Brevet FR2787503A1 — publié le 20000623

La présente invention concerne un système d'installation permanente des sondes de mesure contre la paroi intérieure de conduits. Le système d'installation selon l'invention peut trouver des applications dans de nombreuses industries. Il est utile notamment pour positionner des sondes de mesure diverses utiles dans des opérations de longue durée de surveillance de zones souterraines, telles que des gisements d'hydrocarbures dans les phases d'exploration et/ou de production, ou bien des réservoirs de stockage ou d'enfouissement. Le système peut servir par exemple à la mise en place de capteurs sismiques (géophones, hydrophones etc.) couplés avec la 1o paroi d'un puits pour des opérations de surveillance, qu'il s'agisse de surveillance active avec utilisation d'une source sismique placée en surface, dans un autre puits ou éventuellement dans le même, ou de surveillance passive pour détecter les réactions de la zone en réponse aux opérations d'exploitation qui y sont menées. Etat de la technique I est connu de descendre des récepteurs sismiques dans un puits au moyen d'un support tel qu'un tube qui est descendu dans le puits jusqu'à une profondeur de mise en oeuvre. Les récepteurs sont placés dans des sondes, boîtiers ou patins mobiles assujettis à des systèmes d'ancrage adaptés sur commande à déplacer les récepteurs jusqu'à leur couplage avec la paroi du puits, directement ou par l'intermédiaire d'un tube de cuvelage ou casing. Les systèmes d'ancrage peuvent comporter des bras mobiles déplaçables par des vérins hydrauliques ou de ressorts. Le déplacement jusqu'à la position d'extension est assuré par des moyens de déclenchement électriques ou hydrauliques commandés par un opérateur depuis la surface, une fois la - T -'I T profondeur d'installation atteinte. Ils peuvent aussi être assujettis à des lames flexibles telles que des lames d'excentrement du tube, et plaquées par elles contre la paroi du puits. Par le brevet FR-A-2 656 034 (US 5 181 565, on connaît un système de mise en place à demeure dans un puits d'une sonde pour des capteurs sismiques ou acoustiques au moyen d'une colonne tubulaire telle qu'un tubing de production par exemple. La sonde (ou chacune d'elles) est associée à un système fixé extérieurement à la colonne. Sur une commande de l'opérateur, chaque sonde est déplaçable d'une position de repli o elle est couplée avec la io colonne à une position de couplage avec la paroi du puits (ou un tube de cuvelage du puits) et découplée acoustiquement de la colonne. Définition de l'invention Le système selon l'invention permet l'installation d'au moins une sonde de mesure contre la paroi d'un conduit (un tube ou un puits foré au travers d'une formation souterraine par exemple). Le système est caractérisé en ce qu'il comporte un élément support allongé (une tige, un tube ou un tubing spécialisé adapté pour la circulation de fluides par exemple), au moins un dispositif de couplage de chaque sonde comprenant au moins un élément flexible auquel est fixée la sonde de mesure, cet élément flexible étant adapté en position d'extension à plaquer la dite sonde contre la paroi du conduit, et des moyens de verrouillage de l'élément flexible en position de retrait éloignée de la paroi du conduit, ces moyens de verrouillage étant actionnables par établissement (par des moyens de pompage par exemple) d'une surpression dans le conduit. Chaque dispositif de couplage comprend par exemple un manchon tubulaire supportant chaque élément élastique, la section transversale de ce manchon tubulaire étant supérieure à celle de l'élément allongé, les moyens de verrouillage comprenant un verrou adapté à venir s'engager dans une pièce solidaire de l'élément flexible, en position de retrait de celui-ci, et des moyens de déblocage du verrou par rupture d'un doigt sous l'effet d'une surpression déterminée appliquée dans le conduit. Le système peut comporter des moyens de positionnement transversal de l'élément allongé dans le conduit, dimensionnés de façon qu'en position io d'extension de chaque élément élastique, chaque dispositif de couplage soit découplé mécaniquement de l'élément allongé. Chaque dispositif de couplage peut comporter des moyens d'amortissement élastique disposés entre le manchon et l'élément allongé, pour découpler mécaniquement chaque sonde de mesure de l'élément allongé en position d'extension de l'élément flexible. Suivant un mode de réalisation, les moyens de déblocage comportent un vérin hydraulique comprenant un cylindre communiquant avec l'intérieur du conduit à une première extrémité, le cylindre étant solidaire de l'élément allongé, un piston mobile solidaire du verrou, coulissant dans le cylindre et un doigt de blocage taré pour céder quand la pression différentielle appliquée au piston du vérin est supérieure à une valeur-seuil. Le système peut être utilisé par exemple pour installer une série de sondes sismiques contre la paroi d'un puits foré au travers d'une zone souterraine, et il comporte dans ce cas des moyens de transmission à une station d'enregistrement en surface, de signaux captés par les différentes sondes sismiques. L'élément allongé utilisé pour descendre les différents dispositifs de couplage jusqu'à la profondeur de mise en place peut être soit un tubing qui reste en place dans le puits o il sert à l'acheminement de fluides (production d'hydrocarbures, injection de fluides de balayage, de gaz, de substances à stocker etc.), ou bien encore un simple tube que l'on retire une fois les sondes sismiques couplées avec la paroi du puits. D'autres caractéristiques et avantages de la méthode selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un exemple non limitatif de réalisation, en se référant aux dessins annexés o: o - la Fig. montre schématiquement un dispositif de couplage utilisant un élément de couplage flexible, associé à un tube de guidage, représenté en position de retrait convenant pour le déplacement d'une sonde de mesure le long d'un tube (Fig.l); - la Fig.2 montre schématiquement le même dispositif de couplage en position d'extension convenant pour coupler la sonde avec la paroi du tube; - la Fig.3 montre une coupe partielle des moyens de verrouillage des éléments de couplage flexibles, en position d'engagement; et - la Fig.4 montre les moyens de verrouillage en position de déblocage. Description détaillée Le système de mise en place selon l'invention est adapté à acheminer à l'intérieur d'un conduit 1, un ou plusieurs dispositifs 2 de couplage de sondes de mesure. Dans les applications souterraines par exemple, le conduit 1 peut être la paroi d'un puits creusé au travers d'une formation ou éventuellement un tube classique de cuvelage ou casing, cimenté dans le puits. Les dispositifs de Y1 -11Y rW couplage 2 sont conduits tout le long du conduit 1, jusqu'aux endroits de couplage, par un élément allongé 3 quelconque suffisamment rigide: une tige, un tube ou un tubing utilisé pour le passage de fluides entre la surface et la zone souterraine dans un sens ou en sens inverse selon les applications. Suivant le mode de réalisation des Fig.1, 2, l'élément allongé 3 qui est ici un tube, est associé à des éléments excentreurs 4 disposés de part et d'autre de chaque dispositif de couplage 2 et destinés à positionner le tube 3 par rapport au conduit 1. Chaque dispositif de couplage 2 comporte un manchon tubulaire 5 de section supérieure à celle du tube 3, pourvu d'au moins un élément flexible 6 tel qu'une lame, dont les extrémités opposées sont assujetties au manchon 5. Dans sa position de détente flexible est bombé comme représenté à la Fig.2, suffisamment pour qu'il vienne en appui contre la paroi du conduit 1 et que le dispositif de couplage 2 soit immobilisé. Un boîtier 7 pour une sonde de mesure est fixé à l'élément flexible 6 au niveau de la zone d'appui, de façon à être couplée étroitement avec la paroi du conduit 1. e boîtier 7 comporte un doigt 8 pourvu d'un logement pour un verrou 9 associé à des moyens de commande 10. Ces moyens de commande comportent par exemple un vérin hydraulique (Fig. 3, 4) comprenant un piston 1 1 pourvu de joints d'étanchéité 12 qui est solidaire du verrou 9. Il est monté coulissant dans un cylindre 13 solidaire de l'élément allongé 3. Le cylindre 13 est disposé parallèlement au conduit 1. Son extrémité la plus proche du piston 11 dans la position d'engagement du verrou 9 dans le doigt 8, communique avec l'intérieur du conduit I par une ouverture 14. La partie du cylindre opposée à l'ouverture 14 contient un fluide à une pression faible (la pression atmosphérique par exemple). Le piston 11, dans la position qu'il occupe quand le verrou 9 est engage dans le doigt 8 (Fig.3), est maintenu en place par un ergot de blocage 15 dimensionné pour se rompre quand la pression différentielle s'exerçant en opération de part et d'autre du piston 1 1, dépasse un certain seuil. Pour permettre le libre transport des dispositifs de couplage 2 jusqu'à leur position fixée dans le conduit 1, les éléments flexibles 6 sont déformés vers leur position de retrait o les verrous 9 peuvent être bloqués en position d'engagement, et les pistons 11, bloqués par fixation des ergots de blocage 15 (Fig.3). Ce verrouillage rend les dispositifs de couplage 2 solidaires de o l'élément allongé 3. Lorsque les dispositif de couplage ont atteint leur position assignée à l'intérieur du conduit 1, on applique une surpression dans le conduit 1 suffisante pour provoquer la rupture des ergots de blocage 15, le recul des verrous 9 et le retour des éléments flexibles vers leur position stable au contact de la paroi du conduit 1, ce qui assure le couplage étroit du boîtier de mesure 7 avec cette paroi. Les excentreurs 4 sont dimensionnés de façon que le manchon annulaire 5 dans la position de déblocage des éléments flexibles 6, soit sensiblement centré sur le tube 3. La sonde de mesure dans le boîtier 7 est par conséquent tout à fait découplée mécaniquement du tube 3. Cet agencement convient particulièrement pour les applications dans les puits o le tube 3 ést un tubing de production que l'on laisse en place pour servir à des transferts de fluides et o les sondes incluent des capteurs de type sismique ou acoustique (géophones par exemple) qui autrement seraient sensibles aux vibrations générées au cours de l'exploitation du puits. Pour d'autres applications o le tube 3 n'est plus nécessaire, il est possible de le retirer complètement, les dispositifs de couplage restant en place par appui contre la face intérieure du conduit 1. Suivant une variante du mode de réalisation précédent, on peut, en l'absence de moyens d'excentrement 4 stabilisant la position du tube dans le conduit 1, obtenir un découplage mécanique de chaque sonde de mesure par rapport au tube 3 en interposant entre lui et le manchon des moyens d'amortissement élastique (non représentés). Le système qui vient d'être décrit peut être utilisé par exemple pour mettre en place une série de sondes sismiques 7 contre la paroi d'un puits 1 foré au travers d'une zone souterraine, et il comporte dans ce cas des moyens L de transmission à une station d'enregistrement en surface (non représentés), de signaux captés par les différentes sondes sismiques. L'élément allongé 3 utilisé pour descendre les différents dispositifs de couplage jusqu'à la profondeur de mise en place peut être un tubing qui reste en place dans le puits o il sert à l'acheminement de fluides (production d'hydrocarbures, injection de fluides de balayage, de gaz, de substances à stocker etc.), ou bien encore un simple tube que l'on retire une fois les sondes sismiques couplées avec la paroi du puits, comme on l'a décrit. REVENDICATIONS 1) Système pour installer au moins une sonde de mesure (7) contre la paroi d'un conduit (1), caractérisé en ce qu'il comporte un élément support allongé (3), au moins un dispositif (2) de couplage de chaque sonde comprenant au moins un élément flexible (6) auquel est fixée la sonde de mesure (7), cet élément flexible étant adapté en position d'extension à plaquer la dite sonde (7) contre la paroi du conduit (1), et des moyens de verrouillage (8-10) de l'élément flexible (6) en position de retrait éloignée de la paroi du 1o conduit, ces moyens de verrouillage pouvant être actionnés par établissement d'une surpression dans le conduit (1). 2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif de couplage (2) comprend un manchon tubulaire (5) supportant chaque élément élastique (6), la section transversale de ce manchon tubulaire étant supérieure à celle de l'élément allongé (3), les moyens de verrouillage comprenant un verrou (9) adapté à venir s'engager dans une pièce (8) solidaire de l'élément flexible (6), en position de retrait de celui-ci, et des moyens de déblocage du verrou par rupture d'un ergot (15) sous l'effet d'une surpression déterminée appliquée dans le conduit (1). 3) Système selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (4) de positionnement transversal de l'élément allongé (3) dans le conduit (1), dimensionnés de façon qu'en position d'extension de chaque élément flexible, chaque dispositif de couplage (2) soit découplé mécaniquement de l'élément allongé (3). 7.lii-. 4) Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque dispositif de couplage (2) comporte des moyens d'amortissement élastique disposés entre le manchon (5) et l'élément allongé (3), pour découpler mécaniquement chaque sonde de mesure (7) de l'élément allongé en position d'extension de l'élément flexible (6). ) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déblocage (10) comportent un vérin hydraulique comprenant un cylindre (13) communiquant avec l'intérieur du conduit (1) à une première extrémité, le cylindre étant solidaire de l'élément allongé (3), un 0o piston mobile (1 1) solidaire du verrou (9), coulissant dans le cylindre, et un ergot de blocage du piston mobile (11) dans sa position d'engagement avec l'élément flexible (6), qui taré pour céder quand la pression différentielle appliquée au piston du vérin est supérieure à une valeur-seuil. 6) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de pompage (P) pour établir une surpression. 7) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément allongé (3) est un tubing adapté pour la circulation de fluides. 8) Système pour installer une série de sondes sismiques (7) contre la paroi d'un puits (1) foré au travers d'une zone souterraine, et à distance les unes des autres, caractérisé en ce qu'il comporte un élément support allongé (3), des dispositifs (2) de couplage de chaque sonde comprenant chacun au moins un élément flexible (6) auquel est fixée la sonde de mesure (7), cet élément flexible étant adapté en position d'extension à plaquer la dite sonde (7) contre la paroi du conduit (1), des moyens de verrouillage (8-10) de l'élément flexible (6) en position de retrait éloignée de la paroi du conduit (1), ces moyens de verrouillage pouvant être actionnés par établissement d'une surpression dans le puits (1), et des moyens (L) de transmission à une station d'enregistrement en surface, de signaux captés par les différentes sondes sismiques (7). 9) Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de pression comportent une installation de pompage (P) en surface pour établir dans le puits une surpression suffisante à la profondeur d'installation des différents dispositifs de couplage, suffisante pour provoquer la rupture des ergots de blocage (15) et libérer les verrous (9). 10) Système selon une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que l'élément allongé (3) est un tubing d'exploitation de la zone souterraine. 11) Système selon une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que l'élément allongé (3) est un tube que l'on remonte en surface après la mise en place des différentes sondes sismiques. --1l TT