Brevet FR2559204A1 — publié le 19850809

1' 2559204 Lors de l'achèvement et du reconditionnement de puits souterrains de pétrole ou de gaz, on utilise com- munément un outillage soutenu par un câble de forage. Il est très important de connatre la profondeur à la- quelle l'outil est mis en place, ce que l'on a habi- tuellement effectué en mesurant la longueur de câble de forage ou de câble de curage introduitedans le puits. Des opérations d'achièvement de puits sont gis t rédalisées à I'aide d'installations de forage qui sont bien équipées pour mesurer en continu la louueur d'un câble descendue dans le puits et indiquer ainsi la profondeur de l'outil. En fait, la pliupart des installatioms de fora- ge sont éuipées d'un appareil permanent, contigu au dévidoir sur lequel le câble est stocké. Des cmoteurs de cordée manuels sont égalemient dis- ponibles. Aucun problème ne se pose doéc pour faire passer le câble sur un poulie de mesure et maintenir dans une position snsiblenn cxxm- tante le trajet du câble sur la poulie, ce qui évite tout glissement acci l du câble par rapport à la poulie. mors des opérations de rzeediti a t, ces lues ne sent ni utilisables ni abordables. Un montage de graissae est généra- alent relié au s3mnet de I' arbre de Noe1 monté sur la tête du puits et le câble de forage ou de curage portant l'outil est introduit à travers le graisseur par une grue ou une tour mobile. Etant donn qu'il existe littéraJaent des centaines de modèles de grues et tours mobiles, il n'est pas surprenant que l'on n'ait jusqu'ici pas mis au point un dis- positif de mesure de la profondeur des câbles applicable à n'importe quel type d'installation de reconditionneent. Cn doit en outre se souvenir que tout dispositif de marsure de câble de forag doit être monté pour coopérer avec le câble de forage sur le terrain et, de ce fait,est mis à rude épreuve. Il y a donc un besoin défini d'appareil de mesure de profondeur de câbles de forage qui puisse être monté sur le terrain sur n'importe quel type d'installation de reconditionnement utilisantun montage de graissage,et qui soit capable 2 -2559204 de fournir des mesures extrêmement précises de la pro- fondeur de l'outillage introduit dans le puits sur un cible de forage ou un cible de curage par l'installa- tion de reconditionnement. L'invention réalise un dispositif de mesure de la profondeur d'un câble de forage ou d'un câble de curage qui se fixe de manière pratique sur une structure ri- gide de puits voisine de, ou entourant le passage du cable pendant son introduction dans le puits. De préfd- rence, l'appareil de mesure de profondeur est monté sur les parties supérieures d'un graisseur équipé. Un emplacement préféré pour l'appareil de mesure de profon- deur se trouve sur le dispositif ràcleur d'huile dispo- sé habituellement en haut du montage de graissage pour essuyer l'huile adhérant au cible lors de son retrait du puits et diriger l'huile raclée par un tuyau vers un réservoir de stockage. L'appareil de mesure de la profondeur de câbles omporte une base qui peut Stre fixée à la partie supé- rieure du montage de graissage et un support de poulie espacé axialement de la base dans le sens du passage du cable de forage. Le support de poulie comporte deux porte-poulie articulés entre eux, et au moins un des porte-polie enjambe le passage du cible. Des ressorts réglables sont prévus entre les porte-poulie articulés pour pousser les deux portepoulie vers le cible. Chaque porte-poulie porte au moins une poulie. Une des poulies sert de poulie-guide et comporte & sa périphérie des encoches pour accrocher le cible. Une autre poulie sert de poulie ou galet de mesure et possède une sur- face cylindrique pouvant coopérer avec le cible de forage ou de curage. La poulie ou le galet de mesure porte un dispositif de comptage de ses rotations, par exemple un ou plusieurs aimants permanents montés sur la poulie de mesure pour se déplacer en un mouvement de rotation, des détecteurs de proximité ou des éléments à effet Hall. On peut monter des bobines exploratrices classiques sur le porte-poulie supportant la poulie de mesure et les signaux produits dans ces bobines explo- ratrices sont transmis à un circuit logique classique pour convertir les signaux reçus du fait du passage des aimants permanents devant les bobines exploratrices en indications qui correspondent à la profondeur de l'outil en cours d'introduction dans le puits par le câble. Les détecteurs de proximité ou les éléments à effet Hall peuvent fonctionner d'une manière classique semblable. Comme on sait que le câble de forage ou de curage tend à se décaler latéralement de manière aléatoire par rapport à son cheminement axial normalemnt vertical de pénétration dans le montage de graissage, un élément allongé, souple, sans contraintes latérales est prévu pour monter les porte-poulie sur la base fixée de manière rigide à la partie supérieure de l'ensemble de grais- sage. Ainsi, les déviations latérales du câble de forage peuvent être absorbées par ce montage souple des porte- poulie et le risque d'erreur par suite d'un patinage accidentel de la poulie de mesure par rapport au câble de forage est fortement atténué. La plus grande sou- plesse protège également le dispositif contre les en- dommagements au montage ou lors d'une manipulation. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes à titre d'exemple nullement limi- tatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un câble de curage supporté par une tour de forage et pénétrant dans un montage de graissage pour des o- pérations de reconditionnement dans un puits souterrain auquel est relié le montage de graisseur. la figure 2 est une vue en élévation verticale, à une plus grande échelle, de l'appareil de mesure de la profondeur de câbles selon la présente invention monté sur la partie supérieure du montage de graissage de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe selon le plan 3-3 de la fiqure 2. Sur la figure 1 est représenté schématiquement un puits souterrain 1 possédant un arbre de Noël 2 clas- sique monté en surface sur la tête du puits. Un montage de graissage 3 classique s'élève au-dessus de l'arbre de Noël 2 et un dispositif racleur d'huile 4 classique - est monté sur les parties supérieures du montage de graissage. Bien que l'invention puisse être utilisée avec n'importe quel type de câble de forage ou de curage et puisse servir à mesurer la profondeur de descente de l'outillage sur cable pendant la complétion d'un puits, elle sera décrite et représentée en rapport avec le reconditionnement d'un puits en y introduisant un outillage approprié sur un câble de curage L. Le câble de curage L est supporté et entrainé sur une poulie (non représentée> soutenue de manière classique en haut d'une tour mobile 5. Bien entendu, n'importe quel type de grue mobile peut être utilisé à la place de la tour mobile 5. Un appareil de mesure de la profon- deur de câbles 10 selon la présente invention est ensuite installé en haut du montage de graissage 3, de préférence en boulonnant un support ou une base 11 sur une partie cylindrique 4a du dispositif racleur d'huile 4. En se reportant maintenant aux figures 2 et 3, on voit que le dispositif de mesure de la profondeur 10 comprend un montant. tubulaire vertical 12 boulonné à l'extrémité extérieure de la base ou du support 11. S 2559204 Le montant tubulaire 12 supporte une colonne 13 verti- cale, élastiquement déformable représentée ici sous la forme d'un ressort de compression enroulé serré, mais qui peut être constituée d'une colonne pleine en ma- tière élastique appropriée. Le facteur important est que la colonne 13 élastiquement déformable est latéra- lement contenue et peut se déformer dans tous les sens autour de l'axe vertical du montant 12 de support. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les man- chons 12 et 16 sont en butte et le ressort 13 ne porte pas le poids de l'ensemble supérieur, mais la déforma- tion latérale n'est pas très limitée par les manchons en butée. Un premier porte-poulie 15 est muni d'un montant ou manchon creux 16 suspendu vers le bas qui est boulon- né sur l'extrémité supérieure de la colonne 13 élasti- quement déformable. Le premier porte-poulie 15 comporte deux plaques 15a et 15b espacées et parallèles entre elles, boulonnées sur les côtés opposes du montant descendant 16 par des boulons 15c. Il est prévu un seond porte- poulie 20 qui comporte des bras 21 et 22 encadrant le passage du câble de forage ou de curage L et qui s'articule sur le premier porte-poulie 15 grace à un pivot 17. Le second porte-poulie 20 comporte deux plaques parallèles 20a et 20b fixées par des boulons c et des tubes entretoises 20d. Deux ressorts équi- pés 23 et 24 sont montés respectivement de chaque côté des porte-poulie 15 et 20. Dans la forme de réalisation décrite ici, les ressorts 23 et 24 assurent une poussée élastique réglable sur le second porte-poulie 20 vers le premier porte-poulie 15. Cependant, les dispositifs de tension 23 et 24 pourraient être remplacés par des ressorts hélicoïdaux de traction classiques. Les dispositifs de tension réglables 23 et 24 ont la même configuration et comportent une pièce emboutie 23a et 24a en forme de chape dont la seule extrémité s'articule sur un axe ou boulon de montage 21a et 22a respectivement sur les parties médianes des bras 21 et 22. L'autre extrémité des ressorts réglables 23 et 24 est respectivement montée sur des vis de. réglage et 26 et est respectivement logée dans une patte d'appui fixée sur des plaques 20a et 20b. Les vis 25 et 26 pénètrent dans l'écrou carré 29 situé dans la partie en forme de chape respective 23a et 24a des chapes 23 et 24 de montage de ressorts. Les vis de réglage 25 et 26 sont munies de poignées 27 et 28 facilitant le ré- glage des vis par rapport à l'écrou carré 29, comprimant ainsi les ressorts 29a montés respectivement entre ces écrous et les extrémités extérieures fermées des chapes 23a et 24a. Les poulies 30 et 31 o passe le câble portent res- pectivement sur le second porte-poulie 20 et le premier porte-poulie 15 par l'intermédiaire des arbres 20f et f. Une poulie; par exemple la poulie 30, constitue la poulie de mesure de la profondeur du cible et pos- sède une surface extérieure cylindrique 30a. Une autre poulie 31 comporte une surface extérieure périphérique 31 a munie d'encoches et coopère en deux points avec le câble de forage ou de curage L pour centrer ainsi le cible L par rapport à la surface cylindrique a de la poulie ou du galet de mesure 30. En plus, une poulie-guide identique à la poulie 31 (non représentée) peut également être montée de l'autre c8té du-galet de mesure. Il ressort de la description qui précède que la poussé réqlable exercée par les montages de ressorts réglables 23 et 24 détermine un serrage du cable de forage ou de curage L passant entre la surface 31a encochée à sa périphérie de la poulie-guide 31 et la surface cylindrique 30a de la poulie de mesure 30. La poulie de mesure 30 est pourvue d'un dispositif électronique pour compter le nombre de tours de la pou- lie de mesure, orue représenté schématiquesent par deux repères sur la périphérie constitués d'aimants perma- nents 33 espacés montés judicieusement près de la péri- phérie de la poulie de mesure 30 et donc animés d'un mouvement de rotation. Une bobine exploratrice de détec- tion de position ou un dispositif détecteur 35 se trouve à proximité du passage des repères 33 dans leur rotation, et est d'une conception classique pour produire des signaux chaque fois qu'un des aimants permanents 33 passe près de la bobine exploratrice 35. Ces signaux sont transmis par des conducteurs électriques appropriés.35a à des composants classiques (non représentés) installés au niveau du sol et comportant un circuit logique qui transforme les signaux pulsatoires produits par les ai- mants permanents 33 en indications de la longueur du cable de forage ou de curage L passant à la périphérie de la poulie de mesure 30. D'autres dispositifs classi- ques de captage, par exemple des éléments à effet Hall, peuvent servir à détecter la rotation. Une caractéristique importante de l'appareil décrit plus haut est le fait que l'appareil de mesure 10 n'est pas défavorablement affecté par un fort écart latéral du câble de forage ou de curage L par rapport à la ver- ticale exacte. Tout écart latéral, dans n'importe quel sens, est absorbé par la colonne souple 13 sans contraintes latérales, de sorte que le frottement entre le câble de forage ou de curage L et la surface cylin- drique 30a de la poulie de mesure 30 n'est pas perturbé. En fait, lors des opérations de reconditionnement, on monte fréquemment l'outil requis sur le cdble de curage L dans l'ensemble de graissage 3 alors que l'ensemble de graissage est horizontal au sol, puis on élève l'en- semble de graissage dans la position verticale repré- 8 -2559204 sentée en soulevant l'extrémité supérieure de l'ensemble de graissage par le câble de curage L. Bien sûr, ceci impo- serait un gros effort sur l'appareil de mesure 10 et endommagerait celui-ci s'il n'était pas soutenu élasti- quement par la colonne souple 13 sans contraintes latérales. Les personnes familiarisées avec la technique ver- ront que l'appareil décrit précédemment constitue un appareil simple, économique et pourtant extrêmement fiable de mesure de la profondeur de câbles de forage ou de curage, montable sur n'importe quel puits en vue d'une complétion ou d'un reconditionnement, en le fixant en haut d'un ensemble de graissage ou de tout autre or- gane situé latéralement à côté du passage du câble de forage L. Les mesures de la profondeur ne sont pas affectées par les déformations latérales du câble de forage ou de curage par rapport à l'entrée du puits. De plus, l'appareil peut être avantageusement monté en haut de n'importe quel ensemble de graissage et se trouve donc immédiatement utilisable sans nécessiter la fabrication de supports spéciaux pour monter l'appareil sur une grue ou une tour. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, l'appareil décrit ici peut servir à mesurer la longueur d'autres éléments tubulaires, tels que des colonnes hélicol- dales, pouvant être introduits dans un puits souterrain, en plus de la mesure d'un câble de forage ou de curage. On notera en outre que l'appareil peut facilement être adapté pour mesurer la vitesse ainsi que la distance à laquelle l'élément tubulaire est introduit dans ou sorti du puits. 9 2559204 REVENDICATIONS 1. Appareil pour mesurer de façon continue la pro- gression d'un élément tubulaire pouvant être introduit dans un puits souterrain, caractérisé en ce qu'il cmporte une base (11) pouvant tre fixée sur une structure rigide voisine du passage de l'élément tubulaire; un porte-galet de mesure englobant l'élément tubulaire et disposé en ménageant un espace le long de l'élément tubulaire par rapport à la base; un galet de mesure (30) logé dans le porte-galet; un dispositif élastique maintenant la périphérie du galet de mesure (30) contre l'élément tubulaire pour faire tourner le galet de mesure; un dispositif réagissant à la rotation du galet pour indiquer la progression de l'élément tubulaire passant sur le galet de mesure, et un dispositif à élément souple allongé reliant le porte- galet à la base (11) pour absorber les écarts latéraux du cable par rapport à la structure rigide. 2. Appareil pour mesurer de façon continue la pro- fondeur d'un outil porté par un câble dans un puits smourrain, caractérisé en ce qu'il coaporte une base (11) pouvant être fixée sur une structure rigide voisine du passae d'un câble; un porte- galet de mesure englobant le c&ble et disposé en ména- geant un espace le long du cable par rapport à la base (11); un galet de mesure (30) logé dans le porte-galet; un dispositif élastique maintenant la périphérie du galet de mesure (30) contre le câble pour faire tourner le galet de mesure; un dispositif réagissant à la ro- tation du galet pour indiquer la longueur de câble pas- sant sur le galet de mesure, et un dispositif à élément souple allongé reliant le porte-galet à la base pour absorber les écarts latéraux du cable par rapport à la structure rigide. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif réagissant à la rotation du galet de mesure comporte au moins un aimant (33) monté 2559204 sur le galet de mesure pour s'animer d'un mouvement de rota- tion et au moins une bobine exploratrice (35) montée sur le porte-galet au voisinage du passage de l'aimant en rotation. 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif élastique maintenant la péri- phérie du galet de mesure contre le cable comporte au moins une poulieguide (31) logée sur le côté opposé du câble par rapport au galet de mesure (30) et un dis- positif élastique réglable poussant le galet (30) et la poulie (31) contre le câble. 5. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif à élément souple allongé comporte un ressort de compression sans contraintes latérales. 6. Appareil pour mesurer de façon continue la pro- fondeur d'un outil porté par un c&ble dans un puits souterrain, comportant une base (11) f ixable sur une structure de puits rigide entourant le passage du c&ble; un premier porte-poulie (15) axialement espacé par rapport & la base; une première poulie (30) logée -dans le premier porte-poulie et pouvant coopérer avec le câble; un second porte- galet (20) muni de bras (21 et 22) englobant le câble et s'articulant sur le pre- mier porte-poulie (15); un second galet (31) logé dans le second portegalet (20) et pouvant coopérer avec le câble, diamétralement opposé par rapport au premier galet (30); un dispositif élastique poussant les porte- poulie vers le câble, maintenant ainsi un frottement entre les galets et le càble; un dispositif pour comp- ter le nombre de tours des galets et indiquer la lon- gueur de câble passant sur les galets; et un dispositif à élément souple allongé reliant un des porte-galet à la base (11) afin d'absorber les écarts latéraux du câble par rapport à la structure rigide du puits. 11 2559204 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif pour compter le nombre de tours du galet comporte au moins un aimant (33) monté sur le galet de mesure (30) et pouvant tourner, et au moins une bobine exploratrice (35) montée sur le porte-poulie correspondant près du passage de l'aimant en rotation. 8. Appareil pour mesurer la profondeur d'un câble de curage introduit par une installation de recondition- nement dans un puits souterrain par l'intermédiaire d'un ensemble de graissage, caractérisé en oe qu'il ccmportes en cabinaison, une base (11) pouvant être fixée à la partie supérieure de l'ensemble de graissage, un porte-poulie de mesure englobant le câble de curage et axialement espacé par rapport à la base, une poulie de mesure (30) logée dans le porte- poulie; un dispositif élastique maintenant la périphé- rie de la poulie de mesure au contact du cable de curage pour faire tourner la poulie de mesure; un dis- positif réagissant à la rotation de la poulie de mesure (30) pour indiquer la longueur de cóble passant sur la poulie de mesure, et un élément souple allongé reliant le porte-poulie à la base, grâce à quoi les écarts la- têraux du câble de curage par rapport à 1l'ensemble de graissage n'induisent pas de dérapage du câble de cu- rage par rapport à la poulie de mesure (30). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif réagissant à la rotation de la poulie de mesure (30) comporte au moins un aimant (33) monté sur la poulie de mesure pour s'animer d'un mouve- ment de rotation et au moins une bobine exploratrice (35) montée sur le porte-poulie près du passage de l'aimant en rotation. 10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif élastique maintenant la périphé- rie de la poulie de mesure contre le câble de curage comporte une poulieguide (31) logée sur le c8té opposé du câble par rapport à la poulie de mesure et un dispositif élastique réglable poussant la poulie contre le câble de curage.