FR2545535A1 - Device for transmitting, at the surface, the signals from a transmitter located at a great depth - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif pour transmettre en surface les signaux d'un émetteur situé à grande profondeur. The present invention relates to a device for transmitting on the surface the signals of a transmitter located at great depth.
Le problème se pose souvent dans la.pratique, en particulier dans les forages de recherche des gisements pétrolifères, de-transmettre en surface à la cabine de contrôle du chantier des informations fournies par des capteurs situés au fond du puits de forage et concernant la pression au fond, la densité de la boue, la température ou d'autres paramètres utiles. The problem often arises in practice., In particular in drilling for the search for oil deposits, to transmit on the surface to the site control cabin information supplied by sensors located at the bottom of the wellbore and concerning the pressure at the bottom, the density of the mud, the temperature or other useful parameters.
Pour la résolution de ce problème, on a déja proposé de disposer dans la masse-tige du'train de tiges, c'est-à-dire dans la tige supportant le trépan de forage, un émetteur relié au capteurs et destiné à transmettre en surface les informations recueillies par ces derniers. For the resolution of this problem, it has already been proposed to have in the drill rod of the drill string, that is to say in the rod supporting the drill bit, a transmitter connected to the sensors and intended to transmit in surface the information collected by them.
On connait déjà des dispositifs dans lesquels l'antenne émettrice est constituée par un élément métallique formé par un tronçon de la masse-tige proprement dite, isolé de cette dernière et relié à elle par un élément de liaison mecanique en matière isolante. Devices are already known in which the transmitting antenna is constituted by a metallic element formed by a section of the drill collar proper, isolated from the latter and connected to it by a mechanical connecting element made of insulating material.
C'est ainsi, par exemple, que dans une thèse passée à l'Université de Lille en 1969 par Monsieur Clarisse, il a été proposé de diviser le train de tiges, au niveau de la dernière masse-tige, en deux tronçons séparés par un pont en matière isolante et entre lesquels on établit une différence de potentiel électrique alternative de fréquence déterminée 9 la partie infé rieurs de la masse-tige forme alors une antenne et le tronçon supérieur, raccordé par vissage aux tiges supérieures, constitue un axe qui guide vers la surface du sol une onde électromagnétique susceptible de transmettre a distance les signaux fournis par les capteurs de télémesure situes au fond du puits de forage. It is thus, for example, that in a thesis passed at the University of Lille in 1969 by Mr. Clarisse, it was proposed to divide the drill string, at the level of the last drill, into two sections separated by a bridge made of insulating material and between which a difference in alternating electric potential of a determined frequency is established 9 the lower part of the drill collar then forms an antenna and the upper section, connected by screwing to the upper rods, constitutes an axis which guides towards the ground surface an electromagnetic wave capable of transmitting at a distance the signals supplied by the telemetry sensors located at the bottom of the wellbore.
On retrouve également un système de ce type dans l'article intitulé "Second-generation MWD tool" publié le 21 fevrier 1983 dans la revue intitulee : Oil & GaS Journal, en particulier dans le dernier paragraphe de la page 86 de cette publication. We also find a system of this type in the article entitled "Second-generation MWD tool" published on February 21, 1983 in the journal entitled: Oil & GaS Journal, in particular in the last paragraph on page 86 of this publication.
Ce système présente le grave inconvénient que pour assurer la liaison isolante des deux tronçons métalliques de la masse-tige, il est nécessaire d'utiliser une frette ou pont isolant diminuant la solidité mécanique de la masse-tige soumise, comme on le sait, à d'importants efforts de torsion et de ci s ai Il ement. This system has the serious drawback that to ensure the insulating connection of the two metal sections of the drill collar, it is necessary to use an insulating hoop or bridge reducing the mechanical strength of the drill collar subjected, as is known, to significant torsional and tensile forces.
Par ailleurs, un tel système est absolument inutilisable lorsqu'il est question de transmettre des informations depuis une masse-tige plongeant dans une boue de forage à l'huile, essentiellement isolante en soi. Furthermore, such a system is absolutely unusable when it comes to transmitting information from a drill rod immersed in an oil drilling mud, essentially insulating per se.
La présente invention remédie à ces inconvénients, en même temps qu'elle permet en outre de fournir des informations depuis le fond du puits de forage par l'intermédiaire d'une antenne de type particulier portée par la masse-tige, ce sans provoquer d'affaiblissement mécanique de cette dernière et tout en permettant de transmettre les signaux depuis le fond du trou de forage, même lorsque la masse-tige baigne dans une boue à l'huile qui est isolante en elle-meme. The present invention overcomes these drawbacks, while at the same time it makes it possible to provide information from the bottom of the wellbore by means of an antenna of a particular type carried by the drill collar, without causing mechanical weakening of the latter and while allowing signals to be transmitted from the bottom of the borehole, even when the drill collar is immersed in an oil mud which is insulating in itself.
Un autre objet de l'invention est la réalisation d'une antenne permettant également la mesure de la résistivite des terrains au fond du puits. Another object of the invention is the production of an antenna also making it possible to measure the resistivity of the grounds at the bottom of the well.
Selon l'învention, l'antenne emettrice, reliée électriquement à l'émetteur situé de façon connue à l'intérieur de la masse-tige conjointement avec les capteurs lui fournissant les parametres à transmettre, est constituée par un manchon métallique cylindrique de plus grand diamètre et de plus courte longueur que la masse-tige et qui est enfilé coaxialement sur elle en étant séparé de cette derniere par une enveloppe isolante enrobant la masse-tige jusqu'a une certaine distance de ses extrémités. According to the invention, the transmitting antenna, electrically connected to the transmitter located in a known manner inside the drill collar together with the sensors providing it with the parameters to be transmitted, is constituted by a cylindrical metallic sleeve of larger diameter and shorter in length than the drill collar and which is threaded coaxially over it while being separated from the latter by an insulating envelope coating the drill collar up to a certain distance from its ends.
Selon une caractéristique de l'invention, l'enveloppe isolante qui enrobe la masse-tige est plus longue que le manchon cylindrique constituant l'antenne emettrice. According to a characteristic of the invention, the insulating envelope which envelops the drill collar is longer than the cylindrical sleeve constituting the transmitting antenna.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le manchon cylindrique est subdivisé, sur son côté voisin du trépan, pour former, à la partie inférieure de la masse-tige, une bague métallique de faible hauteur qui n'est reliée électriquement à l'émetteur que lorsque ce dernier est lui-même decouplé électriquement de l'autre partie du manchon. According to another characteristic of the invention, the cylindrical sleeve is subdivided, on its side adjacent to the drill bit, to form, at the lower part of the drill collar, a metal ring of low height which is not electrically connected to the transmitter only when the latter is itself electrically decoupled from the other part of the sleeve.
Cette bague de faible hauteur permet de mesurer la résistivité du terrain sensiblement au fond du puits, mesure pratiquement impossible jusqu'à présent. This ring of low height makes it possible to measure the resistivity of the ground substantially at the bottom of the well, measurement practically impossible until now.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui, comparativement au système connu également illustré, représentent deux modes d'exécution préférés du dispositif conforme à l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows with reference to the appended drawings which, compared to the known system also illustrated, represent two preferred embodiments of the device according to the invention.
Sur ces dessins
La Fig. 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un dispositif connu de transmission de signaux depuis le fond d'un puits de forage ;
La Fig. 2 est une vue schématique, en coupe longitudinale axiale, du dispositif conforme à l'invention ;
La Fig. 3 est une vue en coupe, à plus grande échelle, illustrant la liaison électrique entre le manchon cylindrique métallique servant d'antenne et la sortie de l'émetteur symbo-lisée par une flèche ;
La Fig. 4 est une vue d'une variante de réalisation du dispositif illustre à la Fig. 2, le manchon étant subdivisé pour former, à la partie inférieure, une bague métallique pouvant être reliée au dispositif de mesure logé dans la masse-tige, notamment pour mesurer la résistivité du terrain au niveau de profondeur atteint par le forage du puits ;;
La Fig. 5 est un schema électrique équivalent du système dans lequel la résistance Rs est la résistance de fuite dépendant de la longueur d illustrée à la Fig. 2 ;
Dans le système MWD connu (Measurement - While - drilling) connu, qui est illustre à la figure 1, la masse-tige du train de tiges, désignée par la référence générale 1 est vissée de façon connue à sapartie supérieure à la tige suivante non représentée du train de tiges et porte, à sa partie inférieure, le trépan 2 représenté schématiquement avec ses molettes de forage 3.On these drawings
Fig. 1 is a schematic view, in longitudinal section, of a known device for transmitting signals from the bottom of a wellbore;
Fig. 2 is a schematic view, in axial longitudinal section, of the device according to the invention;
Fig. 3 is a sectional view, on a larger scale, illustrating the electrical connection between the metallic cylindrical sleeve serving as an antenna and the output of the transmitter symbolized by an arrow;
Fig. 4 is a view of an alternative embodiment of the device illustrated in FIG. 2, the sleeve being subdivided to form, at the bottom, a metal ring which can be connected to the measuring device housed in the drill collar, in particular for measuring the resistivity of the ground at the level of depth reached by drilling the well;
Fig. 5 is an equivalent electrical diagram of the system in which the resistance Rs is the leakage resistance depending on the length d illustrated in FIG. 2;
In the known MWD system (Measurement - While - drilling), which is illustrated in FIG. 1, the drill stem of the drill string, designated by the general reference 1, is screwed in a known manner at a higher part than the next rod not represented by the drill string and carries, at its lower part, the drill bit 2 represented diagrammatically with its drilling rolls 3.
La masse-tige I est, dans ce dispositif, subdivisée en un tronçon supérieur 4 et un tronçon inférieur 5 accouplés mecaniquement entre eux par un élément d'assemblage annulaire 6 rea-
lisé en un matériau isolant. Dans cette réalisation, les cap- teurs, schématisés dans leur ensemble par les références 7 et 8, sont maintenus en place, dans la partie inférieure 5 de la masse-tige, par un élément métallique 9 qui assure la liaison électrique de l'émetteur avec la partie 5 formant antenne. The drill collar I is, in this device, subdivided into an upper section 4 and a lower section 5 mechanically coupled together by an annular assembly element 6 rea-
made of an insulating material. In this embodiment, the sensors, schematized as a whole by the references 7 and 8, are held in place, in the lower part 5 of the drill collar, by a metal element 9 which ensures the electrical connection of the transmitter with the part 5 forming an antenna.
L'émetteur modulateur est également électriquement relié à la partie supérieure de la masse-tige qui, quant à elle, est en liaison conductrice avec le reste du train de tiges, à l'aide d'une bague métalliq-ue 10 disposée suivant l'axe de la bague 9, ledit émetteur-modulateur E étant relié également, en ce qui le concerne, aux batteries d'alimentation qui sont schématisées en 11. The modulator transmitter is also electrically connected to the upper part of the drill collar which, in turn, is in conductive connection with the rest of the drill string, using a metal ring 10 arranged along the axis of the ring 9, said transmitter-modulator E being also connected, as far as it is concerned, to the supply batteries which are shown diagrammatically at 11.
Un telle réalisation est d'une grande fragilité, du fait que l'élément d'assemblage 6, devant être électriquement isolant, ne peut être réalise qu'en des matières n'assurant pas une solidité satisfaisante de la masse-tige et que, de plus, la partie inférieure de cette dernière, qui sert d'antenne, ne peut, étant donné l'usure importante qu'elle subit, être échangée qu'au prix du remplacement complet de la masse-tige, ce qui entraîne des frais importants de démontage et une perte importante de temps. Such an embodiment is very fragile, owing to the fact that the assembly element 6, having to be electrically insulating, can only be produced in materials which do not ensure satisfactory solidity of the drill collar and that, in addition, the lower part of the latter, which serves as an antenna, can, given the significant wear it undergoes, be exchanged only at the cost of the complete replacement of the drill collar, which entails costs important disassembly and a significant loss of time.
Cet inconvénient n'existe pas avec le dispositif conforme à l'invention qui se comporte de manière homogène vis-avis des contraintes mécaniques et dont l'antenne est facilement échangeable, ce à un a faible cOÛte
Dans une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention, qui est illustrée â titre de simple exemple sur la figure 2 des dessins annexes, on peut voir, schématisés également sous forme de blocs, les différents éléments de l'émetteur E loges dans la masse-tige 12, a l'intérieur d'enveloppes cylindriques étanches calées par des bagues telles que 17 et autour desquelles la boue de forage peut circuler. Quant à l'antenne proprement dite du dispositif, elle est constituée par un manchon métallique cylindrique 13 presentant les qualités physico-chimiques et mécaniques requises pour satisfaire aux contraintes diverses s exerçant au fond du puits de forage (tempe rature, pression, corrosion chimique, abrasion mécanique, etc...), ledit manchon étant monté coaxialement à la masse-tige 12 avec interposition d'une chemise isolante 14 plaquée et immobilisée par tous moyens sur la surface externe de la masse-tige 12, qui n'est ainsi nullement affectée dans sa résistance.This drawback does not exist with the device according to the invention which behaves homogeneously vis-a-vis mechanical stresses and whose antenna is easily exchangeable, this at a low cost.
In a first embodiment of the device according to the invention, which is illustrated by way of a simple example in FIG. 2 of the accompanying drawings, one can see, also diagrammatically in the form of blocks, the various elements of the transmitter E housed in the drill collar 12, inside of tight cylindrical envelopes wedged by rings such as 17 and around which the drilling mud can circulate. As for the actual antenna of the device, it is constituted by a cylindrical metal sleeve 13 having the physico-chemical and mechanical qualities required to satisfy the various constraints exerted at the bottom of the wellbore (temperature, pressure, chemical corrosion, mechanical abrasion, etc.), said sleeve being mounted coaxially with the drill collar 12 with the interposition of an insulating jacket 14 plated and immobilized by any means on the external surface of the drill collar 12, which is thus not in no way affected in its resistance.
Le manchon métallique 13 peut être réalisé en une ou plusieurs pièces, en tôle pleine, perforée, à crevés, en tissu à mai îles métalliques ou analogue, et il peut être partiellement ou totalement noyé dans la chemise isolante 14 entourant la masse-tige 12. The metal sleeve 13 can be made in one or more pieces, in sheet metal, perforated, punctured, in fabric with metallic islands or the like, and it can be partially or totally embedded in the insulating jacket 14 surrounding the drill collar 12 .
La chemise isolante 14 est avantageusement réalisée en une matière appropriée suffisamment résistante, par exemple en caoutchouc siliconé, en élastomères et en résines synthétiques armées de fibres de verre, par exemple. The insulating jacket 14 is advantageously made of a suitable material which is sufficiently resistant, for example silicone rubber, elastomers and synthetic resins reinforced with glass fibers, for example.
Cette chemise isolante est solidarisée mécaniquement avec la surface externe de la masse-tige 12 elle même opportunément préparée à cet effet par tous moyens convenables permettant d'obtenir une adhérence irréprochable. This insulating jacket is mechanically secured to the external surface of the drill collar 12 itself suitably prepared for this purpose by any suitable means allowing impeccable adhesion to be obtained.
Selon une caractéristique de l'invention, la massetige 12 et la chemise isolante 14 présentent chacune au moins une perforation destinée au passage d'un conducteur reliant le manchon cylindrique métallique 13 servant d'antenne à la sortie de l'émetteur E qui est incorporé à l'intérieur de la cavité de la masse-tige 12. According to a characteristic of the invention, the weight 12 and the insulating jacket 14 each have at least one perforation intended for the passage of a conductor connecting the metallic cylindrical sleeve 13 serving as antenna at the output of the transmitter E which is incorporated inside the cavity of the drill collar 12.
A l'endroit de cette perforation, la chemise isolante 14 est avantageusement renforcée, suivant l'épaisseur de la masse-tige 12, par un élément isolant 15 pénétrant à l'intérieur de la masse-tige 12, comme illustré a grande échelle à la figure 3, la liaison 16 avec l'metteur E transmettant les signaux des capteurs groupés dans les enceintes C1 et C2 étant symbolisée par la flèche F1. At the location of this perforation, the insulating jacket 14 is advantageously reinforced, depending on the thickness of the drill collar 12, by an insulating element 15 penetrating inside the drill collar 12, as illustrated on a large scale at FIG. 3, the link 16 with the transmitter E transmitting the signals from the sensors grouped in the enclosures C1 and C2 being symbolized by the arrow F1.
En ce qui concerne l'élément isolant 15 servant au logement du conducteur 16 reliant électriquement la sortie de l'émetteur E avec le manch-on métallique 13 servant d'antenne, il peut venir de matière avec la chemise isolante 14 ou être constitué par un élément rapporté distinct en forme de douille présentant l'allure d'un rivet et comportant un logement permettant la réalisation d'une liaison soudée du conducteur 16 avec le manchon métallique 13 formant l'antenne émettrice. As regards the insulating element 15 serving to house the conductor 16 electrically connecting the output of the emitter E with the metal sleeve 13 serving as the antenna, it may come in one piece with the insulating jacket 14 or be constituted by a separate insert in the form of a socket having the appearance of a rivet and comprising a housing allowing the production of a welded connection of the conductor 16 with the metal sleeve 13 forming the transmitting antenna.
Cet élément rapporté 15 peut, par exemple, être réali sé en un matériau céramique résistant aux chocs et vibrations et à l'usure. This insert 15 can, for example, be made of a ceramic material resistant to shock and vibration and wear.
La couche isolante 14 doit être réalisée suffisamment mince pour ne pas augmenter par trop, conjointement avec le manchon 13 réalisé également avec une épaisseur relativement faible, le diamètre extérieur de la masse-tige 12 et ne pas perturber les c.onditions de circulation de la boue de forage, qu'elle soit huileuse ou non. The insulating layer 14 must be made thin enough not to increase too much, together with the sleeve 13 also made with a relatively small thickness, the outside diameter of the drill collar 12 and not to disturb the circulation conditions of the drilling mud, whether oily or not.
Comme on l'a déjà indiqué, la longueur de la chemise isolante 14 doit être inférieure à celle de la masse-tige 12, afin de ménager aux extrémités de celle-ci des zones accessibles à des outils de préhension et de serrage. As already indicated, the length of the insulating jacket 14 must be less than that of the drill collar 12, in order to provide at the ends of the latter zones accessible to gripping and tightening tools.
La longueur standard de la masse-tige étant de 9 mètres, la différence de longueur entre elle et la chemise isolante pourra varier entre 4 et 10 % environ de la longueur totale de la masse-tige 12, ces valeurs n'etant qu'indicatives, nullement limitatives, et pouvant varier en fonction des conditions envisagées pour la manoeuvre du train de tiges et en fonction des qualités diélectriques de la couche isolante 14. The standard length of the drill collar being 9 meters, the difference in length between it and the insulating jacket may vary between 4 and 10% approximately of the total length of the drill collar 12, these values being only indicative , in no way limitative, and which may vary as a function of the conditions envisaged for the operation of the drill string and as a function of the dielectric qualities of the insulating layer 14.
Quant au manchon servant d'antenne, il est, ainsi qu'on l'a indiqué, realisé plus court que la couche isolante 14, afin d'éviter les "fuites" à l'extrémité du manchon cylindrique 13 formant antenne et d'empêcher des parasites. As for the sleeve serving as an antenna, it is, as indicated, made shorter than the insulating layer 14, in order to avoid "leaks" at the end of the cylindrical sleeve 13 forming the antenna and prevent pests.
Un mode de réalisation avantageux est obtenu à l'aide d'une antenne cylindrique de 5 mètres de longueur et d'une épaisseur de un à 2 mm, par exemple, centree sur une chemise isolante 14 d'une longueur de 8 mètres. Cela laisse subsister, notamment en partie basse, une zone à nu de l'isolant 14 sur une longueur de 150 cm entre le bord de l'isolant et le bord de l'antenne. An advantageous embodiment is obtained using a cylindrical antenna 5 meters in length and with a thickness of one to 2 mm, for example, centered on an insulating jacket 14 with a length of 8 meters. This leaves, especially in the lower part, a bare area of the insulation 14 over a length of 150 cm between the edge of the insulation and the edge of the antenna.
Cette antenne cylindrique est avantageusement réalisée en un métal résistant aux chocs et à l'abrasion, identique ou non au métal constituant la masse-tige 12. La partie dénudée de l'isolant, qui doit justement présenter une haute résistance à l'abrasion, est indiquée par la distance d à la figure 5 repré- sentant le schéma électrique de l'émetteur dont il sera question plus loin
Pour rendre la chemise isolante résistante b l'abrasion, il est avantageux de la réaliser en des élastomères ou des résines armées, par exemple par des fibres de verre.This cylindrical antenna is advantageously made of a metal resistant to impacts and abrasion, identical or not to the metal constituting the drill collar 12. The stripped part of the insulator, which must precisely have a high abrasion resistance, is indicated by the distance d in figure 5 representing the electrical diagram of the transmitter which will be discussed later
To make the insulating jacket resistant to abrasion, it is advantageous to make it out of elastomers or reinforced resins, for example by glass fibers.
A la figure 4, on a représenté une variante de réalisation du dispositif illustré à la figure 2, variante dans laquelle le manchon métallique 13 est subdivisé mécaniquement et électriquement en deux tronçons cylindriques 13' et 13" de lon- gueur inégale, le manchon 13' formant une bague de faible largeur placée le plus bas possible sur la chemise isolante 14, dans le voisinage du trépan, c'est-à-dire sensiblement au niveau de forage atteint par ce dernier. In FIG. 4, an alternative embodiment of the device illustrated in FIG. 2 has been shown, a variant in which the metal sleeve 13 is mechanically and electrically subdivided into two cylindrical sections 13 ′ and 13 "of unequal length, the sleeve 13 'forming a ring of small width placed as low as possible on the insulating jacket 14, in the vicinity of the drill bit, that is to say substantially at the level of drilling reached by the latter.
Comme on le verra, l'émetteur E, non représenté en détail, mais seulement schématisé pour plus de clarte sur la figure 4, peut être alternativement couplé électriquement soit avec le manchon 131 formant antenne d'emission (flèche F1), soit avec la bague inférieure métallique isolée 1311, dont la fonction spéciale sera décrite plus loin. As will be seen, the transmitter E, not shown in detail, but only shown diagrammatically for clarity in FIG. 4, can be alternately electrically coupled either with the sleeve 131 forming the transmitting antenna (arrow F1), or with the insulated lower metal ring 1311, the special function of which will be described later.
Sur la Fig. 5, qui illustre un schéma électrique équivalent du système, l'émetteur E débite un courant alternatif de basse-fréquence, à travers sa résistance interne Rg, d'une part dans la ligne du train de tiges d'impédance Zc et, d'autre part, dans l'antenne cylindrique 13, dont l'impédance, vis-à-vis des terrains du fond, est désignée par Ra, la résistance R5 étant, ainsi qu'on l'a déjà souligné, la résistance de fuite des courants qui passent directement à travers la boue de forage entre la masse-tige 12 et le manchon cylindrique 13 par dessus la partie de la chemise isolante 12 mise à nu sur la longueur d. In Fig. 5, which illustrates an equivalent electrical diagram of the system, the emitter E delivers an alternating current of low frequency, through its internal resistance Rg, on the one hand in the line of the train of rods of impedance Zc and, d ' on the other hand, in the cylindrical antenna 13, the impedance of which, with respect to the ground at the bottom, is designated by Ra, the resistance R5 being, as already pointed out, the leakage resistance of the currents which pass directly through the drilling mud between the drill collar 12 and the cylindrical sleeve 13 over the part of the insulating jacket 12 exposed over the length d.
Il est important de minimiser ces pertes en donnant a la distance d la valeur la plus élevée possible et a réduire l'impédance d'antenne Ra pour obtenir la meilleure injection de courant, c'est-b-dire à maximiser la hauteur de l'antenne, la solution optimale étant à trouver entre la grandeur maximale de l'antenne et un minimum de courants de fuite. It is important to minimize these losses by giving the distance d the highest possible value and to reduce the antenna impedance Ra to obtain the best current injection, that is to say to maximize the height of l antenna, the optimal solution being to find between the maximum size of the antenna and a minimum of leakage currents.
Le dispositif émetteur decrit permet d'envisager un fonctionnement dans les boues à huile, la boue en circulation au fond du puits formant le diélectrique d'un condensateur cylindrique dont l'armature interne est le manchon 13 et l'armature externe le terrain environnant. The transmitter device described makes it possible to envisage operation in oil sludge, the sludge circulating at the bottom of the well forming the dielectric of a cylindrical capacitor whose internal armature is the sleeve 13 and the external armature the surrounding terrain.
Cette forme de réalisation permet, notamment a l'aide de la bague 13" (Fig. 4), de mesurer la résistivité des terrains au niveau atteint par le trépan et d'en tirer d'importantes informations pour l'exploitation du forage. This embodiment makes it possible, in particular with the aid of the ring 13 "(Fig. 4), to measure the resistivity of the ground at the level reached by the drill bit and to draw therefrom important information for the exploitation of the borehole.
Cette résistivité peut être mesurée à partir de l'impédance d'antenne donnée par la formule
dans laquelle p désigne la résistivité du terrain, R le rayon du cylindre formant l'antenne et L la longueur de l'antenne cylindrique.This resistivity can be measured from the antenna impedance given by the formula
in which p denotes the resistivity of the ground, R the radius of the cylinder forming the antenna and L the length of the cylindrical antenna.
On voit donc l'intérêt qu'il y a, pour mesurer avec précision la résistivité sur une faible épaisseur de terrain, de "focaliser" la mesure sur une bande étroite ; c'est la raison de la forme de réalisation de la fig.4 où la bague 13" est réalisée aussi courte que possible et placée le plus bas possible sur la chemise isolante recouvrant la masse-tige 12. Cette bague 13' étant électriquement isolée du manchon cylindrique 13' formant l'antenne normale, on peut très facilement mesurer son impédance
Ra par rapport au sol.We therefore see the advantage, to accurately measure the resistivity over a small field thickness, of "focusing" the measurement on a narrow band; this is the reason for the embodiment of fig.4 where the ring 13 "is made as short as possible and placed as low as possible on the insulating jacket covering the drill collar 12. This ring 13 'being electrically insulated of the cylindrical sleeve 13 'forming the normal antenna, it is very easy to measure its impedance
Ra relative to the ground.
On a indiqué plus haut que le manchon métallique 13 pouvait être scindé à sa partie inférieure pour former une bague 13 utilisée spécialement, avec découplage électrique de la partie cylindrique supérieure 13', pour mesurer la résistivité de la zone de terrain atteinte par le trépan au fond du puits de forage. It was indicated above that the metal sleeve 13 could be split at its lower part to form a ring 13 used especially, with electrical decoupling of the upper cylindrical part 13 ', to measure the resistivity of the area of ground reached by the drill bit at bottom of the wellbore.
il est toutefois parfaitement possible, selon une autre caractéristique de l'invention, de réaliser le manchon métallique 13, fixé sur l'enveloppe isolante 14 recouvrant la masse-tige 12, sous la forme d'une pluralité de bagues ou anneaux cylindriques placés à coté l'un de autre à faible intervalle, la sortie de l'émetteur pouvant, à l'aide d'un dispositif programmable de commutation, être reliée à l'un ou plusieurs desdits anneaux pour fournir la mesure capacitive désirée. it is however perfectly possible, according to another characteristic of the invention, to produce the metal sleeve 13, fixed on the insulating envelope 14 covering the drill collar 12, in the form of a plurality of cylindrical rings or rings placed at side by side at a short interval, the output of the transmitter being able, by means of a programmable switching device, to be connected to one or more of said rings to provide the desired capacitive measurement.
Il est ainsi possible, en reliant chaque fois un seul de ces anneaux au dispositif de mesure de la résistivité du terrain, d'effectuer une telle mesure å plusieurs niveaux sur pratiquement la hauteur de la masse-tige. It is thus possible, by connecting only one of these rings each time to the device for measuring the resistivity of the ground, to carry out such a measurement at several levels over practically the height of the drill collar.
Il va de soi que le dispositif n'a été décrit et représenté qu'à titre purement explicatif, nullement limitatif, et que diverses modifications de détail pourraient être apportées aux formes de réalisation indiquées sans qu'on sorte pour autant du domaine de l'invention. It goes without saying that the device has been described and shown for purely explanatory purposes, in no way limiting, and that various modifications of detail could be made to the embodiments indicated without departing from the field of invention.
Claims (11)
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