Brevet FR3038652A1 — publié le 20170113

VISUALISATION DE QUALITÉ SUPÉRIEURE DANS UN OUTIL D'INSPECTION DE LA CORROSION POUR DES TUBES MULTIPLES CONTEXTE [0001] Après le forage d'un puits de forage dans l'industrie du gaz et du pétrole, le puits de forage creusé peut faire ultérieurement l'objet d'une complétion par cimentation d'un train de tubes métalliques raccordés bout à bout à l'intérieur du puits de forage. Généralement appelé « tubage », de tels tubes augmentent l'intégrité du puits de forage et constitue une voie d'écoulement entre la surface de la terre et des formations souterraines choisies. Certains puits de forage sont doublés de multiples tubes positionnés de façon concentrique (c.-à-d., des trains concentriques de tubage). Dans certains puits de forage par ailleurs, au moins un tube de production est prolongé dans un puits de forage tubé pour obtenir un conduit permettant le transport des hydrocarbures jusqu'à la surface terrestre. Par conséquent, dans ce contexte, le terme « tube » ou « tube de puits de forage » désigne des tubes métalliques ou des pipelines qui doublent les parois d'un puits de forage (par ex. un tubage), mais peut également décrire un train de tubes de production prolongés dans un puits de forage. [0002] Au cours de la durée de vie d'un puits, les tubes du puits de forage sont exposés à des volumes élevés de matériaux et de fluides qui doivent passer à travers eux, y compris des fluides chimiquement agressifs. Dans des environnements hostiles, les tubes peuvent être soumis à la corrosion susceptible d'affecter leur fonctionnalité au cours du temps. Par conséquent, l'intégrité de la structure des tubes de puits de forage peut changer au cours du temps en raison d'interactions chimiques et mécaniques. En outre, en raison de la longueur, du volume, des difficultés d'accessibilité et des longues durées associées au procédé, il s'avère coûteux de surveiller les pipelines et les tubes et d'intervenir lorsqu'il est nécessaire. [0003] Les technologies de détection électromagnétique (EM) et des techniques ont été développées pour de telles applications de surveillance et peuvent généralement être catégorisées en deux groupes : les techniques du domaine de fréquence et les techniques du domaine temporel. Dans les techniques du domaine de fréquence, les mesures des tubes de puits de forage sont généralement réalisées à des fréquences élevées pour caractériser les tubes les plus internes et à de basses fréquences pour caractériser les tubes les plus externes du puits de forage. Les techniques du domaine temporel sont fondées sur le courant d'impulsion de Foucault et utilisent la réponse transitoire (réponse de décomposition en fonction du temps) des tubes à une impulsion d'excitation. Une analyse correcte des réponses de signal peut déterminer des pertes de métal au niveau des tubes avec de meilleures résolutions, et également améliorer la robustesse du procédé de caractérisation par rapport au bruit. [0004] La visualisation détaillée des résultats de l'inspection permet de faciliter une évaluation plus précise des tubes de forage, ce qui peut entraîner des décisions plus appropriées concernant l'état actuel des tubes. Le but ultime est d'avoir une bonne évaluation de l'état des tubes pour que, au besoin, des stratégies de réparation ou de remplacement puissent être mises en oeuvre utilement. 3038652 2 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0005] Les figures suivantes sont présentées pour illustrer certains aspects de la présente description, et ne doivent pas être considérées comme des modes de réalisation exclusifs. L'objet de l'invention décrit peut être soumis à des modifications, à des altérations, à des combinaisons considérables 5 et à des équivalents en forme et en fonction, sans s'écarter de la portée de cette description. [0006] La figure 1 est un schéma d'un exemple de système de ligne câblée qui peut utiliser les principes de la présente description. [0007] La figure 2 est un schéma et le graphique de visualisation associé d'une partie du puits de forage de la figure 1. 10 [0008] Les figures 3A à 3D illustrent des exemples de caractéristiques de tubes qui peuvent être visualisées selon les procédés décrits ici. [0009] La figure 4 représente un exemple d'affichage de visualisation des régions de perte métallique avec diverses quantités de pertes métalliques. [0010] La figure 5 illustre une visualisation d'échantillon d'un tube avec des régions de 15 diverses pertes de métal et de gain en métal. [0011] La figure 6A illustre un format d'image à couches multiples de divers tubes présentant des caractéristiques visualisées correspondantes. [0012] La figure 6B illustre un format d'images séparé de multiples tubes avec leurs caractéristiques correspondantes visualisées. 20 [0013] La figure 7 est un schéma d'un exemple de procédé d'inversion qui peut être utilisé conformément aux principes de la présente description. DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0014] La présente divulgation concerne l'entretien des puits de forage dans l'industrie du 25 gaz et du pétrole et, plus particulièrement, la surveillance et l'évaluation de la corrosion dans les tubes du puits de forage, tels que des trains de tubage ou des tubages de production. [0015] On décrit divers procédés ici qui permettent une visualisation de haute qualité de résultats d'inspection pour de multiples tubes dans des trous de forage tubés. Les procédés peuvent procurer des détails de visualisation des tubes le long des directions axiales, azimutales et radiales. 30 L'analyse de l'état du tube est un objectif important, étant donné que l'enlèvement des tubes (particulièrement du tubage) des puits de forage peut être à la fois dispendieux et chronophage, particulièrement dans des plates-formes offshore. L'analyse et la visualisation de tubes de puits de forage en détail informe un opérateur de puits des conditions en cours du fond du puits et permet à l'opérateur de puits de prendre des décisions éclairées sur les actions de remédiation nécessaires le cas échéant pour 35 résoudre les divers défauts associés aux tubes de puits de forage. Des images détaillées de ces tubes permettront une meilleure interprétation et une meilleure détermination de l'intégrité des tubes, ce qui conduit à des avantages financiers significatifs au cours du procédé de production. 3038652 3 [0016] Des démarches sont décrites ici pour visualiser les réponses provenant d'un outil d'inspection de tube avec une qualité supérieure lors de la surveillance de multiples tubes dans le puits de forage. Dans certains modes de réalisation décrits ici, on peut obtenir une visualisation de qualité supérieure de diverses caractéristiques de tubes telles que des masses-tiges, des sections de gain en métal, 5 des sections de perte en métal, des sections déformées, des perforations etc. Dans d'autres modes de réalisation, on peut obtenir une visualisation de haute qualité des défauts présents dans des tubes grâce à la taille et au type des défauts affichés, qui sont proportionnels à la quantité évaluée de perte de métal pour les tubes. Dans d'autres modes de réalisation décrits ici, on peut visualiser une image des tubes, comprenant des tubes endommagés et non endommagés, ou seulement les tubes endommagés, dans des 10 formats uniques d'images multicouche ou distincts qui comprennent des couleurs et des ombrages appropriés représentatifs. Dans certains modes de réalisation où l'outil d'inspection de tube donne des mesures azimutales, l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées peut être affichée selon des angles azimutaux particuliers ou selon des angles azimutaux voulus. De plus, dans certains modes de réalisation, l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées peut être affichée en un format à deux 15 dimensions (2D) ou à trois dimensions (3D). [0017] La figure 1 est un schéma d'un exemple de système de ligne câblée 100 qui peut utiliser les principes de la présente divulgation, selon un ou plusieurs des modes de réalisation. Tel qu'il est illustré, le système de ligne câblée 100 peut comprendre une plate-forme en surface 102 positionnée au niveau de la surface de la terre et un puits de forage 104 qui s'étend de la plate-forme en surface 102 20 jusqu'à une ou plusieurs formations souterraines 106. Dans d'autres modes de réalisation, dans de telles opérations offshore, un volume d'eau peut séparer la plate-forme en surface 102 du puits de forage 104. Le puits de forage 104 peut être aligné avec au moins un tube 108, qu'on appelle aussi trains de tubage. Dans certains modes de réalisation, des parties du puits de forage 104 peuvent comporter seulement un tube 108 positionné à l'intérieur de celles-ci, mais d'autres parties du puits de forage 104 peuvent être 25 doublées avec au moins deux tubes 108 placés de façon concentrique. Les tubes 108 peuvent être fabriqué en acier ordinaire au carbone, en acier inoxydable ou dans un autre matériau à même de résister à une diversité de forces, telles que l'affaissement, l'éclatement et les ruptures en traction. [0018] Le système de ligne câblée 100 peut comprendre un derrick 110 soutenu par la plate-forme en surface 102 et une installation de tête de puits 112 positionnée en haut du puits de forage 104. 30 Un outil d'inspection de tubes 114 peut être suspendu dans le puits de forage 104 sur un câble 116. Dans certains modes de réalisation, l'outil d'inspection de tubes 114 peut par ailleurs être suspendu à l'intérieur d'un tube ou d'une colonne de production (non illustré) positionné à l'intérieur des tubes 108 qui doublent le puits de forage 104 (c.-à-d., le tubage). Dans de tels modes de réalisation, la colonne de production peut se prolonger par lui-même dans les tubes 108 ou, par ailleurs, peut être positionné de façon adjacente à un 35 ou plusieurs tubes de production excentrés qui sont également positionnés à l'intérieur des tubes 108. Par conséquent, les tubes 108 peuvent se rapporter à des trains de tubage qui doublent le puits de forage 104 ou au moins un tube de production s'étendant dans le tubage qui double le puits de forage 104. 3038652 4 [0019] L'outil d'inspection de tubes 114 peut comprendre un outil d'inspection électromagnétique, non destructif. L'outil d'inspection de tubes 114 peut comprendre un outil à courants de Foucault de domaine de fréquence ou un outil à courant de Foucault de domaine temporel. Son fonctionnement peut donc être fondé soit sur le principe de fuite de flux soit sur le principe du courant de 5 Foucault, soit sur une combinaison de ceux-ci. L'outil d'inspection de tube 114 peut être insensible aux dépôts non conducteurs et il fonctionne quelle que soit la nature du mélange de fluide s'écoulant dans le puits de forage 104 ou en sortant. L'outil d'inspection de tube 114 peut servir à détecter diverses caractéristiques associées aux tubes 108, telles que, sans limitation, une masse-tige de tube, une région de gain en métal, une région de perte de métal, une région déformée, au moins une perforation définie dans 10 les tubes 108, un dommage localisé, un défaut et une corrosion dans les tubes 108. Ces caractéristiques peuvent être soit produites par l'homme soit provoquées par de la corrosion. Le terme « caractéristique » désigne donc dans ce contexte non seulement des composants de structure ou des parties du tube 108, mais aussi des défauts ou des dommages formés ou autrement présents dans le tube 108. [0020] En fonctionnement, l'outil d'inspection de tube 114 soumet les tubes 108 à un champ 15 magnétique statique puissant et, en raison de la nature ferromagnétique des tubes 108, le flux de retour magnétique est principalement confiné à l'intérieur des tubes 108. En présence de discontinuités ou de défauts dans le métal, tels que l'un quelconques de ceux figurant ci-dessus, les variations dans le champ magnétique peuvent être détectés grâce à au moins un capteur électromagnétique 118 situé dans l'outil d'inspection de tube 114. 20 [0021] Les capteurs électromagnétiques 118 peuvent être couplés de manière communicante au câble 116, qui peut contenir des conducteurs servant à transporter de l'électricité jusqu'à l'outil d'inspection de tube 114 et aussi à faciliter la communication entre la plateforme de surface 102 et l'outil d'inspection de tube 114. Un module de diagraphie 120, illustré à la figure 1 sous forme d'un camion, peut recueillir des mesures provenant des capteurs électromagnétiques 118, et peut comprendre des modules 25 de calcul 122 servant à commander, à traiter, à enregistrer et/ou à visualiser les mesures recueillies par les capteurs électromagnétiques 118. Les modules de calcul 122 peuvent être couplés en communication à l'outil d'inspection de tube 114 par le câble 116. [0022] Les capteurs électromagnétiques 118 peuvent comprendre une ou plusieurs antennes spirales électromagnétique qui peuvent être utilisés comme des émetteurs, des récepteurs ou une 30 combinaison des deux (c.-à-d., des émetteurs récepteurs) afin d'obtenir in situ des mesures dans le ou les tube(s) 108. Dans certains modes de réalisation, les capteurs électromagnétiques 118 peuvent être conçus pour fonctionner dans une position centralisée à l'intérieur du tube le plus interne 108, par ex., par l'utilisation d'un ou de plusieurs centreurs (non illustrés) fixés au corps de l'outil de l'inspection du tube 114. Dans d'autres modes de réalisation, cependant, les capteurs électromagnétiques 118 peuvent être 35 conçus pour être adjacents ou en contact intime avec la paroi interne du tube le plus intérieur 108. Dans de tels modes de réalisation, les capteurs électromagnétiques 118 peuvent être montés sur un ou plusieurs tampons de capteurs déployables (non illustrés) positionnés sur des bras actionnables qui déplacent les 3038652 5 capteurs électromagnétiques 118 radialement vers l'extérieur en direction de la paroi intérieure du tube le plus intérieur 108. [0023] La figure 2 montre un procédé d'obtention de mesures de tube de puits de forage à partir de l'outil d'inspection de tube 114. Comme il est illustré, un premier tube 1081, un deuxième ou un 5 mième tube 108m et un troisième ou un Mième tube 108m peuvent chacun être positionnés à l'intérieur du puits de forage 104. Le premier tube 1081 se trouve dans le m-ième tube 108., et le m-ième tube 108,,, se trouve dans le M-ième tube 108m. Comme il sera compris, l'utilisation de m et de M est destinée à démontrer qu'un quelconque nombre de tubes 108 peut être utilisé sans s'écarter de la portée de la divulgation. Dans certains modes de réalisation, les tubes 1081, 108m, 108M peuvent chacun doubler le 10 puits de forage 104 sous forme de trains de tubage positionnés de façon concentrique séparés par des couches interposées de ciment. Dans d'autres modes de réalisation, cependant, au moins le premier tube 1081 peut comprendre un tube ou une colonne de production situé à l'intérieur du mième tube 108,,, de façon concentrique ou excentrée par rapport aux autres tubes 108., 108m. [0024] Le premier tube 1081 a un diamètre extérieur D1, le m-ième tube 108. a un diamètre 15 extérieur D', et le M-ième tube 108M a un diamètre DM, où D1 REVENDICATIONS1. Procédé, comprenant : le transport d'un outil d'inspection de tube comprenant au moins un capteurs dans un puits de forage comportant au moins un tube ; l'émission d'au moins un signal d'excitation à partir d'une antenne émettrice de l'outil d'inspection de tube et la mesure d'une pluralité de signaux de réponse dérivant de l'au moins un signal d'excitation avec l'au moins un capteur ; le traitement de la pluralité de signaux de réponse et l'obtention consécutive d'une pluralité de réponses mesurées ; la production d'une carte de l'au moins un tube en fonction de la pluralité de réponses mesurées, la carte se divisant en une pluralité de gammes de tubes s'étendant le long d'une longueur axiale de l'au moins un tube et chaque gamme de tubes correspondant à un pourcentage de perte de métal dans l'au moins un tube ; l'attribution d'une image photoréaliste à chaque gamme de tubes en fonction du pourcentage de perte de métal. la production d'une première image bidimensionnelle (2D) ou d'une première image en tridimensionnelle (3D) grâce à la carte, la première image en 2D ou en 3D étant construite comme une combinaison de chaque image photoréaliste ; et la visualisation graphique de la première image en 2D ou en 3D. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'image photoréaliste d'au moins une gamme de tubes comprend une photographie réelle d'un tube réel présentant un défaut. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'image photoréaliste d'au moins une des gammes de tubes comprend une représentation ombrée ou colorée d'un modèle de tubes en 3D. 4. Procédé de la revendication 1, dans lequel l'attribution de l'image photoréaliste à chaque tube comprend : l'obtention de l'image photoréaliste à partir d'une projection d'un modèle de tube en 3D ; et la cartographie de l'image photoréaliste en fonction de paramètres de tube de l'au moins un tube qui sont similaires aux paramètres de tube du modèle de tube en 3D. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les paramètres de tube de l'au moins un tube sont choisis dans l'ensemble constitué de l'épaisseur du tube, du diamètre du tube, de la perméabilité magnétique du tube, de l'excentricité du tube, de la conductivité du tube, de la taille des défauts, de la densité des perforations, du nombre de perforations, de l'existence d'une masse-tige de tube et de l'épaisseur de la masse-tige. 6. Procédé de la revendication 1, dans lequel l'au moins un tube est un premier tube disposé dans un deuxième tube, le procédé comprenant également : la production d'une carte du deuxième tube en fonction des réponses mesurées, la carte se divisant en une pluralité de gammes de tubes s'étendant le long d'une longueur axiale du deuxième tube et chaque 3038652 19 gamme de tubes du deuxième tube correspondant à un pourcentage de perte de métal dans le deuxième tube ; l'attribution d'une image photoréaliste à chaque gamme de tubes du deuxième tube en fonction du pourcentage de perte de métal ; et 5 la production d'une deuxième image 2D ou d'une deuxième image 3D du deuxième tube, la deuxième image en 2D ou en 3D étant construite comme un collage de chaque image photoréaliste de chaque gamme du deuxième tube. 7. Procédé selon la revendication 6, comprenant en outre la combinaison de la première image en 2D ou en 3D et la deuxième image en 2D ou en 3D, ce qui génère ainsi une troisième image en 10 2D ou une troisième image en 3D. 8. Procédé de la revendication 7, dans lequel la combinaison de la première image en 2D ou en 3D et de la deuxième image en 2D ou en 3D comprend au moins l'un des éléments suivants : l'étirement de la première image en 2D ou en 3D au-dessus de la deuxième image en 2D ou en 3D ; et 15 la superposition de la première image en 2D ou en 3D au-dessus de la deuxième image en 2D ou en 3D. 9. Procédé selon la revendication 6, comprenant également la visualisation graphique de la deuxième image en 2D ou en 3D. 10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre la visualisation graphique de la 20 première image en 2D ou en 3D et de la deuxième image en 2D ou en 3D dans un format d'image multicouche. 11. Procédé selon la revendication 9, comprenant également la visualisation graphique de la première image en 2D ou en 3D et de la deuxième image en 2D ou en 3D dans un format d'image distinct. 12. Procédé de la revendication 1, dans lequel la production de la première image en 2D ou 25 en 3D comprend : la production d'au moins un ensemble de profondeurs correspondant à l'au moins une gamme de paramètres de tube et en fonction d'un profil de perte d'épaisseur donné de l'au moins un tube ; le regroupement d'ensembles consécutifs de profondeurs de l'au moins un ensemble de profondeurs dans les gammes correspondantes de tubes ; et 30 la production d'un graphe d'une image photoréaliste correspondant à chaque gamme de paramètres de tubes et dans chaque gamme de tubes. 13. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la production de la carte de l'au moins un tube en fonction de la pluralité de réponses mesurées comprend : l'application d'un algorithme d'inversion à la pluralité de réponses mesurées et l'obtention 35 consécutive d'une quantité équivalente de perte en métal ; et l'attribution de l'image photoréaliste à chaque gamme de tubes en fonction de la quantité équivalente de perte de métal. 3038652 20 14. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première image 2D ou 3D apparaît comme une image en 3D, le procédé comprenant en outre la rotation de l'au moins un tube dans l'image en 3D pour visualiser ainsi les premier et deuxième tubes selon des angles d'azimuts différents. 15. Procédé de la revendication 1, dans lequel l'au moins un capteur comprend un réseau de 5 capteurs distribué de façon azimutale. 16. Procédé de la revendication 1, dans lequel l'outil d'inspection de tube est soit un outil à courants de Foucault de domaine de fréquence soit un outil à courant de Foucault de domaine temporel. 17. Procédé selon la revendication 1, dans lequel chaque image photoréaliste de la première image 2D ou 3D comprend un axe longitudinal commun qui correspond à une profondeur le long d'une 10 partie du puits de forage. 18. Procédé selon la revendication 1, comprenant également l'entreprise d'une opération de fond de puits en fonction de l'analyse de la première image en 2D ou en 3D. 19. Support non transitoire lisible par ordinateur programmé avec des instructions exécutables par un ordinateur qui, lorsqu'elles sont exécutées par un processeur d'une unité informatique, 15 effectuent les étapes suivantes : le traitement d'une pluralité de signaux de réponse dérivé d'au moins un capteur d'un outil d'inspection de tube, et l'obtention consécutive d'une pluralité de réponses mesurées correspondant à au moins un tube placé dans un puits de forage ; la production d'une carte de l'au moins un tube en fonction de la pluralité de réponses mesurées, la 20 carte se divisant en une pluralité de gammes de tubes s'étendant le long d'une longueur axiale de l'au moins un tube et chaque gamme de tubes correspondant à un pourcentage de perte de métal dans l'au moins un tube ; l'attribution d'une image photoréaliste à chaque gamme de tubes en fonction du pourcentage de perte de métal. 25 la production d'une première image bidimensionnelle (2D) ou d'une première image en tridimensionnelle (3D) grâce à la carte, la première image en 2D ou en 3D étant construite comme une combinaison de chaque image photoréaliste ; et la visualisation graphique de la première image en 2D ou en 3D. 30