Brevet FR2609100A1 — publié le 19880701

La présente invention concerne une sonde et son dispositif d'ancrage dans un puits. Les sondes comportant des bras déployables, connues de l'art antérieur, ont généralement un ou deux bras qui sont placés sur une même génératrice du corps de la sonde. Lorsque de telles sondes sont équipées de deux éléments de mesure unidirectionnels sensibles aux mouvements des parois du puits, ces éléments de mesure sont placés de manière que le plan défini par le déploiement des bras soit un plan bissecteur pour les axes de mesure de chacun de ces éléments. Le plan de déploiement contient l'axe de la sonde. Les axes de mesure sont généralement perpendiculaires entre eux et coupent l'axe de la sonde en un même point. Ainsi selon l'art antérieur la sonde et ses bras touchent la paroi suivant un plan. Si cette disposition transmet bien aux éléments de mesure les mouvements de la formation qui sont contenus dans ce plan, elle transmet mal les mouvements qui n'y sont pas contenus et notamment ceux qui sont perpendiculaires à ce plan. Dans ce dernier cas la rigidité de l'ensemble sonde et bras d'ancrage est faible et des mouvements parasites notamment de vibrations, dus à ce manque de rigidité sont détectés par les éléments de mesure. Les 26 0 9 1 0 0 - 2 - figures 1 et 2 illustra Les dispositifs seLon l'art antérieur, seront décrites plus loin. Ainsi La présente invention concerne un dispositif d'ancrage d'une sonde dans un puits, cette sonde ayant un axe qui doit être parallèle à l'axe du puits et comporte un corps de sonde qui supporte le dispositif d'ancrage, celui-ci comporta des bras. En outre ce dispositif comporte, sensiblement à un même niveau de l'axe de la sonde, deux bras décalés angulairement l'un par rapport à l'autre relativement à l'axe de la sonde. Les bras sont disposés de telle manière que lorsqu'ils sont déployés, la sonde vient directement au contact des parois du puits. Préférentiellement les bras pourront être décalés d'un angle de 90 par rapport à l'axe de ladite sonde. De même, et toujours préférentiellement, ils pourront être décalés d'un angle de 120 . Le dispositif selon l'invention pourra comporter deux autres bras situés à un autre niveau que celui des deux premiers bras. Les deux niveaux pourront être situés de part et d'autre de l'éLément de mesure équipant la sonde. La présente invention concerne également une sonde équipée du dispositif d'ancrage décrit précédemment. Cette sonde pourra comporter au moins un élément de mesure directionnel opérant dans le plan défini par le déploiement de l'un des bras. Le plan de déploiement de l'un des bras pourra contenir l'axe de la sonde. 20609 100 - 3 - La direction de mesure de l'un des éléments de mesure pourra être sensiblement perpendiculaire à l'axe de ladite sonde. Au moins un élément de mesure de la sonde pourra être situé sensiblement au voisinage de L'un desdits niveaux. La sonde selon la présente invention pourra comporter deux éléments de mesure unidirectionnels dont l'un pourra opérer dans le plan défini par le déploiement de l'un des bras et dont l'autre pourra opérer dans le plan de déploiement d'un autre bras. La sonde selon La présente invention pourra comporter un troisième élément de mesure unidirectionnel. Les bras pourront être placés à un même niveau dudit axe de la sonde et au moins un élément de mesure pourra être placé sensiblement au voisinage de ce même niveau et effectuer des mesures selon des - directions sensiblement perpendiculaires à l'axe de la sonde. De préférence deux, et éventuellement trois, éléments pourront faire des mesures dans une direction perpendiculaire à l'axe de la sonde. La sonde selon la présente invention pourra également comporter un élément de mesure unidirectionnel orienté suivant l'axe de la sonde. La présente invention peut être avantageusement appliquée au domaine pétrolier. Ainsi elle pourra être appliquée aux puits de forage réalisés soit pour la prospection, soit par la production. Les mesures effectuées pourront être des mesures de sismique ou des écoutes de fracturations, etc. Les éléments de mesure pourront être notamment des géophones ou des accéléromètres. Selon une caractéristique importante de la présente invention le corps de la sonde est en contact direct avec les parois du puits et en 26 09100 -4- général sensiblement suivant une génératrice de celle-ci. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la description qui suit de modes particuliers de réalisation, nullement limitatifs, illustrés par les figures, ci-annexées, parmi lesquelles: - les figures 1 et 2 illustrent l'art antérieur, - la figure 3 illustre une disposition des éléments de mesure. - la figure 4 illustre une disposition particulière des bras et des éléments de mesure selon la présente invention, - la figure 5 montre un mode de réalisation comportant deux niveaux d'ancrage des bras, les éléments de mesure étant placés entre ces deux niveaux, et - la figure 6 représente une configuration particulière d'agencement des capteurs. La présente description concerne les mesures effectuées dans les formations géologiques et plus particulièrement celles en relations avec le domaine pétrolier. Les figures 1 et 2 illustrent l'art antérieur. La référence 1 désigne une formation géologique dans laquelle est foré un puits 2. Dans ce puits est descendu une sonde 3. La référence 4 désigne l'axe de la sonde et la référence 5 celui du puits. La référence 6 désigne le bras d'ancrage. Celui-ci peut être un système utilisant un parallélogramme déformable, tel celui illustré à la figure 2 ou être d'un autre type, tel que par exemple un simple bras. La zone 7 correspond à la partie de l'axe de la sonde à laquelle sont - 5 - sensiblement situés les éléments de mesure et/ou le bras, cette-zone est qualifiée de niveau de l'axe. Ainsi seLon l'art antérieur la sonde est fixée aux parois du puits selon un plan de fixation correspondant au plan de la figure 2 et ayant pour tracé l'axe référencé 8 sur la figure 1. Une telle configuration transmet correctement les mouvements de la formation géologique compris dans ce plan et illustrés par la flèche double 9 (cf. figure 1), mais mal les mouvements qui n'y sont pas compris. Ainsi les mouvements illustrés par les fLèches doubles 10 et 11 qui forment un angle de 45 avec le plan 8 sont moyennement transmis aux éléments de mesure et ceux illustrés par la flèche 12 le sont très mal, cela d'autant plus que l'ensemble de la sonde 3 et du bras 6 sont peu rigides dans le sens illustré par la flèche 12 qui est perpendiculaire au plan 8. En résumé le couplage mécanique entre la formation et la sonde n'est bon que lorsque les mouvements de la formation sont compris dans le pLan de fixation 8 de la sonde 3. La figure 3 représente un trièdre classique de mesure. Les mesures sont effectuées, par exemple, par les trois éléments de mesure unidirectionnels 13, 14 et 15 qui effectuent respectivement des mesures suivant les directions 16, 17 et 18, correspondant aux axes du trièdre. Classiquement l'axe 16 est parallèle ou confondu avec l'axe de la sonde 4 et les axes 17 et 18 forment un angle de 45 avec le plan de fixation 8 de la sonde 3. Les éléments de mesure 13, 14 et 15 ont été reportés sur les figures 1 et 2. - 6 - La figure 4 représente un mode de réalisation du dispositif d'ancrage selon la présente invention. Selon ce mode de réalisation, la sonde comporte un couple de bras 19, , disposés sensiblement au niveau des éléments de mesure 13, 14 et 15. L'axe 16 de l'élément de mesure 13 est placé parallèlement à l'axe 4 de la sonde et les bras 19 et 20 se déploient sensiblement dans des plans contenant les axes de mesure 17 et 18 des éléments de mesure 14 et 15. Ainsi le couplage mécanique entre la sonde 3 et la formation géologique est bon notamment dans les directions de mesure des capteurs 14 et 15. La sonde est fixée à la formation géologique sensiblement selon trois segments dont la trace sur la figure 4 porte les références 21 et 22 en ce qui concerne les bras 19 et 20, et 23 en ce qui la génératrice de la sonde. Ce dernier point est important, car il est particulièrement souhaitable que le corps de la sonde soit en contact direct avec les parois du puits 1. Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, les éléments de mesure pourront comporter un élément de mesure supplémentaire, placé au même niveau que les éléments de mesure 14 et et dont l'axe de mesure 25 est sensiblement parallèle ou confondu avec la bissectrice des axes de mesure 17 et 18 des éléments de mesure 14 et 15. Sur la figure 4 les axes 17 et 18 des éléments de mesure 14 et 15 font entre eux un angle de 900 et un angle de 135 avec l'axe 25 de l'élément de. mesure 24. Selon un autre mode de réalisation, ces trois éléments de mesure 14, et 24 ont des axes de mesure 17, 18 et 25 qui font, pris deux à -7- deux, un angle sensiblement égal à 120 et sont compris sensiblement dans un même plan 26. L'élément de mesure 13 pourra avoir un axe sensiblement perpendiculaire à ce plan 26. Cette disposition est représentée à la figure 6. Les directions 17, 18 et 25 correspondent sensiblement aux directions de couplage mécanique de la sonde. La figure 5 illustre un autre mode de réalisation. Selon ce mode de réalisation, le dispositif d'ancrage comporte deux couples de bras. Ces couples de bras sont placés de part et d'autre des éléments de mesure 27. Le premier couple de bras est situé à un premier niveau 28 et comporte les bras 29 et 30. Le deuxième couple de bras est situé à un deuxième niveau 31 et comporte deux bras 32 et 33. Selon ce mode de réalisation, les bras se déploient en restant sensiblement dans un plan parallèle à l'axe de la sonde ou de préférence le contenant (cas de la figure 5). Les plans de déploiement d'un bras du premier couple et d'un bras du deuxième sont confondus, ce plan constituant un premier plan de déploiement. Il en est de même pour les bras restant du premier couple et du deuxième couple qui définissent un deuxième plan de déploiement. Le premier plan de déploiement est défini par l'axe 4 de la sonde 3 et les directions de déploiement 34 et 35 respectivement des bras 29 et 32. Le deuxième plan est défini par l'axe 4 de la sonde 3 et par les directions de déploiement 36 et 37 respectivement des bras 30 et 33. -- 8 -- Sur la figure 5 les premier et deuxième plans de déploiement forment entre eux un angle de 90 . Bien entendu, ces plans pourront former un angle de 120 . Les directions de mesure de deux éléments de mesure sont compris dans ces plans et sont perpendiculaires à l'axe 4 de La sonde 3. Il existe un troisième élément de mesure dont l'axe de mesure est parallèle à l'axe 4 de la sonde 3. Bien entendu, on ne sortira pas du cadre de la présente invention si la sonde comporte un élément de mesure unidirectionnel supplémentaire dont t'axe de mesure est perpendiculaire à l'axe 4 de la sonde 3 et dont l'axe appartient au plan sensiblement défini par l'axe 4 de la sonde 3 et la génératrice de contact entre la formation géologique et la sonde 3 et que l'on pourrait qualifier de troisième plan de déploiement. Sur la figure 5, la référence 38 désigne un organe de liaison souple servant à la manipulation de la sonde avant ancrage et qui est détendu au cours de la ou des mesures, de manière à ne pas transmettre de vibrations parasites à la sonde de mesure. La procédure de mise en place d'une telle sonde pourra être inspirée de celle décrite dans le brevet français 2.544.013. Les éléments de mesures directionnels pourront être des capteurs accéléromètres ou des géophones triaxiaux. Ces capteurs pourront servir à enregistrer des vibrations émises par la formation lors d'une fracturation hydraulique, ou lors de vibrations émises par un vibreur ou des explosifs placés en surface, ou provenant d'une source sismique de puits. Les bras pourront être des bras comportant des parallélogrammes ou des bras simples. Ils pourront comporter ou non des pointes d'ancrage sur leurs parties en contact avec la paroi du puits. _- 9 -- Les dispositifs d'actionnement pourront être des dispositifs mécaniques, hydrauliques ou électriques, classiques, connus de l'homme de l'art. - 10 - 2'609 100 R E V E N D I C AT I ON S 1. - Dispositif d'ancrage d'une sonde dans un puits, ladite sonde ayant un axe devant être parallèle à l'axe du puits et comportant un corps de sonde supportant ledit dispositif, lequel comporte des bras d'ancrage et est caractérisé en ce qu'il comporte sensiblement à un même niveau dudit axe (4) de la sonde (3) deux bras (19, 20) décalés angulairement l'un par rapport à l'autre relativement à l'axe (4) de ladite sonde. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits bras (19, 20) sont décalés d'un angle de 90 par rapport à l'axe (4) de ladite sonde (3). 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits bras (19, 20) sont décalés d'un angle de 120 par rapport à l'axe (4) de ladite sonde (3). 4. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux autres bras (32, 33) situés à un autre niveau (31) que celui des deux premiers bras (29, 30). 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits deux niveaux (28, 31) sont situés de part et d'autre d'éléments de mesure (27) équipant ladite sonde (3). 6. - Sonde équipée du dispositif d'ancrage selon l'une des revendications 1 à 5, ladite sonde comportant au moins un élément de mesure directionnel, caractérisée en ce que ledit élément de mesure (14, 15) est placé dans le plan défini par le déploiement de l'un desdits bras. 7. - Sonde selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément de mesure est unidirectionnel, en ce que le plan de déploiement dudit - 11 - 2609100 bras contient l'axe (4) de la sonde (3) et en ce que La direction de mesure (17) dudit élément est sensiblement perpendiculaire à L'axe (4) de Ladite sonde (3). 8. - Sonde selon L'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que Ledit élément de mesure est situé sensiblement au voisinage de l'un desdits niveaux (7). 9. - Sonde selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte deux éLéments de mesure directionnels dont l'un est placé dans le plan défini par le-déploiement de l'un des bras et dont l'autre est placé dans le plan de déploiement d'un autre bras. 10. - Sonde selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits bras sont placés à un même niveau dudit axe de la sonde et en ce que les éléments de mesure sont placés sensiblement au voisinage de ce même niveau. 11. - Sonde selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte quatre éléments de mesure unidirectionnels dont chacun est adapté à effectuer une mesure selon une direction, en ce que l'un desdits éléments est positionné pour faire une mesure suivant l'axe de la sonde, en ce que les trois autres éLéments sont positionnés pour faire des mesures suivant un plan perpendiculaire à l'axe (4) de la sonde (3) et en ce que les directions de mesure de ces trois autres éléments de mesure correspondent sensiblement aux trois plans passant par l'axe de la sonde et par les trois endroits de contact de la sonde ou de son dispositif d'ancrage avec les parois du puits.