Brevet FR2659748A1 — publié le 19910920

La présente invention concerne un dispositif perfectionné de diagraphie de production dans des puits non éruptifs. Il peut être utilisé notamment dans des puits déviés. On entend par puits dévié un puits dont une partie au moins est inclinée plus ou moins par rapport à la verticale. Dans la demande de brevet français EN 88/13 605 est décrit un dispositif de diagraphie en puits dévié non éruptif permettant par des mesures effectuées dans une zone de production traversée par le puits dévié, de déterminer les portions de puits les plus favorables, notamment lorsque l'on a affaire à des réservoirs hétérogènes. Du fait d'hétérogénéités en effet, la production d'un puits peut perdre beaucoup d'intérêt en raison d'une venue d'eau que l'on caractérise par le rapport Quantité d'eau/Quantite de liquide connu des spécialistes sous le nom de "water cut" ou d'un rapport gaz/huile (G.O.R) trop important. Les problèmes de production liés à ces quantités trop importantes d'eau ou de gaz n'existent souvent que dans des zones Limitées des puits déviés qu'il est bon de connaître avant d'appliquer des solutions connues tel les que par exemple une complétion sélective, qui permet de moduler la production zone par zone ou bien de fermer une portion de puits défavorable. Le dispositif décrit dans la demande de brevet précitée, est descendu jusque dans la partie déviée d'un puits de production équipée d'une colonne perforée au travers duquel s'écoulent les fluides en provenance de la formation géologique. Il est déplacé le long de la colonne perforée par allongement ou raccourcissement d'un train de tubes depuis une installation de surface de manière à faire des mesures sur les fluides s'écoulant de la formation en différents endroits du puits dévié. Le dispositif précité comporte une pompe entraînée par un moteur électrique ou hydraulique alimenté depuis une installation de surface. Cette pompe aspire les effluents provenant de zones plus éloignées de la surface que l'on désignera par effluents amont et ceux provenant de la direction opposée dans l'annulaire entre la colonne perforée et le tubage que l'on désignera par effluents aval, et les refoule tout au long de celui-ci. A cette pompe est associée un ensemble d'appareils de mesure positionnés de manière à traiter seulement les effluents amont. Un second appareil de mesure peut être adjoint au premier agencé de manière à ne traiter que les effluents aval avant leur entrée dans la pompe. On a constaté à L'usage que le dispositif antérieur ne donnait pas toujours des renseignements exploitables dans le cas d'écoulements triphasiques où l'huile est accompagnée d'eau et de gaz. Quand l'écoulement s'effectue en phases séparées, on n'arrive pas toujours à savoir à quelle phase attribuer les mesures qui sont faites à chaque instant. Il est difficile souvent de lever l'indétermination et de tirer des conclusions suffisamment fiables des mesures effectuées. Le dispositif perfectionné selon L'invention permet de faire des diagraphies de production dans un puits traversant une zone souterraine qui produit des effluents, et équipé pour la production de ces effluents, en évitant les inconvénients ci-dessus mentionnés. Il comporte des moyens d'aspiration disposés dans le puits pour activer sa production et des instruments pour faire des mesures sur une partie au moins des effluents produits, et il est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour homogénéiser une partie au moins des effluents produits avant leur traitement par les instruments de mesure. Le dispositif comporte par exemple des moyens de séparation pour isoler une portion de puits traversant la zone de production, les moyens d'aspiration étant disposés de manière à activer la production de part et d'autre des moyens de séparation et les instruments de mesure étant disposés dans la partie isolée du puits entre les moyens d'aspiration et les moyens pour homogénéiser les effluents. Les moyens d'aspiration sont contenus par exemple dans une enceinte disposée à la base d'une colonne de production et au voisinage des moyens de séparation, cette enceinte étant pourvue d'une première ouverture communiquant avec la partie isolée du puits et d'une deuxième ouverture communiquant avec la partie du puits opposée aux moyens de fermeture. Les moyens d'aspiration comportent par exemple une pompe hydraulique entraînée en rotation par un moteur électrique relié par un câble d'alimentation avec un générateur électrique disposé hors du puits. On utilise par exemple une pompe hydraulique du type "Moineau". Les moyens d'aspiration peuvent communiquer avec la partie isolée du puits par une portion de tube, les moyens d'homogénéisation étant disposés au voisinage de l'entrée de la portion de tube et lesdits instruments étant placés dans la portion de tube entre les moyens d'aspiration et les moyens d'homogénéisation. Le dispositif peut comporter un deuxième ensemble de mesure associé à d'autres moyens d'homogénéisation pour traiter une autre partie des effluents produits. Les instruments de mesure peuvent comporter par exemple au moins un appareil mesurant la vitesse d'écoulement des effluents, leur densité ou leur teneur en eau. Suivant un mode de réalisation, les moyens d'homogénéisation comportent au moins un moyen de brassage mécanique (une hélice par exemple) associé à un moteur électrique d'entraînement, ce moteur ainsi que les instruments de mesure étant reliés par des conducteurs électriques avec un générateur électrique. L'utilisation d'un moyen d'homogénéisation disposé en amont des appareils de mesure, permet d'obtenir à tout instant un mélange de phases. L'indétermination précédemment notée est levée par l'utilisation de ce perfectionnement. Les caractéristiques du mélange homogénéisé sont plus représentatives de la production du puits. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon L'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après de deux modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés où - la Fig.1 montre schématiquement un puits équipé pour une production pétrolière où est disposé un premier mode de réalisation du dispositif; - la fig.2 montre schématiquement le même puits où est disposé un second mode de réalisation du dispositif; Le puits 1 montré à la Fig. 1 est foré depuis la surface jusque dans une formation pétrolifère 2. Dans sa partie inférieure traversant la zone productrice, il est dévié. Il peut être horizontal ou très peu incliné par rapport à l'horizontale par exemple. Il est équipé pour la production.A cet effet, il comporte une colonne de production ou liner 3 pourvu de perforations 4 dans sa partie qui traverse la zone productrice. C'est un puits non éruptif dont la production doit être activée par un système d'aspiration 5 descendu jusque dans la zone de production à l'extrémité inférieure d'une colonne de production 6 formée par juxtaposition d'éléments tubulaires. Le système d'aspiration 5 comporte une enceinte ou carter 7 où est disposée une pompe hydraulique 8 dont la sortie communique avec la colonne de production 6. La pompe 8 est entrainee par un moteur électrique synchrone 9 disposé également dans l'enceinte 7. Autour de celle-ci, est disposé un bloc d'obturation ou d'étanchéité 10 d'un type connu du type expansible ou à coupelles par exemple. Sur commande depuis l'installation de surface, il peut être appliqué contre la paroi du cuvelage 3 de manière à séparer de façon sensiblement étanche les portions du puits 11, 12 qui se trouvent de part et d'autre. Par référence au sens d'écoulement privilégié des effluents en direction de la surface, on désigne par amont la zone il la plus éloignée de l'orifice du puits et par aval la zone 12 opposée de L'autre côté par rapport au bloc 10. L'enceinte ou carter 7 est pourvue d'une première ouverture 13 du côté de l'amont et d'une autre ouverture 14 du côté de l'aval, ces ouvertures communiquant par des passages intérieurs avec l'entrée de la pompe 8. L'ouverture amont 13 fait communiquer l'enceinte 7 avec une portion de tube 15 où est logé un ensemble de mesure 16 pouvant comporter plusieurs instruments différents. Un premier instrument 17 est par exemple un traceur-éjecteur permettant de mesurer ta vitesse d'écoulement des effluents venant de L'amont. Un deuxième instrument 18 est un appareil de mesure de densité tel qu'un densimètre gamma. Un troisième instrument 19 est un capacimètre électrique permettant de déterminer par exemple la teneur en eau des effluents. Un premier câble électrique 20 relie le moteur synchrone 9 d'entraînement de la pompe hydraulique 8, à un convertisseur de fréquence 21 adapté à délivrer au moteur synchrone 9 un courant électrique de fréquence ajustable et ainsi de faire varier le débit de la pompe 8 en fonction de la quantité d'effluents produite. Un deuxième câble électrique 22 relie les instruments de mesure de l'ensemble 16 à un ensemble de contrôle et d'acquisition 23 disposé en surface. Le câble 22 comporte des conducteurs pour l'alimentation électrique des instruments de mesure 17-19 et d'autres conducteurs pour la transmission à l'ensemble d'acquisition 23, des signaux de mesure fournis par les instruments de mesure. La partie tubulaire 15, à son extrémité opposée à l'orifice 13, communique avec la partie amont du puits par des perforations 24. L'ensemble d'instruments 16 permet de faire des mesures sur les effluents aspirés dans la partie amont du puits. En déplaçant le bloc d'obturation en différents points le long de la zone productrice et en comparant les mesures effectuées en ces différents points, on peut déterminer la composition des effluents et la variation de leur débit en fonction de la position dans le puits. On a constaté à l'expérience que les résultats s'avèraient souvent difficiles à interpréter. Ceci tient au fait que les effluents issus de la formation 2 sont constitués généralement d'huile, d'eau et de gaz en proportions variables. Les trois phases s 'écoulent de façon inhomogène et l'on ne sait pas toujours très bien à quelle phase ou combinaison de phases attribuer à chaque instant les résultats des mesures. Le perfectionnement selon L'invention comporte des moyens d'homogénéisation 25 disposés dans la partie tubulaire 15 en amont des instruments de mesure 17-19. Ces moyens sont du type à brassage par exemple et comportent un mélangeur à hélice entraîné en rotation par un moteur électrique alimenté électriquement par L'intermédiaire du câble 22. On a constaté que les résultats des mesures effectuées sur le mélange triphasique relativement homogène produit par les moyens d'homogénéisation 25, permet d'interpréter correctement les variations le long des puits de la nature des effluents et donc de mieux situer les emplacements intéressants pour la production. Suivant le mode de réalisation de la Fig. 2, le dispositif est adapté à homogénéiser aussi avant leur mesure, les effluents venant de la zone aval 12. A cet effet, la portion de tube 15 contenant les moyens 25 d'homogénéisation des effluents d'amont et l'ensemble de mesure 16 de ces mêmes effluents, est raccordée et communique avec une seconde portion de tube 26 pourvue d'un cloisonnement intérieur 27 qui délimite un compartiment 28. Une ouverture 29 fait communiquer le compartiment 28 avec la partie aval 12 du puits. A l'intérieur de ce compartiment 28, est disposé un second homogénéisateur 30. Les effluents aval homogénéisés par l'élément 30, sont traités par un deuxième ensemble de mesure 31 analogue à l'ensemble 16 qui traite les effluents amont, et alimenté électriquement aussi par te câble 22. Le compartiment 28 communique par une ouverture 32 avec le carter 7. Une fois mesurés, les effluents pénêtrent dans le carter 7 et sont aspirés par la pompe 8. Le carter 7 communique par une deuxième ouverture 33 avec la deuxième portion tubulaire 26 extérieure au compartiment 28, elle-même communiquant avec la première portion tubulaire 15. Par cette deuxième ouverture, les effluents de la partie amont sont canalisés vers le carter 7 et La pompe 8. Le bloc d'obturation 10 est disposé autour de la portion de tube 15 par exemple, de manière à séparer les flux amont et aval. A sa partie supérieure, la colonne de production 6 peut comporter une dérivation 34 sur laquelle est installé un troisième ensemble de mesure 35 qui traite L'ensemble des effluents parvenant en surface. L'ensemble de mesure 35 peut être analogue aux ensembles précédents 16, 31. Il peut s'agir encore d'un appareil du type séparateur de test qui sépare les phases avant de les mesurer séparément. Le dispositif selon l'invention permet de faire des mesures en différents points du puits de production, qu'il s'agisse de débits de la zone amont (mode de réalisation de la Fig. 1) et/ou de la zone aval (mode de réalisation de la Fig. 2). Par comparaison des mesures des différents instruments de mesure de chaque ensemble 16 et/ou 31 faites sur les effluents homogénéisés, on peut déterminer facilement la part de chaque phase dans les mélanges triphasiques aspirés. La comparaison des mesures faites par les deux ensembles 16, 31 avec celles faites par le troisième ensemble 35 traitant la totalité des effluents, corrigées pour tenir compte des conditions régnant en surface différentes de celles régnant dans la zone de production, permet de valider les résultats par l'établissement de bilans. L'invention n'est pas limitée au seul mode de réalisation décrit à titre d'exemple. Suivant un autre mode de réalisation, les câbles électriques communs peuvent être utilisés pour l'alimentation électrique du moteur de la pompe, de l'homogénéisateur et des circuits électroniques des instruments de mesure, les signaux de mesure étant transmis à la surface par d'autres conducteurs. Suivant un autre mode de réalisation des câbles électriques peuvent aussi être employés pour L'alimentation électrique de tous les appareils de fond et également la transmission des signaux de mesure. Suivant un autre mode de réalisation, on peut aussi transmettre par câble l'alimentation électrique des appareils dans le puits et transmettre les signaux mesurés par tout autre moyen, par voie électro-magnétique par exemple jusqu'à un ensemble de réception en surface. Suivant un autre mode de réalisation, qui a été décrit dans la demande de brevet EN. 88/13.605 déjà citée, un système de d'alimentation hydraulique peut être utilisé pour actionner la pompe et L'homogénéisateur et faire tourner aussi un générateur électrique produisant des tensions électriques nécessaires au fonctionnement des instruments de mesure. REVENDICATIONS 1) Dispositif perfectionné pour faire des diagraphies dans une partie d'un puits traversant une zone souterraine (2) qui produit des effluents, et équipé pour la production de ces effluents, comportant des moyens d'aspiration (5) disposés dans le puits pour activer sa production et des instruments (16, 31) pour faire des mesures sur une partie au moins des effluents produits, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (25, 30) pour homogénéiser une partie au moins des effluents produits avant leur traitement par les instruments de mesure (16, 31). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de séparation (10) pour isoler une portion de puits (11) traversant la zone de production, les moyens d'aspiration étant disposés de manière à activer la production de part et d'autre des moyens de séparation (10) et les instruments de mesure étant disposés dans la partie isolée (11) du puits entre les moyens d'aspiration et les moyens pour homogénéiser les effluents. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aspiration (5) sont contenus dans une enceinte (7) disposée à la base d'une colonne de production (6) et au voisinage des moyens de séparation (10) cette enceinte (7) étant pourvue d'une première ouverture (13) communiquant avec ladite portion isolée (11) du puits et d'une seconde ouverture (14) communiquant avec la partie du puits opposée aux moyens de séparation (10). 4) Dispositif selon L'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'aspiration comportent une pompe hydraulique (8) entraînée en rotation par un moteur électrique (9) relie par un câble d'alimentation (20) avec un générateur électrique (21) disposé hors du puits. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pompe hydraulique est du type "Moineau". 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aspiration communiquent avec la partie isolée (11) du puits par une portion de tube (15), les moyens d'homogénéisation (25) étant disposés au voisinage de l'entrée de la portion de tube et lesdits instruments (17-19) étant placés dans la portion de tube (15) entre les moyens d'aspiration (5) et les moyens d'homogénéisation. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième ensemble de mesure (31) associé à d'autres moyens d'homogénéisation (30), disposé pour traiter une autre partie des effluents produits. 8) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les instruments de mesure (16, 31) comportent un appareil mesurant la vitesse d'écoulement des effluents et/ou leur densité et/ou leur teneur en eau. 9) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'homogénéisation comportent au moins un moyen de brassage mécanique (25, 30) associé à un moteur électrique d'entraînement, ce moteur ainsi que les instruments de mesure étant reliés par des conducteurs électriques avec un générateur électrique. 10) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moteur électrique (9) est un moteur synchrone et le générateur électrique (21) comporte un convertisseur de fréquence adapté à produire un courant de fréquence ajustable. 11) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième portion tubulaire (26) séparée en deux volumes distincts par un cloisonnement intérieur (27), un premier des deux volumes contenant les autres moyens d'homogénéisation (30) et le second ensemble de mesure (31), et communiquant avec une partie du puits par une première ouverture (29), le second des deux volumes communiquant d'une part avec ladite première portion du tube (15) et avec les moyens d'aspiration (5) par une seconde ouverture (33). 12) Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de mesure en surface (35) traitant l'ensemble des effluents ramené en surface par les moyens d'aspiration (5). 13) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aspiration comportent une pompe hydraulique entrainée en rotation par un système de transmission de fluide. 14) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de génération électrique entrainé en rotation par ledit système de transmission de fluide.