Brevet FR2666419A1 — publié le 19920306

La présente invention se rapporte à un procédé de transmission de données de forage d'un puits, du fond à la surface, et, plus particulièrement à un tel procédé utilisant deux voies parallèles de transmission entre le fond et la surface. Lors du forage d'un puits, par exemple d'un puits pétrolier, il est souhaitable que le maître-foreur connaisse les conditions existant au fond du puits (facteurs de déviation, vitesse de rotation de l'outil, poids sur l'outil, couple à l'outil, température, accélérations etc) afin de mieux contrôler les paramètres du forage. I1 est préférable de connaître ces conditions en temps réel, ce qui nécessite des moyens de transmission des données du fond du puits à la surface. Connaître les conditions du fond du puits permet de forer plus vite et de réduire les coûts du forage. De plus, le maître-foreur aura la possibilité de réagir rapidement à tout changement de conditions, par exemple, changement de type de roche ou usure de l'outil. Plusieurs moyens de transmission des données du fond à la surface ont été proposées. Parmi ces moyens se trouve la transmission par conducteur électrique, par ondes acoustiques ou électromagnétiques. La transmission de données par ondes de pression dans la boue de forage a également été proposée. Dans un tel système, la pression de la boue circulant le long du train de tiges est modulée par exemple par l'intermédiaire d'une servovalve montée dans un sous-ensemble disposé dans le train de tiges adjacent à l'outil. La vitesse de transmission du signal dans un tel système est modeste, les ondes de pression ne se propageant qu'à environ 1500 m/s. Compte-tenu de la détérioration des ondes entre le fond et la surface, des limitations inhérentes à la modulation de la pression de la boue, et de la nécessité de préserver la qualité des données en surface le débit de données reste faible. La présente invention a pour but de palier les inconvénients de la transmission de données par ondes de pression dans la boue de forage en proposant un procédé de transmission de données qui est simple et de fiabilité accrue. Pour ce faire, l'invention propose un procédé de transmission de données des conditions de forage d'un puits, du fond à la surface comprenant les opérations suivantes - mesure en continu de la pression de la boue de forage à son entrée dans le puits - mesure au moyen d'un capteur d'au moins une condition opératoire au fond du puits - trans mission sous forme dtim:pulsions déclenchée dans la boue de forage et codées pour la dite mesuire - détection par mesure de pressions des impulsions dans la boue à son entrée du puits caractérisé en ce qu le procédé comprend l'opération azdditionnelle de détection simultanée des vibrations générées dans le train de tiges par les dites impulsions dans la boue de forage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un ensemble de forage ; et - la Figure 2 représente schématiquement un circuit de traitement. Sur la Figure 1, est représenté un ensemble de forage comprenant 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. Dans l'exemple illustré, le train de tiges 14 est mis en rotation par une table de rotation 22 ou par une tête motorisée appelée "power swivel". La boue de forage sous pression passe d'une source (non-représentée) à l'intérieur des tiges 20 par un conduit flexible 24. Cette boue est recyclée vers des réservoirs de stockage (non-représentés) par un conduit 26. Une servovalve montée dans un sous-ensemble 28 disposé adjacent à l'coutil 16 est destinée à interrompre sélectivement l'écoulement de la boue sous pression afin de créer des ondes de pression dans la boue. Des dispositifs de mesure et de contrôle sont disposés dans le sous-ensemble 28 permettant, de façon connue, de générer des ondes de pression dans la boue qui sont représentatives des mesures prises au fond. Ces ondes de pression sont détectées à la surface par un capteur de pression 32 est monté sur le conduit flexible 24. Les ondes de pression créées dans la boue génèrent également des vibrations correspondantes dans le train de tiges 14. Selon l'invention, on a constaté que l'on pouvait améliorer la lecture des données en montant un deuxième capteur sur le train de tiges. Comme représenté sur la Figure 1, l'ensemble de forage comprend, de plus, un accéléromètre 34 monté à l'extrémité supérieure du train de tiges 14 et destiné à mesurer l'accélération longitudinale des tiges 20. Le circuit de traitement des signaux générés par le capteur 32 et l'accéléromètre 34 est représenté schématiquement sur la Figure 2. On peut également utiliser une jauge de tension (ou contrainte) axiale disposée sur l'extrémité supérieure du train de tiges 14, soit pour remplacer l'accéléromètre 34, soit pour fournir des données complémentaires. Dans ce dernier cas, les données fournies par la jauge additionnelle servent à réduire encore les effets des bruits parasites. Ces données sont traitées par une voie parallèle dans le diagramme de la Figure 2. Pour minimiser les effets des bruits parasites, on peut prévoir d'ajouter d'autres jauges pour capter, par exemple, les accélérations radiales de l'extrémité supérieure du train de tiges. Dans chacun des cas, les signaux produits par les divers capteurs sont traités dans le circuit de la Figure 2. Comme la vitesse de propagation des ondes dans le matériau du train de tiges est au moins trois fois supérieure à celle dans la boue de forage, le circuit de traitement doit permettre un recalage temporel des signaux. Ce recalage peut s'effectuer soit par intercorrélation des signaux, soit à partir de la connaissance des vitesses dans les deux milieux. Ensuite, il convient de procéder à un moyennage pondéré des signaux dans le domaine temporel. On applique un indice de qualité, établi sur chaque voie de données en référence par exemple à une horloge de surface. Ceci permet d'attribuer à chaque voie de données une importance respective et peut conduire à l'abandon d'une voie. Un indice de qualité global pourrait aussi se déduire des incohérences entre les signaux, décodés séparément. De plus, tout en recalant les voies de données, on peut procéder simultanément à un décalage des signaux parasites de surface, notamment le bruit des pompes. L'opération de moyennage va ensuite réduire ces bruits parasites. REVENDICATIONS 1/ Procédé de transmission de données des conditions du forage d'un puits, du fond à la surface comprenant les opérations suivantes - mesure en continu de la pression de la boue de forage à son entrée dans le puits ; - mesure au moyen d'un capteur d'au moins une condition opératoire au fond du puits ; - transmission sous forme d'impulsions déclenchées dans la boue de forage et codées pour la dite mesure - détection par mesure de pressions des impulsions dans la boue à son entrée du puits ; caractérisé en ce que le procédé comprend l'opération additionnelle de détection simultanée des vibrations générées dans le train de tiges par les dîtes impulsions dans la boue de forage. 2/ Procédé selon la revendictions caractérisée en ce que la détection des vibrations générées dans le train de tiges s'effectue en utilisant un accéléromètre disposé à l'extrémité supérieure du train de tiges. 3/ Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on détecte deux types de vibrations générées dans le train de tiges en utilisant l'accéléromètre et une jauge de tension axiale disposée à l'extrémité supérieure du train de tiges. 4/ Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend les opérations additionnelle du raclage temporel des signaux et du moyennage pondéré des signaux dans le domaine temporel.