FR2476205A1 - Procede d'etude hydrodynamique par prelevement d'echantillons de fluide de forages non tubes, et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LA GEOPHYSIQUE DES EXPLOITATIONS PETROLIERES. LE PROCEDE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST CARACTERISE EN CE QUE, LORS DU PRELEVEMENT DU PREMIER ECHANTILLON DE FLUIDE DE LA COUCHE, ON DETERMINE LA PRESSION DE SATURATION DES GAZ DISSOUS DANS LEDIT ECHANTILLON, ET QUE L'ON EXECUTE LE PRELEVEMENT DES ECHANTILLONS SUIVANTS SOUS UNE PRESSION PLUS HAUTE QUE LA PRESSION DE SATURATION DES GAZ DISSOUS DANS LEDIT ECHANTILLON. L'INVENTION PERMET NOTAMMENT D'ETABLIR UNE DIFFERENCE DE PRESSION OPTIMALE A LA COUCHE PENDANT LE POMPAGE DU FILTRAT DE LA BOUE DE FORAGE SE TROUVANT DANS LA COUCHE ET PENDANT L'ETUDE HYDRODYNAMIQUE.
Description
La présente invention concerne le domaine de la géophysique des exploitations pétrolières, et a notamment pour objet un procédé et un dispositif pour l'étude hydrodynamique des forages non tubés.
Dans la pratique de l'exploitation des champs pétrolifères, on se heurte au problème de la détermination des paramètres hydrodynamiques de la couche dans un forage non tubé, avant sa mise en production ou pour décider de la nécessité de son tubage. Se rapportent à ces paramètres: la pression de couche, la pression de saturation des gaz dissous dans le fluide de la couche, l'hydroconductibilité, la perméabilité, la puissance effective, etc. Les paramètres hydrodynamiques peuvent entre mesurés par des procédés d'action directe, au moyen de divers dispositifs que l'on descend dans le forage à l'aide d'un câble de diagraphie.
L'un des procédés connus de détermination des paramètres hydrodynamiques est l'étude de la couche à l'aide d'un dispositif d'essai de production appelé testeur de couches", suspendu à un cible de diagraphie.
Lors de la réalisation de ce procédé, on établit une pression de prélèvement de l'échantillon de fluide de la couche égale à la pression atmosphérique, aussi la couche est-elle soumise à une différence de pression pratiquement égale à la pression de la couche. Le fluide de la couche remplit une chambre destinée à-le recevoir et dans laquelle ce fluide comprime un mélange gaz-liquide, puis provoque une compression élastique du liquide. Au cours du prélèvement de l'échantillon la pression varie de la pression de prélèvement à la pression de couche et est enregistrée par un capteur. La pression de la couche est déterminée d'après la portion finale de la courbe enregistrée. Ensuite on détermine la perméabilité par calcul.
Toutefois, la création d'une différence de pression aussi élevée à la couche provoque des effets indésirables il se produit des dégagements des gaz dissous dans le fluide de la couche, la filtration vers le testeur prend un caractère biphasé. En outre, par suite des grandes vitesses impliquées, la filtration n'est plus régie par une loi linéaire. Au cours du remplissage de la chambre fermée du testeur de couches, la pression monte. En conséquence, la condition limite à la surface de prélèvement de l'échantillon pour la solution du problème de la venue du fluide au testeur de couches est variable dans le temps.Les causes énumérées compliquent les calculs portant sur la venue du fluide au testeur de couches et abaissent la précision de la détermination des paramètres hydrodynamiques
On connatt un procédé appliqué dans la pratique, comprenant l'ouverture de la couche, l'appel de fluide de la couche, la détermination de la pression de couche et le prélèvement d'un échantillon de fluide de la couche sous une différence constante entre la pression de couche et la pression de prélèvement de l'échantillon.Le maintien d'une pression constante pendant le prélèvement de l'échantillon ne prévient pas le processus indésirable se déroulant dans la couche lors du prélèvement de l'échantillon, c'est-à-dire le dégagement des gaz dissous dans l'échantillon, si la pression sous laquelle s'effectue le prélèvement est inférieure à la pression de saturation des gaz dissous dans le fluide de la couche. La constance de la pression ne fait que simplifier la condition limite à la surface de prélèvement de l'échantillon pour la solution du problème de la venue du fluide au testeur de couches suspendu au câble de diagraphie. Il s'ensuit que, dans certains cas, la filtration peut avoir un caractère biphasé, ce qui abaisse la précision de détermination de la perméabilité des roches. Les résultats peuvent, dans ce cas, être de quelques dizaines de fois inférieurs aux chiffres réels.La pression de saturation des gaz dans les différentes couches varie dans une plage étendue elle est basse dans les couches à saturation incomplète des gaz et se rapproche de la pression de couche dans les couches à chapeau de gaz (à gaz libre), Dans les forages de prospection, la valeur de la pression de saturation des gaz dissous dans le fluide de la couche est inconnue.
On connatt un procédé appliqué dans la pratique, comprenant l'ouverture de la couche, l'appel de fluide de la couche, la détermination de la pression de couche et le prélèvement d'un échantillon de fluide de la couche sous une différence constante entre la pression de couche et la pression de prélèvement de l'échantillon.Le maintien d'une pression constante pendant le prélèvement de l'échantillon ne prévient pas le processus indésirable se déroulant dans la couche lors du prélèvement de l'échantillon, c'est-à-dire le dégagement des gaz dissous dans l'échantillon, si la pression sous laquelle s'effectue le prélèvement est inférieure à la pression de saturation des gaz dissous dans le fluide de la couche. La constance de la pression ne fait que simplifier la condition limite à la surface de prélèvement de l'échantillon pour la solution du problème de la venue du fluide au testeur de couches suspendu au câble de diagraphie. Il s'ensuit que, dans certains cas, la filtration peut avoir un caractère biphasé, ce qui abaisse la précision de détermination de la perméabilité des roches. Les résultats peuvent, dans ce cas, être de quelques dizaines de fois inférieurs aux chiffres réels.La pression de saturation des gaz dans les différentes couches varie dans une plage étendue elle est basse dans les couches à saturation incomplète des gaz et se rapproche de la pression de couche dans les couches à chapeau de gaz (à gaz libre), Dans les forages de prospection, la valeur de la pression de saturation des gaz dissous dans le fluide de la couche est inconnue.
Aussi, le procédé connu ne garantit-il pas le prélèvement de l'échantillon de fluide de la couche en cas de venue monophasée du fluide au testeur de couche suspendu au câble de diagraphie pendant l'étude hydrodynamique.
On connaît un dispositif pour le prélèvement d'échantillons de liquide et de gaz d'une couche dans des forages non tubés, que l'on descend dans le forage à l'aide d'un cible de diagraphie et qui comprend un système hydraulique pour la fermeture étanche de la zone de prélèvement et la commande de la soupape de la chambre de prélèvement de l'échantillon de fluide dans la couche, des cavités mises en communication par un distributeur à tiroir avec les chambres de vérins à double effet, un solénoïde pour la manoeuvre du distributeur.
Ce dispositif ne permet pas de changer la différence de pression à la couche pendant le prélèvement de l'échantillon de fluide de la couche, ce qui abaisse l'efficacité de l'étude et la précision de détermination des paramètres hydrodynamiques de la couche, notamment de la perméabilité et de l'hydroconductibilité.
Aux Etats-Unis, pour l'étude hydrodynamique, les dispositifs qui ont trouvé la plus large application sont ceux dans lesquels on utilise, pour la diminution de la différence de pression à la couche, des résistances hydrauliques spéciales. Ces dispositifs comprennent un système hydraulique, un sous-ensemble de serrage, un capteur de pression, un résistivimètre, un capteur de venue de fluide de la couche, un élément d'étanchéité et une chambre de prélèvement de l'échantillon de fluide de la couche. Les résistances hydrauliques sont réalisées sous la forme d'1me cavité à piston séparateur. Le fluide prélevé déplace le piston séparateur, au-dessous duquel la cavité est remplie de liquide de travail; ce liquide est alors expulsé vers une cavité auxiliaire à travers un raccord ou ajutage calibré (résistance hydraulique).On utilise un jeu d'ajutages calibrés, car chaque résistance hydraulique ne peut être employée que dans une plage étuite de perméabilité. Pour utiliser de tels dispositifs, il faut évaluer au prdaZable-le le paramètre à étudier, ce qui complique leur emploi et abaisse l'efficacité des études.
Le transvasement du liquide de travail de la cavité auxiliaire vers la cavité principale s'avère impossible à l'intérSeur-du forage, de sorte qu'une seule opération de descente-remontée de la sonde ne permet d'étudier qu'un seul point de la couche
On connait des dispositifs pour le prélèvement du fluide d'une couche, comprenant un moteur électrique, une pompe, un système hydraulique, un sous-ensemble de serrage, un élément d'étanchéité, une chambre à volume variable pour le prélèvement de l'échantillon de fluide de la couche, un capteur de pression, un capteur de venue du fluide de la couche. La différence de pression à la couche est produite par la pompe entraînée par lemoteuéélectrique.
On connait des dispositifs pour le prélèvement du fluide d'une couche, comprenant un moteur électrique, une pompe, un système hydraulique, un sous-ensemble de serrage, un élément d'étanchéité, une chambre à volume variable pour le prélèvement de l'échantillon de fluide de la couche, un capteur de pression, un capteur de venue du fluide de la couche. La différence de pression à la couche est produite par la pompe entraînée par lemoteuéélectrique.
Cette circonstance permet de mettre le dispositif en action à plusieurs reprises et d'étudier en une seule descente du dispositif dans le forage un nombre illimité de points de la couche. Toutefois, la différence de pression à la couche n'est pas réglable et elle est déterminée par la puissance du moteur et le débit de la pompe, alors que la différence de pression à produire à la couche doit avoir une valeur correspondant aux paramètres hydrodynamiques dela couche, dans un cas, ét une valeur correspondant aux résultats d'investigations antérieures ou de données a priori quelconques, dans un autre cas
On connais un dispositif pour le prélèvement d'échantillons de fluide d'une couche. Ce dispositif comprend un moteur électrique, une pompe à pistons, un sous-ensemble de serrage du dispositif contre la paroi du forage, un élément d'étanchéité situé sur le corps du dispositif et une chambre à volume variable de réception de l'échantillon. Après descente du dispositif dans le forage et après son positionnement au point à étudier de la couche, il est serré contre la paroi du forage,puis à l'aide de la pompe, le fluide de la couche est pompé sous une différence déterminée de pression à la couche. La différence de pression est constante et déterminée par le débit de la pompe et la puissance de son moteur électrique.
On connais un dispositif pour le prélèvement d'échantillons de fluide d'une couche. Ce dispositif comprend un moteur électrique, une pompe à pistons, un sous-ensemble de serrage du dispositif contre la paroi du forage, un élément d'étanchéité situé sur le corps du dispositif et une chambre à volume variable de réception de l'échantillon. Après descente du dispositif dans le forage et après son positionnement au point à étudier de la couche, il est serré contre la paroi du forage,puis à l'aide de la pompe, le fluide de la couche est pompé sous une différence déterminée de pression à la couche. La différence de pression est constante et déterminée par le débit de la pompe et la puissance de son moteur électrique.
Après remplissage de la chambre de réception de l'échantil- lon par le fluide, l'échantillon peut être expulsé dans le forage pour un nouveau prélèvement d'échantillon, soit à ce même point de la couche, soit à un autre. Au besoin, l'échantillon de fluide de la couche peut être monté au
Jour. La puissance transmise au moteur électrique est limitée par les caractéristiques du cabale, de sorte que la valeur de la dépression à la couche pour un débit constant de la pompe est elle aussi limitée. Dans le cas où les paramètres hydrodynamiques de la couche sont bas, ou bien lors de l'arrachement du gâteau ou "cake" de la paroi du orage au début de L'étude, la différence de pression peut s'avérer insuffisante, ce qui ne permet pas de provoquer la venue du fluide de la couche.D'autre part, dans le cas de bons paramètres hydrodynamiques, la réali- saion du prélèvement de l'échantillon de la couche ne requiert pas une grande différence de pression, aussi la puissance moteur électrique n'est-elle pas utilisée complètement; ce qui, en définitive, abaisse la qualité des résultat de l'étude et entraîne une augmentation de la durée de l'esai. La différence de pression à la couche n'est pas réglable.
Jour. La puissance transmise au moteur électrique est limitée par les caractéristiques du cabale, de sorte que la valeur de la dépression à la couche pour un débit constant de la pompe est elle aussi limitée. Dans le cas où les paramètres hydrodynamiques de la couche sont bas, ou bien lors de l'arrachement du gâteau ou "cake" de la paroi du orage au début de L'étude, la différence de pression peut s'avérer insuffisante, ce qui ne permet pas de provoquer la venue du fluide de la couche.D'autre part, dans le cas de bons paramètres hydrodynamiques, la réali- saion du prélèvement de l'échantillon de la couche ne requiert pas une grande différence de pression, aussi la puissance moteur électrique n'est-elle pas utilisée complètement; ce qui, en définitive, abaisse la qualité des résultat de l'étude et entraîne une augmentation de la durée de l'esai. La différence de pression à la couche n'est pas réglable.
en^dant le pompage du filtrat de la boue de forage e trouvant dans la couche, il est souhaitable que la différence de pression a la couche soit produite automatiquement compte tenu des propriétés hydrodynamiques de la couche ce qui permet d'utiliser d'une manière optimale la puissance du moteur pour le pompage du filtrat en un temps minimal. Lors de l'étude hydrodyamique avec prélèvement d'un échantillon de fluide de la couche, il est sourhaitable de régler la différence de pression à distance, de façon à conserver le caractère monophasé de la venue -du fluide.
On s'est donc proposé d'élaborer un procédé d'étude hydrodynamique des forages non tubés, qui permettrait d'établir une différence de pression optimale à la couche pendant le pompage du filtrat de la boue de forage se trouvant dans la couche et pendant l'étude hydrodynamique, ainsi que de créer un dispositif destiné à être suspendu à un câble de diagraphie pour l'étude des couches dans les forages non tubés, dont le système hydraulique permettrait d'établir la différence de pression optimale à la couche, afin d'accrottre la précision de détermination des paramètres hydrodynamiques des couches, d'augmenter l'efficacité géologique de l'étude des couches et d'améliorer la qualité de cette étude.
La solution consiste en ce que, dans le procédé d'étude hydrodynamique des forages non tubés par ouverture de la couche dans l'une des zones du forage, suivie du prélèvement d'échantillons du fluide de la couche dans cette zone, par création d'une pression dans la chambre dans laquelle est prélevé l'échantillon de fluide de la couche et maintien d'une différence constante entre la pression de couche et la pression régnant dans. la chambre pendant le prélèvement de ltéchantillon, d'après l'invention, lors du prélèvement du premier échantillon, on détermine la pression de saturation des gaz dissous dans l'échantillon de fluide de la couche, et 5'on exécute le géfvement des échantillons suivants sous une pression plus haute que la pression de saturation des gaz dissous dans l'échantillon de fluide de la couche.
La solution consiste également en ce que, dans le dispositif destiné à être suspendu à un câble de diagraphie pour l'étude des couches dans les forages non tubés, conformément au procédé, objet de 1 'invention, du type comprenant un corps dans lequel sont placés un moteur électrique, une pompe à pistons avec des canaux et des clapets d'aspiration et de refoulement, lesdits pistons étant liés mécaniquement à l'arbre du moteur, une chambre à volume variabl2 pour la réception d'un échantillon de fluide de la couche, mise en communication avec le canal d'aspiration de la pompe à pistons et ayant un capteur de pression et un piston séparateur sur lequel est placé un capteur de venue du fluide de la couche, un canal de rejet du fluide de la couche dans le forage avec un résistivimètre, et un élément d'étanchéité placé sur ledit corps, et comprenant un trou mettant la chambre de réception de l'échantillon de fluide de la couche en communication avec la zone isolée de paroi du forage, il est prévu, d'après l'invention, un régulateur de la pression régnant dans la chambre de réception de l'échantillon de fluide de la couche, monté dans un canal entre les clapets d'aspiration et de refoulement de la pompe à pistons.
Il est avantageux que le régulateur de pression soit réalisé sous la forme d'un tiroir à ressort placé dans un fourreau ayant le long de son axe une série de trous, chacun desquels met individuellement en communication le canal d'aspiration avec le clapet d'aspiration correspondant de la pompe, le tiroir étant placé de façon qu'il puisse masquer les trous du fourreau , et que la cavité au-dessous du tiroir soit mise en communication hydraulique avec le canal de refoulement de la pompe à pistons.
Il est souhaitable que le régulateur de pression soit doté d'une came disposée coaxialement au tiroir et réalisée sous la forme d'un piston monté de façon qu'il puisse effectuer, par rapport à un ergot fixe, des déplacements cycliques sur des distances suffisantes pour que le tiroir masque les trous du fourreau, ces distances étant déterminées par des rainures disposées suivant la génératrice du piston et ayant une forme correspondant à la forme de l'ergot.
L'application de l'invention permet d'accroitre la précision de détermination des paramètres hydrodynamiques de la couche, de réduire la durée de l'étude, d'élever l'Cficacité géologique de l'étude des couches dans les forages non tubés et d'améliorer la qualité de cette étude. Dans le cas d'une étude détaillée de couches de puissance moyenne (io à 15'mètres), la durée de l'étude peut être réduite de 2 à 3 heures.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente le graphique de la pression de l'échantillon de fluide de la couche en fonction de l'accroissement de son volume; d'après l'invention;
- la figure 2 représente un dispositif suspendu à un câble de diagraphie pour la réalisation du procédé d'étude hydrodynamique des forages non tubés, en coupe longitudinale, d'après l'invention;
- la figure 3 représente la conception du fourreau du régulateur de pression, d'après l'invention;
- la figure 4 représente la forme de la rainure réalisée dans la came de commande à distance du régulateur de pression d'après l'invention.
- la figure 1 représente le graphique de la pression de l'échantillon de fluide de la couche en fonction de l'accroissement de son volume; d'après l'invention;
- la figure 2 représente un dispositif suspendu à un câble de diagraphie pour la réalisation du procédé d'étude hydrodynamique des forages non tubés, en coupe longitudinale, d'après l'invention;
- la figure 3 représente la conception du fourreau du régulateur de pression, d'après l'invention;
- la figure 4 représente la forme de la rainure réalisée dans la came de commande à distance du régulateur de pression d'après l'invention.
Le procédé d'étude hydrodynamique des forages non tubés est réalisé de la façon suivante.
On ouvre la couche : on arrache le gâteau ou "cake" de la paroi du forage en créant à la couche une différence de pression maximale. On pompe le filtrat de la boue de forage ayant pénétré dans la couche pendant le forage, jusqu'à ce que le fluide de la couche en sorte pur, On détermine la pression de la couche. A cet effet, on prélève un échantillon de fluide de la couche et l'on maintent remplie de fluide la chambre de réception de l'échantillon de fluide de la couche jusqu'à ce que la pression de couche se rétablisse complètement. On enregistre la pression pendant son rétablissement. Puis on rejette ltéchantillon dans le forage.
On détermine la pression de saturation des gaz dissous dans l'échantillon de fluide de la couche. A cet effet, alors que la différence de pression de la couche est minimale, on prélève de la couche un échantillon de guide de volume plus petit que le volume maximal de la chambre de réception de l'échantillon de fluide de la couche. On ferme hermétiquement l'échantillon et on fait varier de force son volume. Pendant la variation du volume de l'échantillon on enregistre la pression P (figure 1) et l'accroissement de volume # V.La portion 1 du graphique est caractérisée par une baisse de la pression de la valeur P1, sous laquelle a été prélevé l'échantillon, a la valeur P2 de saturation des gaz dissous dans le fluide de la couche et par une augmentation élastique du volume occupé par l'échantillon de fluide de la couche.
La portion 2 est caractérisée par une expansion du mélange de liquide et de gaz dégagés à partir de l'état dissous.
Le point 3 caractérise le début du dégagement des gaz se trouvant dans la solution, à la pression P2 correspondante de saturation des gaz dissous dans l'échantillon de fluide de la couche. A la fin de l'augmentation du volume de l'échantillon de fluide de la couche, sa pression atteint la valeur P3. Ensuite on rejette l'échantillon dans le forage et on procédé au prélèvement des échantillons suivants sous une pression P1 plus haute que la pression P2 de saturaton, après quoi on détermine les paramètres de a couche par exemple la permeabilité, l'hydroconduc- tibilité;;
L'exemple concret suivant de mise en oeuvre du proced faisant l'objet de a'nvention permettra de mieux fixer les idées Exemple.-
Lors de l'étude d'une couche dévonienne du gisement de Romachinskofe en URSS, en a obtenu les résultats suivants. Pression de couche : 240 kg/cm. Pression de prélèvement des échantillons : 214 kg/cm. Pression de saturation des gaz dissous dans l'échantillon de fluide rde la couche 182 kg/cm253. A la fin de l'essai, le volume de l'échantillon ayant augmenté de deux fois, la pression régnant dans la chambre de réception de l'échantillon a diminué jusqu'à 105 kg/cm2.L'échantillon suivant a été prélevé sous la pression de 190 kg/cm2, la venue du fluide de la couche conservant son caractère monophasé.
L'exemple concret suivant de mise en oeuvre du proced faisant l'objet de a'nvention permettra de mieux fixer les idées Exemple.-
Lors de l'étude d'une couche dévonienne du gisement de Romachinskofe en URSS, en a obtenu les résultats suivants. Pression de couche : 240 kg/cm. Pression de prélèvement des échantillons : 214 kg/cm. Pression de saturation des gaz dissous dans l'échantillon de fluide rde la couche 182 kg/cm253. A la fin de l'essai, le volume de l'échantillon ayant augmenté de deux fois, la pression régnant dans la chambre de réception de l'échantillon a diminué jusqu'à 105 kg/cm2.L'échantillon suivant a été prélevé sous la pression de 190 kg/cm2, la venue du fluide de la couche conservant son caractère monophasé.
Le dispositif destiné à être suspendu à un cible de diagraphie pour l'étude des couches dans des forages non tubés, conformément au procédé de l'invention, comprend un moteur électrique 1 (figure 2) lié mécaniquement à une pompe 2 à pistons, ayant des clapets 3d'aspiration et des clapets 4 de refoulement montés dans le corps 5. Sur le corps 5 est monté un sous-ensemble 6 pour le serrage du dispositif contre la paroi du forage, situé sur le c8té opposé à celui où se trouve un élément d'étanchéité 7 qui isole la zone de la paroi du forage dans laquelle s'effectue le prélèvement d'un échantillon de la couche.
Le dispositif comprend aussi une soupape de commutation 8 pour la commande du prélèvement de l'échan- tillon de la couche dans la chambre 9 de réception de l'échantillon de fluide de la couche, cette chambre comportant un piston séparateur 10, ainsi que pour la commande du rejet de l'échantillon dans le forage. Une soupape separatrice 97 met la chambre 9 en communication avec la cavité d'un compensateur 12. Pour égaliser la pression régnant dans le système hydraulique et celle régnant dans le forage, le compensateur comporte-un piston 13 soutenu par un ressort 14. Un capteur de pression 15 est mis en communication avec la chambre 9 de réception de l'échantillon, Le régulateur de la pression régnant dans la chambre 9 comporte un fourreau 16 avec des trous 17. Dans le fourreau 16 est placé un-tiroir 18 qui est maintenu dans la position requise par un ressort 19. Le tiroir 18 est supporté par une came 20 pourvue d'une rainure 21 et positionnée par un ergot 22.
Un capteur 23 de venue de fluide de la couche est relié au piston séparateur 10-de la chambre 9. Un résisti- vimètre 24 est logé dans le canal 25 de rejet de l'échantillon dans le forage.
L'élément d'étanchéité 7 comporte un trou 26 qui met en communication une zone de la paroi du forage avec la chambre 9 via un canal 27. Le canal d'aspiration 28 de la pompe 2 est relié par un canal 29 à la cavité de la chambre 9 se trouvant au-dessous du piston séparateur 10.
Le canal 30 de refoulement est relié par un canal 31 à la cavité du compensateur 12 se trouvant au-dessus du piston séparateur 13.
Le corps 5 est fixé à un câble de diagraphie 32.
Le fourreau 16 (figure 3) est pourvu de trous 17 séparés par des distances li, 12, 13
ta rainure 21 (figure 4) de la came 20 comporte des branches 33.et des branches 34, 35, 36, 37 de course du tiroir 18, dont les longueurs correspondent aux distances li, 12, 13 (figure 3) entre les trous 17 du fourreau 16.
ta rainure 21 (figure 4) de la came 20 comporte des branches 33.et des branches 34, 35, 36, 37 de course du tiroir 18, dont les longueurs correspondent aux distances li, 12, 13 (figure 3) entre les trous 17 du fourreau 16.
On descend dans.le: forage le dispositif suspendu au bout du câble de diagraphie 32 (figure 2), jusqu'à la profondeur de gisement de la couche à étudier, puis, à laide du sous-ensemble 6, on serre le dispositif contre la paroi du forage par l'intermédiaire de son élément d'étanchéité 7. A l'aide de la soupape 8 on obture le canal de rejet 25 et on met-la chambre 9 en communication avec le canal 27. On met. en marche le moteur électrique 1.
La pompe 2 aspire alors le liquide de travail, par exemple l'huile, dans la chambre 9 et le refoule vers le compensateur 12 par les canaux 31 et 29, le piston 13 comprimant alors le ressort 14. La soupape Il est alors fermée. Le piston 10 se déplace et l'échantillon de fluide de la couche arrive dans la chambre 9. Pendant le prélèvement de l'échantillon on mesure la pression P1 (figure 1) régnant dans la chambre 9 (figure 2) au moyen du capteur 1% et la vitesse de déplacement du piston 10, au moyen du capteur de venue 23.
Lors de l'étude de couches présentant de bons paramètres hydrodynamiques r la venue de fluide ne nécessite pas la création d'une différence. de pression élevée à la couche, aussi la force agissant sur le tiroir 18 est-elle insuffisante pour comprimer son ressort 19; le tiroir reste donc en position initiale, de sorte que tous les trous 17 du fourreau 16 restent ouverts ét la pompe 2 fournit son débit maximal.
Quand les couches à étudier présentent de mauvais paramètres hydrodynamiques, la venue de fluide à partir de la couche-nécessite la création d'une forte différence de pression à la couche. Sous l'effet de cette forte différence de pression sur ses deux faces, le tiroir 18 comprime le ressort 19 et, en se déplaçant dans le fourreau 16, masque un ou plusieurs trous 17 mettant le canal d'aspiration 28 en communication avec les clapets d'aspiration 3 de la pompe 2. Les pistons dont le canal d'aspiration 17 est obturé sont mis hors d'action, par conséquent le nombre de couples piston-cylindre en action dans la pompe 2 diminue et le débit de cette pompe devient plus faible.Vu que la puissance transmise à la pompe 2 est constante, la diminution de son débit s t accompagne d'une augmentation de la différence pression créée par elle. Plus la perméabilité de la couche est basse, plus la différence de pression devant être produite à la couche pour en pomper le filtrat de la boue de forage est élevée et, par conséquent, plus le nombre de couples piston-cylindre mis hors d'action par le tiroir 18 est grand et plus le débit de la pompe 2 devisent faible. Le régulateur de pression maintient automatiquement le régime optimal de soutirage du filtrat de la boue de forage en fonction des paramètres hydrodynamiques de la couche.Les distances lî, 12, 13 (figure 3) entre les trous 17 du fourreau 16 et les caractéristiques du ressort 19 sont choisies de telle façonqu'à tous les régimes de marche de la pompe 2 le travail effectué par cite pompe (c'est-àdire le produit de son débit par la pression qu'elle crée) reste constant.
Après remplissage de la chambre 9 par l'échantillon, à l'aide de la soupape commandée 8 on met cette chambre en communication avec le forage, et, à l'aide de la soupape séparatrice 11, on met le compensateur 12 en communication avec la chambre 9. Il s'ensuit que le liquide se trouvant dans la cavité du compensateur 12 en est chassé sous l'action du ressort 14 et passe dans la chambre 9 de-réception de l'échantillon, d'où l'échantillon rejeté dans le forage. Après avoir remis les soupapes 8 et 11 en position initiale, on répète le prélèvement dUchan- tillon au point considéré de la couche jusqu'à l'apparition d'un fluide de couche pur. L'apparition de ce fluide pur de la couche est déterminée d'après les indications du résistivimètre 24 enregistrant les variations de la résistance du fluide.
Après avoir pompé de la zone de pénétration le filtrat de la boue de forage, on procède au prélèvement dlun échantillon sous une différence de pression déterminée à la couche. A cet effet, en déplaçant successivement en translation la came 20 par commande à distance, hydraulique ou électrique à l'aide d'un solénoïde (non représenté sur la figure 2), on fait déplacer le tiroir 18 dans le fourreau 16 de façon à masquer le nombre voulu de trous 17 (figure 3).
Au départ, la came 20 est en position initiale 0" dans la branche 34 (figure 4) de la rainure 21 (figure 2).
Lors de son mouvement en descente, l'ergot 22 fait tourner la came 20 dans le sens horaire ( pour un observatueur placé au-dessus de la came 20) et vient occuper sa position haute dans la branche 33 se trouvant à droite (sur la figure4). Pendant son mouvement en montée, l'ergot 22 fait à nouveau tourner la came 20, et s'engags dans la branche 35 (figure 4) de la rainure 21 (figure 2), la came 20 se déplace sur une distance lî (figure 3) par rapport à la position no" et fait déplacer sur la même distance le tiroir 18, qui vient masquer un trou 17 du fourreau 16. Au second cycle, le tiroir 18 se déplace sur une distance la correspondant à la branche 36 (figure 4) et masque deux trous 17 (figure 3) du fourreau 16. Au troisième cycle, le tiroir 18 se déplace sur une distance 13 correspondant à la branche 37 (figure 4) et masque trois trous 17 (figure 3) du fourreau 16. Au quatrième cycle, la came 20 (figure 2) et le tiroir 18 reviennent à la position O". Ainsi s'effectue le choix à distance de la différence de pression à\la couche.
Ensuite on arrête le moteur électrique 1, le sousensemble 6 remet l'élément d'étanchéité 7 en positiân-initiale.
i D'une manière analogue on étudie dans le forage toutes les couches présentant de l'intérêt sans remonter le dispositif au jour.Au besoin; l'échantillon prélevé peut-Stre monté au jour. Le procédé.proposé d'étude hydrodynamique des couches est mis en oeuvre de ia façon suivante.
Lors de l'arrachement du gateau de la paroi du forage, le régulateur de pression fonctionne en régime.
automatique et règle la pression la valeur nécessaire en masquant tel ou tel nombre de trous 17 du fourreau 16 à l'aide du tiroir 18. Après arrachement du gteau, on pompe le filtrat de la boue de forage se trouvant dans la zone de pénétration. Lors de cette opération, le régulateur de pression crée la différence de pression optimale à la couche, en fonction de la perméabilité de la couche. *
Le filtrat se trouvant dans la zone de pénétration en est pompé en un temps qui est minimal pour la puissance donnée du moteur 1. On détermine la pression de couche.
Le filtrat se trouvant dans la zone de pénétration en est pompé en un temps qui est minimal pour la puissance donnée du moteur 1. On détermine la pression de couche.
A cet effet, après prélèvement de l'échantillon de fluide de la couche, on-maintient le piston 10 en position extrême basse jusqu'au rétablissement de la pression à sa valeur dans la couche, le canal 25 de rejet de l1échantil- lon dans le forage étant obturé. On enregistre la pression de couche à l'aide du capteur 15, puis on rejette l'échantillon dans le forage par le canal 25 en ouvrant la soupape 11.
On détermine la pression P2 (figure 1) de saturation des gaz dissous dans le fluide de la couche. A cet effet, on exécute le prélèvement d'un échantillon de fluide de la couche sous une différence de pression à la couche de valeur minimale. ta différence de pression se règle à l'aide du régulateur de pression, en masquant à distance tel ou tel nombre de trous 17 du fourreau 16 à l'aide de -la came 20. Quand la chambre 9 est remplie à peu près à la moitié de son volume, on la ferme hermétiquement à l'aide de la soupape 8. On continue le pompage du liquide se trouvant dans la cavité située au-dessous du piston séparateur 10, via le canal 29, aussi se produit-il une variation forcée du volume de ltéchantillon prélevé.La pression P (figure 1) est alors enregistrée parle capteur 15 (figure 2), simultanément avec l'accroissement de volume fN Y (figure 1) qui est mesuré à l'aide du capteur 23 de venue de fluide de la couche. On obtient' le graphique représenté sur la figure 1, d'après lequel on détermine la pression P2 de saturation des gaz dissous dans le fluide de la couche. Ensuite on rejette l'échantillon par le canal de rejet 25, en ouvrant les soupapes 8 et 11. Puis on procède à l'étudie hydrodynamique prélèvement d'un ou de plusieurs échantillons de fluide de la couche sous une ou plusieurs valeurs de la pression
P1 (figure 1) plus hautes que la pression P2 de saturation des gaz. A cet effet on masque à distance tel ou tel nombre de trous 17 (figure 2) du fourreau 16, en mettant le tiroir 18 dans la position nécessaire à l'aide de la came 20.On répète ces opérations à tous les points du forage présentant de l'inte'rt, puis on remonte le dispositif au jour à l'aide du-câble 32. Ceci fait, on construit les diagrammes caractéristiques et l'on calcule les paramètres hydrodynamiques.
P1 (figure 1) plus hautes que la pression P2 de saturation des gaz. A cet effet on masque à distance tel ou tel nombre de trous 17 (figure 2) du fourreau 16, en mettant le tiroir 18 dans la position nécessaire à l'aide de la came 20.On répète ces opérations à tous les points du forage présentant de l'inte'rt, puis on remonte le dispositif au jour à l'aide du-câble 32. Ceci fait, on construit les diagrammes caractéristiques et l'on calcule les paramètres hydrodynamiques.
Le reglage automatique de la différence de pression à la couche permet d'utiliser d'une manière optimale la puissance du moteur 1 dans une plage étendue de perméabilité et de réaliser en un temps minimal le pompage du filtrat de la boue de forage se trouvant dans la zone de pénétration. Le réglage à distance permet d'exécuter l'étude hydrodynamique de la couche avec des valeurs optimales de la pression de pré)veme'nt de l'échantillon de fluide de la couche.
La combinaison du réglage automatique et du réglage d distance permet d'accrottre la précision de détermination des paramètres hydrodynamiques, de réduire la durée de l'étude, d'augmenter l'efficacité géologique de étude des couches dans les forages non tubés et d'améliorer la qualité de cette étude.
Dans le cas de l'étude détaillée de couches de puissance moyenne, la durée de ltétude peut être réduite de 2 à 3 heures.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui non été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaison- si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.
Claims (4)
- REVENDICATIONS1.- Procédé d'étude hydrodynamique de forages non tubés par ouverture de la couche dans l'une des portions de forage, suivie du prélèvement d'échantillons du fluide de la couche dans cette portion, par création d'une pression dans la chambre dans laquelle est prélevé l'échantillon de fluide de la couche et maintien drune différence constante entre la pression de couche et la pression régnant dans la chambre, caractérisé en ce que, lors du prélèvement du premier échantillon de fluide de la couche, on détermine la pression de saturation des gaz dissous dans ledit échantillon, et que l'on exécute le prélèvement des échantillons suivants sous une pression plus haute que la pression de saturation des gaz dissous dans ledit échantillon.
- 2.- Dispositif pour l'étude des couches dans les òrages non tubés, destiné à être suspendu à un câble de diagraphieD pos 1a mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de a revendication 1, du type comprenant un corps dans lequel sont placés un moteur électrique, une pompe à pistons avec dee canaux et des clapets d'aspiration et de refoulement} lesdits pistons étant liés mécaniquement à l'arbre du moteur, une chambre pour la réception d'un echantillon de fluide de la couche de volume variable, mise en communication avec le canal d'aspiration de la pompe à pistons et ayant un capteur de pression et un piston séparateur sur lequel est placé un capteur de débit de fluide de la couche, un canal de rejet du fluide de la coucha dans le forage avec un résistivimètre, et un élément d'etallchéité placé sur ledit corps, cet élément comportant un trou mettant la chambre de réception de l'échantillon de fluide de la couche en communication avec la portion isolée de paroi du forage, caractérisé en ce qu'il comporte un régulateur de la pression régnant dans-la chambre de réception de l'échantillon de fluide de la couche, monté dans un canal entre les clapets d'aspiration et de refoulement de la pompe à pistons.
- 3,- Dispositif selon la revendication 2, caractérisd en ce que le régulateur de la pression régnant dans la chambre de réception de l'échantillon est réalisé sous la forme d'un tiror à ressort place dans un fourreau comportant le long de son axe une série de trous dont chacun met individuellement en communication le canal d'aspiration avec le clapet d'aspiration correspondant de la pompe., le tiroir étant place de façon qu'il puisse masquer les trous du fourreau, et la cavité située audessous du tiroir étant mise en communication hydraulique avec le canal de refoulement de la pompe à pistons.
- 4.- Dispositif selon l'une des-revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le régulateur de la pression régnant dans la chambre de réception de l'échantillon est doté d'une came disposée coaxialement au tiroir et réalisée sous la forme d'un piston monté de façon qu'il puisse effectuer, par rapport à-un ergot fixe, des déplacements cycliques sur des distances suffisantes pour que le tiroir masque les trous du fourreau et déterminées par des rainures disposées suivant la génératrice dudit piston et ayant une forme correspondant à la forme de l'ergot.
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|---|---|---|---|
| FR8000619A FR2476205A1 (fr) | 1980-01-11 | 1980-01-11 | Procede d'etude hydrodynamique par prelevement d'echantillons de fluide de forages non tubes, et dispositif pour sa mise en oeuvre |
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| FR8000619A FR2476205A1 (fr) | 1980-01-11 | 1980-01-11 | Procede d'etude hydrodynamique par prelevement d'echantillons de fluide de forages non tubes, et dispositif pour sa mise en oeuvre |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2476205A1 true FR2476205A1 (fr) | 1981-08-21 |
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