Brevet FR2426944A1 — publié le 19791221

La présente invention concerne un procédé et un dispositif nouveaux pour le comptage des raccords de tubes franchissant un entonnoir d'entrée et de sortie de puits (tel qu'un puits de forage de pétrole) et s'y déplaçant dans le sens ascendant ou dans le sens descendant, par détection de la présence d'un raccord, à l'aide de champs magnétiques, en des points échelonnés sur l'entonnoir, chaque détecteur engendrant des signaux lors du passage d'un raccord dont un circuit logique détermine le sens de déplacement et produisant, dans un compteur de raccords, un processus d'addition quand ceux-ci se déplacent dans le sens descendant et un processus de soustraction quand ils se déplacent dans le sens ascendant, un autre circuit logique convertissant le décompte de raccords en un compte de groupe, les signaux négatifs du compteur de groupe déclenchant un circuit d'additionneur introduisant un nombre binaire dans un dispositif de visualisation numérique dont le chiffre indique, par groupe, le mouvement de la tubulure extraite de la cavité ou puits de forage Les publications connues ne décrivent pas de circuits logiques tels que ceux de la présente invention . Le brevet américain 3.646.808 au nom de Leonard enseigne à détecter la quantité de fluide nécessaire pour prendre la place de l'acier de la tubulure extraite du puits de forage et a assurer automatiquement ce remplacement .Le brevet américain 3.843.923 au nom de de Vraies et consorts utilise une paire de détecteurs à effet Hall pour repérer les raccords de tube, et le brevet américain 3.803.797 au nom de Abtukin et consorts enseigne à verifier la continuité des éléments de tubulure La présente invention utilise trois unités capteuses magnétiques espacées les unes des autres pour engendrer des signaux indiquant le passage des raccords de tube devant chacune d'elles .Ces unités capteuses sont échelonnées verticalement sur l'entonnoir de façon à indiquer le sens de déplacement du tube du fait que, lorsqu'un raccord se déplace dans le sens descendant dans l'entonnoir, il produira des signaux d'abord dans l'unité I, puis dans l'unité 2 et enfin dans l'unité 3 ; par contre, Si le raccord se déplace dans le sens ascendant, les détecteurs seront actionnés dans l'ordre inverse L'invention utilise un circuit logique, pneumatique ou électrique, pour produire une addition ou une soustraction dans le compteur de raccords selon le sens de mouvement de la tubulure .Ces circuits logiques d'addition et de soustraction sont identiques mais inversés et produisent donc les signaux d'addition et les signaux de soustraction Un distributeur ou commutateur bidirectionnel à trois positions établit la prévision d'un certain nombre de raccords par groupe Le commutateur possède trois entrées pour un compte positif et trois entrées pour un compte négatif et il est réglé de façon à indiquer le nombre de raccords par groupe et & influencer le décompte en conséquence .Si, par exemple, il y a trois raccords par groupe, le commutateur sera réglé sur "trois" et, après que le troisième raccord aura franchi le détecteur de raccords, un décompte sera enregistré sur le compteur de groupe en sorte que ce dernier enregistrera un décompte tous les trois raccords Le meme circuit logique soustrait pareillement un décompte du compteur de groupe chaque fois que trois raccords auront été extraits du puits Le dispositif selon l'invention prévoit également un circuit de visualisation des quantités de boues déplacées, indiquant la quantité de boue devant entre injectée dans le puits lorsqu'on retire le tube de forage Le dispositif selon l'invention utilise un distributeur ou commutateur à cinq positions pour introduire un nombre binaire dans les étages des dixièmes et des centièmes des additionneurs qui indiquent, par des .codeurs à sept bâtonnets, les nombres in diquant le déplacement des boues . L'additionneur utilisé ici est un additionneur à cinq étages pouvant compter et présenter jusqu'à 999,99 mais les principes exposés ici sont applicables à d'autres additionneurs à mémoire Les signaux d'entrée déclencheurs envoyés aux sections de 1'8de ditionneur sont les décomptes négatifs provenant du compteur de groupe et, par conséquent, le distributeur ou commutateur à 5 positions sera réglé manuellement pour insérer, dans les étages des dixièmes et des centièmes, un nombre binaire représentant le déplacement, par groupe, d'un tube de forage de dimensions et de poids particuliers . Ce nombre est inséré automatiquement à chaque réception'un décompte négatif .Evidemment, cette information pourra outre utilisée unitairement par raccord, Si on le désire C'est ainsi que le nombre binaire introduit dans les addition apeure, représentant le déplacement par groupe, s' ajoutera au total chaque fois qu'un groupe est extrait du puits .Le nombre de déplacements calculé apparatt sur l'écran de l'instrument et représente le volume total de boue qui aura été injecté dans le puits à un moment donné Ce nombre peut être comparé à la quantité effectivement injectée de boue, ou peut servir à actionner un système d'injection auto matique l'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels :: - la figure 1 est un organigramme de la totalité du dispositif selon l'invention - la figure 2 montre les composants de chaque unité détectrice - la figure 3 montre le spectre des lignes de force d'une unité détectrice en l'absence d'un raccord de tube - la figure 4 montre le spectre des lignes de force d'une unité détectrice en présence d'un raccord de tube - la figure 5 montre les circuits permettant aux trois unités détectrices d'actionner le circuit logique d'addition et de soustraction du compteur de raccords, ainsi que le distributeur ou commutateur à deux directions et trois positions convertis- sant le nombre de raccords en nombre de groupes pour le compteur de groupes t et - les figures 6 et 7 montrent trois des cinq étages des addi tionneurs avec le distributeur ou commutateur à cinq positions pour l'introduction du nombre binaire représentant le déplace- ment par groupe ou par raccord et montrant également le panneau de visualisation numérique pour le nombre de déplacements cal culé La figure 1 montre les trois unités détectrices PUl PU2 et PU3 placées contre l'entonnoir 101 que traverse le tube 102 portant un raccord 109 Chaque unité détectrice est composée des éléments représentés à la figure 2, à savoir : deux aimants droits 104 et 106 entre lesquels est placé un solénovie 105 . On notera que les pales nia- gnétiques des aimants 104 et 106 sont en opposition, les deux piles sud se faisant face . Cette disposition est semblable à celle utilisée dans les appareils de localisation de colliers d'enveloppes tubulaires pour outils de fond . Comme les piles des aimants sont en opposition, les lignes de force des deux aimants coupent perpendiculairement le solénoïde, comme le montre la figure 3 . La présence d'un tube de forage 102 ne perturbe pas la symétrie du flux magnétique et la tension à la sortie du solénoïde 105 sera nulle Lorsqu'un raccord 103 s'approche de l'unité détectrice, l'augmentation de masse produite par le raccord attire le flux magnétique de l'aimant supérieur (comme le montre la figure 4) et fait se déplacer de bas en haut les flux magnétiques des deux aimants Le mouvement des flux, perpendiculaire à la ligne médiane du solénoPde 105 engendre, dans ce dernier, une tension qui sera le signal indiquant la présence d'un raccord de tube Lorsqu'un raccord se déplace de haut en bas dans l'entonnoir 101 pour pénétrer dans le puits, il déclenche d'abord le détecteur PU1, puis le détecteur PU2 et enfin le détecteur PU3 . Quand le raccord sortant du puits se déplace de bas en haut, les détecteurs seront actionnés dans l'ordre inverse La figure 1 montre un organigramme de l'ensemble du dispositif dans lequel les trois unités détectrices actionnent respectivement les distributeurs à solénoïde 107, 108 et 109 .Les signaux électriques engendrés dans les solénodes 105 des détecteurs sont transmis aux distributeurs à solénoïde 107, 108 et 109 qu'ils ouvrent l'un après l'autre Le dispositif selon l'invention est décrit en se basant sur des composants pneumatiques mais ces derniers peuvent être remplacés par des circuits électriques équivalents pour donner un dispositif entièrement électrique Les signaux provenant des distributeurs à solénoïde 107, 108 et 109 sont traités dans des compteurs logiques additionneur et soustracteur (bloc 11Q) comportant un bouton de remise & Béro 111 .Le bloc 110 renferme le compteur de raccords et le-comp- teur de groupes de la figure 5 Les signaux d'entrée déclencheurs de circuit additionneur sont les décomptes négatifs vers le compteur de groupes apparaissant sur la ligne 112 et déclenchant les étages appropriés 113 à 117 du circuit additionneur en vue d'une présentation du nombre de déplacements sur le panneau de visualisation 118 Le commutateur distributeur à cinq positions 27 introduit le nombre binaire correct dans les étages additionneurs 116 et 117, conformément au déplacement par groupe pour 5 dimensions différentes de tubes .Ce nombre binaire est additionné pour chaque décompte négatif déclencheur de groupe en sorte que le panneau de visualisation 118 indique le déplacement réel dé boues à un moment donné Le circuit logique de la figure 5 montre les détecteurs actionnant les trois distributeurs pneumatiques actionnés par solénoides, le reste du circuit logique étant pneumatique, mais le circuit logique fondamental serait identique si le dispositif était entièrement électrique Quand un raccord se déplace de haut en bas, il actionne d'abord le détecteur PU1 ou #1, ce qui produit un signal de sortie dans le distributeur g1 .Si lton considère d'abord le circuit supérieur (sur la figure 5) qui constitue la partie additionneuse, on voit que le distributeur *1 déclenche la bascule 1 et gagne, parallèlement, la porte OU 4 assurant la mise hors tension de la bascule 3 . Le signal de sortie de la bascule 1 parvient à la porte ET 2 o Quand le distributeur #2 entre en action, son signal de sortie parvient à la porte ET 2 et met sous tension la bascule 3 qui envoie un signal à la porte ET 5 Quand le distributeur #3 entre en action, son signal de sortie met hors tension la bascule 1 et gagne, parallèlement, la porte ET 5 .Le signal de sortie de cette dernière est une impulsion servant à ajouter "un raccord" dans le compteur de raccords 11 I1 parvient également à la porte OU 4 pour mettre hors tension la bascule 3 gi l'on considère maintenant le circuit inférieur de la figure 5, constituant la partie soustractrice, pendant qu'un raccord des cend, on voit que le distributeur Q1 entre le premier en action mettant hors tension la bascule 10 et adressant, parallèlement, un signal à la porte EX 6 qui, en l'absence d'un signal reçu de la bascule 8, n'a pas de signal de sortie .Quand le distribu- teur #2 entre en action, il adresse un signal à la porte ET 9 mais, comme la porte 9 n'a pas de signal de sortie en l'absence de signal de sortie de la bascule 10, la bascule 8 est toujours privée de signal de sortie . Quand le distributeur *3 entre en action, il met sous tension la bascule 10 et son signal agit sur la porte OU 7 pour maintenir hors tension la bascule 8 . I1 n'y a donc jamais de signal sortant de la porte ET 6 . Un signal de sortie de la porte ET 6 a pour effet de soustraire n un raccord dans le compteur 11 Par conséquent, lorsqu'un raccord descend dans le puits, le circuit additionneur émet une impulsion tandis que le circuit sous- tracteur n'en émet pas . Comme les circuits additionneur et soustracteur sont identiques mais inversés, lorsqu'un raccord sort du puits le circuit soustracteur envoie une impulsion au compteur de raccords 11 Le compteur de raccords est un compteur progressif-régressif et tiendra donc un décompte exact des raccords se trouvant dans le puits à n importe quel moment Les impulsions d'addition et de soustraction sont également introduites dans un compteur binaire composé de deux blocs compteurs binaires 22 et 26 Ces blocs sont connectés-par des portes BU 23 et 25 et par une porte OU 24 . Cette disposition permet au compteur binaire de compter dans les deux sens progressif et régressif .Les sortie; des deux blocs sont connectées aux portes ET 18, 19 et 20 dont les signaux de sortie représentent, respectivement, les comptes 1, 2 et 3 Le compteur sera mis à éro par dépression du bouton de rappel 17 et commencera donc toujours- à compter à partir de apéro Si le tube de forage pénètre dans le puits, le compteur binaire recevra une impulsion d'addition chaque fois qu t un raccord franchira le détecteur de raccords . La première impulsion provoquera un signal de sortie de la porte ET 18 . La troisième impulsion provoquera un signal de sortie de la porte ET 20 Les signaux de sortie de ces portes atteindront les passages ou les plots d'un distributeur ou dtun commutateur bidirectionnel 12 possédant trois entrées pour un compte positif et trois entrées pour un compte négatif Ce commutateur est réglé de façon à indiquer le nombre de raccords par groupe ; si, par exemple, chaque groupe contient trois raccords, le commutateur sera disposé comme représenté sur la figure 5 Quand le troisième raccord aura franchi le détecteur de raccords, la porte ET 20 émettra un signal de sortie qui traversera le commutateur 12, du fait que ce dernier est réglé sur trois raccords par groupe, traversera la porte ET 14 et enregistrera un décompte dans le compteur de groupes 15 .Ce signal traversera également la porte OU 16 et ramènera les compteurs binaires à séro . Par conséquent, le compteur de groupes enregistrera un décompte tous les trois raccords Le meme circuit logique soustrait un décompte du compteur de groupes quand les raccords sortent du puits La dernière partie du dispositif est constituée par le circuit des figures 6 et 7 servant à présenter la quantité de boue devant titre injectée dans le puits lorsque le tube de forage est extrait quand il touche le fond Un distributeur ou commutateur à cinq positions 27 sert à introduire un nombre binaire dans le circuit additionneur .Chaque position représentera le déplacement, par groupe ou par raccord, d'un tube de forage de dimensions et de poids particuliers Les portes OU 28, 29 et 30 serviront à introduire le nombre binaire approprié dans les additionneurs . Quand le compteur de groupes reçoit une impulsion, il actionne les bascules de transfert, ce qui a pour effet de transmettre le nombre des additionneurs aux bascules Les signaux de sortie des bascules parviennent à un codeur à sept bâtonnets qui code le nombre et le fait apparattre sur les appareils de lecture numérique Les signaux de sortie des bascules sont également ramenés aux additionneurs pour être ajoutés au nombre binaire original posé dans 1'additionneur par le commutateur 27 Ce nombre original, qui représente le déplacement par groupe, s'ajoutera au total chaque fois qu un groupe sera extrait du puits . Il sera présenté sous forme numérique sur lwéoran du dispositif et représentera le volume total de boue qui aurait dA être injecté dans le puits à un moment donné . Ce nombre pourra être comparé à la quantité de boue effectivement injectée ou pourra servir à actionner un dispositif d'injection automatique En ajoutant au circuit des additionneurs binaires qui seront actionnés par le décompte de groupe positif plutat que par le décompte négatif, le dispositif peut servir à calculer et à présence ter le volume de boue à déplacer du puits lorsque le tube de forage pénètre dans ce dernier Si l'on ajoute au système original des soustracteurs binaires actionnés par le décompte de groupe positif, le dispositif présentera exactement la quantité totale de boue requise en tout temps, soit au cours d'une introduction, soit au cours d'une extraction REVENDIOA2IONS I. Dispositif de comptage de raccords de tubes traversant un entonnoir d'entrée et de sortie de trou de forage soit dans le sens descendant soit dans le sens ascendant, caractérisé en- ce qu'il comprend, en combinaison a) une pluralité de détecteurs captant, en des points èche- lonnés le long et à l'extérieur de l'entonnoir, le passage des raccords de tube dans les sens descendant et ascendant devant les détecteurs b) un circuit logique déterminant le sens de progression des raccords de tube, en circuit avec, et déclenché par, les signaux des détecteurs échelonnés le long de l'entonnoir pour développer des comptes de signaux positifs pour les raccords descendants et des comptes de signaux négatifs pour les raccords ascendants o) un compteur de raccords en circuit avec le circuit logique pour ajouter un signal positif à chaque perception d'un raccord descendant ; et d) un organe en circuit avec le circuit logique pour retrancher un compte du compteur de raccords à chaque perception d'un raccord ascendant en réponse au compte de signaux négatifs et e) un compteur de groupes en circuit avec le circuit logique pour convertir le compte de raccords en un compte de grou pes en utilisant les comptes de signaux positifs et négs tifs 2.Dispositif selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des organes comportant un circuit addition neur pour calculer le déplacement des boues lors des contacts avec le trou de forage et des organes de visualisation du total des déplacements accumulés dans le circuit additionneur 3- Dispositif de calcul du déplacement des boues résultant de l'extraction, hors d'un trou de forage, de tubes pourvus de raccords, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison a) une pluralité de détecteurs captant, en des points éche lonnés le long et à 1'extérieur d'un entonnoir d'intro duction et d t extraction, le passage des raccords de tube dans les sens descendant et.-- ascendant devant les détecteurs;; b) des organes dérivant des détecteurs des signaux indicatifs de chaque passage d'un raccord et de son sens de progres sion en dérivant un signal positif pour le sens descendant et un signal négatif pour le sens ascendant c) des organes comportant un circuit additionneur utilisant sélectivement les signaux négatifs pour déclencher ledit circuit additionneur afin de totaliser le déplacement volumétrique global égal au déplacement d'un tube d) ledit additionneur utilisant un nombre indicatif de dépla cement volumétrique croissant des tubes ; et e) ledit additionneur ajoutant ce nombre à chaque compte de signaux négatifs 4.Dispositif selon la Revendication Jr caractérisé en ce qu'il comprend en outre a) des organes comportant un compteur progressif-régressif de raccords pour utiliser sélectivement les signaux posi tifs et négatifs comme comptes positifs et négatifs appli qués au compteur progressif-régressif de raccords en vue de présenter le nombre de tubes présents dans le trou de forage b) des organes comportant un compteur progressif-régressif de groupe pour utiliser successivement les signaux positifs et négatifs en vue de convertir le nombre de tubes en nom bre de groupes présents dans le trou de forage, et de le visualiser c) les organes d'utilisation sélective des signaux comme signaux déclencheurs comportant un organe n'utilisant que les comptes négatifs adressés au compteur de groupes ; et d) le nombre indicatif de déplacement volumétrique croissant des tubes étant égal au déplacement d'un groupe de tubes progressant dans le sens ascendant 5.Dispositif selon la Revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de dérivation de signaux comprend a) des organes comportant des distributeurs à solénoïde ac tionnant respectivement lesdits distributeurs lors de la perception d'un passage d'un raccord en vue d'engendrer des impulsions b) des organes comportant un circuit additionneur composé de bascules, de portes ET et de portes OU en vue d'engendrer les signaux indicatifs de progression descendante c) des organes comportant un circuit soustracteur identique au circuit additionneur mais inversé pour engendrer les signaux indicatifs de progression ascendante ; et d) des organes de visualisation de la somme nette de ces signaux indicatifs de mouvement ascendant et descendant, représentant le compte de tubes présents dans le trou de forage 6. Dispositif selon la Revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des organes d'insertion comportant un distributeur-commutateur à positions multiples pour déter miner le nombre égal au déplacement d'un groupe de tubes en vue d'insérer ce nombre dans le circuit additionneur en plaçant sélectivement ledit distributeur-commutateur sur la position correspondant au déplacement d'un groupe de tubes et de raccords particuliers en cours d'extraction 7.Procédé de comptage de raccords de tubes traversant un en tonnoir d'entrée et de sortie de trou de forage soit dans le sens descendant soit dans le sens ascendant, caractérisé en ce qu'il consiste a) à détecter, en des points échelonnés le long et à llexté- rieur de l'entonnoir, le passage des raccords de tube dans les sens descendant et ascendant devant des détecteurs b) à déterminer par des opérations logiques le sens de pro gression des raccords de tube au moyen d'organes en circuit avec, et déclenchés par, les signaux perçus le long de l'entonnoir pour développer des comptes de signaux posi tifs pour les raccords descendants et des comptes de si gnaux négatifs pour les raccords ascendants c) à ajouter un signal positif à un compte de raccords à cha que perception d'un raccord descendant ;; et d) à retrancher un compte du compte de raccords à chaque per ception d'un raccord ascendant en réponse au compte de signaux négatifs ; et e) à convertir le compte de raccords en un compte de groupes en utilisant les comptes de signaux positifs et négatifs 8. Procédé de calcul du déplacement des boues résultant de l'ex- traction, hors d'un trou de forage, de tubes pourvus de rac cords, caractérisé en ce qu'il consiste a) à capter, en des points échelonnés le long et à l'extérieur d1un entonnoir d'introduction et d'extraction, le passage des raccords de tube dans les sens descendant et ascendant devant des détecteurs b) à dériver des détecteurs des signaux indicatifs de chaque passage d'un raccord et de son sens de progression en dé rivant un signal positif pour le sens descendant et un signal négatif pour le sens ascendant ; et c) à additionner en utilisant sélectivement les signaux né gatifs pour déclencher un circuit additionneug,afin de to taliser le déplacement volumétrique global égal au dépla cement d'un tube en utilisant un nombre indicatif de dépla cement volumétrique croissant de tubes et en ajoutant ce nombre à chaque compte de signaux négatifs 9. Procédé selon la Revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à visualiser le total du déplacement ac cumulé dans la phase d'addition 10.Procédé selon la Revendication 8, caractérisé en ce que la phase de dérivation des signaux consiste a) à actionner respectivement des distributeurs à solénoïde lors de la perception d'un franchissement, par un raccord, des points de détection en vue d'engendrer des impulsions b) à appliquer ces impulsions à un circuit additionneur com posé de bascules, de portes ET et de portes OU pour engen drer les signaux de progression ascendante a) à appliquer ces impulsions à un circuit soustracteur iden tique au circuit additionneur mais inversé pour engendrer les signaux de progression ascendante ; et d) à visualiser la somme nette de ces signaux indicatifs de mouvement ascendant et descendant représentant le compte de tubes présents dans le trou de forage 11. Procédé selon la Revendication 8, caractérisé en ce que le nombre indicatif de déplacement volumétrique croissant des tubes est inséré dans le circuit additionneur au moyen d'un distributeur-commutateur à positions multiples placé sélecti vement sur la position correspondant au déplacement d'un grou- pe de tubes et de raccords particuliers en cours d'extraction