Brevet FR2669112A1 — publié le 19920515

La présente invention se rapporte à un procédé de détermination de la vitesse de rotation d'un élément en rotation et, plus particulièrement à un tel procédé destiné à déterminer la vitesse de rotation d'une garniture ou d'un outil de forage. Dans certains cas, il n'est pas possible d'utiliser à un capteur de vitesse classique pour apprécier la vitesse de rotation d'un objet. Un exemple d'un tel cas est le forage pétrolier où il est nécessaire de connaître la vitesse de rotation du train de tiges de forage mais où il n'est pas toujours possible de monter un ensemble classique de mesure de vitesse sur le train de tiges. En particulier, il a déjà été proposé de mesurer la vitesse de rotation d'un outil de forage en se servant d'un magnétomètre, dispositif qui mesure l'évolution de la position du dispositif par rapport au champ magnétique terrestre lors de la rotation du dispositif. Cependant, afin de pouvoir prélever des données exactes, il est nécessaire de s'assurer que le milieu entourant le magnétomètre est amagnétique, ceci, par exemple, en utilisant des métaux non ferreux pour les éléments avoisinants du train de tiges. Ces mesures présentent l'inconvénient d'être complexes et coûteuses et sont pratiquement impossibles à mettre en oeuvre en surface à proximité du mât de forage. La présente invention a donc pour objet un procédé de détermination de la vitesse de rotation d'un élément en rotation qui est simple et qui permet de déterminer la vitesse de rotation dans un milieu défavorable, par exemple en l'absence de point de repère fixe. Pour ce faire, l'invention propose un procédé de détermination de la vitesse de rotation d'un élément en rotation comprenant les étapes suivantes - montage d'au moins deux accéléromètres sur l'élément, - saisie de chacune des données des accéléromètres, - extraction de la racine carrée suivie du produit par un facteur de gain fonction du nombre d'accéléromètres, de leur distance à l'axe de rotation et de leur gain propre. Le procédé selon l'invention présente l'avantage de pouvoir déterminer la vitesse de rotation d'un élément en rotation sans nécessiter de repère fixe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un ensemble de forage, et - les figures 2 et 3 représentent schématiquement l'emplacement des accéléromètres utilisés dans le procédé selon l'invention. Comme représenté sur la figure 1, un ensemble de forage comprend un mât 10 muni, de façon connue en soi, d'un crochet 12 auquel est suspendu un train de tiges, représenté généralement en 14. Le train de tiges 14 comprend un outil de forage 16, des masse-tiges 18 et des tiges de forage 20 formant un ensemble appelé garniture de forage 20. Dans l'exemple illustré, le train de tiges 14 est mis en rotation par une table rotative 22. Le train de tiges 14 est muni de deux accéléromètres 24 et 26 montés fixes en un point de la garniture de forage 20. L'emplacement des accéléromètres 24, 26 peut être un point quelconque sur la longueur de la garniture, le seul facteur limitatif étant le moyen de transmission des données des accéléromètres à un centre de traitement éloigné du mât 10.Dans un mode de réalisation préféré, les accéléromètres sont montés adjacents à l'extrémité supérieure de la garniture de forage 20. Sur la figure 2 est représenté, plus en détail, l'emplacement des accéléromètres 24, 26 sur la garniture de forage 20. Dans ce premier mode de réalisation, les accéléromètres sont disposés dans le même plan à une distance r de l'axe de rotation 28 de la garniture et à 1800 l'un par rapport à l'autre. L'utilisation de deux accéléromètres permet de réduire l'effet parasite des phénomènes annexes, dûs, par exemple, au flambage de la garniture lors de sa rotation. Selon l'invention, il convient de prendre la somme des mesures données par les deux accéléromètres d'en extraire la racine carrée puis d'en effectuer le produit par un facteur de gain k. Ceci peut se représenter de la façon suivante la vitesse de rotation où a est la donnée fournie par chaque accéléromètre. Les accéléromètres utilisés ont une bande passante allant du continu (S constante) à, pour une application pétrolière, quelques dizaines de Hertz. Ils peuvent être, par exemple, du type piézo-résistifs. La figure 3 montre un deuxième mode de réalisation dans lequel trois accéléromètres 24, 26, 30 sont utilisés. Comme pour le mode de réalisation de la figure 2 les trois accéléromètres sont disposés dans le même plan à une distance r de l'axe longitudinal 28 mais à 1200 les uns par rapport aux autres. Le calcul de la vitesse de rotation se fait de la même manière. Compte tenu de la formule utilisée pour déterminer la vitesse de rotation, l'erreur de zéro peut être non négligeable pour les vitesses de rotation faibles, peu usitées en cours de forage. Dans le cadre d'une solution numérique, il est facile de déduire l'état d'arrêt de la garniture, de relever le faux zéro et de l'appliquer automatiquement pour affiner la mesure au mieux. Une erreur inférieure à 1 t de l'étendue de mesure n'exige aucun entretien particulier de l'ensemble de mesure. Néanmoins, on peut envisager d'utiliser un seul accéléromètre si l'élément a un axe de rotation fixe. REVENDICATIONS 1 - Procédé de détermination de la vitesse de rotation d'un élément en rotation comprenant les étapes suivantes - montage d'au moins deux accéléromètres sur l'élément, - saisie des données fournies par les accéléromètres, - sommation de chacune des données des accéléromètres, - extraction de la racine carrée suivie du produit par un facteur de gain fonction du nombre d'accéléromètres, de leur distance à l'axe de rotation et de leur gain propre. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on monte deux accéléromètres à une même distance de l'axe de rotation de l'élément, les accéléromètres étant disposés à 1800 l'un par rapport à l'autre. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on monte trois accéléromètres à une même distance de l'axe de rotation de l'élément, les accéléromètres étant disposés à 1200 les uns par rapport aux autres. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les accéléromètres sont montés dans un même plan.