Brevet FR2578351A1 — publié le 19860905

- 1- 2578351 La présente invention concerne des câbles et, en particu- lier, des câbles permettant d'effectuer des diagraphies sur,-,es puits de pétrole, ces câbles étant appelés câbles de diagraphie pour puits de pétrole. Ces câbles sont utilisés pour descendre l'appareillage d'essai dans les puits de pétrole. Ils constituent également une liaison entre l'appareillage d'essai placé à l'une des extrémités du câble et l'appareillage de surface placé A l'autre extrémité. Le cou- rant électrique est amené au mécanisme d'essai par l'intermédiaire de ce câble. Le câble en question doit être suffisamment long pour pou- voir être utilisé dansdes puits de pétrole en mer dont la profondeur peut atteindre 2.000 à 5.000 mètres. Dans certains cas, la longueur du câble peut atteindre 6.000 mètres. Le câble doit être capable de résister à des conditions am- biantes sévères. Les températures supérieures à 200 C ne sont pas rares et l'exposition du câble au pétrole chaud et aux boues de fora- ge doit être prévue avec soin. Sa résistance aux contraintes longi- tudinales et à l'abrasion de surface doit être grande, dans la mesure o il doit être suffisamment résistant pour être utilisé plusieurs fois. En outre, le câble doit être léger et avoir un diamètre relative- ment réduit. Des essais ont été faits avec un câble de diagraphie pour puits de pétrole, comprenant sept conducteurs isolés en cuivre. Six d'entre eux étaient toronnés en une couche qui entourait le septième conducteur central. Sur le faisceau de conducteurs était en- roulée une couche de ruban résistant a la chaleur. Le rôle de cette couche était de maintenir les conducteurs ensemble et d'offrir un support à une armure extérieure.Dans un tel câble, l'armure était constituéede deux couches de fils d'acier ronds ou circulaires à enroulements croisés possédant une résistance à la rupture relativement élevée. Le blin- dage à enroulements croisés présentait une bonne résistance à la torsion, mais ce problème n'était pas considéré comme essentiel. Quatre des sept conducteurs constituaient deux paires de conducteurs de communication qui transmettaient des signauxentre le mécanisme d'essai situé dans le puits de forage et l'appareillage de surface. Deux des autres conducteurs (nos 5 et 6) étaient utilisés pour - 2 - 2578351 amener le courant au mécanisme d'essai, et le septième était gardé en réserve. Les signaux transmis de la surface vers le mécanisme d'essai étaient acheminés par un circuit fant8me, c'est-à-dire que deux fois deux conducteurs de communication étaient reliés en parallèle. Comme indiqué précédemment. Ies quatre conducteurs de communication étaient donc utiliséspour transmettre des signaux dans les deux sens. Deux problèmes au moins se sont posés avec ce câble: - la diaphonie et le bruit étaient élevés sur les trois circuits de signaux (les deux paires et le circuit fantôme), - lorsqu'on remontait ou descendait le câble, son armure en fils ronds provoquait un effet de scie qui laissait des rainures sur les parois du puits. Ce problème est grave quand le puits comporte des courbes et s'écarte de la ligne droite, car le câble peut rester blo- qué dans les rainures et se rompre. La présente invention a essentiellement pour but de fournir un câble de diagraphie pour puits de pétrole, ne présentant pas les inconvénients du cAble indiqué précédemment. Ce but est atteint au moyen d'un câble caractérisé en ce que la partie de télécommunication du câble est logée à l'intérieur d'une partie de câble d'alimentation concentrique et d'une armure. Les différents objets et caractéristiques de l'invention se- ront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue en coupe d'un mode de réalisation de l'invention - la figure 2, une vue en coupe de l'un des conducteurs, - les figures 3 à- 5, d'autres modes de réalisation de l'in- vention, - les figures 6 à 8, d'autres modes de réalisation des con- ducteurs d'alimentation. Pour résoudre les problèmes de diaphonie et de bruit dans les trois circuits de signaux, les quatre conducteurs peuvent être disposés sous la forme d'une quarte étoile placée au centre du câ- ble. Cette disposition est illustrée à la figure 1 o quatre fils 1, munis de couches d'isolation individuelles 2, sont toronnés selon un 3 2578351 agencement en quarte. La dimension de l'isolation des conducteurs peut être facilement définie de manière à donner à la quarte en étoi- le d'excellentes caractéristiques tant pour le circuit fantôme que pour les deux circuits- paires symétriques. Le fil 1 peut compor- ter plusieurs brins comme illustré à la figure 2 o six fils 3 sont toronnés autour d'un fil central 4. Le fil central peut être remplacé par un brin isolant pour éviter la formation de coques. L'isolation des conducteurs doit être prévue pour résister à des contraintes mé- caniques élevées à. des températures pouvant atteindre au moins 250 C. Le polytétrafluoréthylène (PTFE) et certains polymères com- mercialisés sous Ies noms de Peek, Ultem, Datex et Tefcel peuvent convenir. En se reportant à la figure 1, deux conducteurs d'alimentation sont toronnés autour de l'âme du câble de communication pour for- mer une couche concentrique. Des éléments de remplissage 6 peuvent être introduits pour remplir la couche concentrique. Ces éléments ou cordelettes de remplissage peuvent être réalisés dans le même maté- riau isolant que l'isolation des conducteurs ou dans d'autres -maté- riaux synthétiques comme des fibres de Kevlar. Sur la couche des conducteurs d'alimentation 5, 6 est placée une enveloppe de matériau résistant I la chaleur 7. Cette enveloppe peut être constituée d'un ou de plusieurs enroulements chevauchants de ruban textile se chevauchant. On peut également utiliser une tresse ou des couches de fibres de Kevlar. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les fils d 'armure ronds sont remplacés par uweou plusieurs, de préférence deux, couches de fils plats 8. Les dimensions des fils d 'armure doivent être calculées pour que ces fils, et notamment ceux de la couche la plus extérieure, puissent être placés côte à côte. On ob- tient ainsi une surface de câble plus lisse et le diamètre du câble est réduit au minimum. L'utilisation d'éléments d 'armure plats disposés en une ou deux couches permet d'augmenter sensiblement la surface d'abrasion du câble. Le risque de faire des rainures dans les parois des puits de pétrole est donc nettement réduit. En outre, le câble proprement dit est plus solide et résiste à un plus grand nombre de diagraphies. 4 2578351 L 'armure doit, de préférence, être crois( c'est-à-dire que deux couches d 'armure plates sont enroulées au-dessus l'une de l'autre avec des sens d'enroulement opposés. Si la partie de communication du cable renferme une ou plusieurs fibres optiques, le pas d'enroulement de l'armure doit être aussi grand que possible. Pour que les dimensions du câble restent dans des limites acceptables, chacun des conducteurs d'alimentation (5, figure 1) peut être constitué de deux ou plusieurs conducteurs 10 disposés parallè- lement comme illustré à la figure 3. Le nombre de conducteurs 10 doit être pair, par exemple égal à dix de manière que deux fois cinq con- ducteurs 10 puissent être connectées en parallèle. Chaque conducteur de courant peut également être constitué de plusieurs fils 15 qui sont en contact longitudinal les uns avec autres, comme illustré à la figure 4, et bénéficient d'une isolation commune 16. A la figure 4, deux fois trois conducteurs d'alimentation de ce type sont connectés en parallèle aux deux extrémités du cable, c'est-à-dire côté surface et côté mécanisme d'essai. La partie télé- communication est représentée par une quarte étoile 17. La figure 5 représente un câble possédant une quarte de té- lécommunication comme décrite précédemment et quatre conducteurs d'alimentation plats ou de type ruban 20 revatus d'une isolation 21. Le conducteur 20 peut être constitué d'un ruban de cuivre (30, figure 6) de forme ondulée placé dans une gaine de matériau isolant 31. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, les fils peuvent atre ondulés "en phase", comme représenté à la figure 7, ou de manière "déphasée", comme représenté à la figure 8. Les autres modes de réalisation du cable et des conducteurs ne sont pas représentés à l'échelle. Les modes de réalisation des figures 4 et 5 sont préférables à ceux des figures 1 à 3, car-ils permettent plus facilement d'obte- nir une section transversale circulaire réduite. Dans tous les modes de réalisation du câble, la partie de télécommunication peut être agencée en forme de quarte, comme indiqué précédemment, ou constituée d'une ou de plusieurs fibres optiques. La partie de cable d'alimentation doit, de préférence, être symétrique avec les éléments de remplissage placés, si nécessaire, entre les conducteurs d'alimentation pour former une couche complète. -_ 5 -_ 2578351 REVENDICATIONS 1. Câble de diagraphie pour puits de pétrole, comprenant une partie de télécommunication, une partie d'alimentation et um armu- re, caractérisé en ce que la partie de t&lécommunication du cable est logée à l'intérieur d'une partie de câble d'alimentation concentrique et d'une armure. 2. Câble conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de télécommunication se compose d'une quarte étoile (1, 2). 3. Câble conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de télécommunication se compose d'une ou de plusieurs fibres optiques. 4. Cable conforme à la revendication 1, caract&risé en ce que la partie de câble d'alimentation concentrique se compose d'au moins deux conducteurs d'alimentation (5, 10, 15, 20) éventuellement associés à des éléments de remplissage (6) pour obtenir une couche complète. 5. Câble conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les conducteurs d'alimentation sont de forme plate (10; 15, 16; , 21). 6. Câble conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des conducteurs d'alimentation est divisé en plusieurs conducteurs isolés individuellement. 7. Câble conforme à la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chacun des conducteurs d'alimentation se compose d'au moins un ruban de cuivre isolé, de pr&férence ondulé (30). 8. Cable conforme à la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chacun des conducteurs d'alimentation ou des sous-conducteurs se compose de plusieurs fils parallèles bénéficiant d'une isolation commune (figure 4). 9. Câble conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que les fils (32, 34) de forme ondulée sont placés dans l'isolation commune (33, 35). 10. Câble conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que 1 'armure est composé d'une ou de plusieurs couches d'éléments d'armure plats (8).