Brevet FR2740827A1 — publié le 19970509

PROCEDE DE RECUPERATION, PAR VOIE ACOUSTIQUE, DE DONNEES ACQUISES ET MEMORISEES DANS LE FOND D'UN PUITS ET INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE. DESCRIPTION Domaine technique L'invention concerne un procédé de récupération de données acquises et mises en mémoire dans un appareillage de fond placé en dessous d'un obstacle, dans le bas d'un train de tiges monté dans un puits tel qu'un puits de pétrole en cours d'essai ou en exploitation. L'invention concerne également une instal- lation mettant en oeuvre ce procédé. Etat de la technique Lorsqu'un puits de pétrole est en cours d'essai avant sa mise en service, on effectue des mesu- res telles que des mesures de pression dans le fond du puits, à l'aide d'un appareillage de fond placé dans le bas d'un train de tiges reçu dans le puits. Cet appa- reillage de fond est habituellement placé en dessous d'une vanne, montée dans le train de tiges de façon à permettre alternativement une ouverture et une ferme- ture du passage ménagé dans ce train de tiges. Une surveillance de l'évolution du réser- voir peut aussi être faite périodiquement lorsque le puits est en exploitation, au moyen d'une installation comparable à celle qui est utilisée lors des essais. Dans les deux cas, les mesures sont effec- tuées dans le fond du puits au moyen de capteurs tels que des capteurs de pression appartenant à l'appa- reillage de fond et elles sont mises en mémoire dans cet appareillage. La remontée jusqu'à la surface des données ainsi acquises est faite ultérieurement, lors- que la campagne de mesures est terminée. Plus précisément, selon cette technique classique, la remontée des données jusqu'à la surface est normalement faite au moyen d'un outillage qui est descendu jusqu'au niveau de l'appareillage de fond, pour recueillir les données mises en mémoire dans cet appareillage. Cette technique de remontée des données empêche de procéder à la descente de l'outil avant la fin de la campagne de mesures, puisque l'exécution de ces mesures s'accompagne de la fermeture intermittente de la vanne placée au-dessus de l'appareillage de fond dans le bas du train de tiges. Cette technique classique ne pose pas de problème particulier en ce qui concerne la remontée des données jusqu'à la surface. En revanche, elle a pour inconvénient de reporter l'exploitation des mesures à la fin de la campagne de mesures. Il est donc totale- ment impossible d'intervenir sur les paramètres d'acquisition des mesures ou même d'interrompre les mesures s'il s'avère que les résultats obtenus le jus- tifient. Cela conduit, par conséquent, à une perte de temps et d'argent parfois élevée lorsque les mesures ne sont pas exploitables pour une raison quelconque et qu'une nouvelle campagne de mesures est nécessaire. Pour remédier à cet inconvénient, il appa- raît souhaitable de pouvoir transmettre les données acquises par les capteurs de l'appareillage de fond malgré la présence de la vanne. Il apparaît également souhaitable de pouvoir agir sur l'appareillage de fond au cours des mesures, notamment afin de faire varier les paramètres d'acquisition des donnees. Comme l'illustre notamment le document US-A-4 992 997, on a envisagé d'utiliser le train de tiges pour transmettre des données entre un appa- reillage de fond et un appareillage de surface sous la forme de signaux acoustiques. Cependant, cette techni- que n'a pas permis jusqu'à présent de parvenir à un résultat exploitable industriellement, notamment en raison de la réalisation du train de tiges sous la forme de tronçons liés les uns aux autres par des rac- cords qui créent des échos. Dans le document WO-A-92 06278, il est proposé d'implanter dans le train de tiges un appareillage intermédiaire situé au-dessus de la vanne. Les données acquises dans l'appareillage de fond sont transmises à cet appareillage intermédiaire, au fur et à mesure de leur acquisition, pour y être mises en mémoire. La transmission des données entre l'appareillage de fond et l'appareillage intermédiaire s'effectue sous la forme de signaux acoustiques. Lorsqu'on désire remonter ces données jusqu'à la surface, un outil suspendu à un câble est descendu dans le train de tiges jusqu'au niveau de l'appareillage intermédiaire. La transmission des données entre l'appareillage intermédiaire et l'outil s'effectue par couplage inductif. Les données sont ensuite remontées jusqu'à l'appareillage de surface sous la forme de signaux électriques cheminant par le câble auquel est suspendu l'outil. Par rapport au procédé utilisé habituelle- ment, cette technique permet la remontée des données sans attendre la fin d'une campagne de mesure. Elle a toutefois pour inconvénient d'imposer l'adjonction d'un appareillage intermédiaire supplémentaire dans le train de tiges et la présence de moyens de couplage inductifs entre cet appareillage et l'outil. Il en résulte une augmentation notable du coût par rapport aux installations traditionnelles. De plus, l'appareillage intermédiaire comporte de nombreux éléments (transducteur acoustique, filtre, bobinage inducteur, batterie d'accumulateur, module électronique, etc.) qui lui donnent un encombre- ment important dans le sens de la hauteur. La transmis- sion des données sous la forme de signaux acoustiques entre l'appareillage de fond et cet appareillage inter- médiaire s'effectue donc sur une longueur relativement importante du train de tiges, ce qui nécessite un trai- tement complexe des signaux. Enfin, le traitement des signaux préconisé dans l'appareillage intermédiaire engendre des contraintes d'encombrement difficiles à satisfaire, compte tenu à la fois de la faible épaisseur du train de tiges et de la complexité du traitement à réaliser. Exposé de l'invention Conformément à l'invention, il est proposé un procédé de récupération de données acquises et mises en mémoire dans un appareillage de fond placé en dessous d'un obstacle, dans le bas d'un train de tiges montés dans un puits, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes: - mise en place d'un outil d'interface dans le train de tiges, au-dessus de l'obstacle, de façon à assurer un couplage acoustique de cet outil avec le train de tiges; et - transmission directe des données précédemment mises en mémoire dans l'appareillage de fond, de cet appareillage à l'outil d'interface, sous la forme de signaux acoustiques circulant dans le train de tiges. L'invention ainsi définie permet d'assurer la récupération des données sans attendre la fin d'une campagne de mesures et sans nécessiter l'adjonction d'un appareillage intermédiaire dans le train de tige. Elle permet aussi de ne pas utiliser de moyens de couplage inductifs entre le train de tiges et l'outil. En outre, la longueur de transmission des données le long du train de tiges sous la forme de signaux acoustiques peut être réduite à une valeur minimale et le traitement des données s'effectue en surface. Avantageusement, la mise en place de l'outil d'interface est également suivie par l'émission d'ordres de commande de l'appareillage de fond, transmis directement de l'outil à cet appareillage sous la forme de signaux acoustiques, ces ordres de commande comprenant un ordre de début de transmission, qui déclenche la transmission des données. Dans une forme de réalisation préféren- tielle de l'invention, la transmission des données à l'outil d'interface, sous la forme de signaux acoustiques, est suivie par les étapes suivantes: - transformation des signaux acoustiques en signaux non acoustiques dans l'outil d'interface; - transmission des données de l'outil d'interface à un appareillage de surface, sous la forme de signaux non acoustiques. De préférence, on utilise alors un outil d'interface relié à un appareillage de surface par un câble dans lequel on transmet les données sous la forme de signaux électriques. En variante, on peut aussi transmettre les données entre l'outil d'interface et un appareillage de surface sous la forme de signaux électromagnétiques. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, on enregistre les données dans l'outil d'interface et on remonte cet outil à la surface afin d'exploiter les données. L'invention a aussi pour objet une instal- lation de récupération de données acquises et mises en mémoire dans un appareillage de fond placé en dessous d'un obstacle, dans le bas d'un train de tiges monté dans un puits, caractérisée par le fait qu'elle comprend: - un outil d'interface apte à être placé dans le train de tiges, au-dessus de l'obstacle et comprenant des moyens de couplage acoustique de cet outil avec le train de tiges; et - des moyens de transmission directe des données mises en mémoire dans l'appareillage de fond, de cet appareillage à l'outil d'interface, sous la forme de signaux acoustiques. Brève description des dessins On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, différentes formes de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitu- dinale partielle, qui représente de façon très schéma- tique un puits en cours d'essai, équipé d'une installa- tion de récupération de données illustrant une première forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe repré- sentant plus en détail la partie de l'installation de la figure 1 située dans le fond du puits; et - la figure 3 est une vue en coupe par- tielle schématique comparable à la figure 1, illustrant une autre forme de réalisation de l'installation de récupération de données selon l'invention. Exposé détaillé de formes de réalisation préférentiel- les Sur la figure 1, on a représenté de façon très schématique un puits 10 de forage pétrolier, en cours d'essai. Ce puits 10 est équipé d'une installa- tion d'essais permettant d'évaluer les caractéristiques du réservoir. L'installation d'essais comprend notamment un train de tiges 12 qui s'étend dans le puits depuis la surface jusqu'à un niveau avoisinant celui du réser- voir (non représenté) dont on désire connaître les caractéristiques. Une garniture d'étanchéité annulaire 14 obture l'espace annulaire formé entre le puits 10 et le train de tiges 12, à proximité de l'extrémité infé- rieure de ce train de tiges. L'installation d'essais proprement dite comprend un appareillage de fond 16 intégré au train de tige 12 à son extrémité inférieure. Cet appareillage de fond 16 peut être situé soit en dessous de la garniture d'étanchéité 14 comme l'illustrent les figures 1 et 2, soit juste au-dessus de cette garniture. Dans ce der- nier cas, des passages relient l'intérieur du train de tiges 12 à l'appareillage de fond 16 afin que les mesu- res effectuées par cet appareillage soient représenta- tives des caractéristiques physiques du réservoir en dessous de la garniture 14. L'appareillage de fond 16 comprend notamment au moins un capteur tel qu'un capteur de pression 18, comme l'illustre plus précisément la figure 2. Le capteur 18 est doté d'un enregistreur à mémoire 19 dans lequel les données acquises par ce capteur sont mémorisées. L'appareillage de fond 16 comprend aussi une batterie d'accumulateurs 17 servant notamment à alimenter en électricité le capteur 18. Il comprend également un circuit de commande 21 servant notamment à assurer l'acquisition et la mise en mémoire des données selon des paramètres déterminés. L'installation d'essais comprend en outre une vanne d'essai 20 placée dans le bas du train de tiges 12, au-dessus de la garniture d'étanchéité 14 et de l'appareillage de fond 16. Cette vanne d'essai 20 est placée dans le train de tiges 12 de façon à permet- tre l'obturation du passage qui le traverse sur toute sa longueur. La vanne 20 est fermée par intermittence lors d'une campagne d'essais, afin de permettre au capteur 18 de mesurer la montée en pression qui se produit lors de l'ouverture de la vanne. L'installation d'essais comprend aussi un appareillage de surface 22, dans laquelle les données acquises par le capteur 18 de l'installation de fond 16 et mémorisées dans l'enregistreur 19 seront ultérieurement traitées, interprétées et mises en mémoire, lorsqu'elles auront été récupérées. Conformément à l'invention, on adjoint à l'installation d'essais traditionnelle qui vient d'être décrite une installation de récupération des données acquises et mémorisées dans l'appareillage de fond 16. Cette installation de récupération des données comporte un outil d'interface 24 prévu pour être placé dans le bas du train de tiges, immédiatement au-dessus de la vanne d'essai 20. Cet outil d'interface 24 est équipé de moyens de couplage acoustique dont la mise en oeuvre assure un couplage acoustique entre cet outil et le train de tiges 12. Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2, l'outil d'interface 24 est suspendu à un câble 26 dont l'extrémité opposée est reliée à l'appareillage de surface 22. Ce câble 26 assure alors la transmission des données entre l'outil 24 et l'appa- reillage de surface 22 sous la forme de signaux élec- triques. Dans cette première forme de réalisation de l'invention, le couplage acoustique entre l'outil d'in- terface 24 et le train de tiges 12 peut notamment être obtenu par un mécanisme assurant un couplage par fric- tion. Ce mécanisme comprend, par exemple, des patins 28 articulés sur l'outil 24 et dont le déploiement et le repli sont commandés par des vérins. Lorsque les patins 28 sont déployés comme l'illustre la figure 2, ils viennent en appui contre la surface intérieure du train de tiges 12 et plaquent ainsi fermement l'outil d'in- terface 24 contre cette même surface. Un bon couplage acoustique est ainsi obtenu. L'installation de transmission de données selon l'invention comporte en outre des moyens permet- tant de transmettre directement à l'outil d'interface 24, sous la forme de signaux acoustiques, les données acquises et mémorisées dans l'appareillage de fond 16. Ces moyens de transmission permettent aussi de transmettre directement à l'appareillage de fond 16, également sous la forme de signaux acoustiques, des ordres de commande en provenance de l'outil d'interface 24. Ces moyens de transmission comprennent respectivement dans l'appareillage de fond 16 et dans l'outil d'interface 24, un système transducteur électroacoustique 30, 32 permettant de convertir un signal électrique en un signal acoustique et inversement. Ces systèmes transducteurs peuvent notamment être du type piézoélectrique, magnétostric- tif, etc.. A chacun des systèmes transducteurs 30, 32 est associé respectivement un circuit électronique 31, 33. Grâce au couplage acoustique de l'outil d'interface 24 et du train de tiges 12 et grâce à la présence des systèmes transducteurs électroacoustiques , 32 dans l'appareillage de fond 16 et dans l'outil d'interface 24, les données acquises et mémorisées dans l'appareillage de fond peuvent être transmises de cet appareillage de fond vers l'outil et les ordres de commande de l'appareillage de fond peuvent être transmis de l'outil vers l'appareillage de fond, sous la forme de signaux acoustiques véhiculés dans le train de tiges 12. Lorsque l'outil d'interface 24 n'a pas encore été descendu dans le train de tiges 12, le système transducteur 30 de l'appareillage de fond est à l'état de veille. Lorsque l'outil d'interface 24 a été introduit dans le train de tiges, au-dessus de la vanne 20, puis couplé acoustiquement à ce train de tiges par déploiement des patins 28, un ordre de début de transmission est émis depuis l'appareillage de surface 22 ou l'outil 24. Cet ordre est transmis directement de l'outil d'interface à l'appareillage de fond 16, sous la forme d'un signal acoustique circulant dans le train de tiges. Il a pour effet d'activer le système transducteur 30 de l'appareillage de fond. Les données précédemment introduites dans la mémoire 19 de l'appareillage de fond 16 sont alors transmises directement au circuit électronique 33 de l'outil 24, également sous la forme de signaux acoustiques circulant dans le train de tiges. Il est à noter que le même mode de transmission acoustique peut être utilisé pour transmettre au circuit de commande 21 de l'appareillage de fond 16, à partir de l'outil 24, tout ordre de commande visant notamment à remettre à zéro la mémoire de l'enregistreur 19 ou à modifier les paramètres d'acquisition et/ou de mise en mémoire des données. Etant donné que l'outil d'interface 24 est lui-même relié à l'appareillage de surface 22 par le câble 26 dans la forme de réalisation des figures 1 et 2, les données acquises par le capteur 18 et mémorisées dans l'appareillage de fond 16 peuvent être transmises à l'appareillage de surface 22 sans attendre la fin d'une campagne d'essais. L'interprétation des mesures faites dans l'appareillage de surface 22 permet alors soit d'interrompre les essais si une anomalie est constatée, soit de modifier en temps réel les paramètres d'acquisition ou de mémorisation des mesures dans l'appareillage de fond 16 en transmettant des ordres à cet effet de l'appareillage de surface 22 jusqu'à l'appareillage de fond 16 successivement sous forme de signaux électriques dans le câble 26, puis sous forme de signaux acoustiques entre l'outil d'interface 24 et l'appareillage de fond. L'installation de récupération de données selon l'invention permet ainsi de réduire sensiblement la durée et le coût des essais, sans qu'il soit néces- saire d'ajouter un appareillage quelconque dans le train de tiges. La forme de réalisation de l'installation de récupération de données qui vient d'être décrite en se référant aux figures 1 et 2 ne doit pas être consi- dérée comme limitative. En effet, l'installation selon l'invention peut être utilisée aussi bien sur un puits en cours d'essai que sur un puits en production et les moyens de couplage acoustiques de l'outil d'interface 24 et du train de tiges 12 ainsi que les moyens de transmission des données et des ordres entre l'outil et l'appareillage de surface 22 peuvent être différents de ceux qui viennent d'être décrits. Ainsi, le mécanisme de couplage acoustique par friction décrit précédemment en se référant aux figures 1 et 2 peut être remplacé par un mécanisme à verrou coopérant avec une empreinte prévue à cet effet à l'intérieur du train de tiges 12 juste au-dessus de la vanne 20. Il est aussi possible, comme l'illustre schématiquement la figure 3, de recevoir l'outil d'in- terface 24 dans une poche 34 formée latéralement dans l'épaisseur du train de tiges 12 immédiatement au-dessus de la vanne 20. La figure 3 illustre par ailleurs le cas o l'installation de récupération de données conforme à l'invention est utilisée sur un puits en production. Dans ce cas, l'installation d'essai décrite précédem- ment en se référant aux figures 1 et 2 est remplacée par une installation de production qui présente sensi- blement les mêmes caractéristiques. Ainsi, l'installa- tion de production comprend elle aussi un train de tiges 12, une garniture d'étanchéité 14, un appa- reillage de fond 16 et une vanne 20. Elle diffère tou- tefois de l'installation d'essai par le fait que l'espace annulaire formé dans le puits 10 autour du train de tiges 12 est obturé au niveau du sol par une tête de puits 36. Elle diffère aussi de l'installation d'essai par le fait que l'appareillage de fond 16 est également reçu dans une poche latérale 38 formée dans le train de tiges 12, en dessous de la garniture d'étanchéité 14. Bien que la transmission des données et des ordres entre l'outil d'interface 24 et l'appareillage de surface 22 puisse être effectuée sur un puits en production de la manière décrite précédemment en se référant aux figures 1 et 2, c'est-à-dire sous la forme de signaux électriques véhiculés par un câble, la figure 3 illustre également un autre mode de transmission des données et des ordres entre l'outil 24 et l'appareillage de surface 22. Ce mode de transmission des données et des ordres consiste en une transmission électromagnétique. A cet effet, l'appareillage de surface 22 est relié à la terre par un conducteur électrique 40 et à la tête de puits 36 par un conducteur électrique 42. Les données à transmettre de l'outil 24 vers l'appareillage de surface 22 et les ordres à transmettre en sens inverse sont émis sous la forme de signaux électromagnétiques et véhiculées par un courant circulant dans le train de tiges 12 et dans la tête de puits 36. Il est à noter que cette technique de transmission des données et des ordres sous la forme de signaux électromagnétiques entre l'outil d'interface et l'appareillage de surface 22 peut aussi être utilisée sur un puits en cours d'essai. Dans le cas d'un puits en production, lors- que l'outil 24 est prévu pour être reçu dans une poche latérale 34 du train de tiges 12, la remontée des données récupérées par l'outil peut aussi être effectuée en équipant l'outil d'une mémoire dont la lecture est faite après la remontée de cet outil en surface. Pour effectuer cette remontée, on peut notamment utiliser un lien du type corde à piano, qui ne remplit qu'une fonction de liaison mécanique. REVENDICATIONS 1. Procédé de récupération de données acquises et mises en mémoire dans un appareillage de fond (16) placé en dessous d'un obstacle (20), dans le bas d'un train de tiges (12) montés dans un puits (10), caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes: - mise en place d'un outil d'interface (24) dans le train de tiges (12), au-dessus de l'obstacle (20), de façon à assurer un couplage acoustique de cet outil avec le train de tiges; et - transmission directe des données précédemment mises en mémoire dans l'appareillage de fond (16), de cet appareillage à l'outil d'interface (24), sous la forme de signaux acoustiques circulant dans le train de tiges (12). 2. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que la mise en place de l'outil d'interface (24) est également suivie par l'émission d'ordres de commande de l'appareillage de fond, transmis directement de l'outil à cet appareillage sous la forme de signaux acoustiques, ces ordres de commande comprenant un ordre de début de transmission, qui déclenche la transmission des données. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la transmission des données à l'outil d'interface (24), sous la forme de signaux acoustiques, est suivie par les étapes suivantes: - transformation des signaux acoustiques en signaux non acoustiques dans l'outil d'interface (24); - transmission des données de l'outil d'interface (24) à un appareillage de surface (22), sous la forme de signaux non acoustiques. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on utilise un outil d'interface (24) relié à un appareillage de surface (22) par un câble (26) dans lequel on transmet les données sous la forme de signaux électriques. 5. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé par le fait qu'on transmet les données entre l'outil d'interface (24) et un appareillage de surface (22) sous la forme de signaux électromagnétiques. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé par le fait qu'on enregistre les données dans l'outil d'interface (24) qu'on remonte cet outil à la surface afin d'exploiter les données. 7. Installation de récupération de données acquises et mises en mémoire dans un appareillage de fond (16) placé en dessous d'un obstacle (20), dans le bas d'un train de tiges (12) monté dans un puits (10), caractérisée par le fait qu'elle comprend: - un outil d'interface (24) apte à être placé dans le train de tiges (12), au-dessus de l'obstacle (20) et comprenant des moyens (28) de couplage acoustique de cet outil avec le train de tiges; et - des moyens (30,32) de transmission directe des données mises en mémoire dans l'appareillage de fond (16), de cet appareillage à l'outil d'interface (24), sous la forme de signaux acoustiques. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les moyens de transmission (30,32) permettent aussi une transmission directe d'ordres de commande de l'appareillage de fond (16), de l'outil d'interface (24) à cet appareil, sous la forme de signaux acoustiques. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée par le fait que l'outil d'interface (24) comporte des moyens (32) pour convertir les signaux acoustiques en signaux non acoustiques, et par le fait qu'elle comprend de plus des moyens (26) de transmission des données entre l'outil d'interface (24) et un appareillage de surface (22) sous la forme de signaux non acoustique. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les signaux non acousti- ques sont des signaux électriques aptes à circuler dans un câble (26) reliant l'appareillage de surface (22) à l'outil d'interface. 11. Installation selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les signaux non acousti- ques sont des signaux électromagnétiques aptes à circu- ler dans le train de tiges (12). 12. Installation selon la revendication 8, caractérisée par le fait que l'outil d'interface (24) comporte des moyens d'enregistrement de données, aptes à être exploitées après une remontée de l'outil.