Brevet FR3082870A1 — publié le 20191227

Description Titre de l'invention : PROCÉDÉ ET APPAREIL D'ANALYSE DE GAZ PROVENANT DE FLUIDES DE FORAGE [0001] Les puits sont généralement forés dans des roches souterraines pour accéder à des fluides, tels que des hydrocarbures, stockés dans des formations souterraines. Les fluides de forage (par exemple, les boues de forage) sont utilisés à l'intérieur des puits pour diverses raisons, telles que l'inhibition de l'écoulement des fluides de formation dans les puits, le nettoyage et le refroidissement des trépans de forage et l'élimination des déblais de forage. La boue de forage peut circuler à travers un puits grâce au pompage de la bouc de forage provenant d'un réservoir de bouc situé à la surface dans un puits à travers un train de forage. La boue de forage peut sortir du train de forage au fond du puits et remonter ensuite vers le haut du puits par l'espace annulaire situé entre le train de forage et les parois de puits. [0002] La bouc de forage qui revient peut inclure des déblais de forage, d'autres débris et un fluide de formation. Divers équipements peuvent être utilisés pour conditionner et évaluer la boue de forage qui revient, notamment l'analyse du fluide de formation mélangé à la bouc de forage afin de reconstituer la succession géologique des formations pénétrées lors du forage et d'évaluer les types dc fluides rencontrés dans les formations forées. Par exemple, un fluide de formation gazeux (hydrocarbures gazeux, dioxyde de carbone et sulfure d'hydrogène, par exemple) peut être transporté vers le haut du puits par la boue de forage, extrait de la bouc à la surface, et analysé à l'aide d'un chrornatographe en phase gazeuse ou d'un autre dispositif pour déterminer la composition du gaz. [0003] Certains aspects de certains modes de réalisation décrits ici sont exposés ci-dessous. H doit être compris que ces aspects sont présentés simplement pour fournir au lecteur un bref résumé de certains modes de réalisation et que ces aspects ne sont pas destinés à limiter le champ de cette invention. En effet, les modes de réalisation selon cette invention peuvent englober une variété d'aspects qui ne sont pas nécessairement exposés ci-dessous. [0004] Dans un mode de réalisation de la présente invention, un système inclut un extracteur de gaz et un analyseur de gaz. L'extracteur de gaz comporte une chambre d'extraction de gaz à l'intérieur d'un boîtier d'extracteur de gaz et une sortie de gaz qui permet au gaz séparé du fluide de forage de sortir de la chambre d'extraction de gaz. L'analyseur de gaz inclut un analyseur optique et une source optique situés à l'extérieur de l'extracteur de gaz. Une zone d'analyse de gaz est en communication fluidique avec la chambre d'extraction de gaz et est reliée optiquement par au moins un câble à fibre 2 optique à la source optique et à l'analyseur optique. [0005] Dans un autre mode de réalisation, un appareil inclut un extracteur de gaz comportant une chambre d'extraction de gaz à l'intérieur d'un boîtier d'extracteur de gaz et une sortie de gaz qui permet au gaz séparé du fluide de forage de sortir de la chambre d'extraction de gaz. Une sonde d'analyse de gaz est fixée au boîtier d'extracteur de gaz pour recevoir et faciliter l'analyse du gaz séparé sortant de la chambre d'extraction de gaz par l'intermédiaire de la sortie de gaz. [0006] Dans un autre mode de réalisation, un procédé inclut la réception d'un fluide de forage dans un extracteur de gaz et le transport du gaz du fluide de forage à une zone d'analyse de gaz. Un signal optique est transmis depuis une source optique par l'intermédiaire d'un câble à fibre optique par le gaz situé à l'intérieur de la zone d'analyse de gaz. Le procédé inclut également l'analyse du gaz, sur la base du signal optique, avec un analyseur optique couplé optiquement à la zone d'analyse de gaz à l'aide d'un câble à fibre optique. [0007] Diverses améliorations des caractéristiques mentionnées ci-dessus peuvent exister en relation avec divers aspects des présents modes de réalisation. D'autres caractéristiques peuvent également être intégrées à ces divers aspects. Ces améliorations et caractéristiques supplémentaires peuvent exister individuellement ou en combinaison. Par exemple, diverses caractéristiques discutées ci-dessous en relation avec les modes de réalisation illustrés peuvent être incorporées dans l'un quelconque des aspects décrits ci-dessus de la présente invention, seul ou dans une quelconque combinaison. Encore une fois, le bref résumé présenté ci-dessus est simplement destiné à familiariser le lecteur avec certains aspects et contextes de certains modes de réalisation sans limitation au sujet revendiqué. [0008] Ces caractéristiques, aspects et avantages de certains modes de réalisation, ainsi que d'autres, seront mieux compris après lecture de la description détaillée suivante en référence aux dessins joints en annexe sur lesquels des caractères identiques représentent des parties identiques sur l'ensemble des dessins, dans lesquels : [0009] [fig.1] représente généralement un système de forage avec un équipement pour la cir- culation de fluide de forage selon un mode de réalisation de la présente invention ; [0010] [fig.2] représente généralement un extracteur de gaz avec une chambre d'extraction de gaz pour séparer le gaz d'un fluide de forage et une sonde d'analyse de gaz utilisée pour analyser le gaz selon un mode de réalisation ; [0011] [Hg:3] représente l'extracteur de gaz de la figure 2 couplé à un spectromètre à distance par un câble selon un mode de réalisation ; [0012] [fig.4] est une coupe transversale d'une sonde d'analyse de gaz selon un mode de réalisation ; [0013] [fig.5] représente la sonde d'analyse de gaz de la figure 4 vissée dans un orifice d'un 3 boîtier d'extracteur de gaz selon un mode de réalisation ; [0014] [fig.6] est une vue en élévation d'extrémités opposées de la sonde d'analyse de gaz des figures 4 et 5 selon un mode de réalisation ; [0015] [fig.7] est une vue en élévation d'extrémités opposées de la sonde d'analyse de gaz des figures 4 et 5 selon un mode de réalisation ; [0016] [fig.8] représente généralement le retrait de la sonde d'analyse de gaz des figures 4 et du boîtier d'extracteur de gaz et la liaison d'une conduite de gaz à la place de la sonde d'analyse de gaz pour une utilisation avec un analyseur de gaz différent selon un mode de réalisation ; [0017] [fig.9] représente un extracteur de gaz tel que celui de la figure 2, mais dans lequel la sonde d'analyse de gaz est installée dans une orientation verticale plutôt que dans une orientation horizontale, selon un mode de réalisation ; [0018] [fig.10] représente un extracteur de gaz conçu pour faciliter l'analyse de gaz sans sonde d'analyse de gaz selon un mode de réalisation ; [0019] [fig.11] représente un extracteur de gaz conçu pour faciliter l'analyse de gaz sans sonde d'analyse de gaz selon un mode de réalisation ; [0020] [fig.12] représente une cellule à gaz auto-nettoyante avec des orifices pour injecter un fluide de nettoyage selon un mode de réalisation ; et [0021] [fig.13] est une coupe transversale de la cellule à gaz de la figure 12 et illustre l'acheminement du fluide de nettoyage à l'intérieur de la cellule à gaz par les orifices selon un mode de réalisation. [0022] Des modes de réalisation spécifiques de la présente invention sont décrits ci-dessous. Ces modes de réalisation décrits sont des exemples des techniques décrites actuellement. Dans un effort pour fournir une description concise de ces modes de réalisation, certaines caractéristiques d'une mise en oeuvre réelle peuvent ne pas être décrites dans la spécification. Il convient de noter que, lors de l'élaboration d'une telle mise en oeuvre réelle, comme dans tout projet d'ingénierie ou de conception, de nombreuses décisions spécifiques à la mise en oeuvre peuvent être prises pour atteindre les objectifs spécifiques des concepteurs, tels que la conformité aux contraintes liées au système et aux activités, qui peut varier d'une mise en oeuvre à une autre. De plus, il faut comprendre qu'un tel effort de développement peut être complexe et chronophage, mais resterait une entreprise courante de conception, de fabrication et de production pour les hommes du métier profitant de cette invention. [0023] Lorsqu'on introduit des éléments de divers modes de réalisation, les articles « un », « une », « le », et « ledit » sont destinés à signifier qu'il existe un ou plusieurs de ces éléments. Les termes « comprenant », « incluant » et « comportant » sont censés être inclusifs et signifient qu'il peut y avoir des éléments supplémentaires autres que les éléments énumérés. De plus, toute utilisation de « haut », « bas », « ci-dessus », « ci-dessous », d'autres termes directionnels, et de variantes de ces termes est faite pour des raisons de commodité, mais n'impose aucune orientation particulière aux composants. [0024] Certains modes de réalisation de la présente invention concernent généralement l'analyse de gaz extrait de fluides de forage. Plus particulièrement, certains modes de réalisation de la présente invention concernent des procédés et des appareils de détection et de mesure de gaz, tels que des hydrocarbures en C, à C, (avec des isomères), c'est-à-dire des alcanes comportant de 1 à 8 atomes de carbone, provenant de fluides de forage avec une sonde d'analyse de gaz montée sur ou à l'intérieur d'un extracteur de gaz. Cela peut faciliter la mesure directe du gaz localement au niveau de l'extracteur de gaz, au lieu d'acheminer le gaz de l'extracteur par une conduite de gaz vers un emplacement à distance pour une analyse. Dans certains modes de réalisation, la sonde d'analyse de gaz est fournie sous la forme d'une sonde à fibre optique qui est reliée à un spectromètre par l'intermédiaire d'un câble à fibre optique. La sonde à fibre optique peut inclure une cellule à gaz destinée à recevoir le gaz extrait, et un signal optique (par exemple, un rayonnement infrarouge) peut être acheminé par le gaz à l'intérieur de la cellule à gaz, puis détecté pour faciliter la caractérisation du gaz. [0025] En se référant maintenant aux dessins, un système de forage 10 sur un site de puits est décrit à la figure 1 selon un mode de réalisation. Bien que certains éléments du système de forage 10 soient décrits dans cette figure et généralement discutés ci-dessous, il est évident que le système de forage 10 peut inclure d'autres composants (tels qu'un ensemble de tête de puits) en plus de, ou à la place de ceux illustrés et discutés actuellement. Tel que représenté, le système 10 inclut un appareil de forage 12 positionné au-dessus d'un puits 14. Bien que décrit comme un système de forage à terre 10, il est à noter que le système de forage pourrait plutôt être un système de forage en mer. L'appareil de forage 12 supporte un train de forage 16 qui inclut un ensemble de fond de trou 18 comportant un trépan de forage 20. L'appareil de forage 12 peut faire tourner le train de forage 16 (et son trépan de forage 20) pour forer le puits 14. [0026] Le train de forage 16 est suspendu à l'intérieur du puits 14 à un crochet 22 de l'appareil de forage 12 par l'intermédiaire d'une tête d'injection 24 et d'une tige d'entraînement 26. Bien que non représenté sur la figure 1, l'homme du métier comprendra que le crochet 22 peut être relié à un système de levage utilisé pour lever et abaisser le train de forage 16 à l'intérieur du puits 14. À titre d'exemple, un tel système de levage pourrait inclure un moufle fixe et un treuil de forage qui coopèrent pour lever et abaisser un moufle mobile (auquel le crochet 22 est relié) par l'intermédiaire d'une ligne de levage. La tige d'entraînement 26 est couplée au train de forage 16 et la tête d'injection 24 permet à la tige d'entraînement 26 et au train de 5 forage 16 de tourner par rapport au crochet 22. Dans le mode de réalisation actuellement illustré, une table rotative 28 sur un plancher de forage 30 de l'appareil de forage 12 est construite pour saisir et faire tourner la tige d'entraînement 26 pour entraîner la rotation du train de forage 16 afin de forer le puits 14. Toutefois, dans d'autres modes de réalisation, un système d'entraînement par le haut pourrait plutôt être utilisé pour entraîner la rotation du train de forage 16. [0027] Pendant le fonctionnement, des déblais de forage ou d'autres débris peuvent s'accumuler près du fond du puits 14. Le fluide de forage 32, également appelé bouc de forage, peut circuler à travers le puits 14 pour éliminer ces débris. Le fluide de forage 32 peut également nettoyer et refroidir le trépan de forage 20 et fournir une pression positive à l' intérieur du puits 14 pour empêcher les fluides de formation de pénétrer dans le puits de forage. Dans la figure 1, le fluide de forage 32 est mis en circulation à travers le puits 14 par une pompe 34 d'un système de circulation de fluide de forage. Le fluide de forage 32 est pompé depuis un bassin à boue (ou un autre réservoir, tel qu'une citerne) dans le train de forage 16 par un conduit d'alimentation 36, la tête d'injection 24 et la tige d'entraînement 26. Le fluide de forage 32 sort près du bas du train de forage 16 (par exemple, au niveau du trépan de forage 20) et retourne à la surface à travers l'anneau 38 entre le puits de forage et le train de forage 16. Un conduit de retour 40 (provenant par exemple d'une tête de puits) transmet le fluide de forage 32 de retour à l'écart du puits 14. Dans certains modes de réalisation, et comme décrit plus en détail ci-dessous, le fluide de forage 32 de retour passe par divers équipements 58 du système de circulation de fluide de forage pour le conditionnement, l'analyse et la réutilisation dans le puits 14. [0028] Outre le trépan de forage 20, l'ensemble de fond de trou 18 inclut également divers instruments qui mesurent des informations d'intérêt à l'intérieur du puits 14. Par exemple, comme illustré à la figure 1, l'ensemble de fond de trou 18 inclut un module de diagraphie en cours de forage (LWD) 44 et un module de mesure en cours de forage (MWD) 46. Les deux modules incluent des capteurs, logés dans des colliers de forage, qui collectent des données et permettent la création de journaux de mesure en temps réel pendant une opération de forage. Les modules pourraient également inclure des dispositifs de mémoire pour stocker les données mesurées. Le module LWD 44 inclut des capteurs qui mesurent diverses caractéristiques des propriétés de la roche et du fluide de formation à l'intérieur du puits 14. Les données collectées par le module LWD 44 pourraient inclure des mesures de rayons gamma, de résistivité, de porosité de neutrons, de densité de formation, d'ondes sonores, de densité optique, etc. Le module MWD 46 inclut des capteurs qui mesurent diverses caractéristiques de l'ensemble de fond de trou 18 et du puits de forage, telles que l'orientation (azimut et inclinaison) du trépan de forage 20, le couple, les chocs et les vibrations, le poids sur le 6 trépan de forage 20 et la température et la pression en fond de trou. Les données collectées par le module MWD 46 peuvent être utilisées pour commander les opérations de forage. L'ensemble de fond de trou 18 peut également inclure un ou plusieurs modules supplémentaires, tels que les modules 48, 50, 52 et 54 représentés à la figure 1. Des exemples de ces modules supplémentaires incluent les modules d'alimentation, les modules de pilotage, les modules de communication et d'autres modules LWD ou MWD. Il est à noter que l'ensemble de fond de trou 18 est modulaire et que les positions et la présence de modules particuliers de l'ensemble pourraient être modifiées à volonté. [0029] Le système de forage 10 inclut également un système de surveillance et de commande 56. Le système de surveillance et de commande 56 peut inclure un ou plusieurs systèmes informatiques permettant la surveillance et la commande de divers composants du système de forage 10. Le système de surveillance et de commande 56 peut également recevoir des données provenant de l'ensemble de fond de trou 18 (par exemple, des données du module LWD 44, du module ivnvp 46 et des modules supplémentaires 48, 50, 52 et 54) ou de l'équipement 58 de surface pour le traitement et pour la communication avec un opérateur, pour ne citer que deux exemples. Bien qu'il soit représenté sur le plancher de forage 30 sur la figure 1, il est à noter que le système de surveillance et de commande 56 pourrait être positionné ailleurs, et que le système 56 pourrait être un système distribué avec des éléments fournis à différents endroits à proximité ou à distance du puits 14. [0030] Comme indiqué ci-dessus, le fluide de forage 32 peut être mis en circulation à travers le puits 14, et le fluide de forage 32 revenant du puits 14 peut être acheminé à travers l'équipement 58 à la surface. L'équipement 58 peut inclure une variété de dispositifs pour le nettoyage ou l'analyse du fluide de forage 32 de retour. Par exemple, l'équipement 58 peut inclure un équipement de commande de solides, tel que des tamis vibrants, des dessableurs, des désilteurs, etc., pour éliminer les déblais de forage et autres particules du fluide de forage 32 de retour. [0031] L'équipement 58 peut également inclure un dégazeur (également appelé extracteur de gaz) pour éliminer le gaz du fluide de forage 32 de retour, ainsi qu'un équipement d'analyse de gaz (par exemple, un spectromètre ou un chromatographe en phase gazeuse) pour analyser le gaz. Un exemple d'extracteur de gaz 60 utilisé en tant que composant de l'équipement 58 est généralement illustré à la figure 2 selon un mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation illustré, l'extracteur de gaz 60 inclut un boîtier 62 comportant une chambre d'extraction de gaz 64. Le fluide de forage 32 revenant du puits 14 peut pénétrer dans la chambre d'extraction de gaz 64 par une entrée 66 de fluide de forage. [0032] Comme indiqué ci-dessus, le fluide de forage 32 revenant du puits 14 peut inclure un 7 gaz, tel que des hydrocarbures gazeux provenant d'une formation pénétrée par le puits. Le gaz peut être séparé du fluide de forage 32 à l'intérieur de la chambre d'extraction de gaz 64; un gaz séparé peut sortir de la chambre 64 par une sortie de gaz 70, tandis que le fluide de forage 32 dégazé restant peut s'écouler de la chambre 64 par une sortie de liquide 68. Bien qu'il soit fait référence à un fluide de forage dégazé et à une sortie de liquide 68, on comprendra que le fluide de forage 32 dégazé sortant par la sortie de liquide 68 peut inclure une certaine quantité de gaz entraîné qui ne s'est pas séparé du fluide 32 à r intérieur de la chambre d'extraction de gaz 64. [0033] Dans au moins certains modes de réalisation, incluant celui décrit à la figure 2, l'extracteur de gaz 60 inclut également un agitateur de fluide de forage facilitant la séparation du gaz du fluide de forage 32. Par exemple, l'extracteur de gaz 60 est représenté à la figure 2 comme comportant un agitateur sous la forme d'une roue à aubes 72 pouvant être entraînée en rotation par un moteur 74 (tel qu'un moteur pneumatique ou électrique) et un arbre 76 pour agiter le fluide de forage 32 et faciliter la séparation de gaz à r intérieur de la chambre d'extraction de gaz 64. Une ou plusieurs plaques, telles que les disques 80 et 82, peuvent être positionnées à l'intérieur de la chambre d'extraction de gaz 64 pour empêcher le déplacement vers le haut de la bouc de forage ou de tout autre liquide (tel qu'une éclaboussure) tout en permettant au gaz séparé de s'écouler vers la sortie de gaz 70. Comme le montre la figure 2, le disque 80 est une plaque solide qui permet au gaz de s'écouler autour de sa circonférence externe (c'est-à-dire entre le disque 80 et la paroi interne de la chambre d'extraction de gaz 64), tandis que le disque 82 est une plaque de grille qui permet au gaz de s'écouler à travers la plaque tout en inhibant les liquides. Dans d'autres modes de réalisation, cependant, l'un des disques ou les deux disques 80 et 82 pourraient être omis, remplacés par un autre disque ou complétés par un ou plusieurs disques supplémentaires. L'agitateur peut également avoir toute autre configuration appropriée. En outre, dans au moins certains modes de réalisation, l'extracteur de gaz 60 peut être équipé d'un système de positionnement automatique, qui peut être basé sur la détection de variation de pression, la détection de niveau de fluide (par exemple, par l'intermédiaire d'ultrasons, de radars, de détecteurs de proximité, de palettes ou de lasers), ou un actionnement mécanique (par exemple un flotteur), bien que la position de l'extracteur de gaz 60 puisse être, à la place, statique. [0034] L'extracteur de gaz 60 représenté à la figure 2 inclut une sonde d'analyse de gaz 90 positionnée à l'intérieur d'une extension 86 du boîtier 62. L'architecture de l'extracteur de gaz peut également être différente de celle qui a été montrée et la sonde d'analyse de gaz 90 peut être située ailleurs à l'intérieur de l'extracteur de gaz que dans l'extension 86. La sonde d'analyse de gaz 90 est représentée comme comportant une cellule à gaz 92 et, en conséquence, la sonde d'analyse de gaz 90 peut également être 8 appelée un ensemble cellule à gaz 90. La sonde d'analyse de gaz 90 inclut également un dispositif de liaison 94 (par exemple, un dispositif de liaison d'ensemble subminiature (SMA)) et un câble 96 facilitant la communication entre la sonde 90 et d'autres dispositifs, tels que des analyseurs de gaz. [0035] Dans au moins certains modes de réalisation, tels que celui décrit à la figure 2, la sonde d'analyse de gaz 90 est une sonde à fibre optique qui est couplée de manière opérationnelle à un analyseur de gaz par l'intermédiaire d'un câble à fibre optique 96. Comme discuté plus en détail ci-dessous, la sonde d'analyse de gaz 90 peut être utilisée pour analyser, à l'intérieur d'une zone d'analyse de gaz 100, le gaz extrait du fluide de forage 32 (par exemple, pour déterminer la teneur en hydrocarbures). Tel qu'utilisé ici, « zone d'analyse de gaz » signifie une région pour faire passer un signal de mesure (par exemple, un signal optique) par un gaz à analyser. Un gaz porteur, tel que de l'air ou de l'hélium, peut être injecté dans la chambre d'extraction de gaz 64 par une liaison ou une entrée pneumatique 98 afin de pousser le gaz séparé vers la sonde d'analyse de gaz 90 et la sortie de gaz 70. Bien que représentée positionnée entre les disques 80 et 82 sur la figure 2, l'entrée pneumatique 98 pourrait être omise ou positionnée ailleurs, par exemple au-dessus du disque 82 ou en-dessous du disque 80. [0036] En plus de la sonde d'analyse de gaz 90, un ou plusieurs capteurs 102 peuvent être utilisés avec l'extracteur de gaz 60, comme représenté de manière générale à la figure 3, pour mesurer les caractéristiques d'un fluide ou d'autres paramètres de fonctionnement. Chaque capteur 102 peut être installé en série ou parallèlement à la sonde d'analyse de gaz 90. La précision des mesures acquises avec la sonde d'analyse de gaz 90 peut dépendre de la pression, de la température et de l'humidité à l'intérieur de la zone d'analyse de gaz 100. En conséquence, dans au moins certains modes de réalisation, les capteurs 102 incluent des capteurs pour mesurer certains ou chacun de ces paramètres à l'intérieur de la zone d'analyse de gaz 100. La pression, la température et l'humidité mesurées peuvent être utilisées pour affiner les mesures acquises par l'intermédiaire de la sonde d'analyse de gaz 90 (par exemple, par l'intermédiaire d'une correction d'erreur mathématique) ou pour le contrôle de qualité. Dans certains cas, les capteurs 102 peuvent être utilisés avec un dispositif de commande 104 pour réguler un ou plusieurs paramètres de fonctionnement, tels que la température ou la pression. Par exemple, le dispositif de commande 104 peut être un dispositif de commande de température qui transmet un signal électrique à un élément chauffant résistif de la sonde d'analyse de gaz 90 en réponse à l'entrée (par exemple, la température ou la pression) provenant d'un ou de plusieurs capteurs 102. Des capteurs supplémentaires 102 peuvent également ou à la place être utilisés avec la sonde d'analyse de gaz 90. [0037] Comme on le comprendra, la zone (par exemple, sur un site de puits) dans laquelle l'extracteur de gaz 60 est installé peut être classée comme zone dangereuse (par 9 exemple, zone explosive). Dans certains modes de réalisation, par exemple, l'extracteur de gaz 60 est installé avec d'autres équipements dans une zone classée zone dangereuse de zone 0, zone 1 ou zone 2 conformément à la norme 60079-10-1:2015 de la Commission électrotechnique internationale (CET) ou de la directive ATEX 99/92/CE. Telle qu'utilisée ici, une zone dangereuse est une zone qui serait classée zone dangereuse de zone 0, zone 1 ou zone 2 conformément à la norme CET 60079-10-1:2015 ou à la directive ATEX 99/92/CE, tandis qu'une zone non dangereuse est une zone qui ne serait pas classée comme une telle zone dangereuse de zone 0, zone 1 ou zone 2 conformément à la norme CET 60079-10-1:2015 ou à la directive ATEX 99/92/CE. [0038] Dans au moins certains modes de réalisation, la sonde d'analyse de gaz 90 est située au niveau de l'extracteur de gaz 60 pour faciliter l'analyse du gaz se séparant du fluide de forage 32 à l'intérieur de la chambre d'extraction de gaz 64. En d'autres termes, plutôt que d'installer une longue conduite de gaz depuis l'extracteur de gaz 60 vers un emplacement à distance (par exemple, une cabine de diagraphie de boue), puis de transporter le gaz par cette conduite de gaz vers un chromatographe en phase gazeuse ou un autre appareil permettant l'analyse du gaz à l'emplacement à distance, la sonde d'analyse de gaz 90 de certains modes de réalisation peut être utilisée au niveau de l'extracteur de gaz 60 lui-même pour l'analyse du gaz séparé (par exemple, pour détecter et mesurer des hydrocarbures en C, à Cs, avec des isomères, dans le gaz) sans transférer le gaz pour une analyse à un emplacement à distance. [0039] Un analyseur de gaz comportant un analyseur optique et une source optique peut être utilisé dans certains modes de réalisation pour analyser un gaz qui s'est séparé du fluide de forage 32. Par exemple, la sonde d'analyse de gaz 90 peut être couplée de manière opérationnelle à un analyseur optique, tel qu'un spectromètre 108, par le câble à fibre optique 96. Comme on le verra plus en détail ci-dessous, un signal optique peut passer par le gaz à l'intérieur de la zone d'analyse de gaz 100 (par exemple, à l'intérieur de la sonde d'analyse de gaz 90) puis être communiqué au spectromètre 108. Le signal optique est modifié par interaction avec le gaz dans la zone d'analyse de gaz 100. À titre d'exemple, un faisceau de lumière peut être transmis par le gaz à l'intérieur de la sonde 90, puis acheminé par le câble à fibre optique 96 vers le spectromètre 108. Une source de lumière 106 générant le signal optique peut être située à distance de la sonde 90 et acheminée par l'intermédiaire d'un câble à fibre optique 96. L'ampleur de l'atténuation de la lumière par le gaz à l'intérieur de la sonde d'analyse de gaz 90 dépend de la composition du gaz, ce qui permet au spectromètre 108 d'analyser le gaz par l'intermédiaire du signal optique reçu de la sonde d'analyse de gaz 90 par le câble à fibre optique 96. Toute lumière appromiée, telle que la lumière à l'intérieur des parties visibles, infrarouges proches, infrarouges moyennes ou in- frarougcs lointaines du spectre électromagnétique, pourrait être utilisée pour l'analyse de gaz conformément aux techniques actuelles. Un ou plusieurs câbles à fibre optique 96 peuvent être reliés à la cellule 92 afin de permettre un transport optique simultané du signal provenant de la source de lumière 106 et du signal transmis au spectromètre 108. La construction du câble à fibre optique 96 peut varier d'un mode de réalisation à l'autre pour s'adapter à la longueur d'onde de la lumière utilisée. En outre, l'analyse de gaz par l'intermédiaire du spectromètre 108 peut être effectuée par diverses techniques spectroscopiques, telles que la spectroscopie d'absorption à diode laser accordable (TDLAS), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la spectroscopie FTIR photoacoustique, la spectroscopie à laser à cascade quantique (QCL), ou la spectroscopie Raman, pour nommer plusieurs exemples. [0040] Le spectromètre 108 peut être positionné à n'importe quel emplacement approprié. Dans certains modes de réalisation, la sonde d'analyse de gaz 90 est positionnée plus près de l'extracteur de gaz 60 que du spectromètre 108. Plus spécifiquement, la sonde d'analyse de gaz 90 est située à l'intérieur d'une zone dangereuse (par exemple, au niveau de l'extracteur de gaz 60), tandis que le spectromètre 108 se trouve dans une zone non dangereuse dans certains modes de réalisation. La ligne pointillée 112 de la figure 3 représente généralement une démarcation entre une zone dangereuse comportant l'extracteur de gaz 60 et une zone non dangereuse comportant le spectromètre 108. Le spectromètre 108 peut être situé à l'intérieur d'une cabine 110 (par exemple, une cabine de diagraphie de boue sur un site de puits), qui peut être placée à l'intérieur d'une zone non dangereuse ou peut être sous pression de sorte que, lorsque la cabine 110 est utilisée dans une zone dangereuse, l'intérieur de la cabine 110 est lui-même une zone non dangereuse. Dans certains exemples, le spectromètre 108 peut être placé à 50-100 mètres ou à une distance encore plus grande de l'extracteur de gaz 60. Un câble à fibre optique est capable de transmettre un signal optique sans subir de pertes et est donc apte à obtenir une mesure précise avec un analyseur à distance. Cela pose moins de problèmes que lorsque le gaz est acheminé par l'intermédiaire d'une conduite de gaz vers l'analyseur à distance. [0041] Bien que le spectromètre 108 puisse être positionné dans une zone non dangereuse à proximité de la sonde d'analyse de gaz 90, dans d'autres modes de réalisation, le spectromètre 108 est positionné à l'intérieur d'une zone dangereuse avec la sonde d'analyse de gaz 90. Par exemple, le spectromètre 108 et la sonde d'analyse de gaz 90 pourraient être installés dans une zone dangereuse ATEX de zone 1 ou de zone 2. À titre d'exemple supplémentaire, dans certains modes de réalisation, le spectromètre 108 pourrait être installé à moins de cinq mètres de la sonde 90, voire à moins d'un mètre de la sonde 90, dans une zone dangereuse ATEX de zone 1 ou de zone 2. Le spectromètre 108 pourrait par exemple être installé dans un boîtier antidéflagrant pour 11 faciliter le déploiement à l'intérieur d'une zone dangereuse. [0042] Un équipement d'analyse supplémentaire 114 peut être utilisé (par exemple, avec le spectromètre 108) pour analyser le gaz et en déduire une ou plusieurs propriétés du gaz dans la zone d'analyse de gaz 100, telles que la quantité d'au moins un élément chimique dans le gaz ou le composition du gaz dans la zone d'analyse de gaz. Dans certains modes de réalisation, l'équipement d'analyse 114 inclut une unité d'analyse basée sur un processeur (par exemple, un ordinateur programmé) qui dérive, à partir d'un analyseur optique (par exemple, le spectromètre 108), une ou plusieurs propriétés du gaz dans la zone d'analyse de gaz en fonction de la température, de la pression ou de l'humidité dans la zone d'analyse de gaz (pouvant être mesurée par divers capteurs 102, comme décrit ci-dessus). L'équipement d'analyse 114, qui pourrait être situé dans la cabine 110, ailleurs sur un site de puits, ou à un emplacement à distance du site de puits, peut inclure un système basé sur un processeur ou une unité d'analyse qui exécute des instructions mémorisées pour comparer l'intensité de lumière reçue par le spectromètre 108 (de la sonde d'analyse de gaz 90 par le câble à fibre optique 96) à l'intensité de lumière émise dans le gaz à l'intérieur de la sonde d'analyse de gaz 90, par exemple. Le spectromètre 108 peut communiquer avec l'équipement d'analyse 114 par l'intermédiaire d'une connexion filaire ou une connexion sans fil. Dans certains cas, l'équipement d'analyse 114 inclut un ou plusieurs autres analyseurs de gaz, tels qu'un chromatographe en phase gazeuse, qui peuvent être utilisés en plus ou à la place du spectromètre 108. [0043] Dans au moins un mode de réalisation, l'équipement d'analyse 114 inclut un chroma- tographe en phase gazeuse installé en série avec l'ensemble de sonde à gaz 90. Comme représenté sur la figure 3, par exemple, le gaz extrait peut passer par l'ensemble de sonde à gaz 90 et puis par une conduite de gaz 118 vers un chromatographe en phase gazeuse ou un autre analyseur de gaz de l'équipement d'analyse 114 à l'intérieur de la cabine 110. Dans d'autres modes de réalisation, un chromatographe en phase gazeuse, un spectromètre supplémentaire 108 ou un autre analyseur de gaz pourrait également ou à la place être installé en parallèle avec l'ensemble de sonde à gaz 90 par l'intermédiaire d'une sortie de gaz différente de l'extracteur de gaz 60. Cependant, il est à noter que, si le gaz acheminé par une conduite de gaz vers un chromatographe en phase gazeuse entraîne une mesure retardée (résultant du temps de parcours du gaz de l'extracteur de gaz 60 au chromatographe en phase gazeuse), le signal optique d'une sonde d'analyse de gaz de fibre optique 90 parcourt le câble à fibre optique 96 à une vitesse beaucoup plus grande qui permet une communication sensiblement instantanée du signal pour l'analyse par le spectromètre 108, même sur de grandes distances. [0044] Bien que le gaz extrait puisse être poussé hors de l'extracteur de gaz 60 avec un gaz porteur injecté par l'entrée pneumatique 98, dans d'autres modes de réalisation, le gaz 12 extrait peut être extrait de l'extracteur de gaz 60 par une pompe en aval 120. La pompe 120 peut prendre diverses formes, dont une pompe péristaltique, une autre pompe à déplacement positif ou une pompe à vide. La pompe 120 peut être installée dans la conduite de gaz 118, comme illustré à la figure 3, pour aspirer le gaz extrait par la sortie de gaz 70 de l'extracteur de gaz 60 et acheminer le gaz par la conduite de gaz 118 vers un équipement supplémentaire pour l'analyse, le stockage ou l'élimination. Dans d'autres cas, le gaz extrait est rejeté dans l'atmosphère (qu'il soit poussé par un gaz porteur, aspiré par l'intermédiaire de la pompe 120 ou s'écoulant sans aide) après avoir traversé la sonde d'analyse de gaz 90. [0045] Dans certains modes de réalisation, la sonde d'analyse de gaz 90 est installée à l'intérieur du boîtier 62 d'extracteur de gaz, tel qu'à l'intérieur de l'extension de boîtier 86 telle que représentée sur les figures 2 et 3. Dans d'autres modes de réalisation, toutefois, la sonde d'analyse de gaz 90 est fixée à la place au niveau d'un extérieur du boîtier 62 d'extracteur de gaz. À titre d'exemple, la sonde d'analyse de gaz 90 est représentée sur les figures 4 et 5 selon un mode de réalisation dans lequel la sonde 90 inclut une extrémité filetée pour visser la sonde 90 sur le boîtier 62 d'extracteur de gaz. Plus spécifiquement, la sonde d'analyse de gaz 90 de ce mode de réalisation diffère de celle des figures 2 et 3 en ce qu'elle inclut un manchon 124 comportant une extrémité filetée 126. [0046] Le manchon 124 loge la cellule à gaz 92, qui est décrite comme une cellule à gaz optique réfléchissante comportant un support 130 avec une lentille 132 et un miroir 134. En fonctionnement, la lumière 136 peut être émise par un dispositif de liaison de fibre optique 94 dans un gaz à l'intérieur de la cellule à gaz 92, et puis réfléchie par le miroir 134 vers le dispositif de liaison 94. Dans au moins certains modes de réalisation, la sonde d'analyse de gaz 90 inclut une fibre optique pour émettre la lumière 136 dans la cellule à gaz 92 et une autre fibre optique pour recevoir la lumière 136 après sa traversée de la cellule à gaz 92. La lumière 136 émise dans la cellule à gaz 92 peut être fournie à partir d'une source de lumière appropriée par le câble à fibre optique 96 et la lumière 136 reçue après sa traversée de la cellule à gaz 92 peut être transportée sous la forme d'un signal optique par le câble à fibre optique 96 jusqu'à un détecteur approprié, tel que le spectromètre 108. Les composants de boîtier de la sonde d'analyse de gaz 90, tels que le manchon 124 et le support 130, peuvent être en acier inoxydable ou en tout autre matériau approprié (par exemple, un matériau résistant aux gaz abrasifs et corrosifs). Dans un mode de réalisation, si la source de lumière est une source de lumière infrarouge, la lentille 132 est une lentille de séléniure de zinc (ZnSe) avec un revêtement antireflet et le miroir 134 est un miroir de cuivre, mais d'autres matériaux appropriés peuvent également être utilisés pour ces composants. Dans certains modes de réalisation, une fenêtre optique peut être utilisée à la place d'une 13 lentille. [0047] Le gaz extrait du fluide de forage 32 à l'intérieur de l'extracteur de gaz 60 peut pénétrer dans la cellule à gaz 92 de n'importe quelle manière appropriée, telle que par des fentes ou des trous 138 dans le corps du support 130. Un ou plusieurs filtres 140 peuvent être installés en ligne avec la cellule à gaz 92 et en amont de celle-ci pour éliminer les particules et l'humidité du gaz extrait avant l'analyse. De tels filtres peuvent inclure une membrane filtrante hydrophobe, un filtre antibuée, ou un filtre coalescent, par exemple. Le gaz à analyser peut s'écouler dans la cellule à gaz 92 par les filtres 140, puis sortir par une extrémité 142 de la sonde d'analyse de gaz 90. [0048] La cellule à gaz 92 peut être utilisée, de manière continuelle ou continue dans certains cas, pour analyser un gaz sortant de l'extracteur de gaz 60. Bien qu'un chemin optique de la lumière 136 soit représenté sur la figure 4 à titre d'exemple, on comprendra que le chemin optique de la lumière 136 sera différent dans d'autres modes de réalisation. Par exemple, la longueur de la cellule à gaz 92 peut varier entre les modes de réalisation ou la lumière 136 peut être réfléchie plusieurs fois à l'intérieur de la cellule à gaz 92 pour augmenter sa longueur de trajet. Dans d'autres modes de réalisation, la cellule à gaz 92 peut être une cellule à gaz optique non réfléchissante qui omet le miroir 134, la lumière 136 étant émise à partir d'une fibre optique à une extrémité de la cellule à gaz 92 et reçue par une autre fibre optique à l'extrémité opposée. Dans de tels cas, une paire de SMA ou d'autres dispositifs de liaison 94 pourrai(en)t être espacé( )(s) et utilisé(e)(s) pour coupler les fibres optiques émettrice et réceptrice. [0049] Comme indiqué de manière générale ci-dessus, la mesure de gaz obtenue avec la sonde d'analyse de gaz 90 peut être influencée par la température. Un appareil de mesure utilisant la sonde d'analyse de gaz 90 avec un spectromètre infrarouge 108, par exemple, peut être étalonné pour une température donnée, telle que 50 °C. En conséquence, certains modes de réalisation incluent une régulation de température pour faciliter la mesure. À titre d'exemple, la sonde d'analyse de gaz 90 est représentée sur la figure 4 comme comportant du ruban chauffant 144 enroulé autour de l'extérieur du manchon 124. Un capteur de température 102 peut être utilisé pour mesurer la température à l'intérieur de la sonde d'analyse de gaz 90 et, pendant l'analyse du gaz, le dispositif de commande 104 peut réguler la température à l'intérieur de la sonde d'analyse de gaz 90 par l'intermédiaire du ruban chauffant 144 en réponse à la température mesurée. Un couvercle 146 pourrait également être positionné autour du ruban chauffant 144, comme illustré à la figure 4. [0050] Dans certains modes de réalisation, la sonde d'analyse de gaz 90 est montée sur le boîtier 62 d'extracteur de gaz. Bien que la sonde d'analyse de gaz 90 puisse être montée sur le boîtier 62 d'extracteur de gaz de différentes manières, dans certains 14 modes de réalisation, la sonde d'analyse de gaz 90 inclut une extrémité filetée (par exemple, l'extrémité filetée 126) vissée dans un orifice du boîtier 62 d'extracteur de gaz. Un exemple de ceci est montré à la figure 5 selon un mode de réalisation. Plus spécifiquement, la figure 5 représente la sonde d'analyse de gaz 90 de la figure 4 vissée dans un orifice 150 du boîtier 62 d'extracteur de gaz avec des filets correspondants. De cette manière, la sonde d'analyse de gaz 90 peut être montée à l'extérieur du boîtier 62 pour recevoir le gaz séparé du fluide de forage 32 pour analyse. Comme indiqué ci-dessus, des capteurs supplémentaires 102 peuvent être reliés à la sonde d'analyse de gaz 90; un exemple en est montré à la figure Sentant que capteur 148 (par exemple, un capteur de pression) relié à la sonde 90. [0051] L'extrémité 142 de la sonde d'analyse de gaz 90 peut comporter une ou plusieurs sorties pour permettre au gaz de sortir de la sonde 90. La configuration de ces sorties peut varier d'un mode de réalisation à l'autre, mais la figure 6 montre que l'extrémité 142 comporte des fentes de sortie 152 permettant au gaz de sortir de la sonde 90 après le passage par la cellule à gaz 92. La figure 7 est une vue en élévation de l'extrémité opposée de la sonde d'analyse de gaz (depuis l'intérieur du boîtier 62 d'extracteur de gaz) et représente le filtre 140 à travers lequel le gaz peut s'écouler de la chambre d'extraction de gaz 64 à la cellule à gaz 92. [0052] L'extracteur de gaz 60 peut être conçu pour une utilisation interchangeable avec différents types d'analyseurs de gaz. Comme représenté sur la figure 8, par exemple, la sonde d'analyse de gaz 90 peut être dévissée de l'orifice fileté 150, et une conduite de gaz 160 (par exemple, un tuyau ou un tube) peut être reliée par l'intermédiaire d'un raccord 162 fileté dans l'orifice 150 à la place de la sonde d'analyse de gaz 90. La conduite de gaz 160 peut acheminer le gaz séparé de l'extracteur de gaz 60 vers un autre analyseur de gaz 164, tel qu'un chromatographe en phase gazeuse. De plus, cette convertibilité peut offrir une flexibilité opérationnelle et faciliter l'utilisation de l'extracteur de gaz 60 dans une plus grande variété d'applications. Dans certains cas, par exemple, l'extracteur de gaz 60 pourrait être utilisé avec un spectromètre 108 relié en communication avec une sonde d'analyse de gaz 90 installée sur l'extracteur de gaz 60 (par exemple, installée dans l'orifice 150), alors que dans d'autres, un chromatographe en phase gazeuse pourrait être relié pour recevoir le gaz provenant de l'extracteur de gaz 60 par une conduite de gaz 160 fixée à l'orifice 150. C'est-à-dire que la sonde d'analyse de gaz 90 peut être déconnectée de l'extracteur de gaz 60 et qu'un chromatographe en phase gazeuse peut être couplé à l'extracteur de gaz 60 avec la conduite de gaz 160 à la place de la sonde d'analyse de gaz 90 déconnectée. [0053] Bien que la sonde d'analyse de gaz 90 puisse être disposée horizontalement, comme le montrent les figures 2, 3 et 5, dans d'autres modes de réalisation, la sonde d'analyse de gaz 90 peut être fournie dans une autre orientation. Dans la figure 9, par exemple, la sonde d'analyse de gaz 90 est disposée verticalement et est décalée de la chambre d'extraction de gaz 64 par un tube ou un autre conduit 168 afin de réduire le trajet des particules et de l'humidité vers la sonde 90. Quelle que soit son orientation, la distance de la sonde d'analyse de gaz 90 à partir de la chambre d'extraction de gaz 64 peut varier entre différents modes de réalisation. Et tandis que la sonde d'analyse de gaz 90 est installée directement sur l'extracteur de gaz 60 dans certains modes de réalisation, une conduite de gaz pourrait acheminer du gaz vers une sonde d'analyse de gaz 90 placée à l'écart de l'extracteur de gaz 60 dans d'autres modes de réalisation. De plus, certains modes de réalisation peuvent inclure plusieurs sondes d'analyse de gaz 90 installées en parallèle et reliées à différents analyseurs de gaz pour analyser le gaz provenant de l'extracteur de gaz 60. [0054] De plus, dans certains modes de réalisation, le gaz extrait du fluide de forage 32 peut être analysé sans sonde ni cellule à gaz. Dans un mode de réalisation généralement décrit sur les figures 10 et 11, par exemple, le gaz séparé du fluide de forage 32 à l'intérieur de la chambre d'extraction de gaz 64 peut être analysé avec un signal optique (par exemple, de la lumière 136) émis à travers une zone d'analyse de gaz 100 à l'intérieur de la chambre d'extraction de gaz 64 elle-même. Comme représenté, les câbles à fibre optique 96 peuvent être utilisés pour transmettre le signal optique vers et depuis l'extracteur de gaz 60 (par exemple, vers l'extracteur de gaz 60 depuis la source de lumière 106 et depuis l'extracteur de gaz 60 vers le spectromètre 108). Dans un tel mode de réalisation, la zone d'analyse de gaz 100 inclut au moins une partie de la chambre d'extraction de gaz 64. Dans d'autres cas, cependant, la zone d'analyse de gaz 100 peut être en communication fluidique avec la chambre d'extraction de gaz 64 mais fournie ailleurs à l'intérieur de l'extracteur de gaz 60, comme à l'intérieur de l'extension 86 (avec ou sans sonde d'analyse de gaz 90). Dans d'autres modes de réalisation encore, la zone d'analyse de gaz 100 peut être positionnée à l'extérieur de l'extracteur de gaz 60 et, dans au moins certains de ces modes de réalisation, la zone d'analyse de gaz 100 peut être positionnée plus près de l'extracteur de gaz 62 que d'un analyseur optique pour l'analyse d'un signal optique ayant traversé la zone d'analyse de gaz 100. [0055] Enfin, on comprendra que le gaz extrait du fluide de forage peut ne pas être propre. C'est-à-dire que le gaz extrait peut inclure des particules solides, de l'humidité, du pétrole, des composants corrosifs, des contaminants, etc., qui peuvent user ou encrasser les éléments optiques d'une cellule à gaz. Les cellules à gaz peuvent être désassemblées pour éliminer la condensation et nettoyer les éléments optiques. Dans certains modes de réalisation de la présente technique, cependant, la cellule à gaz 92 est une cellule à gaz auto-nettoyante. [0056] Un exemple d'une telle cellule à gaz 92 est généralement fourni sur les figures 12 et 16 13. Dans ce mode de réalisation décrit, la cellule à gaz 92 inclut des buscs ou des orifices de nettoyage 172 à proximité de la lentille 132 et du miroir 134. Un fluide, tel que de l'air sous pression, peut être injecté à l'intérieur de la cellule à gaz 92 par les orifices 172 pour nettoyer la lentille 132 et le miroir 134. Dans certains cas, un ou plusieurs jets d'air ou un autre fluide de nettoyage peuvent être fournis par l'intermédiaire des orifices 172 pour éliminer les poussières, la condensation ou d'autres agents d'encrassement des surfaces optiques. Le fluide de nettoyage peut également ou à la place être injecté de manière continue par les orifices 172 sur ou à travers les surfaces faisant face au gaz de la lentille 132 et du miroir 134 pour réduire ou éviter le contact direct du gaz sale avec les surfaces optiques. Le système d'analyse peut être étalonné pour prendre en compte correctement la dilution du gaz à analyser avec le fluide de nettoyage injecté dans la cellule à gaz 92. Qu'il soit fourni en continu ou en rafale, l'air ou un autre fluide de nettoyage peut être fourni à un débit commandé. La vitesse à laquelle le fluide de nettoyage est continuellement fourni pour empêcher l'encrassement des surfaces optiques peut être inférieure à la vitesse de rinçage des agents d'encrassement des surfaces optiques. Et dans au moins un mode de réalisation, le débit est commandé à l'aide d'une buse sonique. [0057] Dans les figures 12 et 13, les tuyaux d'alimentation 174 fournissent le fluide de nettoyage aux bagues de distribution 176 qui incluent des canaux 178 pour acheminer le fluide de nettoyage vers les orifices 172 de sorte que le fluide de nettoyage s'injecte dans l'intérieur de la cellule à gaz 92 (comme représenté généralement par les flèches 180) pour nettoyer les surfaces optiques. Mais l'air ou un autre fluide de nettoyage peut être fourni à la cellule à gaz 92 de toute autre manière appropriée. De plus, ces techniques d'auto-nettoyage pourraient être utilisées pour nettoyer les éléments optiques d'autres cellules à gaz, telles que des lentilles, des miroirs et des fenêtres optiques, ainsi que des systèmes de filtrage de cellules à gaz (par exemple, le filtre 140). [0058] Ce qui précède décrit les caractéristiques de plusieurs modes de réalisation de sorte que l'homme du métier puisse mieux comprendre les aspects de la présente invention. L'homme du métier comprendra qu'il peut facilement utiliser la présente invention comme base pour concevoir ou modifier d'autres processus et structures afin de réaliser les mêmes objectifs ou d'obtenir les mêmes avantages que les modes de réalisation présentés ici. L'homme du métier doit également se rendre compte que de telles constructions équivalentes ne s'écartent pas de l'esprit et de la portée de la présente invention, et qu'elles peuvent apporter divers changements, substitutions et modifications sans s'éloigner de l'esprit et de la portée de la présente invention. 17