SYSTEME ET METHODE DE MESURE DANS UN PUITS HORIZONTAL

La présente invention concerne le domaine de l'exploitation de gisements d'hydrocarbures, en particulier le domaine des forages horizontaux dans lesquels on doit mettre en oeuvre des mesures dans un puits, ou diagraphies de type "logging". Les techniques actuellement utilisées présentent des inconvénients lorsque les puits sont forés dans des roches sous forte pression, ou lorsque le contrôle des venues de fluides de gisement est difficile. C'est le cas notamment dans certains gisements à grande profondeur, ou dans des terrains enfouis sous une grande profondeur d'eau.

La figure 1 décrit un exemple d'une installation de diagraphie dans un puits horizontal 1. Un support de sonde 3 comporte un connecteur électrique maie 4 relié par des conducteurs aux sondes de diagraphies 2. Une barre de charge 5 comportant à son extrémité inférieure un connecteur électrique femelle est descendue dans le train de tige 7 à l'aide d'un câble électrique 6, dit câble de diagraphie. La barre de charge et le câble sont déplacés par pompage dans la partie très déviée du puits jusqu'au connecteur maie du support de sonde. La connexion entre les deux éléments du connecteur électrique assure la continuité électrique entre les sondes de diagraphies et les équipements d'enregistrement 10 situés en surface. Une fois le connecteur femelle en place sur le connecteur maie, les opérateurs vissent un raccord à entrée latérale 8 ("side entry sub") qui permet de faire passer le câble de diagraphie dans l'espace annulaire entre le puits et la garniture. Ainsi, la progression de la descente, et/ou du déplacement, des sondes se fait par l'assemblage, ou le retrait, des tiges de garniture 11. La référence 9 indique les moyens conventionnels d'obturation du puits qui équipent la tête de puits.

Durant l'opération de diagraphie utilisant un train de tiges de forage la pression du fluide de la formation géologique est équilibrée par la pression hydrostatique du fluide, notamment de forage, contenu dans les tiges et à l'extérieur des tiges.

En cas de déséquilibre, des venues impromptues de fluides provenant de la formation peuvent être difficile à contrôler. La remontée de fluides par l'annulaire peut être contrôlée par le système d'étanchéité annulaire 9.

Mais les remontées de fluides risquent aussi de se faire par l'intérieur des tiges de forage. En effet, les systèmes de diagraphie actuellement utilisés permettent la circulation du fluide de forage, notamment pour refroidir le puits, renouveler le fluide de forage, assurer le maintien de l'équilibre de pression avec la formation géologique traversée, mais également pour pomper et déplacer la barre de charge dans l'espace interne des tiges de forage. Les équipements actuellement utilisés autorisent la libre circulation dans les deux sens à l'intérieur du train de tiges.

La présente invention a pour objet de remédier aux risques de circulation brutale, dans le sens inverse de bas en haut, à l'intérieur des tiges en cours de diagraphie horizontale, cette circulation risquant notamment de provoquer une éruption en surface ("blowout"), ou une déconnexion des fiches maie et femelle.

Ainsi la présente invention concerne un système de mesure dans un puits comportant une partie sensiblement horizontale, ledit système comportant au moins une sonde de mesure fixée à un support de sonde assemblé à l'extrémité inférieure d'une garniture de tiges, ledit support comportant un élément de connexion électrique avec un câble de liaison électrique équipé de moyens enfichables sur l'élément de connexion, un raccord à entrée latérale intégré à la garniture de tiges de façon à faire passer le câble de l'espace intérieur des tiges vers l'annulaire. Selon l'invention, il comporte un premier moyen d'obturation dans le voisinage de l'extrémité inférieure de la garniture de tiges et un deuxième moyen d'obturation au-dessus du raccord à entrée latérale, lesdits moyens d'obturation étant du type anti-retour de la circulation d'un fluide dans le sens remontant à l'intérieur des tiges, et le premier moyen est ouvert lorsque la connexion électrique est réalisée.

Le premier moyen d'obturation peut comporter un opercule basculant du type "Flapper valve", normalement fermé sur un siège par un moyen de rappel.

Les moyens enfichables peuvent ouvrir et maintienir ouvert l'opercule.

L'invention concerne également une méthode de mesure dans un puits comportant une partie sensiblement horizontale, dans laquelle on effectue les étapes suivantes:

- on assemble au moins une sonde de mesure à un support de sonde,

- on assemble un premier moyen d'obturation du type clapet anti-retour au-dessus du support de sonde de façon à n'autoriser la circulation d'un fluide que dans le sens intérieur du support vers l'extérieur,

- on assemble un train de tiges pour descendre la sonde dans le puits,

- on assemble un raccord à entrée latérale sur les tiges,

- on descend des moyens enfichables de connexion par un câble comportant au moins un conducteur électrique, par l'espace interne de la garniture de tiges pour être connectés sur le support de sonde,

- on utilise ledit raccord à entrée latérale pour faire passer le câble à l'extérieur des tiges,

- on assemble au-dessus dudit raccord à entrée latérale un deuxième moyen d'obturation du type anti-retour,

- on maintient ouvert le premier moyen d'obturation par les moyens de connexion. On peut déplacer la sonde en assemblant ou en démontant des tiges au-dessus du raccord à entrée latérale.

On ne peut démonter le deuxième moyen d'obturation qu'après avoir déconnecté les moyens de connexion électrique et laissé se refermer le premier moyen d'obturation. Le premier moyen d'obturation peut être à opercule basculant.

La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures ci-après annexées, parmi lesquelles:

- la figure 1 décrit un système selon l'art antérieur, les figures 2 à 5 décrivent les étapes de l'invention, les figures 6a et 6b montrent schématiquement un exemple de réalisation d'un moyen d'obturation inférieur, - la figure 7 illustre une variante pour le moyen d'obturation supérieur.

La figure 2 illustre une première phase d'assemblage de la garniture de diagraphie. Les sondes 2 sont fixées sur le porte outil 3 ou support de sonde. On dispose au-dessus du porte outil 3, d'un premier moyen d'obturation inférieur 20.

Ce premier moyen d'obturation 20 est du type vanne, ou clapet anti-retour, de façon à interdire une circulation de fluide "inverse", c'est-à-dire à l'intérieur des tiges, du fond vers la surface. Le moyen d'obturation doit réaliser plusieurs fonctions: - clapet anti-retour;

- laisser la passage des moyens de connexion électrique entre le câble de diagraphie et le raccord maie du support de sonde; - se fermer, ou être normalement fermé jusqu'au moment où le connecteur femelle passe à travers pour effectuer la connexion. Un exemple de réalisation, décrite plus précisément plus loin, est une vanne à opercule basculant

("flapper valve").

La poursuite de la descente de la garniture de mesure se fait en assemblant des tiges de forage de façon à obtenir la longueur nécessaire à l'opération. On note que pour remplir les tiges de fluide, les opérateurs doivent pomper celui-ci depuis la surface pour remplir la colonne.

La figure 3 montre le montage du raccord à entrée latérale 8 sur le sommet de la garniture de tiges 12 de façon à faire passer le câble de diagraphie dans l'espace annulaire.

Au-dessus de ce raccord ("Side Entry Sub") 8, un deuxième moyen d'obturation 21 est disposé. Ce deuxième moyen d'obturation est du type clapet anti-retour de façon à interdire la circulation d'un fluide dans le sens remontant dans les tiges de forage.

Cette vanne peut être de type "flapper valve", mais également de type piston . Elle est de préférence à opercule basculant ("flapper valve") de manière à permettre le passage d'outil d'intervention introduit au dessus de la vanne et du raccord à entrée latérale pour être descendu à l'intérieur du train de tiges à des fins d'interventions, par exemple de mesures ou de décoincement du train de tiges.

La barre de charge et son connecteur femelle sont descendus dans la garniture 12 jusqu'à effectuer la connexion sur le connecteur maie du support de sonde 3. Le pompage d'un fluide en circulation dans l'espace intérieur des tiges peut aider on accélérer cette manoeuvre. La présence des moyens d'obturation 20 ne gène en rien cette opération. La figure 4 illustre l'étape de connexion électrique et montre que la barre de charge

5 passe à travers le premier moyen d'obturation 20, le rendant inopérant pour ce qui est de sa fonction anti-retour puisque le clapet, quel qu'il soit, ne peut faire étanchéité compte tenu de la présence, soit de la barre de charge, soit du câble de diagraphie.

Grâce à la présente invention, la sécurité du puits est optimale avec la présence combinée du deuxième moyen d'obturation 21 opérationnel puisque disposé au-dessus du raccord à entrée latérale.

La figure 5 montre l'opération de diagraphie dans laquelle les sondes 2 sont déplacées par assemblage ou démontage des tiges de garniture 13.

Dans le cas de la remontée de la garniture de test (on se retrouve dans la configuration de la figure 4), lorsque la vanne 21 et le raccord à entrée latérale (SES) 8 arrivent au plancher de forage, on effectue une traction à partir de la surface sur le câble de diagraphies pour désolidariser le connecteur femelle du connecteur maie. Dès lors que la déconnexion est réalisée au niveau du support de sonde et que la barre de charge dépasse l'opercule de la vanne 20, le clapet de la vanne 20 se referme automatiquement bloquant ainsi tout mouvement de fluides dans le sens remontant dans l'espace intérieur des tiges 12. Le câble de diagraphie et le connecteur femelle sont remontés en surface à l'aide du treuil associé.

Deux options se présentent:

- la vanne 21 est conservée vissée au dessus du SES 8, dans ce cas le fluide contenu dans la garniture de tiges 12 doit passer autour des pistons de la barre de charge pour être transféré de la zone supérieure située au dessus de la barre de charge vers la zone inférieure située en dessous de la barre de charge.

- la vanne 21 est dévissée du SES 8, dans ce cas le fluide de forage s'écoule en surface. Cette option facilite la remontée de la barre de charge et permet de réduire l'effort de traction sur câble du à l'effet de pistonnage.

Le puits reste en sécurité puisque le premier moyen d'obturation 20 située au niveau du support de sonde est normalement fermée à la circulation des fluides dans le sens remontant.

Ainsi, la remontée du train de tiges est effectuée en toute sécurité dans la mesure où toute manoeuvre se fait avec au moins un moyen d'obturation activé interne à la garniture.

Les figures 6a et 6b illustrent une réalisation du premier moyen d'obturation 20. La figure 6a montre un opercule 22 monté sur une articulation 23 comprenant un système de rappel, du type ressort, de façon à maintenir fermé l'opercule 22 sur le siège 24, comme représenté sur la figure 6a. Les barres de charge 5 équipées du connecteur femelle sont dessinées de manière à pouvoir faire basculer l'opercule 22 lors de leur passage.

La figure 6b montre la position des barres de charge au niveau du premier moyen d'obturation dont l'opercule est maintenu basculé de manière à annihiler la fermeture de la vanne. L'opercule doit donc avoir un profil circulaire étudié pour permettre le passage de la barre de charge lors de la connexion et lors de la déconnexion. Ce profil est étudié pour éviter un coincement de la barre de charge avec le clapet de la valve. Un profil arrondi sans arrêtes vives doit faciliter le retrait de la barre de charge sans la coincer dans la valve.

La figure 7 illustre une variante au niveau du second moyen d'obturation 21 vissé ici au-dessus du raccord à entrée latérale 8 qui permet au câble de diagraphie de passer dans l'espace extérieur aux tiges. Sous l'opercule 25 de la vanne, on assemble un raccord comportant une vanne à boisseau sphérique 26. Un conduit 27 permet de mesurer, et/ou purger, la pression qui pourrait exister dans l'espace intérieur des tiges. La vanne 26 contrôle l'espace intérieur des tiges. En cas de pression, cette vanne peut être fermée afin de dévisser en sécurité le moyen d'obturation 21, soit pour visser une tête de circulation, soit pour purger la pression et continuer le démontage de la garniture.