits de forages profonds, par écoulement du liquide de haut en bas dans les tubes du forage et de bas en haut dans l'espace annulaire. Comme on le sait, les propriétés rhéologiques des liquides de nettoyage sont déterminées par des instruments de mesure de laboratoire dans des conditions d'examen qui sont différentes de ltétat réel du forage et des circonstances qui y règnent en ce qui concerne la température, la pression et l'écoulement. A ce sujet les sources pertinentes de la littérature sont : Rogers: '1Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluids", 152188 (1963) ; Combs, Whitemire, nThe Oil and Gas Journal", 30, 108-113 (1968) ;-Gilicz "Bànyàszati Lapokn, 10, 298-306 (1969). L'ineonvénient des procédés connus réside en ce que les paramètres rhéologiques déterminés avec l'équipement de laboratoire et dans les conditions du laboratoire comportent dans leur calcul sur des conditions effectives de fonctionnement, de nombreuses possibilités d'erreurs, ces erreurs étant de plus incontrlables. Le but de la présente invention est de mettre au point un procédé de mesure selon lequel les mesures sont conduites de telle sorte quelles correspondent aux conditions réelles de l'état de fonctionnement dans le forage. Conformément à la présente invention, on résoud ce problème par modulation des conditions d'écoulement dans l'espace annulaire à l'endroit de la plus importante contrainte du liquide de nettoyage de façon en elle même connue. Selon une autre caractéristique de la présente invention, on établit la modulation par des conditions d'écoulement laminaire. La présente invention sera plus amplement expliquée à l'aide de la planche de dessin annexée et d'un exemple comme suit. Dans le dessin, est représentée ltextremité du tube dans lequel est monté le dispositif au fond du puits de forage. Conformément au but de l'invention, les mesures sont faites au fond du puits de forage ou à son voisinage car, en ce qui concerne le liquide à étudier, c'est dans cette région que les contraintes sont les plus importantes. Le liquide à étudier, par exemple pour le nettoyage d'un forage profond est amené dans un tube de forage I du puits, jus qu'à l'extrêmité inférieure du tube, où est disposé l'instrument de mesure. Le diamètre de la section 2 du tube du dispositif de mesure est choisi plus faible que le diamètre interne du tube 1 et la différence de pression qui s'établit par pertes par frottement est mesurée en continu par un dispositif de mesure de pression profonde 3. Le dispositif de mesure de pression profonde 3 est relié d'une part au point d'observation par la conduite 4 avec la section du tube 2, d'autre part par une conduite 5 avec le boitier du dispositif du diagramme.La liaison hydraulique du liquide à étudier par le dispositif de mesure de pression profonde 3 se fait par une conduite 4 et est assurée par l'huile qui se trouve dans le manomètre de profondeur. Sous la section du tube 2 se trouve monté un dispositif de mesure de la pression et de la température 6. Le diamètre et la longueur de la section du tube 2 ainsi que les limites de valeurs de pressions du manomètre de profondeur sont choisis sur la base de relations hydrauliques connues et de l'expérience pratique. Au cours du processus on peut, par modification de l'écoulement ou de l'injection du liquide à étudier, déterminer les mesures dans des conditions quelconques d'écoulement ou modulées dans l'espace annulaire d'après les conditions en fonctionnement. Il est conforme au but de fabriquer le disposi'tif avec deux diamètres au moins différents et de constituer la section 2 du tube munie d'instruments de mesure séparée. Grâce à celà, la sécurité de la mesure est augmentée, d'autre part la gamme de mesures est élargie et l'on obtient pour chaque valeur d'écoulement du liquide à étudier à la fois les deux données appartenant au domaine de la vitesse de la poussée. Le liquide de nettoyage du forage est une boue de travail dont le poids spécifique est de 1,8 g/cm3, sa viscosité mesurée en laboratoire est toutefois de 600 cP. A l'extremîté du tube de forage de 113 mm de diamètre est monté un tube de mesure de 7,0 mm de diamètre et de 1,14 m de longueur. La -mesure ~ se fait sur 3000 m de profondeur et avec un débit d'écoulement de 19 dm3/minute. On peut s'attendre à une différence de pression mesurée de 10 atmosphères. A partir de la différence de pression mesurée on peut, en se basant sur les conditions de la. loi de l'écoulement, calculer la valeur de la viscosité plastique. Les paramètres du tube de mesure sont considérés en fonction du calibrage avec de l'eau (avant et après la mesure). Les propriétés avantageuses du procédé selon la présente invention peuvent être résumées comme suit Les propriétés rhéologiques du liquide de nettoyage peuvent être fidèlement celles de la réalité du fait qu'on détermine les conditions réelles correspondant au fonctionnement Les mesures peuvent se faire de façon simple On peut conduire les mesures dans des conditions d'écoulement quelconques dans une gamme très large, avec une grande précision. Pour la mise en oeuvre pratique du procédé selon la présente invention, on peut assembler simplement le dispositif à partir d'éléments de construction connus. REVxWDICATIONS 1. Procédé de mesure des propriétés rhéologiques de liquides dans des puits de forage profonds dans lequel on fait s'écouler le liquide de haut en bas dans le tube du forage et de bas en haut dans l'espade annulaire, caractérisé en ce que l'on module les conditions de l'écoulement de l'espace annulaire dans la région de la plus forte contrainte, de façon en ellemême connue. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on établit un écoulement laminaire.