Brevet FR2600172A1 — publié le 19871218

- 1 L'invention a pour objet un dispositif d'installation de capteurs sismiques dans un puits de production pétrolière, dans le but d'effectuer des mesures très diverses concernant l'état du puits, la surveillance des écoulements dans le puits et aussi des relevés sismiques permettent de déterminer notamment l'évolution au cours du temps de la zone de production. On connait des utilisations de capteurs dans des puits équipés par la production. L'une d'entre elles consiste par exemple à déterminer acoustiquement la qualité de la cimentation qui solidarise avec la 10 paroi d'un puits, le tubage extérieur (connu des techniciens sous le nom de "casing") qui y a été disposé. Une opération classique réalisée dans la phase d'achèvement ou de complétion d'un puits foré consiste à y descendre un tubage et à injecter du ciment dans l'espace annulaire de manière à empêcher les fluides produits par le puits de s'échapper 15 ou d'émigrer par par cette voie. La qualité de la cimentation, dont dépend l'étanchéité de l'espace annulaire, est déterminée par exemple en descendant dans le puits tubé une sonde allongée contenant des émetteurs et des récepteurs acoustiques disposés à des profondeurs différentes. Les ondes acoustiques émises sont captées par les 20 différents récepteurs après propagation dans la zone annulaire et en particulier dans le ciment. Une comparaison des signaux reçus permet de déterminer par exemple que la répartition est bien homogène. 2600 1 72 - 2 Un autre exemple connu d'utilisation consiste à descendre à l'intérieur d'un puits tubé une sonde contenant une pluralité de capteurs divers permettant de mesurer différents paramètres, notamment le bruit acoustique, la radioactivité naturelle, la température, la pression, etc. Des exemples connus d'utilisation de capteurs dans des puits tubés sont décrits par exemple dans les demandes de brevets européens n 55634 ou 98778 et dans le brevet US n 4.390.878. Le positionnement de capteurs à l'intérieur d'un puits tubé convient pour effectuer des mesures localisées d'une zone annulaire proche ou pour surveiller des écoulements de fluide dans une colonne de production. Mais il -ne convient pas lorsqu'il s'agit par exemple de déterminer par des méthodes sismiques l'évolution d'un réservoir en 15 cours d'exploitation. Des relevés sismiques sont effectuas notamment par la méthode dite de profil sismique vertical (PSV) qui comporte la réception des ondes renvoyées par les différents réflecteurs du sous-sol au moyen d'une pluralité de géophones disposés à des profondeurs différentes d'un puits foré, ces ondes ayant été émises 20 par un générateur sismique disposé en surface ou bien encore dans un autre puits. La mise en oeuvre d'une telle méthode au moyen de géophones descendus dans un puits équipé pour la production pétrolière est rendue beaucoup plus difficile du fait que le couplage des géophones avec les formations environnantes se fait par 25 l'intermédiaire d'un tubage. Le dispositif selon l'invention permet l'installation de capteurs sismiques dans un puits foré équipé pour la production de fluides pétroliers et comportant un tubage scellé dans le puits par 30 cimentation. Il est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un manchon et des moyens de fixation du manchon au tubage à l'extérieur de celui-ci, le manchon comportant au moins un logement étanche pour 2600 1 72 -3 un capteur sismique. Le dispositif comporte généralement une pluralité de manchons répartis le long du tubage, à l'extérieur de celui-ci et chacun d'eux peut comporter plusieurs logements dont les axes sont orientés suivant plusieurs directions différentes. Le dispositif selon l'invention est avantageux en ce que les capteurs sont bien protégés durant la phase d'installation du tubage dans le puits foré et sa cimentation. En outre, les manchons assurant un bon 10 couplage acoustique entre les capteurs et le ciment et par là, avec les formations géologiques environnantes. Le dispositif peut être utilisé pour pour recevoir les signaux sismiques dus à des microséismes qui se produisent dans ces formations 15 durant la période de mise en production du puits ou bien ceux qui se sont propagés depuis un emplacement d'émission en surface. C:t emplacement peut se trouver à la verticale du puits ou encore sur une direction déterminée par rapport à l'axe du puits ou la direction du puits si celui-ci est dévié. Une autre application possible consiste à 20 recevoir dans un puits les signaux sismiques émis par une source de bruit disposée dans un autre puits. D'autres caractéristiques du dispositif apparaitront à la lecture de la description d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non 25 limitatif, en se reportant avec dessins annexes o: - la figure 1 représente de façon sommaire un dispositif de réception comportant une pluralité d'unités de réception fixées à l'extérieur d'un tubage cimenté dans un puits de production permettant de faire 30 de la prospection sismique; - la figure 2 représente une unité de réception comportant un manchon solidaire extérieurement du tubage et pourvu de logements pour des - 4 capteurs sismiques; et - la figure 3 représente schématiquement la disposition d'un capteur sismique dans son logement. Un puits de production pétrolière 1 (Fig. 1) comporte généralement un tubage 2 en plusieurs parties de diamètres décroissants descendant jusque dans la zone de production P, ces différentes parties se raccordant les unes aux autres par des dispositifs d'étanchéité à volume variable du type "packer". Un tel tubage de production est 10 décrit, plus en détail dans la demande de brevet parallèle EN 86/00745 qui concerne un procédé et un dispositif permettant d'installer des capteurs sismiques à l'extérieur d'un tubage qui, une fois descendu dans un forage cimenté, le ciment injecté dans l'espace annulaire noie les capteurs et les couples très efficacement avec les formations 15 environnantes. Les capteurs ainsi installés peuvent être utilisés par exemple pour recevoir des signaux sismiques dus à des microséismes qui se produisent dans les formations géologiques durant la période de la mise en production d'un puits ou bien ceux qui se sont propagès depuis une source sismique disposée à la surface ou dans un autre puits, ou 20 encore pour détecter les bruits et vibrations d'écoulement des fluides circulant dans une colonne de production etc. Suivant le mode de réalisation de la figure 1, les capteurs sismiques 3 sont associés à des manchons 4 comportant chacun (Fig. 2, 3), deux 25 demi-coquilles 5, 6 enserrant le tubage 2 et réunies l'une à l'autre par des boulons (dont les axes sont référencés 7). Le manchon est dissymétrique. La demi-coquille la plus épaisse (5) comporte au moins un logement pour au moins un capteur sismique. Les trois logements 8, 9, 10 schématisés sur la figure 2 ont leurs axes orientés suivant trois directions orthogonales, deux dans un plan horizontal, la troisième étant parallèle à l'axe du tubage 2. Chaque logement est fermé par un- couvercle étanche 11. Un câble à deux conducteurs 12 est associé à chaque géophone 13. Des moyens conventionnels (non représentés) sont associés au couvercle l pour assurer l'étanchéité du passage du câble 12. Chaque manchon à trois logements pourra être remplacé par trois 5 manchons de longueur plus réduite comportant chacun un logement tel que 8 ou 9 dont l'axe est contenu dans un plan transversal ou un logement tel que 10 dont l'axe est parallèle au tubage 2. Un changement de l'orientation d'un capteur dans un plan transversal sera obtenu facilement en faisant tourner le manchon 5 par rapport au 10 tubage 2. Les.capteurs sont par exemple des géophones ou des accélérométres. On choisit leur nombre et leur disposition selon les applications envisagées. Les signaux reçus par les capteurs sont transmis à un laboratoire 14 disposé en surface (Fig. 1) par un câble multi-conducteurs 15 commun. 26 0 0 1 7 2 - 6 -REVENDICATIONS R E Y E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour l'installation de capteurs sismiques dans un puits de production pétrolière, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un manchon et des moyens de fixation du manchon au tubage à l'extérieur de celui-ci, ledit manchon comportant au moins un logement étanche pour un capteur sismique 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de manchons répartis le long du tubage. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 10 chaque manchon comporte plusieurs logements cylindriques dont les axes sont orientés respectivement suivant directions différentes. en ce que plusieurs 4. Dispositif selon la revendication 15 comporte trois logements cylindriques respectivement suivant trois directions 1, caractérisé en dont les axes sont orthogonales. ce qu'il orientés