Brevet FR3118338A1 — publié le 20220624

L’invention concerne des systèmes et des procédés de transfert d’énergie multiphasée dans des coupleurs inductifs. Un système peut comporter un premier tubulaire ayant un premier coupleur inductif disposé sur une surface extérieure de celui-ci ; un second tubulaire disposé circonférentiellement autour du premier tubulaire et formant un anneau entre eux ; un deuxième coupleur inductif disposé sur le second tubulaire ; un premier redresseur couplé au deuxième coupleur inductif ; un condensateur de réservoir couplé au premier redresseur ; et une charge couplée en parallèle avec le condensateur de réservoir. Transfert d’énergie multiphasé dans Des coupleurs inductifs L’invention concerne généralement le domaine du forage de terre ou de roche et plus particulièrement la transmission de signaux de mesure ou de signaux d’entraînement du puits à la surface, ou de la surface au puits, par couplage inductif. CONTEXTE Le transfert d’énergie et de communications pour l’instrumentation et les actionneurs entre les complétions supérieures et inférieures, et pour les puits multilatéraux, nécessite une certaine sorte de raccordement. Les raccordements mécaniques (p. ex., « wet mate ») peuvent s’avérer problématiques, principalement à cause de l’environnement du puits. Les coupleurs électromagnétiques promettent de résoudre ce problème de fiabilité, mais le coût peut être l’efficacité. En particulier si une complétion inférieure doit comporter des actionneurs, l’efficacité du coupleur est importante. Pour une utilisation avec des puits multilatéraux ou d’autres conceptions de puits avec plusieurs raccordements, l’efficacité est importante, même pour les conceptions d’instrumentation à faible puissance. Brève description des figures Les modes de réalisation de l’invention peuvent être mieux compris par la consultation des schémas joints en annexe. La représente une vue en coupe partielle d’une complétion de puits, selon un ou plusieurs modes de réalisation. La représente une vue en coupe transversale d’un empilement d’antennes côté production et d’un empilement d’antennes côté tubage, selon un ou plusieurs modes de réalisation. La représente un schéma d’un premier système de coupleur inductif pour le transfert d’énergie multiphasée, selon un ou plusieurs modes de réalisation. La représente un chronogramme des signaux d’entraînement appliqués à chaque bobine émettrice du premier système de coupleur inductif, selon un ou plusieurs modes de réalisation. La représente un schéma d’un deuxième système de coupleur inductif pour le transfert d’énergie monophasé, selon un ou plusieurs modes de réalisation. La représente un schéma d’un troisième système de coupleur inductif, selon un ou plusieurs modes de réalisation. La représente un chronogramme des signaux d’entraînement appliqués à chaque bobine émettrice du troisième système de coupleur inductif, selon un ou plusieurs modes de réalisation. La représente un schéma d’un quatrième système de coupleur inductif, selon un ou plusieurs modes de réalisation. Les et représentent des antennes côté production raccordées dans une configuration delta, selon un ou plusieurs modes de réalisation. La représente un organigramme d’un procédé pour transférer un signal d’un premier tubulaire à un second tubulaire à l’aide d’un couplage inductif, selon un ou plusieurs modes de réalisation. Système comprenant : un premier tubulaire ayant un premier coupleur inductif disposé sur une surface extérieure de celui-ci ; un second tubulaire disposé circonférentiellement autour du premier tubulaire et formant un anneau entre eux ; un deuxième coupleur inductif disposé sur le second tubulaire ; un premier redresseur couplé au deuxième coupleur inductif ; un condensateur de réservoir couplé au premier redresseur ; et une charge couplée en parallèle avec le condensateur de réservoir. Système selon la revendication 1, comprenant en outre : un troisième coupleur inductif disposé sur la surface externe du premier tubulaire ; un quatrième coupleur inductif disposé sur le second tubulaire ; et un deuxième redresseur couplé au quatrième coupleur inductif et au condensateur de réservoir, et, éventuellement, un cinquième coupleur inductif disposé sur la surface externe du premier tubulaire ; un sixième coupleur inductif disposé sur le second tubulaire ; et un troisième redresseur couplé au sixième coupleur inductif et au condensateur de réservoir. Système selon la revendication 2, comprenant en outre : un septième coupleur inductif disposé sur le second tubulaire, dans lequel le deuxième coupleur inductif et le septième coupleur inductif sont joints à une première jonction ; un huitième coupleur inductif disposé sur le second tubulaire, dans lequel le quatrième coupleur inductif et le huitième coupleur inductif sont joints au niveau d’une deuxième jonction ; et un neuvième coupleur inductif disposé sur le second tubulaire, dans lequel le sixième coupleur inductif et le neuvième coupleur inductif sont joints au niveau d’une troisième jonction. Système selon la revendication 3, dans lequel la première jonction, la deuxième jonction et la troisième jonction sont liées ensemble. Système selon la revendication 3, dans lequel le deuxième coupleur inductif et le septième coupleur inductif sont couplés au premier redresseur, dans lequel le quatrième coupleur inductif et le huitième coupleur inductif sont couplés à un deuxième redresseur, et dans lequel le sixième coupleur inductif et le neuvième coupleur inductif sont couplés à un troisième redresseur. Système selon la revendication 1, dans lequel la charge est au moins l’un d’un instrument de fond, d’une électronique active et d’un câble. Système selon la revendication 1, comprenant en outre un premier entraînement de phase couplé au premier coupleur inductif. Système selon la revendication 7, comprenant en outre : un deuxième entraînement de phase couplé à un troisième coupleur inductif, dans lequel le troisième coupleur inductif est disposé sur la surface extérieure du premier tubulaire ; et un troisième entraînement de phase couplé à un cinquième coupleur inductif, dans lequel le cinquième coupleur inductif est disposé sur la surface extérieure du premier tubulaire. Système selon la revendication 8, dans lequel le premier entraînement de phase fonctionne à un premier angle de phase, dans lequel le deuxième entraînement de phase fonctionne à un deuxième angle de phase, et dans lequel le troisième entraînement de phase fonctionne à un troisième angle de phase, et, éventuellement, dans lequel le premier angle de phase est décalé de 120° par rapport au deuxième angle de phase, et dans lequel le deuxième angle de phase est décalé de 120° par rapport au troisième angle de phase. Système selon la revendication 8, dans lequel le premier coupleur inductif, le troisième coupleur inductif et le cinquième coupleur inductif sont liés ensemble dans une configuration delta. Système selon la revendication 7, dans lequel le premier entraînement de phase est un entraînement monophasé. Procédé comprenant : la disposition d’un premier tubulaire au moins partiellement à l’intérieur d’un second tubulaire pour former un anneau entre eux, dans lequel le premier tubulaire a un premier coupleur inductif disposé sur une surface externe de celui-ci, la surface externe faisant face à l’anneau, dans lequel le second tubulaire a un deuxième coupleur inductif disposé sur celui-ci, dans lequel un premier redresseur est couplé au deuxième coupleur inductif, dans lequel un condensateur de réservoir est couplé au premier redresseur, et dans lequel une charge est couplée en parallèle avec le condensateur de réservoir ; l’application d’un premier signal d’entraînement au premier coupleur inductif pour produire un champ électromagnétique ; l’induction d’un premier courant induit sur le deuxième coupleur inductif par l’intermédiaire du champ électromagnétique ; le redressement d’une première sortie du deuxième coupleur inductif pour fournir une première sortie redressée ; et la réduction de l’ondulation de tension dans la première sortie redressée par l’intermédiaire du condensateur de réservoir. Procédé selon la revendication 12, comprenant en outre le transfert d’énergie d’un entraînement de phase à la charge par l’intermédiaire du premier coupleur inductif et du deuxième coupleur inductif, dans lequel l’entraînement de phase est couplé au premier coupleur inductif. Procédé selon la revendication 12, dans lequel un troisième coupleur inductif et un cinquième coupleur inductif sont disposés sur la surface extérieure du premier tubulaire, dans lequel un quatrième coupleur inductif et un sixième coupleur inductif sont disposés sur le second tubulaire, et le procédé comprenant en outre : l’application d’un deuxième signal d’entraînement au troisième coupleur inductif pour induire un deuxième courant induit sur le quatrième coupleur inductif ; l’application d’un troisième signal d’entraînement au cinquième coupleur inductif pour induire un troisième courant induit sur le quatrième coupleur inductif, dans lequel le deuxième signal d’entraînement et le troisième signal d’entraînement ont la même fréquence que le premier signal d’entraînement ; le redressement d’une deuxième sortie du quatrième coupleur inductif pour fournir une deuxième sortie redressée ; et le redressement d’une troisième sortie du sixième coupleur inductif pour fournir une troisième sortie redressée, et éventuellement, dans lequel la première sortie redressée, la deuxième sortie redressée et la troisième sortie redressée sont combinées pour entraîner la charge. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le deuxième signal d’entraînement est déphasé par rapport au premier signal d’entraînement, et dans lequel le troisième signal d’entraînement est déphasé par rapport au premier signal d’entraînement et au deuxième signal d’entraînement, et, éventuellement, dans lequel le deuxième signal d’entraînement est déphasé de 120° par rapport au premier signal d’entraînement, et dans lequel le troisième signal d’entraînement est déphasé de 120° par rapport au deuxième signal d’entraînement.