EP0463939A1 - Méthode et dispositif permettant de conduire des opérations de mesure ou des interventions dans un puits - Google Patents
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- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
- E21B23/14—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells for displacing a cable or a cable-operated tool, e.g. for logging or perforating operations in deviated wells
Definitions
- the present invention relates to an improved method and device for carrying out measurement operations or interventions in wells and in particular wells drilled through oil zones. These measurements can be carried out as part of seismic prospecting operations or to carry out localized studies of a well or surrounding formations.
- the method and the device are particularly suitable for carrying out measurement operations in deviated wells, by designating by this term wells at least part of which is more or less deviated with respect to the vertical, or more generally. in any well where progression of a gravity measurement tool is difficult.
- the measurement or intervention tool is arranged at the base of a first section of tube constituting the terminal part of a rigid column. It is connected to a support element provided with removable retaining means by which it can be made integral with the terminal part of the column and with a multi-contact male plug. The retaining means are engaged to secure the support element to this section.
- the measurement or intervention tool is lowered and pushed along the well until it reaches the upper limit of the area where the interventions are planned.
- a female plug surmounted by a load bar is introduced and propelled by a current of fluid to a male multi-contact plug or it is inserted. Additional tube sections are added so that the tool is pushed until the tool reaches the place intended to start the measurements.
- the tool is provided with anchoring arms which are opened to immobilize it in the well and one goes up several sections of the column so as to move the tool away from its base.
- the support element then comes to bear against a stop at the lower end of the column.
- the measurements can then be carried out either discontinuously by moving the tool from one location to the next after each measurement with the tool placed against the wall of the well by opening the anchoring arms, or continuously within limits. more or less narrow according to the importance of the recoil of the column.
- the improved method according to the invention comprises the use of a rigid column comprising an insert, a fitting with side window, an intervention assembly consisting for example of a or several measuring tools or instruments, positioning or maintaining this intervention assembly in a first position at a first end of a rigid column by a support element provided with removable locking means, the introduction into the well of the intervention unit associated with said first end, the descent of the intervention unit into the well by lengthening said column until reaching an area where measures or interventions are planned, the delayed electrical connection of the '' intervention set to an electrically-supported cable unwound from a surface installation, which passes from the outside to the inside of the rigid column through the window of said fitting with side window, the displacement of said intervention assembly from the first position to a second position where it is spaced from said first end, and immobilization on command of the intervention assembly in the well by anchoring against the walls thereof.
- an intervention assembly consisting for example of a or several measuring tools or instruments
- the device makes it possible to carry out interventions or measurement operations in wells. It comprises a rigid column provided with a side window connection, an intervention assembly comprising for example one or more measuring instruments and anchoring means making it possible to immobilize it in the well, a support element joined to said assembly intervention by connecting means and movable inside the column between a first position where the intervention assembly is in abutment against a first end of the column, and a second position, the support element being provided with means of fixing allowing the support element to be locked to the column in its first position, these fixing means being remotely controllable from a surface installation and passing from the outside to the inside of the rigid column through the fitting with side window, a multi-conductor electro-carrying cable connected to a surface control and acquisition assembly, and a system for deferred connection of said cable to the intervention assembly after its descent into the well.
- an intervention assembly comprising for example one or more measuring instruments and anchoring means making it possible to immobilize it in the well
- a support element joined to said assembly intervention by connecting means and
- the structure of the device makes it possible to lengthen the continuous intervention zone as much as desired without being limited as in the previous method, by the length of the sections of the thrust column, and therefore possibly carrying out interventions in such a way regular without being hampered by periodic shortening maneuvers of the rigid column for example.
- an intervention assembly 3 is adapted, which may for example be a logging tool.
- the intervention tool 3 is fixed (Fig. 1) to a first end of a connecting rod 4.
- the opposite end of this rod 4 is connected, inside the column 2, to a support element 5 of section smaller than that of the column.
- Anchoring fingers 6 are pivotally mounted relative to the support element 5. Under the action of a motor not shown, they can be moved apart to an open position (Fig. 1) where they come block in a groove 7 formed in the inner wall of the column 2.
- the support element 5 comprises, on the side opposite to the rod 4, a tubular extension 8. In the center of the tubular extension 8 and along its axis, a plug is arranged multi-contact male 9.
- the column 2 is provided with an internal annular bulge 10 which is used for guiding towards the male plug 9 of a suitable female socket 11.
- the outlet female 11 is topped with a ba re of tubular ballasting 16 of substantially equal section.
- the socket 11 also includes anchoring fingers 17 of a known type which can be moved apart by the action of electromagnetic means or an electric motor. Notches 18 for the fingers 17 are formed in the inner wall of the tubular extension 8. The fingers can engage there when the male plug 9 is in the correct insertion position. The unlocking of the fingers 17 allows the translation of the support element 5 by traction on the cable 12 exerted by the lifting means 14 on the surface. Inside the support element 5, and the rod 4 of the conductors (not shown) ensure the electrical interconnection of the cable 12 and the various electrical conductors of the intervention tool.
- a profiled end piece 18 is attached to the lower end of the tubular column. Its internal section is slightly greater than that of the support element.
- the rod 4 connecting the support element to the intervention tool 3 is provided with a peripheral shoulder 19 of section substantially equal to the internal section of the column, in the vicinity of the lower end of the latter. In the locking position of the support element 5, the shoulder 19 and the profiled end piece 18 cooperate to prevent the penetration of solid debris inside the tubular column, capable of blocking the opening of the retaining fingers 6 of the support element.
- the intervention tool 3 is provided with an arm or several anchoring arms 20 pivotally mounted relative to the body of the tool 3 and capable, in the spacing position, of immobilizing it in the well.
- Each arm 20 is actuated by motor means (not shown) which can be controlled from the surface control assembly 15.
- Rigid sections of pipe are assembled at the upper end of the column 2, so as to ensure the progression of the lower end where the tool 3 is located, until the latter has substantially reached the location of his first measurement and / or intervention.
- the measuring tool is then connected to it via a cable length 12 which can reach several hundred meters.
- the intervention tool 3 is connected to its support element 5 by a rigid rod 4 and it remains outside the tubular column 2.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne une méthode et un dispositif perfectionnés, pour conduire des opérations de mesure ou des interventions dans des puits et notamment des puits forés au travers de zones pétrolifères. Ces mesures peuvent être effectuées dans le cadre d'opérations de prospection sismique ou pour effectuer des études localisées d'un puits ou des formations environnantes. La méthode et le dispositif conviennent particulièrement pour la conduite d'opérations de mesure dans des puits déviés, en désignant par ce terme les puits dont une partie au moins est plus ou moins dévié par rapport à la verticale, ou d'une façon plus générale dans tout puits où la progression d'un outil de mesure par gravité est difficile.
- Par le brevet européen EP 296 209 ou le brevet américain US 4 945 987, on connaît une méthode et un dispositif pour effectuer des interventions telles que des mesures dans des puits qui conviennent notamment lorsque ces interventions doivent avoir lieu dans des puits déviés.
- L'outil de mesure ou d'intervention est disposé à la base d'une première section de tube constituant la partie terminale d'une colonne rigide. Il est relié à un élément support pourvu de moyens de retenue amovibles par lesquels il peut être rendu solidaire de la partie terminale de la colonne et d'une prise mâle multi-contacts. Les moyens de retenue sont enclenchés pour solidariser l'élément support à cette section. Par adjonctions successives de sections, l'outil de mesure ou d'intervention est descendu et poussé le long du puits jusqu'à atteindre la limite supérieure de la zone où les interventions sont prévues. Au moyen d'un raccord à fenêtre latérale, on introduit une prise femelle surmontée d'une barre de charge et on la propulse par un courant de fluide jusqu'à une fiche mâle multi-contacts ou on l'enfiche. On ajoute des sections de tube supplémentaires de façon à pousser l'outil jusqu'à ce que l'outil atteigne l'endroit prévu pour commencer les mesures. L'outil est pourvu de bras d'ancrage que l'on ouvre pour l'immobiliser dans le puits et l'on remonte plusieurs sections de la colonne de manière à éloigner l'outil de sa base. L'élément support vient alors en appui contre une butée à l'extrémité inférieure de la colonne. On peut alors procéder aux mesures soit de façon discontinue en déplaçant l'outil d'un emplacement au suivant après chaque mesure avec placage de l'outil contre la paroi du puits par ouverture des bras d'ancrage, soit de façon continue dans des limites plus ou moins étroites selon l'importance du recul de la colonne.
- Le déplacement de l'outil étant effectué dans tous les cas par traction sur la colonne, et celle-ci devant être raccourcie section après section au fur et à mesure de son retrait, on voit bien que la longueur maximale sur laquelle un mouvement continu est possible, est limitée à la longueur des sections utilisées.
- La méthode selon l'invention permet de s'affranchir de ces limitations.
- Comme la méthode décrite dans le brevet ci-dessus mentionné, la méthode perfectionnée selon l'invention comporte l'utilisation d'une colonne rigide comportant intercalé, un raccord à fenêtre latérale, d'un ensemble d'intervention constitué par exemple d'un ou plusieurs outils ou instruments de mesure, le positionnement ou le maintien de cet ensemble d'intervention dans une première position à une première extrémité d'une colonne rigide par un élément-support pourvu de moyens de verrouillage amovibles, l'introduction dans le puits de l'ensemble d'intervention associé à ladite première extrémité, la descente de l'ensemble d'intervention dans le puits par allongement de ladite colonne jusqu'à atteindre une zone où des mesures ou interventions sont prévues, la connexion électrique différée de l'ensemble d'intervention à un câble électro-porteur déroulé depuis une installation de surface, qui passe de l'extérieur à l'intérieur de la colonne rigide au travers de la fenêtre dudit raccord à fenêtre latérale, le déplacement dudit ensemble d'intervention de la première position jusqu'à une deuxième position où il est écarté de ladite première extrémité, et l'immobilisation sur commande de l'ensemble d'intervention dans le puits par ancrage contre les parois de celui-ci.
- La méthode se caractérise par :
- l'emploi de moyens de connexion électrique à enfichage différé pourvu d'éléments de verrouillage permettant de solidariser sur commande le câble électro-porteur et l'élément-support après sa descente dans le puits, et d'une colonne rigide pourvue d'un embout terminal de section suffisante pour laisser sortir tout entier hors de la colonne rigide l'élément-support relié auxdits moyens de connexions électrique quand ledit ensemble d'intervention est déplacé vers ladite deuxième position;
- le retrait de la colonne après ancrage de l'ensemble d'intervention dans le puits sur toute la longueur de la zone de mesure ou d'intervention, ledit ensemble d'intervention étant relié à l'installation de surface directement par l'intermédiaire dudit câble électro-porteur; et
- le retrait de l'ensemble d'intervention jusqu'à ladite première position par une traction exercée sur le câble par des moyens de manoeuvre en surface, jusqu'à la réintégration complète de l'élément-support dans la colonne rigide et son verrouillage.
- Le dispositif selon l'invention permet de conduire des interventions ou des opérations de mesure dans des puits. Il comporte une colonne rigide pourvue d'un raccord à fenêtre latérale, un ensemble d'intervention comportant par exemple un ou plusieurs instruments de mesure et des moyens d'ancrage permettant de l'immobiliser dans le puits, un élément-support réuni audit ensemble d'intervention par des moyens de liaison et déplaçable à l'intérieur de la colonne entre une première position où l'ensemble d'intervention est en appui contre une première extrémité de la colonne, et une deuxième position, l'élément-support étant pourvu de moyens de fixation permettant de verrouiller l'élément-support à la colonne dans sa première position, ces moyens de fixation étant télécommandables depuis une installation de surface et passant de l'extérieur à l'intérieur de la colonne rigide au travers du raccord à fenêtre latérale, un câble électro-porteur multi-conducteurs relié à un ensemble de commande et d'acquisition en surface, et un système de connexion différée dudit câble à l'ensemble d'intervention postérieurement à sa descente dans le puits.
- Le dispositif est caractérisé en ce que
- la colonne est pourvue, à sa première extrémité, d'un embout de section suffisante pour laisser sortir l'élément-support tout entier hors de la colonne en position de déverrouillage des moyens de fixation;
- le système de connexion différée comporte un connecteur enfichable en milieu humide et des moyens de verrouillage télécommandables depuis l'installation de surface pour fixer le connecteur à l'élément-support en position d'enfichage, et des moyens pour limiter l'accès aux moyens de fixation et aux moyens de verrouillage, de débris solides susceptibles d'empêcher leur fonctionnement.
- La structure du dispositif permet d'allonger autant qu'on le veut la zone d'intervention en continu sans être limité comme dans la méthode antérieure, par la longueur des sections de la colonne de poussée, et donc de réaliser éventuellement des interventions de façon régulière sans être gêné par des manoeuvres de raccourcissement périodiques de la colonne rigide par exemple.
- D'autres caractéristiques et avantages de la méthode et du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés où :
- la Fig.1 montre schématiquement un mode de réalisation du dispositif où l'outil est relié à son élément support par une liaison rigide;
- la fig.2 montre une étape à l'issue de laquelle l'outil d'intervention est conduit jusqu'à sa position de descente maximale; et
- la Fig.3 montre une autre étape où, après recul de la colonne, l'outil d'intervention est prêt à être déplacer tout au long de la zone d'intervention par traction sur le câble.
- Pour procéder à des interventions dans un puits 1 on y descend une colonne tubulaire ou tubing 2. A l'extrémité inférieure de la colonne 2, est adapté un ensemble d'intervention 3, qui peut être par exemple un outil de diagraphie.
- L'outil d'intervention 3 est fixé (Fig. 1) à une première extrémité d'une tige de liaison 4. L'extrémité opposée de cette tige 4 est connectée, à l'intérieur de la colonne 2, à un élément support 5 de section inférieure à celle de la colonne. Des doigts d'ancrage 6 sont montés pivotants par rapport à l'élément support 5. Sous l'action d'un moteur non représenté, ils peuvent être écartés jusqu'à une position d'ouverture (Fig. 1) où ils viennent se bloquer dans une rainure 7 ménagée dans la paroi intérieure de la colonne 2. L'élément support 5 comporte, du côté opposé à la tige 4, un prolongement tubulaire 8. Au centre du prolongement tubulaire 8 et suivant son axe, est disposée une fiche mâle multi-contacts 9. La colonne 2 est pourvue d'un renflement annulaire intérieur 10 qui sert au guidage vers la fiche mâle 9 d'une prise femelle adaptée 11. Celle-ci est connectée aux différents conducteurs d'un câble de commande 12 relié à une installation de surface 13 (Fig. 2) comportant des moyens de manoeuvre 14 et un ensemble 15 de commande et d'enregistrement adaptés à enregistrer des données captées par des moyens de mesure dans l'outil d'intervention 3. La prise femelle 11 est surmontée d'une barre de lestage tubulaire 16 de section sensiblement égale. La prise 11 comporte également des doigts d'ancrage 17 d'un type connu pouvant être écartés par action de moyens électro-magnétiques ou d'un moteur électrique. Des encoches 18 pour les doigts 17, sont ménagées dans la paroi intérieure du prolongement tubulaire 8. Les doigts peuvent s'y engager quand la fiche mâle 9 est en position d'enfichage correct. Le déverrouillage des doigts 17 permet la translation de l'élément support 5 par traction sur le câble 12 exercée par les moyens de levage 14 en surface. A l'intérieur de l'élément support 5, et de la tige 4 des conducteurs (non représentés) assurent l'interconnexion électrique du câble 12 et des différents conducteurs électriques de l'outil d'intervention.
- Des exemples de connecteurs électriques utilisant ce type de fiche mâle multi-contacts et de prise femelle adaptée, sont décrits par exemple dans le brevet européen EP 122 839 ou le brevet américain US 4 690 214.
- Un embout profilé 18 est rapporté à l'extrémité inférieure de la colonne tubulaire. Sa section intérieure est légèrement supérieure à celle de l'élément-support. La tige 4 reliant l'élément-support à l'outil d'intervention 3, est pourvue d'un épaulement périphérique 19 de section sensiblement égale à la section intérieure de la colonne, au voisinage de l'extrémité inférieure de celle-ci. En position de verrouillage de l'élément-support 5, l'épaulement 19 et l'embout profilé 18 coopèrent pour empêcher la pénétration de débris solides à l'intérieur de la colonne tubulaire, susceptibles de bloquer l'ouverture des doigts de retenue 6 de l'élément-support.
- L'outil d'intervention 3 est pourvu d'un bras ou de plusieurs bras d'ancrage 20 montés pivotants par rapport au corps de l'outil 3 et susceptibles en position d'écartement, de l'immobiliser dans le puits. Chaque bras 20 est actionné par des moyens moteurs non représentés pouvant être commandés depuis l'ensemble de commande 15 en surface.
- Les opérations de mise en place de l'outil d'intervention précédemment décrits et la conduite des opérations au moyen de l'outil se déroulent de la manière suivante :
- L'outil 3 prolongé de la tige 4 est introduit dans la section terminale de la colonne 2 et raccordé mécaniquement et électriquement à la base de l'élément support 5. Celui-ci est positionné dans la colonne de manière à pouvoir enclencher les doigts 6 dans la rainure 7 et à placer l'épaulement 19 au voisinage de l'ouverture de la colonne 2. La vanne 25 est fermée.
- L'outil d'intervention 3 avec son élément de support 5 verrouillé dans la colonne 2 , est descendu dans le puits et des sections de colonne sont progressivement rajoutés pour l'amener jusqu'à la partie supérieure de la zone de puits où des opérations doivent avoir lieu.
- Dans cette position, à l'extrémité supérieure du tubage, on introduit la prise multi-contacts 11 reliée au câble de transmission 12 et surmontée par sa barre de charge 16, et on met en place un raccord spécial à fenêtre latérale 21 du type "Side Entry Sub" à travers l'ouverture duquel passe le câble 12.
- La prise 11 surmontée de sa barre de charge 16, est ensuite descendue dans le puits 1 au bout du câble de commande 12 soit par gravité si c'est possible, soit propulsée par pompage jusqu'à ce qu'elle s'enfiche sur la fiche multi-contacts 9, comme décrit dans le brevet européen précité EP 122 839. On commande alors le verrouillage des doigts 17 dans leurs encoches 18.
- Des sections rigides de conduite sont assemblées à l'extrémité supérieure de la colonne 2, de manière à assurer la progression de l'extrémité inférieure où se trouve l'outil 3, jusqu'à ce que celui-ci ait atteint sensiblement l'emplacement de sa première mesure ou/et intervention.
- L'outil d'intervention 3 parvenu dans la position prévue pour le début des opérations, est éloigné de l'extrémité de la colonne en télécommandant depuis la surface, la fermeture des doigts d'ancrage 6 et éventuellement en établissant un courant de fluide dans la colonne de manière à écarter l'outil de sa première position. Ceci est rendu possible en déroulant des longueurs de câbles au travers du raccord à fenêtre où il passe librement.
- On télécommande l'ouverture des bras d'ancrage 20 de l'outil de mesure de manière à l'immobiliser dans le puits.
- On remonte ensuite progressivement la colonne de manière que sa base atteigne la partie supérieure de la portion de puits où les mesures sont effectuées (Fig. 3).
- L'outil de mesure se trouve alors relié à lui par l'intermédiaire d'une longueur de câble 12 pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres.
- On peut alors procéder aux interventions prévues. Avec cet agencement, on a la faculté si l'intervention en cours le requiert, de déplacer l'outil tout au long de la zone utile, en tirant sur le câble au moyen d'un appareil de levage en surface. Il est possible par exemple de faire des diagraphies en continu sur une longueur importante du puits.
- Dans le mode de réalisation décrit, l'outil d'intervention 3 est relié à son élément-support 5 par une tige rigide 4 et il reste à l'extérieur de la colonne tubulaire 2.
- On ne sortirait pas du cadre de l'invention néanmoins en remplaçant la tige rigide 4 par un élément du câble multi-lignes à connexion préétablie ou pourvu d'un connecteur enfichable de façon différée en milieu humide comme le connecteur (9, 11). On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en prolongeant la colonne tubulaire 2 à sa base par un carter pouvant contenir au moins une partie de l'outil d'intervention 3. La présence d'un carter protecteur est parfois utile lorsque le puits est encombré ou bien traversé des cavités où l'outil d'intervention peut venir s'engager et se bloquer. Avec un carter protecteur plus résistant on peut sans crainte de léser l'outil procéder à des manoeuvres de dégagement pour le ramener dans l'axe du puits.
- Par cet emploi d'un tel élément de câble suffisamment résistant pour supporter les efforts de traction de l'outil mais néanmoins suffisamment souple pour éviter la transmission au corps de l'outil des vibrations qui peuvent se propager le long de la colonne rigide, on peut améliorer le rapport du signal au bruit des capteurs sismiques.
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