Brevet FR2827334A1 — publié le 20030117

PROCEDE D'ANALYSE SELECTIF D'UN FLUIDE DANS UN FORAGE ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention se rapporte à un procédé d'analyse sélectif d'un fluide issu d'une zone réservoir déterminée dans un forage et à un dispositif pour sa mise en oeuvre. Les forages de captage d'eau ou de pétrole sont des ouvrages longs et profonds traversant des zones réservoirs contenant des fluides possédant, suivant la structure et la composition des terrains qui les composent, des caractéristiques hydrauliques et physico-chimiques qui leur sont propres. Les techniques d'analyse les plus rudimentaires pour un forage consistent à prélever en surface l'échantillon à analyser. Lorsque le forage traverse plusieurs zones réservoirs, l'échantillon prélevé se compose d'un mélange de fluides issus des différentes zones réservoirs, non représentatif des caractéristiques physico-chimiques d'une zone réservoir déterminée. Une première amélioration consiste à introduire dans l'ouvrage des moyens de prélèvement sous forme d'une sonde, et à les disposer au droit de la zone réservoir dont on cherche à connaître les caractéristiques physicochimiques. Toutefois, cette solution n'est guère satisfaisante car l'échantillon prélevé à l'intérieur de l'ouvrage n'est pas représentatif du fluide présent dans ladite zone mais se compose d'un mélange de fluides issus des différentes zones. Aussi, la présente invention vise à proposer un nouveau procédé d'analyse sélectif fiable d'un fluide dans un forage qui permet d'obtenir un échantillon représentatif du fluide présent dans une zone réservoir déterminée. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'analyse sélectif d'un fluide issu d'une zone réservoir déterminée d'un forage consistant à isoler au moins une partie du flux provenant de la zone réservoir sans perturber la proportion des flux provenant des différentes autres zones réservoirs et à effectuer le prélèvement et/ou la mesure dans ladite partie du flux isolée. De préférence, on génère un rabattement à l'intérieur du forage de niveau N, inférieur au niveau piézométrique Ni de la zone réservoir déterminée, et n'induisant pas, au niveau de la séparation des flux, des vitesses supérieures à celles prévues lors de l'exploitation du forage. Selon une autre caractéristique, le procédé d'analyse consiste à disposer au droit de la zone réservoir déterminée des moyens de séparation des flux délimitant un volume que seul le flux issu de la zone réservoir déterminée est susceptible de traverser et à effectuer le prélèvement et/ou la mesure dans le volume. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de séparation pour isoler au moins une partie du flux provenant de la zone réservoir déterminée, dimensionnés et agencés de manière à n'induire que de faibles pertes de charge afin de ne pas modifier la proportion des flux, ainsi que des moyens de prélèvement et/ou de mesure. Selon un mode de réalisation préféré, il comporte un conduit disposé dans le forage sensiblement au droit de la zone réservoir déterminée, de manière à scinder les flux en un premier flux, appelé flux principal, passant à l'intérieur du conduit, et en un second flux, appelé flux latéral passant à l'extérieur dudit conduit ainsi que des premiers moyens d'obturation prévus au niveau de la partie inférieure du conduit de manière à canaliser le flux ascendant à l'intérieur dudit conduit. Selon une première variante, les moyens de prélèvement et/ou de mesure sont disposés à l'extérieur du conduit. Dans ce cas, avantageusement, il comprend au moins une ouverture au niveau de la paroi du conduit assurant l'écoulement du flux de l'extérieur vers l'intérieur du conduit et des seconds moyens d'obturation disposés au dessus de la ou des ouvertures. Selon une autre variante, en sus du conduit et des premiers moyens d'obturation, il comprend une enceinte comportant au moins une ouverture susceptible de capter au moins une partie du flux latéral et au moins une seconde ouverture susceptible de rejeter le flux capté à l'extérieur de l'enceinte, les moyens de prélèvement et/ou de mesure étant disposés à l'intérieur de ladite enceinte. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre du procédé et du dispositif selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma illustrant le procédé de prélèvement selon l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation d'un premier mode de réalisation du dispositif pour la mise ne oeuvre du procédé, et la figure 3 est une vue en élévation d'un autre mode de réalisation du dispositif. Sur la figure 1, on a représenté un trou de forage 1 traversant des zones réservoirs 2.1, 2.2, 2.3 mises en communication par l'intermédiaire du trou de forage 1. Ces différentes zones réservoirs 2 contiennent des fluides possédant, suivant la structure et la composition des terrains qui les composent, des caractéristiques hydrauliques et physico-chimiques qui leur sont propres, notamment un niveau piézométrique référencé Ni propre à chaque réservoir. Naturellement, ces différentes zones réservoirs 2 ont tendance à s'échanger entre elles et à se mélanger par l'intermédiaire du trou de forage 1. Ainsi, les zones réservoirs, par exemple 2.2, ayant un faible niveau piézométrique N2, ont tendance à être polluées par les fluides issus des zones réservoirs, par exemple 2.1 et 2.3, possédant un niveau piézométrique supérieur, respectivement N 1 et N3. Sur la figure 1, on a représenté une pompe 3 susceptible de générer une dépression dans le trou de forage modifiant la hauteur du fluide à l'intérieur dudit trou qui passe d'un niveau NO au repos, représenté en pointillé, à un niveau N représenté en trait fort, la différence entre les deux niveaux étant appelée le rabattement. Aussi, pour que l'ensemble des zones réservoirs 2 débitent vers le trou de forage 2, il est nécessaire que le niveau N soit inférieur à tous les niveaux piézométrique Ni des différentes zones réservoirs 2. Ainsi, la caractéristique physico-chimique du fluide extrait 4 par la pompe 3 sera un mélange de tous les fluides issus de toutes les différentes zones réservoirs qui seront mélangés dans le trou de forage avant d'arriver à la pompe. Un forage de production est donc composé d'un ensemble de flux issus des différentes zones réservoirs dont la proportion de chacun d'eux est directement liée à la géométrie des différentes strates du sol, la constitution, la pression et la perméabilité tant des zones réservoirs que des couches intermédiaires. L'exploitation d'un forage induit par conséquence un régime d'autoéquilibre entre les différents flux qu'il convient de préserver. Ainsi, une modification d'une pression d'un flux peut produire une variation des différentiels de pression susceptible de modifier les débits des flux et leur proportion, ce qui induit au final une différence physico-chimique du mélange extrait 4. De plus, la modification des différentiels de pression peut modifier à plus ou moins long terme la drainance entre les différentes zones réservoirs 2 et donc leurs caractéristiques physico-chimiques. Selon l'invention, le procédé d'analyse sélectif de fluide issu d'une zone réservoir déterminée, par exemple 2.2, consiste à générer grâce à des moyens de pompage 3 un rabattement à l'intérieur du trou de forage 1 de niveau N, inférieur au niveau piézométrique Ni de ladite zone réservoir, à isoler au moins une partie du flux provenant de la zone réservoir 2.2 sans perturber la proportion des flux provenant des différentes autres zones réservoirs 2 et à effectuer le prélèvement dans ladite partie de flux isolée. Il est important de noter que cette séparation des flux doit être réalisée sans perte de charge anormale susceptible de modifier la proportion des flux. A cet effet, on dispose au droit de la zone réservoir déterminée des moyens 5 de séparation des flux délimitant un volume 6, isolé du flux ascendant 7 du trou de forage, le flux 8 issu de la zone réservoir déterminée 2.2 étant le seul flux susceptible de s'écouler à travers ledit volume 6. Selon l'invention, on effectue le prélèvement et/ou la mesure dans le volume 6. Selon un mode de réalisation préféré et illustré par les figures, les moyens 5 de séparation, suspendus à l'extrémité d'un câble, comportent un conduit 10 disposé dans le trou du forage sensiblement au droit de la zone réservoir déterminée 2.2 de manière à scinder le flux ascendant 7 en un premier flux, appelé flux principal, passant à l'intérieur du conduit 10, et en un second flux, appelé flux latéral à l'extérieur dudit conduit 10. En complément, des premiers moyens 11 d'obturation sont prévus au niveau de la partie inférieure du conduit 10 de manière à canaliser le flux 7 ascendant à l'intérieur dudit conduit 10. Selon un premier mode de réalisation illustré par la figure 2, en sus du conduit 10 et des premiers moyens 11 d'obturation, le dispositif de l'invention comprend une enceinte 12 délimitant le volume 6, comportant au moins une première ouverture 13 susceptible de capter au moins une partie du flux latéral issu de la zone réservoir déterminée 2.2 et au moins une seconde ouverture 14 susceptible de rejeter le flux capté à l'extérieur de l'enceinte, des moyens 15 de prélèvement étant disposés à l'intérieur de ladite enceinte 12. De préférence, l'enceinte 12 est disposée à l'intérieur du conduit 10, des canalisations 16 avec des ouvertures 13 permettant de capter au moins une partie du flux latéral de manière à le canaliser à l'intérieur de l'enceinte 12. Les différents éléments du dispositif sont dimensionnés et agencés de manière à induire que de faibles pertes de charge afin de ne pas modifier la proportion des flux. En fonction du niveau piézométrique N2 de la zone réservoir déterminée, on peut prévoir des seconds moyens 17 d'obturation, en pointillé, disposés au dessus de la ou des ouvertures 13 afin de limiter les risques de pollution par retour du flux ascendant. Selon un autre mode de réalisation simplifié, non représenté, le volume 6 est délimité par la paroi extérieure du conduit 10 et les premiers moyens 11 d'obturation disposés en partie inférieure dudit conduit. Dans ce cas, les moyens 15 de prélèvement sont disposés à l'extérieur du conduit 10 dans le volume 6, le flux ascendant 7 passant à l'intérieur du conduit 10 et le flux 8 issu de la zone réservoir déterminé étant le seul flux à s'écouler à l'extérieur dudit conduit 10, les différents flux se mélangeant audessus du rebord supérieur du conduit. Selon une amélioration illustrée par la figure 3, en sus du conduit 10 et des premiers moyens 11 d'obturation, le dispositif comprend au moins une ouverture 18 au niveau de la paroi du conduit 10 assurant l'écoulement du flux de l'extérieur vers l'intérieur du conduit et des seconds moyens 19 d'obturation disposés au dessus de la ou des ouvertures 18. Le nombre d'ouvertures, leur disposition, le dimensionnement et l'agencement des différents éléments sont déterminés de manière à induire que de faibles pertes de charge afin de ne pas modifier la proportion des flux. Avantageusement, les moyens d'obturation sont du type gonflable, afin d'être dégonflés lors des déplacements du dispositif. Les moyens 1 5 de prélèvement peuvent être complétés ou remplacés par des moyens de mesure de manière à réaliser l'analyse in situ. A cet effet, des moyens de commande, de traitement et de visualisation des données sont disposés en surface, ces derniers étant reliés avec les moyens de prélèvement et de mesure de manière appropriée. Bien entendu, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne le dimensionnement et l'agencement des différents éléments, les moyens d'obturation ainsi que la nature des moyens de prélèvement et/ou de mesure. REVENDICATIONS 1. Procédé d'analyse sélectif d'un fluide issu d'une zone réservoir déterminée (2.2) d'un forage consistant à isoler au moins une partie du flux (8) provenant de la zone réservoir (2.2) sans perturber la proportion des flux provenant des différentes autres zones réservoirs et à effectuer le prélèvement et/ou la mesure dans ladite partie du flux isolée. 2. Procédé d'analyse selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à générer un rabattement à l'intérieur du forage de niveau N, inférieur au niveau piézométrique Ni de la zone réservoir déterminée (2.2). 3. Procédé d'analyse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer au droit de la zone réservoir déterminée (2.2) des moyens (5) de séparation des flux délimitant un volume (6) que seul le flux (8) issu de la zone réservoir déterminée (2.2) est susceptible de traverser et à effectuer le prélèvement et/ou la mesure dans le volume (6). 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (5) de séparation pour isoler au moins une partie du flux (8) provenant de la zone réservoir déterminée, dimensionnés et agencés de manière à induire que de faibles pertes de charge afin de ne pas modifier la proportion des flux, ainsi que des moyens (15) de prélèvement et/ou de mesure. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit (10) disposé dans le forage sensiblement au droit de la zone réservoir déterminée (2.2) de manière à scinder les flux en un premier flux, appelé flux principal, passant à l'intérieur du conduit (10), et en un second flux, appelé flux latéral passant à l'extérieur dudit conduit (10) ainsi que des premiers moyens (11) d'obturation prévus au niveau de la partie inférieure du conduit (10) de manière à canaliser le flux (7) ascendant à l'intérieur dudit conduit (10). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de prélèvement et/ou de mesure sont disposés à l'extérieur du conduit (10). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une ouverture (18) au niveau de la paroi du conduit (10) assurant l'écoulement du flux de l'extérieur vers l'intérieur du conduit et des seconds moyens (19) d'obturation disposés au dessus de la ou des ouvertures (18). 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé qu'il comprend une enceinte (12) comportant au moins une ouverture (13) susceptible de capter au moins une partie du flux latéral et au moins une seconde ouverture (14) susceptible de rejeter le flux capté à l'extérieur de l'enceinte (12), les moyens de prélèvement et/ou de mesure étant disposé à l'intérieur de ladite enceinte (12). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'enceinte (12) est disposée à l'intérieur du conduit (10), des canalisations avec des ouvertures (13) permettant de capter au moins une partie du flux latéral de manière à le canaliser à l'intérieur de l'enceinte.