Brevet FR3077142A1 — publié le 20190726

Description Titre de l'invention : OPTIMISATION D'UNE LONGUEUR DE RÉFÉRENCE À DES FINS DE PRÉSERVATION DE SIGNAL ET TRAITEMENT D'UNE LONGUEUR DE RÉFÉRENCE À DES FINS DE DÉTECTION DE VIBRATION RÉPARTIE CONTEXTE DE L'INVENTION [0001] Des fluides hydrocarbonés, tels que le pétrole et le gaz naturel, sont obtenus à partir d'une formation géologique souterraine, appelée réservoir, par le forage d'un puits qui pénètre dans la formation contenant les hydrocarbures. Dès qu'un puits de forage est foré, des informations supplémentaires sur la formation et le puits de forage peuvent être obtenues en utilisant un outil à ligne câblée, c'est-à-dire un outil acheminé dans le puits via une ligne câblée, afin de préparer une production, de connaître plus précisément la formation ou de s'assurer que le puits est consolidé. Après cela, diverses formes de composants de complétion de puits peuvent être installées dans le puits afin de commander et d'améliorer l'efficacité de production de divers fluides provenant du réservoir. Des informations provenant des puits peuvent s'avérer utiles, mais obtenir de manière fiable des informations utiles à partir du puits peut être difficile. [0002] Une manière dont des informations peuvent être obtenues à partir d'un puits consiste à utiliser un système de détection à fibre optique répartie, tel qu'un système de détection acoustique ou de vibration répartie. Le système de détection peut être, par exemple, installé de manière permanente dans le cadre des composants de complétion de puits ou peut être descendu dans le puits avec l'outil à ligne câblée, en tant que partie de la ligne câblée. Plus généralement, le système de détection peut être descendu dans le puits de forage sur n'importe quel type de système de transport (câble lisse, tube spiralé, etc.) ou composant. Les capteurs à fibre optique utilisent le fait que des effets environnementaux, tels qu'une pression, une contrainte, une vibration et une température, peuvent altérer l'amplitude, la phase, la fréquence, la teneur spectrale ou la polarisation d'une lumière se propageant à travers une fibre optique. Les avantages des capteurs à fibre optique comprennent leur poids léger, leur petite taille, leur nature passive, leur efficacité énergétique et leur robustesse. De plus, les capteurs à fibre optique peuvent potentiellement présenter une sensibilité très élevée et une grande largeur de bande. En outre, certaines classes de capteurs peuvent être réparties le long de la longueur d'une fibre optique de sorte qu'un système d'interrogation approprié peut être utilisé pour surveiller des paramètres environnementaux sélectionnés à des emplacements continus en même temps. Par exemple, quand il est déployé dans un puits d'hydrocarbure, un capteur à fibre optique peut fournir des indications de caracté- 2 ristiques de production de fluides, telles qu'une température, une composition de fluide, une densité, une viscosité, un débit, etc. Ou le capteur peut fournir des informations indiquant l'état de fonctionnement de composants en fond de puits, par exemple en surveillant les vibrations dans la région proche des composants. De plus, le capteur peut fournir des informations concernant des caractéristiques de la formation terrestre pénétrée par le puits, comme la surveillance d'événements sismiques. Brève description des dessins [0003] Certains modes de réalisation de l'invention sont décrits en se référant aux dessins joints, sur lesquels des numéros de référence identiques indiquent des éléments identiques. Il est toutefois entendu que les dessins joints illustrent uniquement les diverses mises en oeuvre décrites dans le présent document et ne sont pas destinés à limiter la portée des diverses technologies décrites dans le présent document. Les dessins montrent et décrivent divers modes de réalisation de la présente invention. [0004] [fig.1] est une représentation schématique d'un exemple d'un système de puits qui inclut un système de détection de vibration répartie (ci-après « DVS »), selon un mode de réalisation. [0005] [fig.21 est une représentation schématique d'un exemple d'un système de commande qui peut être utilisé conjointement avec le système DVS de la figure 1, selon un mode de réalisation. [0006] [fig.31 est une illustration graphique de critères sélectionnés pour définir des valeurs de longueur de référence optimales variables, selon un mode de réalisation. [0007] [fig.41 est une illustration graphique d'un exemple de relation entre une longueur de référence optimale variable déterminée en utilisant les critères de la figure 3 et la longueur d'onde la plus petite entrée, selon un mode de réalisation. [0008] [fig.51 est un exemple de flux de travaux pour générer des données de phase diffé- renciées DVS en utilisant une longueur de référence fixe. [0009] [fig.61 est un exemple de flux de travaux pour générer des données de phase diffé- renciées DVS en utilisant un profil de longueur de référence optimale variable, selon un mode de réalisation. [0010] [fig.71 est un exemple de flux de travaux pour traiter en temps réel des données DVS en utilisant un profil de longueur de référence optimale variable préliminaire, selon un mode de réalisation. [0011] [fig.81 est un autre exemple de flux de travaux pour un nouveau traitement des données DVS en utilisant un nouveau profil de longueur de référence optimale variable qui est créé sur la base du traitement préliminaire des données DVS conformément au flux de travaux de la figure 7, selon un mode de réalisation. RÉSUMÉ 3 [0012] Certains modes de réalisation de la présente divulgation concernent un procédé destiné à être utilisé dans un puits qui inclut le déploiement d'une fibre optique le long d'un équipement de puits et le positionnement de l'équipement dans un puits de forage qui pénètre une région d'intérêt. La fibre optique est connectée à un système de détection de vibration répartie, et une longueur de la fibre est utilisée pour détecter une indication de signal de vibration dans la région d'intérêt. Une longueur d'onde d'intérêt des signaux à détecter est sélectionnée en fonction de la longueur de la fibre optique pour créer un profil de longueur de référence variable. Le profil a des valeurs de longueur de référence à appliquer à des données de phase acquises à partir des signaux détectés. Les valeurs varient en fonction de la longueur de la fibre optique. Le profil de longueur de référence variable est utilisé pour traiter les données de phase acquises à partir de la fibre optique, où une valeur de longueur de référence associée à une section particulière de la fibre optique est utilisée pour traiter les données de phase acquises à partir de cette section particulière. [0013] Des modes de réalisation concernent également un procédé qui inclut le déploiement d'un système de détection de vibration répartie pour détecter une contrainte dynamique incidente le long de la longueur d'une fibre optique. Le procédé inclut également la création d'un profil de longueur de référence variable pour générer des valeurs de longueur de référence optimale ajustées pour des sections correspondantes de la fibre optique. Le profil est créé par la sélection, pour chaque section de la fibre optique, d'une longueur d'onde la plus petite du signal provoquant la contrainte dynamique subie par cette section de la fibre optique. [0014] Des modes de réalisation concernent également un procédé qui inclut le déploiement d'un système de détection de vibration répartie pour détecter une contrainte dynamique incidente le long de la longueur d'une fibre optique, et la création d'un profil de longueur de référence variable préliminaire pour définir des valeurs de longueur de référence optimales préliminaires ajustées pour des sections correspondantes de la fibre optique. Un ensemble de données de phase différenciées est généré par l'application des valeurs préliminaires à des données optiques acquises à partir de la fibre optique qui indiquent la contrainte dynamique détectée. Description des modes de réalisation [0015] Dans la description suivante, de nombreux détails sont présentés pour fournir une compréhension de la présente divulgation. Cependant, l'homme du métier comprendra que les modes de réalisation de la présente divulgation peuvent être mis en pratique sans ces détails et que de nombreuses variations ou modifications par rapport aux modes de réalisation décrits peuvent être possibles. [0016] Dans la description et les revendications jointes : les termes « connecter », 4 « connexion », « connecté », « en connexion avec » et « connectant » sont utilisés pour signifier « en connexion directe avec » ou « en connexion avec via un ou plusieurs éléments » ; et le terme « ensemble » est utilisé pour signifier « un élément » ou « plus d'un élément ». En outre, les termes « coupler », « couplant », « couplé », « couplés ensemble » et « couplé à» sont utilisés pour signifier « directement couplés ensemble » ou « couplés ensemble via un ou plusieurs éléments ». Tels qu'utilisés dans le présent document, les termes « haut » et « bas », « plus haut » et « plus bas », « vers le haut » et « vers le bas », « en amont » et « en aval » ; « au-dessus » et « en dessous » ; et d'autres termes équivalents indiquant des positions relatives au-dessus ou en dessous d'un point ou élément donné sont utilisés dans la description pour décrire plus clairement certains modes de réalisation de l'invention. [0017] La présente divulgation concerne d'une manière générale des systèmes et des procédés qui facilitent l'utilisation d'un système de détection de vibration répartie pour collecter des données. Par exemple, le système de détection de vibration répartie peut être utilisé dans une application de puits pour obtenir une collecte améliorée de données relatives à une contrainte, par exemple pour une prospection sismique. À cette fin, les techniques décrites dans le présent document facilitent la sélection d'une longueur de référence souhaitée qui préserve de manière optimale la largeur de bande d'un signal et la résolution temporelle du système de détection et qui peut être ajustée en utilisant la vitesse apparente et la fréquence maximale récupérable des paramètres surveillés. La longueur de référence optimale peut varier en fonction de facteurs spécifiques, par exemple la profondeur à l'intérieur d'un puits, la vitesse et la largeur de bande, et la présente technique prend en compte de tels facteurs dans la sélection d'une longueur de référence qui optimise la collecte des données. [0018] La présente divulgation introduit également une technique pour traiter les données collectées par le système de vibration répartie qui permet à la longueur de référence de changer le long de la fibre optique de façon que la longueur de référence puisse être optimisée localement plutôt que de représenter un compromis global qui est utilisé quel que soit l'emplacement le long de la fibre de détection entière. De plus, il est divulgué de multiples techniques pour traiter les données de vibrations réparties qui permettent d'obtenir un meilleur ensemble de données au niveau du site de puits et/ou lors d'un nouveau traitement, par exemple, dans le bureau du géophysicien ou à un autre emplacement distant du site de puits. [0019] En général, les systèmes de surveillance à fibre optique, en particulier les systèmes de surveillance à fibre optique répartie, utilisent une source optique (par exemple, un laser) pour générer des impulsions d'énergie optique à envoyer dans une fibre optique qui est déployée dans une région d'intérêt (par exemple, dans un puits de forage). Au fur et à mesure du déplacement des impulsions envoyées le long de la longueur de la fibre optique, des petites imperfections dans la fibre réfléchissent une partie des impulsions, en générant une rétrodiffusion. Quand la fibre est soumise à une contrainte (par exemple provenant de signaux de vibration ou acoustiques se propageant à travers la région d'intérêt), les distances entre les imperfections changent. Par conséquent, la lumière rétrodiffusée change également. En surveillant les changements dans la lumière rétrodiffusée générée par la fibre en réponse à des impulsions d'interrogation, il est possible de déterminer la contrainte dynamique, ou la vibration, subie par la fibre. La contrainte ou la vibration mesurée peut ensuite être utilisée pour dériver des informations concernant les paramètres d'intérêt, tels que les caractéristiques d'une formation terrestre environnante. [0020] Un type de système de surveillance à fibre optique est appelé système de détection de vibration répartie (DVS) ou, en variante, système de détection acoustique répartie (DAS). Par commodité, à la fois les systèmes DVS et DAS sont appelés d'une manière générale dans le présent document système DVS. Des systèmes DVS ont été utilisés pour rassembler efficacement des données sismiques dans des applications telles qu'une surveillance de sécurité de pipelines et un profilage sismique vertical. Des systèmes DVS ont également été déployés pour surveiller un flux de fluide dans des puits de forage souterrains. [0021] Dans les systèmes DVS, un laser à bande étroite est généralement utilisé comme source optique pour générer des impulsions de lumière d'interrogation à envoyer dans la fibre de détection. L'utilisation d'un laser à bande étroite entraîne des interférences entre des rétrodiffusions provenant de différentes parties de la fibre qui sont occupées par une impulsion de sondage à n'importe quel moment. Ceci est une forme d'interférence par trajets multiples et donne lieu à un signal de type tavelure dans une dimension (le long de l'axe de la fibre), parfois appelé bruit cohérent de Rayleigh ou rétrodiffusion cohérente. Le terme « phase-OTDR (réflectométrie optique dans le domaine temporel) » est également utilisé dans ce contexte. L'interférence module à la fois l'intensité et la phase de la lumière rétrodiffusée et des changements minuscules (