Brevet FR2591758A1 — publié le 19870619

"PROCèDE DE CORRECTION DE LA PROFONDEUR DE DIAGRAPHIES" L'invention concerne les diagraphies différées, c'est-à-dire les enregistrements de paramètres physiques mesurés dans un trou de forage en remontant dans celui-ci un outil de mesure, ou plus généralement, un train d'outils de mesure, disposé à l'extrémité d'un câble porteur, les mesures étant effectuées à des profondeurs d'échantillonnage distantes les unes des autres d'un pas qui est généralement constant. On évalue la profondeur des mesures après la longueur de la portion de câble porteur déroulée dans le trou. Cette manière de procéder donne de bons résultats tant que les outils peuvent progresser de façon régulière dans le trou, sans à-coups ou frottements excessifs. Mais, lorsque les outils sont arrêtés ou ralentis par un accrochage ou un coincement dans les parois du trou, on constate une distorsion entre profondeur réelle et profondeur nominale évaluée d'après la longueur de câble. Il en résulte notamment une mauvaise estimation des épaisseurs de couches de terrain, en particulier des réservoirs pétroliers et un décalage entre différentes diagraphies effectuées successivement ou simultanément, les divers paramètres que l'on pense avoir mesurés à une même profondeur provenant en fait de profondeurs différentes, d'où des aberrations lors des calculs effectués niveau par niveau, par exemple en vue d'évaluer des réserves pétrolières. On a essayé de parer à ces inconvénients en constituant certains outils au moyen de plusieurs capteurs espacés verticalement le long de l'outil et mesurant le même paramètre et en comparant les courbes correspondantes ainsi obtenues afin de mettre en évidence les variations de vitesse de l'outil. On a également muni certains outils d'accéléromètres. On a aussi effectué des comparaisons entre courbes enregistrées par des outils différents pour recaler des points caractéristiques tels que pics et bosses apparaissant sur chaque courbe. Les solutions relatives à la constitution spécifique d'un outil ne sont valables que pour cet outil et ne sont en particulier pas applicables aux diagraphies classiques d'évaluation des réservoirs (porosité, densité, résistivité). Les méthodes de comparaison de diverses courbes nécessitent généralement l'emploi de techniques numériques compliquées, à temps de calcul excessifs et inapplicables lorsque les effets de coincement ou ralentissement sont trop sévères. Selon la présente invention, on a trouvé qu'il était possible de corriger les diagraphies d'une manière simple, efficace et applicable très généralement et même rétroactivement à des diagraphies déjà effectuées, en compensant l'erreur que provoque l'élasticité du câble porteur lorsque les outils portés ne progressent pas à vitesse constante. Pour cela on corrige la longueur au repos du câble porteur qui est mesurée et, seule, considérée actuellement pour évaluer la profondeur, en lui ajoutant (ou retranchant), l'allongement (ou le racourcissement) du câble porteur dû à un excès (ou un défaut) de tension par rapport à la tension normale que présenterait ce câble s'il ne subissait pas de gêne à sa remontée lors de son parcours dans le trou de forage. On supprime de ce fait la distorsion qui existe actuellement pour certains échantillonnages entre profondeur réelle et longueur nominale de câble descendu dans le trou de forage. Un objet de l'invention est ainsi un procédé de correction des diagraphies de paramètres physiques dont la mesure est effectuée par des outils de mesure montés à l'extrémité d'un câble porteur et déplacés de bas en haut dans un trou au moyen de ce câble et dont les valeurs mesurées sont enregistrées à des profondeurs nominales d'échantillonnage évaluées d'après la longueur au repos de la portion de câble porteur déroulée dans le trou,procédé caractérisé en ce qu'à celles, dites perturbées, des profondeurs nominales d'échantillonnage d'un paramètre ainsi évaluées pour lesquelles un relevé de la tension mesurée du câble porteur présente un écart par rapport à la tension normale à laquelle le câble porteur serait soumis s'il ne subissait pas de gêne à la remontée dans le trou, on décale la profondeur nominale d'échantillonnage d'une distance sensiblement égale à la variation de longueur de ladite portion de câble porteur due à cet écart de tension. Dans les cas courants, on peut considérer qu'il y a une relation linéaire entre l'allongement du câble et la tension qui lui est appliquée. On décale alors la profondeur nominale d'échantillonnage d'une distance sensiblement égale au quotient de l'écart de tension par la raideur de ladite portion de câble La raideur de ladite portion de câble, qui dépend notamment de sa longueur, peut être connue par des abaques ou par un calcul; elle peut aussi être déterminée d'après la pente du tracé de la tension pendant que le train d'outils de mesure se trouve coincé et pas seulement ralenti. D'autres particularités de l'invention ressortiront des explications qui vont être données à propos d'exemples d'application de l'invention décrits en se référant au dessin joint par lequel: - la figure 1 représente schématiquement un train d'outils de mesure dans un trou de forage; - les figures 2 et 3 représentent des portions de diagraphies avec un relevé de la tension du câble; - la figure 4 représente les portions diagraphies de la figure 3 après rectification des profondeurs, - la figure 5 represente deux portions de diagraphies du même paramètre effectuées dans un même trou et la figure 6 représente les mêmes portions de diagraphies après rectification des profondeurs; et - la figure 7 montre comment on peut effectuer un rééchantillonnage d'une diagraphie à profondeurs rectifiées. Sur la figure 1, un train d'outils de mesure 1 a été descendu dans un trou de forage 2 traversant diverses formations telles que 3, 4, 5 en étant suspendu à un câble porteur 6 que l'on enroule progressivement sur un treuil 7 monté sur un camion 8 afin de remonter progressivement le train d'outils de mesure. Ce train d'outils de mesure comprend notamment un premier outil de mesure 9 et un deuxième outil de mesure 10. I1 est muni d'un bras 11 que l'on voit engagé dans la formation 4, ce qui a pour effet de ralentir la remontée du train d'outils de mesure 1 tant que ce bras Il ne s'est pas dégagé de la formation 4. L'extrémité inférieure 12 du train d'outils de mesure 1 constitue le point de référence pour la mesure de la profondeur. La profondeur du trou est déterminée par la longueur nominale de la portion de câble 6 descendue dans le trou 2 lorsque l'extrémité 12 se sépare du fond du trou. Ce point de référence de profondeur 12 à partir duquel est effectué le relevé de la tension du câble est séparé de l'outil de mesure 9 par exemple, par un espacement D figuré en 13. Lors d'un ralentissement, d'un coincement ou d'une acccéfération subséquente du train de tiges 1 la tension du câble à prendre en considération pour déterminer la distance de décalage de la profondeur nominale d'un échantillonnage de la diagraphie fournie par l'outil de mesure 9 est de préférence celle qui a été mesurée à une profondeur nominale inférieure à la profondeur nominale de cet échantillonnage du paramètre mesuré par l'outil de mesure 9, d'une distance égale à l'espacement D. Dans le cas où l'on effectue des échantillonnages à pas constant P, la tension prise en considération est alors celle mesurée à N échantillonnages plus bas que l'échantillon du paramètre mesuré par l'outil de mesure 9, qui doit être décalé en profondeur, N étant le nombre entier le plus proche de D, soit en valeur absolue, soit par défaut, soit par excès. P Sur la figure 2, on a tracé, à partir d'enregistrements sur bande magnétique ou tout autre support, tel qu'un support papier, une portion de diagraphie de densité en 14 et une portion de diagraphie de porosité en 15, comprise entre des profondeurs nominales de 3 002 à 3 028 mètres et on a porté en face un relevé 16 de la tension du câble porteur 6. Pour décaler par exemple la profondeur du point représentatif 17 de la diagraphie 14, on considère la tension du câble porteur 6 à une profondeur inférieure de l'espacement D, soit 0,9 m dans l'exemple considéré, par rapport à la profondeur nominale du point représentatif 17, c'est-à-dire au point représentatif 18 du relevé 16 de la tension. La pente du relevé 16 entre les points représentatifs 19 et 20 donne la raideur du câble à cette profondeur puisqu'on y voit une relation sensiblement linéaire entre l'allongement du câble et la tension (coincement vrai du train d'outils de mesure) On en déduit l'allongement du câble au point représentatif 18 et, par suite, le décalage en profondeur que l'on doit effectuer sur le point représentatif 17. Celui-ci doit ainsi être abaissé en 21. La raideur du câble à d'autres profondeurs peut être déduite de la raideur ainsi mesurée en corrigeant celle-ci d'après la longueur de câble descendu. On peut aussi connaître la raideur du câble par les abaques fournies par les sociétés de service ou en la calculant à partir des propriétés physiques du matériau constituant le câble. Lorsque les conditions idéales d'enregistrement sont réunies, la tension du câble 6 a un comportement très régulier. Dans le cas fréquent d'une mesure de tension en surface, la tension normale diminue progressivement du fait du raccourcissement de la portion de câble descendue dans le trou. Dans le cas d'une mesure au voisinage du train d'outils, la tension normale reste sensiblement constante. On peut procéder à une estimation numérique de la tension normale à partir de la tension mesurée à des profondeurs où l'on se trouve dans de bonnes conditions d'enregistrement.On peut aussi calculer la tension normale à partir du poids du train d'outils de mesure et du poids de câble descendu, diminués de la poussée d'Archimède de la boue contenue dans le trou de forage et, éventuellement, augmentés d'une valeur estimée des forces de frottement ou procéder à toute autre méthode d'évaluation. La surtension ou sous-tension du câble est la différence entre la tension mesurée et la tension normale définie précédemment. On pourrait aussi déterminer l'allongement total du câble en partant de la tension totale et tenir compte de son allongement normal. On a représenté sur la figure 3 des portions un peu plus étendues des diagraphies 14 et 15 et du releve de tension 16 et on a tracé sur la figure 4 des diagraphies, rectifiées selon le procédé décrit, de la densité en 22 et de la porosité en 23. La comparaison des figures 3 et 4 montre que- l'application du procédé décrit a permis dans ce cas d'éviter de grossières erreurs. Sur la figure 3, vers la profondeur 3 010 mètres on aurait pu, en effet, supposer que l'on se trouvait en présence d'un réservoir à gaz du fait de la forte séparation entre courbes de densité et de porosité. Après rectification des profondeurs, on voit sur la figure 4 qu'aucune des mesures de porosité qui, à priori, pouvaient être attribuées à cette profondeur n'en provenait réellement et on ne peut faire aucune hypothèse sérieuse sur la nature de la formation ou des fluides à cette profondeur. Sur la figure 5 on a tracé deux diagraphies par rayons gamma effectuées dans le même trou de forage et présentant des informations divergentes dans l'intervalle 3 490-3 500 mètres de profondeur. La rectificaiton des profondeurs selon le procédé décrit a permis d'obtenir respectivement les deux diagraphies rectifiées de la figure 6 sur lesquelles on retrouve bien la même information dans cet intervalle, la diagraphie de gauche de la figure 5 ayant été perturbée par un coincement de l'appareil de mesure dans le trou de forage. Un inconvénient des diagraphies corrigées comme on l'a décrit réside dans le fait que les échantillonnages ne se trouvent plus à des profondeurs séparées par des pas prédéterminés, de préférence constants. C'est ce que l'on a représenté sur la figure 7 où l'on a indiqué à gauche des valeurs mesurées de A à O en face des profondeurs nominales 1 à 14 correspondantes et au centre les mêmes valeurs mesurées A à O aux profondeurs rectifiées. On préférera généralement effectuer un rééchantillonnage pour déterminer des valeurs à affecter aux profondeurs à pas prédéterminés 0 à 14 que l'on a inscrites à nouveau à droite de la figure. Pour cela, on fait glisser le long de la diagraphie corrigée une "boîte" 24 dont le centre 25 est placé successivement en face de chaque profondeur 0 à 14 et on affecte à cette profondeur une valeur qui est la moyenne, arithmétique dans le cas figuré, des valeurs contenues dans la botte. On a indiqué à droite de la figure les valeurs que l'on pouvait ainsi affecter à la plupart des profondeurs prédéterminées 0 à 14. La largeur de la botte 24 est voisine du diamètre d'investigation de l'outil de mesure. La moyenne des valeurs contenues dans la boite 24 peut éventuellement être pondérée par la distance de chaque valeur au centre de la botte. Suivant le type d'outil de mesure on peut choisir un type de moyenne particulièrement adapté, par exemple moyenne arithmétique pour un outil de mesure de radioactivité, moyenne harmonique pour un outil de mesure de résistivité. REVENDICAONS 1 - Procédé de correction des diagraphies de paramètres physiques dont la mesure est effectuée par des outils de mesure montés à l'extrémité d'un câble porteur et déplacés de bas en haut dans un trou au moyen de ce câble et dont les valeurs mesurées sont enregistrées à des profondeurs nominales d'échantillonnage évaluées d'après la longueur au repos de la portion de câble porteur déroulée dans le trou, caractérisé en ce qu'à celles, dites perturbées, des profondeurs nominales d'échantillonnage d'un paramètre ainsi évaluées pour lesquelles un relevé de la tension mesurée du câble porteur présente un écart par rapport à la tension normale à laquelle le câble porteur serait soumis sil ne subissait pas de gene à la remontée, on décale la profondeur nominale d'échantillonnage d'une distance sensiblement égale à la variation de longueur de ladite portion de câble porteur due à cet écart de tension. 2 - Procédé de correction selon la revendication 1 dans lequel on adopte sur le train d'outils de mesure, pour le relevé de la tension de câble, un point de référence de profondeur distant, dgun espacement D, d'avec l'outil de mesure d'un paramètre, caractérisé en ce que la tension prise en considération pour effectuer un décalage en profondeur d'un échantillon de ce paramètre est celle qui a été mesurée à une profondeur nominale différant de la profondeur nominale de cet échantillon, d'une distance sensiblement egale à cet espacement D. 3 - Procédé de correction selon la revendication 2, dans le cas où l'on effectue des échantillonnages à pas constant P, caractérisé en ce que la tension prise en considération pour effectuer un décalage en profondeur d'un échantillon de ce paramètre est celle qui a été obtenue à N échantillonnages de cet échantillon, N étant le nombre entier le plus proche de p 4 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le décalage en profondeur d'une diagraphie est suivi d'un rééchantillonnage de la diagraphie ainsi corrigée, en des points distants les uns des autres selon des pas prédéterminés. 5 - Procédé de correction selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on fait glisser devant la diagraphie corrigée d'un paramètre une "boîte" que l'on centre successivement sur chacun des points de rééchantillonnage et dont la largeur est sensiblement égale au diamètre d'inveslgat.on de l'outil de mesure de ce paramètre et en ce qu'on affecte à chaque point de rééchantillonnage une valeur du paramètre qui est une moyenne des valeurs du paramètre contenues dans cette "boîte" lorsqu'elle est centrée sur ce point de rééchantillonnage.