Brevet FR2674029A1 — publié le 19920918

- L'invention a pour objet une méthode de prospection par ondes acoustiques dans des puits forés au travers de formations souterraines et équipés pour la production d'effluents et un apparei L Lage pour sa mise en oeuvre. La méthode selon L'invention peut s'appliquer par exemple à des opérations sismiques menées dans des puits équipés pour La production d'eff Luents pétroliers. L'équipement pour de tels puits consiste généralement en un tube de cuvelage solidarisé aux parois du puits par injection de ciment dans L'espace annulaire Une colonne de production de section inférieure à celle du tube est descendue dans le puits jusque dans la zone de production EL Le est pourvue vers sa base, d'un ou de plusieurs organes d'obturation Par dilatation de ces organes d'obturation, on obture l'espace annulaire entre la colonne et le tube de cuvelage La colonne tubulaire sert à remonter Les effluents pétroliers vers la surface ou bien encore à des interventions diverses telles que par exemple L'injection de substances dans Les formations souterraines pour stimuler la production. Dans un puits en cours de production, il est utile de faire des re Levés sismiques pour connaître l'évolution de la saturation des couches productrices en effluents au cours de leur exploitation, ces relevés pouvant être localisés à une région particulière de la formation On met en oeuvre par exemple une méthode du type PSV (profil sismique vertical) qui comporte la réception des ondes renvoyées par les formations géologiques ou transmises à travers elles, au moyen de plusieurs capteurs descendus le long du puits, ces ondes ayant été émises par un générateur sismique disposé en surface ou bien dans un autre puits. 2 - IL est aussi souhaitable parfois de Les ôter d'un puits dont Les possibilités d'exploitation s'avèrent insuffisantes, et de Les installer dans un autre puits Il peut être avantageux de mettre à profit Les interruptions de production qui se produisent à l'occasion d'opérations d'entretien par exemple, pour faire ces déplacements du dispositif de réception. On connait par les demandes de brevets français No 2 593 292, 2 600 172 et EN 89/01796 un procédé et un dispositif d'installation d'un ensemble de réception sismique à l'extérieur du tube de cuvelage d'un puits Le procédé consiste essentiellement à disposer des capteurs à l'extérieur du tube de cuvelage ou casing de préférence dans des logements aménagés à cet effet, au moment de son installation et à les noyer dans le ciment que l'on injecte dans l'annulaire entre lui et les parois du puits. Ce procédé présente l'avantage de faciliter le couplage des capteurs avec les terrains En contrepartie, il faut noter le caractère irréversible de l'installation, les capteurs n'étant plus récupérables Plus gênante est leur immobilisation définitive On sait que dans des méthodes sismiques du type PSV notamment, il peut être utile de modifier la position de L'ensemble des récepteurs le long du puits pour tenir compte de la modification du gisement au cours du temps consécutif à la production d'effluents L'étude par ondes acoustiques d'un gisement en cours de production nécessite donc un dispositif sismique déplaçable. Par la demande de brevet français 89/17029, on connait une sonde adaptée à être descendue dans un puits équipé pour la production reliée à une colonne de production Cette sonde comporte un sabot intermédiaire pourvu d'un passage central plus large que la colonne, disposée entre deux sabots d'excentrement fixés à l'extérieur de celle-ci Le sabot intermédiaire comporte un équipage mobile déplaçable entre une position de retrait et une position de couplage avec La paroi du puits sous l'action de ressorts, et dans cet équipage mobile, un boîtier pour des capteurs et des moyens de déclenchement 3 - hydrau Liques Le dispositif est agencé pour que, en position de fonctionnement, Le boîtier soit app Liqué contre La paroi du tube de cuve Lage et Le sabot intermédiaire soit découp Lé mécaniquement de La co Lonne. La méthode se Lon L'invention permet de mener des opérations d'investigation par ondes acoustiques dans un puits traversant des formations géologiques et équipé pour La production d'eff Luents, cet équipement comprenant un tube de cuve Lage et une co Lonne de production de section inférieure à ce L Le dudit tube EL Le est caractérisée en ce qu'e L Le comporte: Le coup Lage avec Les formations à exp Lorer d'une source d'ondes acoustiques; L'association à Ladite co Lonne de production d'un dispositif de réception sismique comprenant une p Lura Lité d'unités de réception re Liées à Ladite co Lonne à des interva L Les déterminés Les uns des autres, ces unités de réception pouvant être appliquées contre La paroi intérieure du tube de cuve Lage et étant re Liées à un ensemb Le de commande et d'enregistrement des signaux captés; La descente de Ladite colonne de production dans Le puits pour amener Le dispositif de réception jusqu'à une profondeur optima Le compatible avec La zone du gisement soumise à investigation; Le coup Lage des différentes unités de réception avec La paroi du tube de cuve Lage; La réalisation de cyc Les d'émission-réception comportant un déclenchement de Ladite source d'ondes acoustiques, La réception par Les différentes unités du dispositif de réception, des ondes émanant du gisement consécutivement au déclenchement de Ladite source et La transmission audit ensemb Le de commande et d'enregistrement des signaux captés par Les unités de réception; et Le déplacement du dispositif de réception par translation de Ladite co Lonne Le Long du puits. La méthode se Lon L'invention est avantageuse en ce qu'e L Le permet Le déplacement du dispositif de réception et sa récupération éventue L Le en mettant à profit par exemp Le des interruptions de La 4 - production qui sont effectuées pour différentes opérations d'entretien. Le guidage des unités de réception étant effectué par l'intermédiaire d'un organe rigide tel qu'une colonne de production, la méthode selon l'invention peut servir aussi par exemple pour faire des investigations par ondes acoustiques dans des puits déviés o l'utilisation de sondes de puits progressant par leur propre poids s'avère impossible. La méthode comporte par exemple l'utilisation d'unités de réception pouvant être découplées mécaniquement de la colonne de production. Elle peut encore comporter l'utilisation d'une pluralité d'unités de réception comportant chacune un boîtier pour au moins un capteur d'ondes acoustiques, des éléments de liaison mobile fixes à la colonne de production et des moyens pour appliquer chaque unité de réception contre la paroi du tube par déplacement desdits éléments de liaison. On utilise des éléments de liaison comportant par exemple des bras pouvant pivoter par rapport à la colonne de production. On peut aussi utiliser des éléments de liaison comportant des moyens de centrage à ressorts pour centrer ladite colonne dans le tube de cuvelage. L'appareillage pour la mise en oeuvre de la méthode est caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison une source d'ondes acoustiques, un dispositif de réception constitué d'une pluralité d'unités de réception reliées à la colonne de production à des intervalles déterminés les uns des autres, chacune d'elle comportant un boîtier pour au moins un capteur d'ondes acoustiques et des moyens pour coupler ledit boîtier contre la paroi intérieure du tube de cuvelage, un ensemble de commande et d'enregistrement, des moyens de connexion électrique pour relier les différentes unités de réception audit ensemble, et des moyens de manoeuvre pour déplacer le dispositif de réception le long du puits par déplacement de ladite colonne de production. Lesdits moyens pour coupler chaque boîtier entre la paroi dudit tube comportent par exemple des bras mobiles associés à des moyens ressorts. Lesdits moyens pour coupler chaque boîtier entre la paroi dudit tube peuvent aussi comporter des éléments de centrage à ressorts. D'autres caractéristiques et avantages de la méthode et du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés o: la Fig 1 montre le schéma de principe d'un système de prospection par ondes acoustiques pour puits avec un dispositif de réception disposé de façon appropriée par rapport à un émetteur pour capter des signaux acoustiques émanant d'une formation géologique suite à une émission d'ondes acoustiques dans celle-ci; la Fig 2 montre un premier mode de connexion de chaque unité de réception à la colonne permettant son couplage avec le tube de cuvelage; la Fig 3 montre un deuxième mode de connexion de chaque unité de réception; et la Fig 4 montre une unité de réception pouvant être mécaniquement découplée de la colonne de production. Sur la Fig 1, on voit un puits 1 foré jusqu'à une zone de production souterraine P Le puits est équipé pour la production d'effluents pétroliers Il est pourvu d'un tube de cuvelage 2 qui, une fois en place est couplé avec les terrains environnants par une injection de ciment entre lui et le puits Dans le puits cuvelé est descendu une colonne de production 3 constituée par l'interconnexion d'une succession de sections tubulaires Cette colonne est pourvue vers sa base d'un organe d'obturation expansible 4 du type packer Par la fermeture de cet organe expansible, on isole l'espace annulaire entre la colonne et le tube Le long de cette colonne, on canalise les effluents produits par le gisement souterrain Des moyens de pompage (non représentés) et des vannes 5 permettent l'activation contrôlée de la production. 6- La méthode se Lon L'invention comporte L'association à La co Lonne d'un dispositif de réception d'ondes acoustiques constitué d'une p Lura Lité d'unités de réception d'ondes acoustiques Rl, R 2, Rn pouvant être coup Lées avec La paroi intérieure du tube de cuve Lage 2 Ces unités sont réparties à des interva L Les déterminés Les uns des autres Le Long de La co Lonne tubulaire Un câb Le mu Lti-conducteurs 6 permet La connexion des unités de réception R 1 à Rn, à un poste centra L de commande et d'enregistrement 7 en surface. On dispose une source d'ondes acoustiques S en surface, dans un autre puits ou éventue L Lement dans Le même Le dispositif de réception est positionné dans Le puits, à une profondeur choisie pour favoriser La bonne réception des ondes émanant d'une zone du gisement soumises à investigation acoustique, suite à L'émission d'ondes acoustiques dans cette zone La profondeur de mise en p Lace optima Le du dispositif de réception pour L'exp Loration par ondes acoustiques envisagée, est obtenue en sélectionnant Les sections tubulaires de La co Lonne avec Lesque L Les Les unités de réception sont associées. La connexion des unités de réception au poste centra L peut être faite directement par des Lignes de transmission dans Le câb Le 6. Cependant, i L est préférable dans certains cas de Les connecter au poste centra L par L'intermédiaire d'un ensemb Le électronique assurant Le mu Ltip Lexage des signaux captés par Les différentes unités de réception et Leur transmission codée, te L que ce Lui décrit dans Les brevets français Nos 2 613 496 et 2 616 230. Suivant Le mode de réalisation de La Fig 2, Les unités de réception peuvent être inc Luses dans des patins 8 appliqués contre La paroi intérieure du tube de cuve Lage Ces patins sont re Liés par exemp Le à des bras 9 pouvant pivoter par rapport à un manchon 10 centré sur La co Lonne et maintenus en position d'écartement par des ressorts à Lames 11 Des ressorts 12 maintiennent Le manchon 10 entre deux butées fixes 13. Suivant Le mode de réalisation de La Fig 3, chaque unité de réception R peut être inc Luse dans un boîtier 14 fixé à des Lames f Lexib Les 15 d'un excentreur à Lames 16 fixé autour d'une section de La co Lonne 3. 7 - Suivant le mode de réalisation de la Fig 4, on peut utiliser encore un dispositif de réception constitué d'une pluralité de sondes telles que celle qui est décrite dans la demande de brevet français précitée EN 89/17029 Chaque sonde comporte un sabot intermédiaire 17 entre deux sabots d'excentrement 18, 19 fixés autour de la colonne 3 à une certaine distance l'un de l'autre Les sabots d'excentrement sont pourvus chacun de lames de ressort 20 disposées identiquement de façon à les plaquer contre la paroi de cuvelage 2 suivant un même plan radial Le sabot intermédiaire 17 entoure de même la colonne 3 IL est pourvu d'un passage central 21 dont la section est supérieure à celle de la colonne 3 Le sabot intermédiaire 17 comporte un équipage mobile 22 pourvu de logements pour des moyens capteurs 23 tels que des géophones tri-axiaux par exemple Des ressorts non représentés sont disposés de manière à pousser l'équipage mobile vers sa position de couplage avec la paroi du tube de cuvelage. Des moyens hydrauliques incluant un vérin 24, permettent de commander son déplacement vers la position d'extension Un élément de liaison 25 est utilisé pendant la descente de la colonne pour relier le sabot intermédiaire aux deux autres L'ensemble est agencé pour que, en position d'intervention, l'équipage mobile soit en contact avec le tube de cuvelage, et le sabot intermédiaire est découplé mécaniquement de la colonne Les moyens capteurs sont reliés par des conducteurs 26 avec un boîtier électronique d'acquisition et de transmission 27 lequel est connecté à un câble multi-conducteurs 28 qui assure la liaison avec le poste central 7 en surface (Fig 1). Chacune des sondes est installée sur une section de colonne Les sections de colonne ainsi équipées sont par exemple intercalées sur la colonne à des emplacements choisis au fur et à mesure de sa descente dans le puits, pour obtenir la configuration voulue du dispositif de réception. Le dispositif de réception, une fois parvenu à la profondeur recherchée (Fig 1), on procède à un ou plusieurs cycles d'émission-réception, avec émission d'ondes dans le sol par la source S en surface ou dans un autre puits, réception des ondes renvoyées par 8 - Les discontinuités et transmission des signaux captés au poste centra L 7 pour Leur enregistrement. Le déplacement du dispositif de réception d'une profondeur à une autre o sa remontée en surface est obtenue par déplacement de La colonne au moyen d'un système de manoeuvre 29 en surface. 9 - REVENDICATIONS 1) Méthode pour mener des opérations d'investigation par ondes acoustiques dans un puits traversant des formations géologiques et équipé pour La production d'effluents, cet équipement comprenant un tube de cuve Lage ( 2) et une colonne de production ( 3) de section inférieure à celle dudit tube, caractérisée en ce qu'elle comporte: Le couplage avec Les formations à explorer d'une source (S) d'ondes acoustiques; L'association à ladite colonne de production d'un dispositif de réception sismique comprenant une pluralité d'unités de réception reliées (Rl à Rn) à ladite colonne à des intervalles déterminés les uns des autres, ces unités de réception pouvant être appliquées contre la paroi intérieure du tube de cuvelage ( 2) et étant reliées à un ensemble de commande et d'enregistrement ( 7) des signaux captés; la descente de ladite colonne de production dans Le puits pour amener le dispositif de réception jusqu'à une profondeur optimale compatible avec une zone desdits gisements soumise à investigation; le couplage des différentes unités de réception (Rl à Rn) avec la paroi du tube de cuvelage ( 2); et la réalisation de cycles d'émission-réception comportant un déclenchement de ladite source d'ondes acoustiques, la réception par les différentes unités du dispositif de réception, des ondes émanant de ladite zone à la suite du déclenchement de la source et la transmission audit ensemble de commande et d'enregistrement des signaux captés par les unités de réception; et le déplacement du dispositif de réception par translation de Ladite colonne le long du puits. 2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte L'utilisation d'unités de réception pouvant être découplées mécaniquement de la colonne de production. - 3) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte l'utilisation d'une pluralité d'unités de réception comportant chacune un boîtier pour au moins un capteur d'ondes acoustiques, des éLéments de liaison mobiles fixes à la colonne de production et des moyens pour appliquer chaque unité de réception contre la paroi du tube par déplacement desdits éLéments de liaison. 4) Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits éLéments de liaison comportant des bras pouvant pivoter par rapport à la colonne de production. 5) Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'on utilise des éLéments de liaison comportant des moyens de centrage à ressorts ( 13) pour centrer ladite colonne ( 3) dans le tube de cuvelage ( 2). 6) Appareillage pour la mise en oeuvre de la méthode selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison une source d'ondes acoustiques (S) un dispositif de réception constitué d'une pluralité d'unités de réception (R 1 à Rn) reliées à la colonne de production ( 3) à des intervalles déterminés les uns des autres, chacune d'elles comportant un boîtier ( 14, 22) pour au moins un capteur d'ondes acoustiques et des moyens pour coupler ledit boîtier contre la paroi intérieure du tube de cuvelage, un ensemble de commande et d'enregistrement ( 7), des moyens de connexion électrique ( 6) pour relier les différentes unités de réception audit ensemble ( 7), et des moyens de manoeuvre ( 29) pour déplacer le dispositif de réception le long du puits par déplacement de ladite colonne de production. 7) Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens pour coupler chaque boîtier contre la paroi dudit tube comportent un ensemble de couplage avec des bras mobiles ( 9) associés à des moyens ressorts ( 11). 8) Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens pour coupler chaque boîtier contre la paroi dudit tube comportent des éLéments de centrage ( 16) à ressorts.