CA3106172A1 - Dispositif d'acquisition et communication de donnees entre colonnes de puits de petrole ou de gaz - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne les puits de pétrole et/ou de gaz et plus particulièrement un dispositif et une méthode d'acquisition et de transmission de données dans les puits basée sur un composant tubulaire équipé (1) comprenant une surface intérieure (2), une surface extérieure (3) et un axe principal (X), une antenne intérieure (4) située du côté de la surface intérieure (2), une antenne extérieure (5) située du côté de la surface extérieure (3), qui peut comprendre une ouverture (6) s'étendant de la surface extérieure (3) et débouchant sur la surface intérieure (2), un conducteur électrique s'étendant dans ladite ouverture (6).
Description
Dispositif d'acquisition et communication de données entre colonnes de puits de pétrole ou de gaz L'invention concerne les puits de pétrole et/ou de gaz et plus particulièrement un dispositif d'acquisition et de transmission de données dans les puits.
Un puits de pétrole ou gaz comprend généralement une pluralité de colonnes tubulaires.
II en comprend au moins deux, une colonne de cuvelage (en anglais casing string ) et une colonne d'extraction (en anglais tubing string)>). Une structure de puits comprend plus souvent deux colonnes de cuvelage ou plus et une colonne d'extraction.
Les espaces entre deux colonnes tubulaires adjacentes ou entre la colonne tubulaire de plus grand diamètre d'un puits et la formation rocheuse sont appelés espaces annulaires.
Ces espaces annulaires peuvent être au moins partiellement remplis de ciment ou de fluides de remplissage et maintien des parois. Il est utile de surveiller les paramètres physiques ou chimiques dans ces espaces, tels que la pression et la température, le pH, la concentration en sulfure de dihydrogène, la concentration en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau de manière à détecter des événements anormaux dans le puits, comme une fuite, une remontée indésirable de fluide ou de gaz ou l'apparition de conditions d'emploi non prévues lors de la construction.
Les tubes servant à la construction des puits de pétrole ou gaz sont généralement en acier, et comprennent des tubes de grande longueur, c'est-à-dire de longueur supérieure à 6 mètres et des tubes de plus petite longueur appelés manchons connectant les tubes de grande longueur entre eux. Les connexions filetées correspondantes sont appelées filetées manchonnées (ou en anglais threaded &coupled ¨ T&C). Il existe également des tubes de grande longueur connectés directement les uns aux autres via des connexions appelées intégrales (ou en anglais integrals) où
parties femelles et mâles sont réalisées à même le tube.
Un puits de pétrole ou gaz comprend généralement une pluralité de colonnes tubulaires.
II en comprend au moins deux, une colonne de cuvelage (en anglais casing string ) et une colonne d'extraction (en anglais tubing string)>). Une structure de puits comprend plus souvent deux colonnes de cuvelage ou plus et une colonne d'extraction.
Les espaces entre deux colonnes tubulaires adjacentes ou entre la colonne tubulaire de plus grand diamètre d'un puits et la formation rocheuse sont appelés espaces annulaires.
Ces espaces annulaires peuvent être au moins partiellement remplis de ciment ou de fluides de remplissage et maintien des parois. Il est utile de surveiller les paramètres physiques ou chimiques dans ces espaces, tels que la pression et la température, le pH, la concentration en sulfure de dihydrogène, la concentration en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau de manière à détecter des événements anormaux dans le puits, comme une fuite, une remontée indésirable de fluide ou de gaz ou l'apparition de conditions d'emploi non prévues lors de la construction.
Les tubes servant à la construction des puits de pétrole ou gaz sont généralement en acier, et comprennent des tubes de grande longueur, c'est-à-dire de longueur supérieure à 6 mètres et des tubes de plus petite longueur appelés manchons connectant les tubes de grande longueur entre eux. Les connexions filetées correspondantes sont appelées filetées manchonnées (ou en anglais threaded &coupled ¨ T&C). Il existe également des tubes de grande longueur connectés directement les uns aux autres via des connexions appelées intégrales (ou en anglais integrals) où
parties femelles et mâles sont réalisées à même le tube.
2 Les colonnes tubulaires sont destinées à être utilisées sur plusieurs années dans un puits de pétrole ou gaz. La tenue au vieillissement est étudiée de manière approfondie selon la nuance d'acier utilisée, les caractéristiques des tubes et de leurs connexions, et également des conditions d'environnement et d'utilisation des équipements. Il existe un besoin pour surveiller l'évolution des conditions d'environnement et d'utilisation dans le puits.
On connaît des dispositifs de surveillance utilisant des câbles installés sur les tubes, mais ces solutions sont difficiles à installer, en particulier pour les colonnes de cuvelage.
On connaît par US2018058208 un dispositif de transmission de données le long d'une colonne de forage et utilisant des ondes acoustiques transmises dans la paroi du tube.
Ce dispositif ne permet pas d'établir une transmission de données entre des colonnes d'un même puits, et ne permet pas de surveiller différentes espaces annulaires d'un puits.
Ces dispositifs connus ne permettent pas de surveiller les différents espaces annulaires d'un puits.
Les dispositifs connus ne permettent pas de surveiller les conditions dans le puits à
différentes profondeurs et pour différents espaces annulaires du puits. Il existe un besoin pour avoir un dispositif qui permet à un opérateur de surveiller des paramètres relatifs aux conditions d'opération des équipements dans différents espaces annulaires et que ce dispositif permette la récupération des données relatives aux conditions dans différents espaces annulaires sans opération lourde de démontage ou sans qu'il soit nécessaire d'installer des équipements complexes en tête de puits ou en fond de puits.
L'invention concerne un composant tubulaire équipé comprenant une surface intérieure, une surface extérieure et un axe principal (X), une antenne intérieure située .. du côté de la surface intérieure, une antenne extérieure située du côté de la surface extérieure. Cet arrangement permet de recevoir et transmettre un signal de l'intérieur vers l'extérieur ou de l'extérieur vers l'intérieur du composant tubulaire équipé selon
On connaît des dispositifs de surveillance utilisant des câbles installés sur les tubes, mais ces solutions sont difficiles à installer, en particulier pour les colonnes de cuvelage.
On connaît par US2018058208 un dispositif de transmission de données le long d'une colonne de forage et utilisant des ondes acoustiques transmises dans la paroi du tube.
Ce dispositif ne permet pas d'établir une transmission de données entre des colonnes d'un même puits, et ne permet pas de surveiller différentes espaces annulaires d'un puits.
Ces dispositifs connus ne permettent pas de surveiller les différents espaces annulaires d'un puits.
Les dispositifs connus ne permettent pas de surveiller les conditions dans le puits à
différentes profondeurs et pour différents espaces annulaires du puits. Il existe un besoin pour avoir un dispositif qui permet à un opérateur de surveiller des paramètres relatifs aux conditions d'opération des équipements dans différents espaces annulaires et que ce dispositif permette la récupération des données relatives aux conditions dans différents espaces annulaires sans opération lourde de démontage ou sans qu'il soit nécessaire d'installer des équipements complexes en tête de puits ou en fond de puits.
L'invention concerne un composant tubulaire équipé comprenant une surface intérieure, une surface extérieure et un axe principal (X), une antenne intérieure située .. du côté de la surface intérieure, une antenne extérieure située du côté de la surface extérieure. Cet arrangement permet de recevoir et transmettre un signal de l'intérieur vers l'extérieur ou de l'extérieur vers l'intérieur du composant tubulaire équipé selon
3 l'invention. Il permet en outre de recevoir et transmettre un signal de l'intérieur vers l'extérieur d'un ensemble de composants tubulaires ou inversement de recevoir ou transmettre un signal de l'extérieur vers l'intérieur d'un ensemble de composants tubulaires.
Selon un aspect, le composant tubulaire équipé peut comprendre une ouverture s'étendant de la surface extérieure et débouchant sur la surface intérieure, un conducteur électrique s'étendant dans ladite ouverture.
Selon un aspect, lequel l'ouverture comprend une surface d'étanchéité de type métal-métal, ce qui permet de prévenir une fuite de liquide ou gaz d'un espace annulaire à
l'autre par l'ouverture.
Selon un aspect, le composant tubulaire équipé peut comprendre un module capteur, ce qui permet d'effectuer des mesures dans un espace annulaire donné.
Ledit module capteur peut comprendre au moins un capteur choisi parmi un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide, un capteur de pH, un capteur de concentration en sulfure de dihydrogène, en concentration en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau.
Dans une variante, le module capteur comprend un capteur de pression, un capteur de température, et un capteur de débit de fluide.
Le module capteur peut être agencé sur la surface extérieure du composant tubulaire équipé, de manière à effectuer les mesures dans l'espace annulaire donné.
Selon un aspect, le composant tubulaire équipé peut comprendre en outre un module de communication comprenant une électronique agencée pour émettre un signal de données au travers d'une antenne intérieure ou extérieure.
Selon un aspect, le composant tubulaire équipé peut comprendre une ouverture s'étendant de la surface extérieure et débouchant sur la surface intérieure, un conducteur électrique s'étendant dans ladite ouverture.
Selon un aspect, lequel l'ouverture comprend une surface d'étanchéité de type métal-métal, ce qui permet de prévenir une fuite de liquide ou gaz d'un espace annulaire à
l'autre par l'ouverture.
Selon un aspect, le composant tubulaire équipé peut comprendre un module capteur, ce qui permet d'effectuer des mesures dans un espace annulaire donné.
Ledit module capteur peut comprendre au moins un capteur choisi parmi un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide, un capteur de pH, un capteur de concentration en sulfure de dihydrogène, en concentration en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau.
Dans une variante, le module capteur comprend un capteur de pression, un capteur de température, et un capteur de débit de fluide.
Le module capteur peut être agencé sur la surface extérieure du composant tubulaire équipé, de manière à effectuer les mesures dans l'espace annulaire donné.
Selon un aspect, le composant tubulaire équipé peut comprendre en outre un module de communication comprenant une électronique agencée pour émettre un signal de données au travers d'une antenne intérieure ou extérieure.
4 Selon un autre aspect, l'antenne intérieure est un bobinage intérieur d'un fil conducteur et l'antenne extérieure est un bobinage extérieur d'un fil conducteur.
Le composant tubulaire équipé peut comporter au moins une poche extérieure apte à
loger le module capteur et/ou le module de communication.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un renfort externe sur la surface extérieure pour protéger l'antenne intérieure de débris et du flux de fluides circulant à
l'extérieur du composant.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre au moins une cavité dans la surface extérieure. Le nombre de cavités est de préférence compris entre 2 et 20. Les cavités sont avantageusement réparties circonférenciellement autour du composant tubulaire équipé. De préférence, les cavités s'étendent axialement de façon similaire à
la première poche extérieure. Les cavités sont typiquement des rainures axiales. Ces cavités permettent d'améliorer l'intégrité structurelle du composant tubulaire équipé.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un manchon de verrouillage agencé
pour bloquer axialement l'antenne intérieure en position.
Le composant tubulaire équipé peut comporter un filetage situé à au moins une de ses extrémités et configure de manière à permettre une liaison par vissage avec un autre composant tubulaire comportant un filetage complémentaire.
Le composant tubulaire équipé est destiné à la construction de puits de pétrole ou gaz.
L'invention concerne également, une structure de puits de pétrole ou gaz comprenant au moins une première et une deuxième colonnes tubulaires et au moins un premier et un deuxième composants tubulaires équipés selon l'invention, le premier composant tubulaire équipé étant monté sur une première colonne tubulaire et le deuxième composant tubulaire équipé étant monté sur une deuxième colonne tubulaire, la première colonne tubulaire étant directement adjacente et concentrique de la deuxième colonne tubulaire filetée.
L'invention concerne aussi une structure de puits de pétrole ou gaz et comprenant au moins un premier composant tubulaire équipé selon l'invention dans lequel l'antenne intérieure est une première antenne intérieure, l'antenne extérieure est une première
Le composant tubulaire équipé peut comporter au moins une poche extérieure apte à
loger le module capteur et/ou le module de communication.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un renfort externe sur la surface extérieure pour protéger l'antenne intérieure de débris et du flux de fluides circulant à
l'extérieur du composant.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre au moins une cavité dans la surface extérieure. Le nombre de cavités est de préférence compris entre 2 et 20. Les cavités sont avantageusement réparties circonférenciellement autour du composant tubulaire équipé. De préférence, les cavités s'étendent axialement de façon similaire à
la première poche extérieure. Les cavités sont typiquement des rainures axiales. Ces cavités permettent d'améliorer l'intégrité structurelle du composant tubulaire équipé.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un manchon de verrouillage agencé
pour bloquer axialement l'antenne intérieure en position.
Le composant tubulaire équipé peut comporter un filetage situé à au moins une de ses extrémités et configure de manière à permettre une liaison par vissage avec un autre composant tubulaire comportant un filetage complémentaire.
Le composant tubulaire équipé est destiné à la construction de puits de pétrole ou gaz.
L'invention concerne également, une structure de puits de pétrole ou gaz comprenant au moins une première et une deuxième colonnes tubulaires et au moins un premier et un deuxième composants tubulaires équipés selon l'invention, le premier composant tubulaire équipé étant monté sur une première colonne tubulaire et le deuxième composant tubulaire équipé étant monté sur une deuxième colonne tubulaire, la première colonne tubulaire étant directement adjacente et concentrique de la deuxième colonne tubulaire filetée.
L'invention concerne aussi une structure de puits de pétrole ou gaz et comprenant au moins un premier composant tubulaire équipé selon l'invention dans lequel l'antenne intérieure est une première antenne intérieure, l'antenne extérieure est une première
5 antenne extérieure, et au moins un deuxième composant tubulaire équipé
selon l'invention, dans lequel l'antenne intérieure est une deuxième antenne intérieure, l'antenne extérieure est une deuxième antenne extérieure, le premier composant tubulaire étant monté à une profondeur donnée dans une première colonne du puits de pétrole ou gaz, le deuxième composant tubulaire étant monté dans une deuxième colonne dudit puits de pétrole ou gaz adjacente à la première colonne, à
ladite profondeur donnée, de manière à permettre la transmission d'un signal entre les premier et deuxième composants tubulaires équipés. La structure de puits de pétrole ou gaz peut comprendre plus de deux composants tubulaires équipés selon l'invention.
La structure de puits de pétrole ou gaz selon l'invention peuvent former un dispositif d'acquisition et de communication de données entre les colonnes du puits.
Enfin, l'invention porte aussi sur une méthode de surveillance et de communication dans un puits de pétrole ou gaz comprenant les étapes de :
- mesurer à une certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un premier espace annulaire avec un premier module capteur disposé sur un premier composant tubulaire équipé, - mesurer à ladite certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un deuxième espace annulaire avec un deuxième module capteur disposé sur un deuxième composant tubulaire équipé, - transmettre les données mesurées par le deuxième module capteur du deuxième composant tubulaire équipé au premier composant tubulaire équipé.
Liste des figures La figure 1 montre schématiquement une structure classique de puits de pétrole ou de gaz.
selon l'invention, dans lequel l'antenne intérieure est une deuxième antenne intérieure, l'antenne extérieure est une deuxième antenne extérieure, le premier composant tubulaire étant monté à une profondeur donnée dans une première colonne du puits de pétrole ou gaz, le deuxième composant tubulaire étant monté dans une deuxième colonne dudit puits de pétrole ou gaz adjacente à la première colonne, à
ladite profondeur donnée, de manière à permettre la transmission d'un signal entre les premier et deuxième composants tubulaires équipés. La structure de puits de pétrole ou gaz peut comprendre plus de deux composants tubulaires équipés selon l'invention.
La structure de puits de pétrole ou gaz selon l'invention peuvent former un dispositif d'acquisition et de communication de données entre les colonnes du puits.
Enfin, l'invention porte aussi sur une méthode de surveillance et de communication dans un puits de pétrole ou gaz comprenant les étapes de :
- mesurer à une certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un premier espace annulaire avec un premier module capteur disposé sur un premier composant tubulaire équipé, - mesurer à ladite certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un deuxième espace annulaire avec un deuxième module capteur disposé sur un deuxième composant tubulaire équipé, - transmettre les données mesurées par le deuxième module capteur du deuxième composant tubulaire équipé au premier composant tubulaire équipé.
Liste des figures La figure 1 montre schématiquement une structure classique de puits de pétrole ou de gaz.
6 La figure 2 montre schématiquement une structure de puits et un exemple de mise en oeuvre d'un système d'acquisition et de communication selon l'invention.
La figure 3 montre schématiquement une structure de puits et un second exemple de mise en oeuvre d'un système d'acquisition et de communication selon l'invention.
La figure 4 montre en coupe partielle un composant tubulaire équipé selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 5 montre un détail en coupe d'un composant tubulaire équipé selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 6 montre en coupe partielle un composant tubulaire équipé selon un autre mode de réalisation de l'invention.
La figure 7 montre en coupe partielle un composant tubulaire équipé selon encore un autre mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée Le puits de la figure 1 est représenté de manière schématique et présente une des structures courantes de puits de pétrole ou gaz avec 5 colonnes tubulaires.
Une colonne comprend généralement des composants tubulaires comprenant des tubes de grande longueur, de 8 mètres à 15 mètres, reliés dans le cas des systèmes filetés et couplés, par des composants de courte longueur, appelés manchons, en général de 0,8 mètre à 2 mètres de longueur. Dans un autre cas, les tubes sont directement reliés entre eux. Les assemblages se font par filetage.
La colonne tubulaire 21 est une colonne d'extraction par exemple composée de tubes de diamètre nominal externe de 139,70 mm (cinq pouces et demi), par exemple avec une connexion type Thread & Couple (T&C), tel qu'un T&C VAIVI 21. La colonne 22 est une colonne de cuvelage de tubes par exemple de diamètre nominal de 250,83 mm (9
La figure 3 montre schématiquement une structure de puits et un second exemple de mise en oeuvre d'un système d'acquisition et de communication selon l'invention.
La figure 4 montre en coupe partielle un composant tubulaire équipé selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 5 montre un détail en coupe d'un composant tubulaire équipé selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 6 montre en coupe partielle un composant tubulaire équipé selon un autre mode de réalisation de l'invention.
La figure 7 montre en coupe partielle un composant tubulaire équipé selon encore un autre mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée Le puits de la figure 1 est représenté de manière schématique et présente une des structures courantes de puits de pétrole ou gaz avec 5 colonnes tubulaires.
Une colonne comprend généralement des composants tubulaires comprenant des tubes de grande longueur, de 8 mètres à 15 mètres, reliés dans le cas des systèmes filetés et couplés, par des composants de courte longueur, appelés manchons, en général de 0,8 mètre à 2 mètres de longueur. Dans un autre cas, les tubes sont directement reliés entre eux. Les assemblages se font par filetage.
La colonne tubulaire 21 est une colonne d'extraction par exemple composée de tubes de diamètre nominal externe de 139,70 mm (cinq pouces et demi), par exemple avec une connexion type Thread & Couple (T&C), tel qu'un T&C VAIVI 21. La colonne 22 est une colonne de cuvelage de tubes par exemple de diamètre nominal de 250,83 mm (9
7/8 pouces). La colonne 23 est une colonne de cuvelage de tubes par exemple de diamètre nominal de 346,08 mm (13 5/8 pouces). La colonne 24 est une colonne de cuvelage de surface par exemple de tubes de diamètre nominal de 508,00 mm (20 pouces) par exemple avec une connexion de type T&C et de modèle VAM BIG OMEGA
. La colonne 25 est une colonne de surface de tubes par exemple de diamètre nominal de 762 mm (30 pouces).
La colonne la plus longue peut faire la longueur totale du puits et la colonne la plus courte peut avoir une longueur comprise entre 20 m et 200 m.
Le nombre de colonnes, les diamètres de tube, les modèles de connexion, le type d'acier utilisés dépendent de multiples paramètres et varient fortement d'un puits à
l'autre.
Ces colonnes disposées concentriquement définissent entre-elles des espaces annulaires entre la paroi extérieure d'une colonne d'un plus petit diamètre et la surface intérieure d'une colonne de plus grand diamètre immédiatement adjacente. Par exemple, les colonnes 21 et 22 définissent un espace annulaire 31, les colonnes 22 et 23 définissent un espace annulaire 32, les colonnes 23 et 24 définissent un espace annulaire 33, les colonnes 24 et 25 définissent un espace annulaire 34. Les espaces annulaires peuvent contenir du ciment servant à solidifier la structure du puits, ou bien des liquides comme des boues de forage, boues de stabilisation, ou encore une phase gazeuse. La description s'appuiera pour la suite sur cet exemple de structure générale de puits de manière non limitative quant au nombre de colonnes tubulaires, des diamètres, connexions utilisées et équipements employés.
La figure 2 montre un puits 40a comprenant des composants tubulaires équipés selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le puits 40a comprend sur au moins deux colonnes, c'est-à-dire 4 colonnes (21, 22, 23, 24) dans le mode de réalisation de la figure 2, des composants tubulaires équipés (46, 47, 48, 49) conformes à l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de communication.
Ces composants sont préférentiellement situés à une profondeur faible, par exemple à
une profondeur de 10 m à 50 m en dessous du niveau d'une tête de puits.
Le composant tubulaire intérieur équipé 46 comprend un premier module capteur agencé pour mesurer des paramètres relatifs aux conditions dans un espace annulaire.
. La colonne 25 est une colonne de surface de tubes par exemple de diamètre nominal de 762 mm (30 pouces).
La colonne la plus longue peut faire la longueur totale du puits et la colonne la plus courte peut avoir une longueur comprise entre 20 m et 200 m.
Le nombre de colonnes, les diamètres de tube, les modèles de connexion, le type d'acier utilisés dépendent de multiples paramètres et varient fortement d'un puits à
l'autre.
Ces colonnes disposées concentriquement définissent entre-elles des espaces annulaires entre la paroi extérieure d'une colonne d'un plus petit diamètre et la surface intérieure d'une colonne de plus grand diamètre immédiatement adjacente. Par exemple, les colonnes 21 et 22 définissent un espace annulaire 31, les colonnes 22 et 23 définissent un espace annulaire 32, les colonnes 23 et 24 définissent un espace annulaire 33, les colonnes 24 et 25 définissent un espace annulaire 34. Les espaces annulaires peuvent contenir du ciment servant à solidifier la structure du puits, ou bien des liquides comme des boues de forage, boues de stabilisation, ou encore une phase gazeuse. La description s'appuiera pour la suite sur cet exemple de structure générale de puits de manière non limitative quant au nombre de colonnes tubulaires, des diamètres, connexions utilisées et équipements employés.
La figure 2 montre un puits 40a comprenant des composants tubulaires équipés selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le puits 40a comprend sur au moins deux colonnes, c'est-à-dire 4 colonnes (21, 22, 23, 24) dans le mode de réalisation de la figure 2, des composants tubulaires équipés (46, 47, 48, 49) conformes à l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de communication.
Ces composants sont préférentiellement situés à une profondeur faible, par exemple à
une profondeur de 10 m à 50 m en dessous du niveau d'une tête de puits.
Le composant tubulaire intérieur équipé 46 comprend un premier module capteur agencé pour mesurer des paramètres relatifs aux conditions dans un espace annulaire.
8 Les paramètres mesurés peuvent être choisi parmi la pression, la température, le débit de fluide, le pH, la concentration en sulfure de dihydrogène, en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau. Pour la suite de l'exposé, par souci de simplicité, la pression et la température sont choisis en tant que paramètres surveillés. Ainsi, dans l'exemple de la figure 2, le premier module capteur comprend un capteur de pression et de température agencés pour mesurer la pression et la température dans le premier espace annulaire 31.
Il faut comprendre que le module capteur peut comprendre un ou plusieurs capteurs choisi parmi un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide, un capteur de pH, un capteur de concentration en sulfure de dihydrogène, en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau. Aussi, les différents composants tubulaires équipés utilisés dans un puits peuvent avoir différents capteurs de manière à
surveiller des paramètres différents à différentes profondeurs dans un puits.
Les mesures effectuées peuvent être stockées dans une mémoire intégrée à une électronique de traitement du module capteur.
Le composant tubulaire intérieur équipé 46 comprend un premier module de transmission de signal agencé pour recevoir des signaux d'information envoyés par un premier composant tubulaire intermédiaire équipé 47.
Dans une première variante représentée sur la figure 2, le premier module de transmission de signal peut comprendre un module de communication de données vers la surface, agencé sur la surface intérieure du composant tubulaire équipé 46 de manière à pouvoir communiquer avec une sonde 51 placée à la même profondeur que le composant tubulaire équipé intérieur 46. La sonde 51 est reliée à une unité
de surface 59 agencée pour traiter les données mesurées par les composants tubulaires équipés.
Dans une variante alternative également représentée sur la figure 2, le premier module de transmission de signal peut comprendre un élément de communication de données vers la surface agencé sur la surface extérieure du composant tubulaire équipé
intérieur
Il faut comprendre que le module capteur peut comprendre un ou plusieurs capteurs choisi parmi un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide, un capteur de pH, un capteur de concentration en sulfure de dihydrogène, en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau. Aussi, les différents composants tubulaires équipés utilisés dans un puits peuvent avoir différents capteurs de manière à
surveiller des paramètres différents à différentes profondeurs dans un puits.
Les mesures effectuées peuvent être stockées dans une mémoire intégrée à une électronique de traitement du module capteur.
Le composant tubulaire intérieur équipé 46 comprend un premier module de transmission de signal agencé pour recevoir des signaux d'information envoyés par un premier composant tubulaire intermédiaire équipé 47.
Dans une première variante représentée sur la figure 2, le premier module de transmission de signal peut comprendre un module de communication de données vers la surface, agencé sur la surface intérieure du composant tubulaire équipé 46 de manière à pouvoir communiquer avec une sonde 51 placée à la même profondeur que le composant tubulaire équipé intérieur 46. La sonde 51 est reliée à une unité
de surface 59 agencée pour traiter les données mesurées par les composants tubulaires équipés.
Dans une variante alternative également représentée sur la figure 2, le premier module de transmission de signal peut comprendre un élément de communication de données vers la surface agencé sur la surface extérieure du composant tubulaire équipé
intérieur
9 46 de manière à pouvoir communiquer par un câble 50 à une unité de surface 59 comprenant une électronique agencée pour récupérer l'ensemble des données mesurées par les composants tubulaires équipés. Le câble 50 peut être fixé le long du composant tubulaire à l'extérieur de celui-ci.
Ledit module de communication correspond à une unité de transmission.
Le premier composant tubulaire équipé intermédiaire 47 comprend un deuxième module capteur agencé pour mesurer la pression, la température et le pH, dans le deuxième espace annulaire 32 et un premier module de transmission de signal agencé
pour recevoir des signaux d'information envoyés par un deuxième composant tubulaire intermédiaire équipé 48.
Le deuxième composant tubulaire équipé intermédiaire 48 comprend un troisième module capteur agencé pour mesurer la pression et la température dans le troisième espace annulaire 33, et un premier module de transmission de signal agencé
pour recevoir des signaux d'information de données envoyé par un composant tubulaire extérieur équipé 49 et comprenant une mémoire agencée pour stocker les données correspondantes.
Le composant tubulaire extérieur équipé 49 comprend un deuxième module capteur agencé pour mesurer la pression et la température dans le quatrième espace annulaire 34 et un premier module de transmission de signal agencé pour envoyer et recevoir des signaux d'information avec le deuxième composant tubulaire intermédiaire équipé 48.
Un module de transmission peut être agencé pour envoyer et/ou recevoir des signaux d'information à et/ou en provenance du ou des deux modules de transmissions situés dans les colonnes adjacentes à la même profondeur.
La figure 3 montre une colonne de puits de forage 40b selon un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention. La colonne 40b comprend sur au moins deux colonnes et à une première profondeur des composants tubulaires équipés (461, 471, 481, 491) conformes à l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de communication.
La colonne 40b comprend également à au moins une deuxième profondeur composants tubulaires équipés (462, 472, 482) conformes à l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de communication. La colonne 40b comprend également à au moins une troisième profondeur des composants tubulaires équipés (463, 473) conformes à
5 l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de communication.
On comprend que puisque les colonnes d'un puits n'ont pas la même longueur, il peut y avoir un nombre différent de colonnes présentes pour une profondeur donnée et donc il peut y avoir une quantité différente de composants tubulaires équipés disposés à la même profondeur, pour une profondeur donnée. Néanmoins, il doit au moins il y avoir
Ledit module de communication correspond à une unité de transmission.
Le premier composant tubulaire équipé intermédiaire 47 comprend un deuxième module capteur agencé pour mesurer la pression, la température et le pH, dans le deuxième espace annulaire 32 et un premier module de transmission de signal agencé
pour recevoir des signaux d'information envoyés par un deuxième composant tubulaire intermédiaire équipé 48.
Le deuxième composant tubulaire équipé intermédiaire 48 comprend un troisième module capteur agencé pour mesurer la pression et la température dans le troisième espace annulaire 33, et un premier module de transmission de signal agencé
pour recevoir des signaux d'information de données envoyé par un composant tubulaire extérieur équipé 49 et comprenant une mémoire agencée pour stocker les données correspondantes.
Le composant tubulaire extérieur équipé 49 comprend un deuxième module capteur agencé pour mesurer la pression et la température dans le quatrième espace annulaire 34 et un premier module de transmission de signal agencé pour envoyer et recevoir des signaux d'information avec le deuxième composant tubulaire intermédiaire équipé 48.
Un module de transmission peut être agencé pour envoyer et/ou recevoir des signaux d'information à et/ou en provenance du ou des deux modules de transmissions situés dans les colonnes adjacentes à la même profondeur.
La figure 3 montre une colonne de puits de forage 40b selon un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention. La colonne 40b comprend sur au moins deux colonnes et à une première profondeur des composants tubulaires équipés (461, 471, 481, 491) conformes à l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de communication.
La colonne 40b comprend également à au moins une deuxième profondeur composants tubulaires équipés (462, 472, 482) conformes à l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de communication. La colonne 40b comprend également à au moins une troisième profondeur des composants tubulaires équipés (463, 473) conformes à
5 l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de communication.
On comprend que puisque les colonnes d'un puits n'ont pas la même longueur, il peut y avoir un nombre différent de colonnes présentes pour une profondeur donnée et donc il peut y avoir une quantité différente de composants tubulaires équipés disposés à la même profondeur, pour une profondeur donnée. Néanmoins, il doit au moins il y avoir
10 deux composants tubulaires équipés sur des colonnes différentes positionnés sensiblement à la même profondeur. Par l'expression sensiblement la même profondeur , on peut entendre une profondeur identique à plus ou moins 2 mètres. On appelle un groupe de composants tubulaires équipés un ensemble de composants tubulaires équipés situés sensiblement à la même profondeur.
Un mode de réalisation de puits comprenant plusieurs groupes de composants tubulaires équipés selon l'invention et chacun de ces groupes étant disposés à
différentes profondeurs dans le puits permet d'avoir une meilleure précision des mesures, qui sont alors effectuées à différentes profondeurs, mais peut être plus exigent dans sa mise en oeuvre sur la bonne maitrise des longueurs des composants insérés dans une colonne et des registres de composant de manière à obtenir que les composants tubulaires équipés soient sensiblement à la même profondeur. Les composants tubulaires équipés selon l'invention permettent de compenser des décalages de quelques mètres de profondeur pour permettre la transmission du signal d'un composant tubulaire équipé à un autre composant tubulaire équipé.
Un avantage de l'utilisation d'antennes sous forme de solénoïdes permet également d'avoir une transmission de données plus importantes du composant tubulaire équipé
de plus grand diamètre vers le composant tubulaire équipé de plus petit diamètre grâce à la propriété de plus grande uniformité des champs magnétiques à l'intérieur ou le long de l'axe d'un solénoïde. On peut ainsi obtenir un débit de données plus important dans ce sens tout en ayant la possibilité d'avoir un débit de données en sens inverse de moindre de valeur moindre mais suffisant pour envoyer des instructions de
Un mode de réalisation de puits comprenant plusieurs groupes de composants tubulaires équipés selon l'invention et chacun de ces groupes étant disposés à
différentes profondeurs dans le puits permet d'avoir une meilleure précision des mesures, qui sont alors effectuées à différentes profondeurs, mais peut être plus exigent dans sa mise en oeuvre sur la bonne maitrise des longueurs des composants insérés dans une colonne et des registres de composant de manière à obtenir que les composants tubulaires équipés soient sensiblement à la même profondeur. Les composants tubulaires équipés selon l'invention permettent de compenser des décalages de quelques mètres de profondeur pour permettre la transmission du signal d'un composant tubulaire équipé à un autre composant tubulaire équipé.
Un avantage de l'utilisation d'antennes sous forme de solénoïdes permet également d'avoir une transmission de données plus importantes du composant tubulaire équipé
de plus grand diamètre vers le composant tubulaire équipé de plus petit diamètre grâce à la propriété de plus grande uniformité des champs magnétiques à l'intérieur ou le long de l'axe d'un solénoïde. On peut ainsi obtenir un débit de données plus important dans ce sens tout en ayant la possibilité d'avoir un débit de données en sens inverse de moindre de valeur moindre mais suffisant pour envoyer des instructions de
11 fonctionnement aux modules de communication et modules capteurs des autres composants tubulaires équipés, par exemple des ordres relatifs à des requêtes de transmission de mesures stockées, ou des requêtes de modification de fréquence de mesure, ou requêtes de diagnostic sur le statut de fonctionnement de l'électronique, et réserves d'énergie.
Sur la figure 4, un composant tubulaire équipé 1 selon l'invention comprend un corps tubulaire 11 ayant une surface intérieure 2, une surface extérieure 3 et comprend deux extrémités filetées 17, 18 séparées par une portion centrale 11b du corps tubulaire 11.
Le corps 11 est en métal, de préférence en acier.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend une première antenne extérieure 5 située du côté de la surface extérieure 3, une première antenne intérieure 4 située du côté de la surface intérieure 2. Dans un mode de réalisation, l'antenne intérieure 4 est située plus près d'une première extrémité 17 du composant tubulaire alors que l'antenne extérieure 5 est située plus près d'une seconde extrémité 18 du composant tubulaire.
Dans un autre mode de réalisation l'antenne intérieure 4 et l'antenne extérieure 5 sont situées toutes les deux plus près de la même extrémité du composant tubulaire, soit la première extrémité 17, soit la seconde extrémité 18.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend également une ouverture 6 s'étendant de la surface extérieure 3 jusqu'à la surface intérieure 2.
L'ouverture 6 peut s'étendre depuis une première poche extérieure 7 située sur la surface extérieure 3.
Le composant tubulaire équipé 1 peut comprendre au moins une cavité 71 dans la surface extérieure 3. Le nombre de cavités 71 est de préférence compris entre 2 et 20, et de préférence encore entre 5 et 20. Lorsque le nombre de cavités 71 est égale ou supérieur à 2, les cavités 71 sont avantageusement réparties circonférenciellement autour du composant tubulaire équipé. Les cavités 71 et la poche extérieure 7 sont avantageusement réparties à équidistance les unes des autres. De préférence, les cavités 71 s'étendent axialement de façon similaire à la première poche extérieure 7. La figure 6 illustre une variante de ce mode de réalisation dans laquelle la deuxième poche extérieure 13 est allongée et sensiblement parallèle à l'axe X du tube et les cavités 71 sont des rainures parallèles à l'axe X du composant tubulaire équipé 1.
Sur la figure 4, un composant tubulaire équipé 1 selon l'invention comprend un corps tubulaire 11 ayant une surface intérieure 2, une surface extérieure 3 et comprend deux extrémités filetées 17, 18 séparées par une portion centrale 11b du corps tubulaire 11.
Le corps 11 est en métal, de préférence en acier.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend une première antenne extérieure 5 située du côté de la surface extérieure 3, une première antenne intérieure 4 située du côté de la surface intérieure 2. Dans un mode de réalisation, l'antenne intérieure 4 est située plus près d'une première extrémité 17 du composant tubulaire alors que l'antenne extérieure 5 est située plus près d'une seconde extrémité 18 du composant tubulaire.
Dans un autre mode de réalisation l'antenne intérieure 4 et l'antenne extérieure 5 sont situées toutes les deux plus près de la même extrémité du composant tubulaire, soit la première extrémité 17, soit la seconde extrémité 18.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend également une ouverture 6 s'étendant de la surface extérieure 3 jusqu'à la surface intérieure 2.
L'ouverture 6 peut s'étendre depuis une première poche extérieure 7 située sur la surface extérieure 3.
Le composant tubulaire équipé 1 peut comprendre au moins une cavité 71 dans la surface extérieure 3. Le nombre de cavités 71 est de préférence compris entre 2 et 20, et de préférence encore entre 5 et 20. Lorsque le nombre de cavités 71 est égale ou supérieur à 2, les cavités 71 sont avantageusement réparties circonférenciellement autour du composant tubulaire équipé. Les cavités 71 et la poche extérieure 7 sont avantageusement réparties à équidistance les unes des autres. De préférence, les cavités 71 s'étendent axialement de façon similaire à la première poche extérieure 7. La figure 6 illustre une variante de ce mode de réalisation dans laquelle la deuxième poche extérieure 13 est allongée et sensiblement parallèle à l'axe X du tube et les cavités 71 sont des rainures parallèles à l'axe X du composant tubulaire équipé 1.
12 L'ouverture 6 abrite un conducteur électrique s'étendant depuis la surface extérieure 3 ou la poche extérieure 7 jusqu'à la première antenne intérieure 4.
Le composant tubulaire équipé 1 peut comprendre une gaine 8 pour protéger le conducteur électrique.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend un module capteur 12. Le module capteur 12 peut comprendre un capteur de pression et de température, ou un capteur de flux de fluide, de pH, ou autre. Le module capteur 12 peut être localisé dans une deuxième poche extérieure 13 pratiquée sur la surface extérieure 3. Le module capteur 12 peut comprendre une batterie destinée à alimenter le capteur ainsi qu'une horloge permettant de déclencher des prises de mesure à des intervalles de temps prédéfinis ces intervalles peuvent aller de 200ms à plusieurs jours, semaines ou mois.
La surface extérieure 3 peut comprendre une surépaisseur 14 destinée à pouvoir pratiquer les première et deuxième poches extérieures (7 et 13) tout en préservant la résistance mécanique ou structurelle du composant tubulaire.
Le module capteur 12 peut être retenu dans la deuxième poche extérieure 13 par vissage ou par emmanchement en force. Le module capteur 12 peut aussi être partiellement encapsulé dans l'époxy, de manière à laisser une face libre pour permettre les mesures.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend une première unité de transmission 15 située à proximité d'une antenne. Sur le mode de réalisation de la figure 4, l'unité de transmission est agencée dans la deuxième poche extérieure 13 à proximité de l'antenne extérieure 5.
La première unité de transmission 15 comprend une électronique agencée pour émettre et recevoir des signaux vers et en provenance des premières antennes intérieure 4 et extérieure 5. La première unité de transmission comprend une mémoire agencée pour stocker les données relatives aux mesures effectuées par le module capteur 12.
La première unité de transmission 15 est reliée à une batterie 16 pour stocker l'énergie de fonctionnement de l'unité de transmission 15. La première unité de transmission peut
Le composant tubulaire équipé 1 peut comprendre une gaine 8 pour protéger le conducteur électrique.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend un module capteur 12. Le module capteur 12 peut comprendre un capteur de pression et de température, ou un capteur de flux de fluide, de pH, ou autre. Le module capteur 12 peut être localisé dans une deuxième poche extérieure 13 pratiquée sur la surface extérieure 3. Le module capteur 12 peut comprendre une batterie destinée à alimenter le capteur ainsi qu'une horloge permettant de déclencher des prises de mesure à des intervalles de temps prédéfinis ces intervalles peuvent aller de 200ms à plusieurs jours, semaines ou mois.
La surface extérieure 3 peut comprendre une surépaisseur 14 destinée à pouvoir pratiquer les première et deuxième poches extérieures (7 et 13) tout en préservant la résistance mécanique ou structurelle du composant tubulaire.
Le module capteur 12 peut être retenu dans la deuxième poche extérieure 13 par vissage ou par emmanchement en force. Le module capteur 12 peut aussi être partiellement encapsulé dans l'époxy, de manière à laisser une face libre pour permettre les mesures.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend une première unité de transmission 15 située à proximité d'une antenne. Sur le mode de réalisation de la figure 4, l'unité de transmission est agencée dans la deuxième poche extérieure 13 à proximité de l'antenne extérieure 5.
La première unité de transmission 15 comprend une électronique agencée pour émettre et recevoir des signaux vers et en provenance des premières antennes intérieure 4 et extérieure 5. La première unité de transmission comprend une mémoire agencée pour stocker les données relatives aux mesures effectuées par le module capteur 12.
La première unité de transmission 15 est reliée à une batterie 16 pour stocker l'énergie de fonctionnement de l'unité de transmission 15. La première unité de transmission peut
13 comprendre un émetteur arrangé pour émettre un signal à une première fréquence prédéfinie.
La batterie 16 peut également alimenter en énergie l'unité capteur 12.
Alternativement, une deuxième batterie peut être installée et dédiée à l'unité capteur 12.
Avantageusement, l'unité de transmission 15 peut comprendre une électronique de conversion, comprenant un convertisseur d'énergie pour stocker de l'électricité dans la batterie 16 à partir de courants générés dans les antennes par un champ électromagnétique extérieur, ce qui permet de recharger les batteries et allonger la durée de vie de l'équipement. L'électronique de conversion peut aussi être agencée pour générer un courant dans une antenne à une fréquence de chargement destiné
à
générer dans une antenne d'un composant tubulaire équipé adjacent une charge.
Dans un puits, il est alors possible de recharger le composant tubulaire intérieur 46 par contact direct avec le câble 50 ou par le biais d'un courant induit dans la première antenne intérieure par des ondes électromagnétiques générées par la sonde du premier composant tubulaire intermédiaire 47, et le deuxième composant tubulaire équipé
intermédiaire 48 peut ensuite générer un champs de charge par son antenne extérieure de manière à charger le premier composant tubulaire équipé intermédiaire 47, et ainsi de suite jusqu'au composant tubulaire équipé de plus grand diamètre du groupe de composants tubulaires équipés d'une profondeur donnée. Cela permet d'éviter une opération de maintenance obligeant à un couteux arrêt de la production.
La première antenne intérieure 4 peut être une bobine circulaire et peut comprendre un fil électriquement conducteur encapsulé dans un matériau de type polymère, polyetherethercetone (PEEK), silicone ou polyetherketone.
La première antenne intérieure 4 peut s'étendre axialement sur une distance de 15 cm à 80 cm.
La première antenne extérieure 5 peut être une bobine circulaire et peut comprendre un fil électriquement conducteur encapsulé dans un matériau de type polymère, polyetherethercetone (PEEK), silicone, ou polyetherketone.
La première antenne extérieure 5 peut s'étendre axialement sur une longueur axiale de centimètres à 3 mètres. Le fil conducteur de l'antenne peut faire entre 50 et tours sur cette longueur axiale.
La batterie 16 peut également alimenter en énergie l'unité capteur 12.
Alternativement, une deuxième batterie peut être installée et dédiée à l'unité capteur 12.
Avantageusement, l'unité de transmission 15 peut comprendre une électronique de conversion, comprenant un convertisseur d'énergie pour stocker de l'électricité dans la batterie 16 à partir de courants générés dans les antennes par un champ électromagnétique extérieur, ce qui permet de recharger les batteries et allonger la durée de vie de l'équipement. L'électronique de conversion peut aussi être agencée pour générer un courant dans une antenne à une fréquence de chargement destiné
à
générer dans une antenne d'un composant tubulaire équipé adjacent une charge.
Dans un puits, il est alors possible de recharger le composant tubulaire intérieur 46 par contact direct avec le câble 50 ou par le biais d'un courant induit dans la première antenne intérieure par des ondes électromagnétiques générées par la sonde du premier composant tubulaire intermédiaire 47, et le deuxième composant tubulaire équipé
intermédiaire 48 peut ensuite générer un champs de charge par son antenne extérieure de manière à charger le premier composant tubulaire équipé intermédiaire 47, et ainsi de suite jusqu'au composant tubulaire équipé de plus grand diamètre du groupe de composants tubulaires équipés d'une profondeur donnée. Cela permet d'éviter une opération de maintenance obligeant à un couteux arrêt de la production.
La première antenne intérieure 4 peut être une bobine circulaire et peut comprendre un fil électriquement conducteur encapsulé dans un matériau de type polymère, polyetherethercetone (PEEK), silicone ou polyetherketone.
La première antenne intérieure 4 peut s'étendre axialement sur une distance de 15 cm à 80 cm.
La première antenne extérieure 5 peut être une bobine circulaire et peut comprendre un fil électriquement conducteur encapsulé dans un matériau de type polymère, polyetherethercetone (PEEK), silicone, ou polyetherketone.
La première antenne extérieure 5 peut s'étendre axialement sur une longueur axiale de centimètres à 3 mètres. Le fil conducteur de l'antenne peut faire entre 50 et tours sur cette longueur axiale.
14 L'ouverture 6 peut avoir un diamètre compris entre 2 et 4mm. L'ouverture 6 peut être réalisée par perçage. L'ouverture 6 peut avoir un axe principal orienté
perpendiculairement par rapport à l'axe principal (X) du composant tubulaire.
Alternativement, l'ouverture 6 peut avoir une orientation faisant un angle entre 15 et 75 par rapport à l'axe principal (X) du composant tubulaire équipé.
Dans un mode de réalisation, le composant tubulaire équipé 1 est un manchon comprenant une première unité de transmission 15 incluant une électronique agencée pour émettre et recevoir des signaux vers et en provenance des premières antennes intérieure 4 et extérieure 5, une ouverture 6, s'étendant depuis une première poche extérieure 7 située sur la surface extérieure 3, et un module capteur 12 comprenant des capteurs de pression et de température ou de flux de fluide, de pH ou encore capteur de contraintes ou autre. Dans certains cas, des jauges dimensionnelles peuvent être utilisées avec un montage dédié. L'ouverture 6 abrite un conducteur électrique s'étendant depuis la surface extérieure 3 ou la poche extérieure 7 jusqu'à la première antenne intérieure 4. Le conducteur électrique est également relié à la première unité
de transmission 15. Le manchon selon l'invention comprend une section centrale rallongée de manière à accueillir les antennes intérieure et extérieure.
La première poche extérieure 7 peut avoir une paroi orientée 55 de 50 à 80 par rapport à l'axe principal (X) du composant tubulaire équipé 1, dans laquelle peut déboucher l'ouverture 6. Du côté opposé, l'ouverture 6 peut déboucher sur la surface intérieure dans une rainure annulaire 56 destinée à accueillir un connecteur vers la première antenne intérieure 4.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un renfort externe 9 sur la surface extérieure pour protéger l'antenne intérieure 4 de débris et du flux de fluides circulant à l'extérieur du composant, c'est-à-dire à l'extérieur de la colonne. Le renfort externe 9 peut être un insert circulaire monté le composant tubulaire.
L'ouverture 6 visible en détail sur la figure 5 peut comprendre une première section 52 à un premier diamètre, une seconde section 53 à un deuxième diamètre, et une troisième section 54 à un troisième diamètre plus petit que les premier et deuxième diamètres. De préférence, première et deuxième section sont de même diamètre.
5 La première section de l'ouverture 6 est reliée à la troisième section par une section à
surface conique agencée pour réaliser une surface d'étanchéité.
Le conducteur électrique comprend un câble dont une section est sertie dans une gaine.
Ladite gaine comprend une surface conique d'étanchéité apte à coopérer avec la section à surface conique 57 de l'ouverture 6. La gaine peut comprendre un filetage pour 10 permettre le vissage de la gaine dans l'ouverture 6 dans la première section 52 comportant alors un filetage correspondant, ou bien dans la deuxième section comportant le cas échéant un filetage correspondant. Les filetages sont agencés pour que, lors du vissage, la surface conique de la gaine entre en interférence avec la section conique de l'ouverture 6 pour établir une étanchéité métal-métal.
Le module capteur 12 peut comprendre au moins un capteur choisi parmi un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide. De préférence le module capteur comprend un capteur de pression et un capteur de température.
De préférence encore, le module capteur comprend un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide. Le module capteur peut aussi comprendre un capteur de pH ou encore un capteur de concentration en sulfures de dihydrogène, en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau. Par exemple le module capteur peut comprendre des micro-capteurs de type MEMS pour les mesures de pressions et de températures.
Le module capteur peut comprendre une batterie et une mémoire pour stocker les mesures effectuées au cours du temps.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un module de communication 15.
Le module de communication 15 est relié à la première antenne intérieure et à la première antenne extérieure. Le module de communication 15 est relié au module capteur et est arrangé pour transmettre le contenu de la mémoire du module capteur par les antennes intérieure et extérieure. Le module de communication 15 comprend une électronique arrangée pour recevoir un signal en provenance de l'antenne intérieure ou de l'antenne extérieure, amplifier ledit signal reçu et envoyer le signal amplifié via l'antenne extérieure ou l'antenne intérieure respectivement.
Dans un mode de réalisation, le composant tubulaire équipé 1 comprend un manchon de verrouillage 19 agencé pour bloquer axialement l'antenne intérieure 4 en position.
Préférentiellement, l'extrémité 17 du composant tubulaire équipé 1 la plus proche de l'antenne intérieure 4 possède un premier filetage 20 et le manchon de verrouillage 19 possède un second filetage 20a complémentaire du premier filetage 20 et le manchon de verrouillage 19 est fixé par vissage sur le composant tubulaire équipé 1.
La figure 7 illustre une variante de ce mode de réalisation dans laquelle le premier filetage 20 se situe sur la surface extérieure 3 du composant tubulaire 1 et le second filetage 20a se situe sur la surface intérieure 2a du manchon de verrouillage 19. Ainsi, l'antenne intérieure 4 peut être insérée à l'intérieur du composant tubulaire équipé 1, puis le manchon de verrouillage 19 peut être vissé sur le composant tubulaire équipé
1. Ce mode de réalisation facilite l'insertion de l'antenne intérieure 4 et permet d'éviter sa déformation lors de l'insertion.
L'invention peut également s'appliquer au domaine des conduites de transport de fluides, et plus particulièrement les conduites de pétrole et gaz en milieu terrestre ou maritime. Une conduite peut ainsi comprendre un composant tubulaire équipé
selon l'invention de manière à transmettre un signal hors de la conduite, ledit signal pouvant comprendre des jeux de données correspondant à des mesures effectuées à
l'intérieur de la conduite.
L'invention concerne aussi une méthode d'acquisition et de communication de données dans un ensemble de composants tubulaires comprenant au moins un composant tubulaire équipé 1 et comprenant les étapes de :
- recevoir par la première antenne extérieure 5 un premier signal comportant une information représentative de paramètres physiques ou chimiques, - émettre par une première antenne intérieure 4 un deuxième signal correspondant et comprenant comportant ladite information représentative de paramètres physiques ou chimiques.
Avantageusement, le premier signal est reçu à une première fréquence, et le deuxième signal est émis à une deuxième fréquence. Ainsi, la transmission de signal peut être optimisée.
Dans un autre mode de réalisation ladite méthode peut être mise en oeuvre dans un ensemble de composants tubulaires comprenant au moins deux composants tubulaires équipés et peut comprendre les étapes supplémentaires de :
- recevoir par une deuxième antenne extérieure le deuxième signal comprenant comportant ladite information représentative de paramètres physiques ou chimiques - émettre par une deuxième antenne intérieure un troisième signal correspondant et comprenant comportant ladite information représentative de paramètres physiques ou chimiques.
Ledit deuxième signal et ledit troisième signal peuvent comprendre une information représentative supplémentaire de paramètres physiques ou chimiques issus de capteurs montés sur les premier et second composant tubulaire équipés respectivement.
perpendiculairement par rapport à l'axe principal (X) du composant tubulaire.
Alternativement, l'ouverture 6 peut avoir une orientation faisant un angle entre 15 et 75 par rapport à l'axe principal (X) du composant tubulaire équipé.
Dans un mode de réalisation, le composant tubulaire équipé 1 est un manchon comprenant une première unité de transmission 15 incluant une électronique agencée pour émettre et recevoir des signaux vers et en provenance des premières antennes intérieure 4 et extérieure 5, une ouverture 6, s'étendant depuis une première poche extérieure 7 située sur la surface extérieure 3, et un module capteur 12 comprenant des capteurs de pression et de température ou de flux de fluide, de pH ou encore capteur de contraintes ou autre. Dans certains cas, des jauges dimensionnelles peuvent être utilisées avec un montage dédié. L'ouverture 6 abrite un conducteur électrique s'étendant depuis la surface extérieure 3 ou la poche extérieure 7 jusqu'à la première antenne intérieure 4. Le conducteur électrique est également relié à la première unité
de transmission 15. Le manchon selon l'invention comprend une section centrale rallongée de manière à accueillir les antennes intérieure et extérieure.
La première poche extérieure 7 peut avoir une paroi orientée 55 de 50 à 80 par rapport à l'axe principal (X) du composant tubulaire équipé 1, dans laquelle peut déboucher l'ouverture 6. Du côté opposé, l'ouverture 6 peut déboucher sur la surface intérieure dans une rainure annulaire 56 destinée à accueillir un connecteur vers la première antenne intérieure 4.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un renfort externe 9 sur la surface extérieure pour protéger l'antenne intérieure 4 de débris et du flux de fluides circulant à l'extérieur du composant, c'est-à-dire à l'extérieur de la colonne. Le renfort externe 9 peut être un insert circulaire monté le composant tubulaire.
L'ouverture 6 visible en détail sur la figure 5 peut comprendre une première section 52 à un premier diamètre, une seconde section 53 à un deuxième diamètre, et une troisième section 54 à un troisième diamètre plus petit que les premier et deuxième diamètres. De préférence, première et deuxième section sont de même diamètre.
5 La première section de l'ouverture 6 est reliée à la troisième section par une section à
surface conique agencée pour réaliser une surface d'étanchéité.
Le conducteur électrique comprend un câble dont une section est sertie dans une gaine.
Ladite gaine comprend une surface conique d'étanchéité apte à coopérer avec la section à surface conique 57 de l'ouverture 6. La gaine peut comprendre un filetage pour 10 permettre le vissage de la gaine dans l'ouverture 6 dans la première section 52 comportant alors un filetage correspondant, ou bien dans la deuxième section comportant le cas échéant un filetage correspondant. Les filetages sont agencés pour que, lors du vissage, la surface conique de la gaine entre en interférence avec la section conique de l'ouverture 6 pour établir une étanchéité métal-métal.
Le module capteur 12 peut comprendre au moins un capteur choisi parmi un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide. De préférence le module capteur comprend un capteur de pression et un capteur de température.
De préférence encore, le module capteur comprend un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide. Le module capteur peut aussi comprendre un capteur de pH ou encore un capteur de concentration en sulfures de dihydrogène, en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau. Par exemple le module capteur peut comprendre des micro-capteurs de type MEMS pour les mesures de pressions et de températures.
Le module capteur peut comprendre une batterie et une mémoire pour stocker les mesures effectuées au cours du temps.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un module de communication 15.
Le module de communication 15 est relié à la première antenne intérieure et à la première antenne extérieure. Le module de communication 15 est relié au module capteur et est arrangé pour transmettre le contenu de la mémoire du module capteur par les antennes intérieure et extérieure. Le module de communication 15 comprend une électronique arrangée pour recevoir un signal en provenance de l'antenne intérieure ou de l'antenne extérieure, amplifier ledit signal reçu et envoyer le signal amplifié via l'antenne extérieure ou l'antenne intérieure respectivement.
Dans un mode de réalisation, le composant tubulaire équipé 1 comprend un manchon de verrouillage 19 agencé pour bloquer axialement l'antenne intérieure 4 en position.
Préférentiellement, l'extrémité 17 du composant tubulaire équipé 1 la plus proche de l'antenne intérieure 4 possède un premier filetage 20 et le manchon de verrouillage 19 possède un second filetage 20a complémentaire du premier filetage 20 et le manchon de verrouillage 19 est fixé par vissage sur le composant tubulaire équipé 1.
La figure 7 illustre une variante de ce mode de réalisation dans laquelle le premier filetage 20 se situe sur la surface extérieure 3 du composant tubulaire 1 et le second filetage 20a se situe sur la surface intérieure 2a du manchon de verrouillage 19. Ainsi, l'antenne intérieure 4 peut être insérée à l'intérieur du composant tubulaire équipé 1, puis le manchon de verrouillage 19 peut être vissé sur le composant tubulaire équipé
1. Ce mode de réalisation facilite l'insertion de l'antenne intérieure 4 et permet d'éviter sa déformation lors de l'insertion.
L'invention peut également s'appliquer au domaine des conduites de transport de fluides, et plus particulièrement les conduites de pétrole et gaz en milieu terrestre ou maritime. Une conduite peut ainsi comprendre un composant tubulaire équipé
selon l'invention de manière à transmettre un signal hors de la conduite, ledit signal pouvant comprendre des jeux de données correspondant à des mesures effectuées à
l'intérieur de la conduite.
L'invention concerne aussi une méthode d'acquisition et de communication de données dans un ensemble de composants tubulaires comprenant au moins un composant tubulaire équipé 1 et comprenant les étapes de :
- recevoir par la première antenne extérieure 5 un premier signal comportant une information représentative de paramètres physiques ou chimiques, - émettre par une première antenne intérieure 4 un deuxième signal correspondant et comprenant comportant ladite information représentative de paramètres physiques ou chimiques.
Avantageusement, le premier signal est reçu à une première fréquence, et le deuxième signal est émis à une deuxième fréquence. Ainsi, la transmission de signal peut être optimisée.
Dans un autre mode de réalisation ladite méthode peut être mise en oeuvre dans un ensemble de composants tubulaires comprenant au moins deux composants tubulaires équipés et peut comprendre les étapes supplémentaires de :
- recevoir par une deuxième antenne extérieure le deuxième signal comprenant comportant ladite information représentative de paramètres physiques ou chimiques - émettre par une deuxième antenne intérieure un troisième signal correspondant et comprenant comportant ladite information représentative de paramètres physiques ou chimiques.
Ledit deuxième signal et ledit troisième signal peuvent comprendre une information représentative supplémentaire de paramètres physiques ou chimiques issus de capteurs montés sur les premier et second composant tubulaire équipés respectivement.
Claims (20)
1. Un composant tubulaire équipé (1) comprenant une surface intérieure (2), une surface extérieure (3) et un axe principal (X), une antenne intérieure (4) située du côté de la surface intérieure (2), une antenne extérieure (5) située du côté de la surface extérieure (3).
2. Un composant tubulaire équipé selon la revendication 1 et comprenant une ouverture (6) s'étendant de la surface extérieure (3) et débouchant sur la surface intérieure (2), un conducteur électrique s'étendant dans ladite ouverture (6).
3. Un composant tubulaire équipé selon la revendication 2 dans lequel l'ouverture (6) comprend une surface d'étanchéité de type métal-métal (57).
4. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant un module capteur (12).
5. Un composant tubulaire équipé selon la revendication 4 dans lequel le module capteur (12) comprend au moins un capteur choisi parmi un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide, un capteur de pH, un capteur de concentration en sulfure de dihydrogène, en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau.
6. Un composant tubulaire équipé selon la revendication 4 dans lequel le module capteur (12) comprend un capteur de pression, un capteur de température et un capteur de débit de fluide.
7. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 dans lequel le module capteur (12) est agencé sur la surface extérieure du composant tubulaire équipé.
8. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une poche extérieure (7, 13) apte à
loger le module capteur (12).
loger le module capteur (12).
9. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 comprenant en outre un module de communication (15) comprenant une électronique agencée pour émettre un signal de données au travers d'une antenne intérieure (4) ou extérieure (5).
10. Un composant tubulaire équipé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une poche extérieure (7, 13) apte à loger le module de communication (15).
11. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'antenne intérieure (4) est un bobinage intérieur d'un fil conducteur et l'antenne extérieure (5) est un bobinage extérieur d'un fil conducteur.
12. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un renfort externe (9) sur la surface extérieure pour protéger l'antenne intérieure (4) de débris et du flux de fluides circulant à
l'extérieur du composant.
l'extérieur du composant.
13. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 1 à
12, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une cavité (71) dans sa surface extérieure (3).
12, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une cavité (71) dans sa surface extérieure (3).
14. Un composant tubulaire équipé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte entre 2 et 20 cavités (71) et en ce que ces cavités (71) sont réparties circonférenciellement autour du composant tubulaire équipé.
15. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 1 à
14, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon de verrouillage (19) agencé
pour bloquer axialement l'antenne intérieure (4) en position.
14, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon de verrouillage (19) agencé
pour bloquer axialement l'antenne intérieure (4) en position.
16. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 1 à
15, caractérisé en ce qu'il comporte un filetage situé à au moins une de ses extrémités (17, 18) et en ce que le filetage est configure de manière à permettre une liaison par vissage avec un autre composant tubulaire comportant un filetage complémentaire.
15, caractérisé en ce qu'il comporte un filetage situé à au moins une de ses extrémités (17, 18) et en ce que le filetage est configure de manière à permettre une liaison par vissage avec un autre composant tubulaire comportant un filetage complémentaire.
17. Un composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 1 à
16, caractérisé en ce qu'il est destiné à la construction de puits de pétrole ou gaz.
16, caractérisé en ce qu'il est destiné à la construction de puits de pétrole ou gaz.
18. Une structure de puits de pétrole ou gaz comprenant au moins une première et une deuxième colonnes tubulaires et au moins un premier et un deuxième composants tubulaires équipés selon l'une quelconque des revendications précédentes, le premier composant tubulaire équipé étant monté sur une première colonne tubulaire et le deuxième composant tubulaire équipé étant monté sur une deuxième colonne tubulaire, la première colonne tubulaire étant directement adjacente et concentrique de la deuxième colonne tubulaire filetée.
19. Une structure de puits de pétrole ou gaz et comprenant au moins un premier composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 dans lequel l'antenne intérieure (4) est une première antenne intérieure, l'antenne extérieure (5) est une première antenne extérieure, et au moins un deuxième composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendicatons 1 à 17, dans lequel l'antenne intérieure (4) est une deuxième antenne intérieure, l'antenne extérieure (5) est une deuxième antenne extérieure, le premier composant tubulaire étant monté à une profondeur donnée dans une première colonne du puits de pétrole ou gaz, le deuxième composant tubulaire étant monté dans une deuxième colonne dudit puits de pétrole ou gaz adjacente à la première colonne, à ladite profondeur donnée, de manière à permettre la transmission d'un signal entre les premier et deuxième composants tubulaires équipés.
20. Méthode de surveillance et de communication dans un puits de pétrole ou gaz comprenant les étapes de :
- mesurer à une certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un premier espace annulaire avec un premier module capteur (12) disposé sur un premier composant tubulaire équipé (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à
17, - mesurer à ladite certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un deuxième espace annulaire avec un deuxième module capteur (12) disposé
sur un deuxième composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, - transmettre les données mesurées par le deuxième module capteur du deuxième composant tubulaire équipé audit premier composant tubulaire équipé (1).
- mesurer à une certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un premier espace annulaire avec un premier module capteur (12) disposé sur un premier composant tubulaire équipé (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à
17, - mesurer à ladite certaine profondeur des conditions de température et de pression dans un deuxième espace annulaire avec un deuxième module capteur (12) disposé
sur un deuxième composant tubulaire équipé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, - transmettre les données mesurées par le deuxième module capteur du deuxième composant tubulaire équipé audit premier composant tubulaire équipé (1).
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