FR2564135A1

FR2564135A1 - Procede de detection et de correction de l'interference magnetique dans le controle des trous de forage

Info

Publication number: FR2564135A1
Application number: FR8506655A
Authority: FR
Inventors: Martin E Cobern; Frederick A Stone; Edmund M Hamlin
Original assignee: Teleco Oilfield Services Inc
Current assignee: Teleco Oilfield Services Inc
Priority date: 1984-05-09
Filing date: 1985-05-02
Publication date: 1985-11-15
Also published as: DK197185A; GB8511706D0; GB2158587A; CA1240499A; FR2564135B1; NL8501322A; NO851823L; GB2158587B; DK197185D0

Abstract

PROCEDE POUR CORRIGER LES DETERMINATIONS D'AZIMUT DANS LES TROUS DE FORAGE, RESULTANT DES VARIATIONS DU CHAMP MAGNETIQUE TERRESTRE AUXQUELLES EST EXPOSE UN INSTRUMENT DE MESURE. LE PROCEDE PERMET DE DISTINGUER ENTRE LES VARIATIONS DU CHAMP MAGNETIQUE TERRESTRE CAUSEES PAR LA TIGE DE FORAGE ET LES VARIATIONS CAUSEES PAR DES SOURCES EXTERNES, ET CE PROCEDE CORRIGE UNIQUEMENT LES ERREURS PROVOQUEES PAR LA TIGE DE FORAGE. SI L'ERREUR EST PROVOQUEE PAR LA TIGE DE FORAGE, UNE CORRECTION D'AZIMUT EST EFFECTUEE D'APRES LES VALEURS DE L'ANGLE DE PENDAGE, CE QUI REDUIT LES ERREURS CAUSEES PAR LES VARIATIONS DU FACTEUR D'ECHELLE, VU QUE L'ANGLE DE PENDAGE EST UN RAPPORT DE COMPOSANTES DU CHAMP MAGNETIQUE.

Description

1 Procédé de détection et de correction de l'inter-

férence magnétique dans le contrôle des trous

de foraqe.

La présente invention se rapporte au domaine du contrôle ou de la mesure des trous de forage. Plus

particulièrement, la présente invention concerne un pro-

cédé pour déterminer le paramètre directionnel de l'azi-

mut du trou de forage et corriger cet azimut pour éli-

miner les erreurs provoquées par les perturbations du

champ magnétique terrestre.

L'ensemble des instruments de ce genre utili-

sés pour la mesure directionnelle des trous de forage

fait appel à un magnétomètre tri-axial et a un accéléro-

mètre bi-axial ou tri-axial, afin de déterminer les com-

posantes du champ magnétique et du champ gravitationnel terrestre dans un système de coordonnées centré sur 1' instrument. Une transformation géométrique directe est

utilisée pour déterminer les paramètres désirés, défi-

nissant l'orientation de l'outil, à savoir l'azimut, 1' inclinaison et la référence de face de l'outil. Pour

trouver une description de l'état antérieur de cette

technique, faisant appel à un calculateur programmable, on peut se référer à "Hand-Held Calculator Assists in Directional Drilling Control", par J.L. Marsh, Petroleum

Engineer International, Juillet et septembre 1982.

L'azimut est défini comme étant l'angle entre

le nord magnétique et la projection horizontale de l'a-

xe du trou de forage. Les mesures du champ magnétique

terrestre sont couramment utilisées pour déterminer l'a-

zimut. Une caractéristique commune de tout dispositif de

contrôle basé sur le champ magnétique, en vue de la dé-

termination de l'azimut, est que toute perturbation du champ magnétique terrestre peut provoquer une erreur de l'azimut mesuré. Les perturbations de ce genre seront

appelées ci-après "interférences magnétiques".

1 Une source d'interférence magnétique peut rési-

der dans l'appareil de forage lui-même. Par exemple,elle

peut être due à la présence de matériaux avec perméabili-

té magnétique, voire même magnétisée, dans la tige de fo-

rage. Une autre source d'interférence magnétique peut ré- sulter d'une influence -extérieure, telle qu'une masse de

minerai de fer ou un puits voisin.

L'existence de cette source d'erreur dans les

mesures d'azimut et la nécessité de corriger cette er-

reur a été constatée par tous les spécialistes de la ques-

tion et des tentatives ont été faites en vue de résoudre cette difficulté. Toutefois, les tentatives antérieures,

en vue de résoudre ce problème, se sont avérées insuffi-

santes et peuvent même provoquer des erreurs plus gran-

des, dans certains cas, ou encore un manque de fiabilité encore plus grand des mesures d'azimut; et la nécessité de pouvoir disposer d'un système de correction d'erreur

d'azimut fiable et précis continue donc d'exister.

La technique antérieure correspondant le mieux au domaine de la présente invention est décrite dans le brevet américain 4,163,324 accordé à Russel et al (et appelé ci-après "brevet Russel et al"). Le brevet Russel et al admet que l'interférence est causée entièrement par les matériaux magnétiques de la tige de forage et est donc orientée axialement (c'est-àdire le long de l'axe

de la tige de forage). Il n'est prévu aucun moyen de vé-

rifier l'exactitude de cette supposition. Si cette sup-

position est inexacte, la correction apportée aux mesures d'azimut est également incorrecte; et ceci peut avoir,

en fait, pour effet de rendre encore moins bons les résul-

tats du système de mesure directionnelle.

Le système propre au brevet Russel et al in-

troduit d'ailleurs une autre cause potentielle d'erreur, en ce sens qu'il utilise les valeurs absolues du champ

magnétique terrestre pour effectuer son opération de cor-

1 rection d'azimut. Le recours à des valeurs absolues aug-

mente la sensibilité de la méthode aux erreurs dues au

facteur d'échelle,cequiréduit ou met en péril la préci-

sion et la fiabilité de la correction d'erreur.

Conformément à la présente invention, il est

prévu un procédé pour déterminer la correction des mesu-

res d'azimut d'un instrument situé dans un trou de fora-

ge, permettant de compenser l'interférence magnétique et comprenant les étapes de:

déterminer l'angle d'azimut mesuré de l'ins-

trument; déterminer l'angle d'inclinaison mesuré de 1' instrument; déterminer l'angle de pendage mesuré; établir l'angle de pendage réel à l'endroit du trou de forage; et déterminer l'erreur sur les mesures d'azimut provoquée par l'interférence magnétique, en fonction de

la différence entre ledit angle de pendage mesuré et le-

dit angle de pendage réel.

En cas d'interférence interne, la valeur de 1' erreur d'azimut introduite par cette interférence est

déterminée et utilisée pour corriger l'azimut mesuré.

Dans le cas de la présente invention, la correction se

base sur des grandeurs d'angle de pendage,qui sont fonc-

tion des rapports de valeurs mesurées ou connues. Le recours à l'angle de pendage réduit les difficultés en rapport avec la sensibilité des erreurs aux facteurs d'

échelle. Si l'interférence provient d'une source exter-

ne, aucune correction d'azimut n'est faite. Toutefois,

ce système est plus fiable que celui propre à la techni-

que antérieure, parce que le foreur sait que (1) les me-

sures d'azimut ne sont pas fiables, (2) qu'une correc-

tion d'erreur d'azimut n'a pas été faite et (3) qu'il existe une source externe d'interférence magnétique.Dans 1 ce cas, des méthodes alternatives, telles que le contrôle gyroscopique, peuvent être utilisées pour les mesures d'azimut.

Comme mentionné précédemment, la présente in-

vention ne fait aucune hypothèse quant à la source ou à l'ampleur du champ perturbateur. Les mesures des trois composantes du champ magnétique ambiant sont effectuées,

ainsi que d'au moins deux composantes du champ gravita-

tionnel, dans des axes de coordonnées fixes par rapport à l'outil. Généralement, ces axes sont les mêmes pour

les deux groupes de mesure; de plus, ils sont orthogo-

naux et l'un de ces axes (appelé généralement l'axe des z) est parallèle à l'axe de l'outil, tandis qu'un autre (l'axe des y) est orienté en direction d'une ligne de référence ou d'enregistrement. Ces lectures permettent

de déterminer les trois angles du forage (azimut, incli-

naison et référence de face d'outil),soit à la surface, soit au moyen d'un microprocesseur en fond de trou. En

cas d'interférence magnétique (et, plus particulière-

ment, quand cette interférence présente une composante est-ouest)l'azimut mesuré sera erroné. Dans le cas de la

présente invention, au moins deux et, dans une réalisa-

tion préférée, trois grandeurs qui sont caractéristiques

du champ magnétique mesuré de l'outil, sont déterminées.

Si trois grandeurs sont ainsi déterminées, l'une de cel-

les-ci sera redondante (c'est-à-dire qu'elle sera une

combinaison algébrique des deux autres). Quand la déter-

mination se fait au fond du trou (par exemple, avec un

système MWD - mesure en cours de forage) utilisant un mi-

croprocesseur au fond de trou, cette redondance permet de vérifier la transmission des données et leur décodage, en s'assurant de la cohérence de tous les résultats.Les

différences entre les valeurs mesurées du champ magnéti-

que terrestre et les valeurs nominales (par exemple,

celles indiquées sur la carte) pour la région de la Ter-

1 re envisagée, permettent de déterminer l'amplitude du champ d'interférence suivant l'axe de l'outil. Plutôt

que de supposer que ceci constitue la seule interféren-

ce existante, comme c'est le cas dans la technique anté-

rieure, la présente invention vérifie la validité de cet- te hypothèse en s'assurant de la cohérence interne de

toutes les mesures. Si les valeurs mesurées ne corres-

pondent pas à l'hypothèse de l'existence d'une interfé-

rence purement axiale, on procède à une estimation de la grandeur de l'interférence externe. Si l'essai montre

qu'il existe seulement une interférence interne, on ef-

fectue une détermination de l'erreur d'azimut, résul-

tant de cette interférence. Cette détermination d'erreur se base sur la différence entre les angles de pendage

mesurés et nominaux, ces angles dérivant tous des rap-

ports des mesures, ce qui réduit donc une source poten-

tielle d'erreurs, c'est-à-dire la variation de sensibi-

lité aux facteurs d'échelle du détecteur en fond de trou.

Si l'on se réfère aux figures, o les élé-

ments semblables sont numérotés de même dans les diffé-

rentes figures, on constate que: La figure 1 est une vue schématique générale

d'un trou de forage et d'un derrick de forage, représen-

tant l'environnement de la présente invention.

La figure 2 est une vue d'une coupe d'une ti-

ge de forage, suivant figure 1, indiquant, d'une maniè-

re schématique, l'environnement de la tige de forage

dans le cas de la présente invention.

La figure 3 est une vue en perspective d'un tronçon de tige de forage, montrant les relations des

différents axes, des angles et des vecteurs ayant un in-

térêt pour la présente invention.

La présente invention sera décrite en se réfé-

rant et dans le cadre d'un système (MWD) (mesure en 1 cours de forage). Toutefois, il est bien entendu que 1'

invention ne se limite pas au système M4WD; bien au con-

traire, l'invention peut être utilisée dans une ligne

de fil ou dans tout autre système de mesure directionnel-

le. Si l'on se réfère tout d'abord aux figures 1

et 2, on voit que celles-ci représentent le cadre géné-

ral de la présente invention. Il est bien entendu, tou-

tefois, que ces représentations schématiques ont pour

seul but de donner une idée du cadre dans lequel la pré-

sente invention peut être mise en oeuvre et sans aucune intention de limiter les possibilités d'application de

la présente invention à la disposition particulière pro-

pre aux figures 1 et 2.

L'appareil de forage représenté à la figure 1 comporte un derrick 10, qui supporte une tige de forage ou arbre de forage 12, qui se termine par un trépan de forage 14. Suivant une méthode bien connue, l'ensemble de la tige de forage peut tourner, ou bien la tige de

forage peut être maintenue fixe, tandis que seul le tré-

pan est en rotation, les deux cas permettant l'applica-

tion de la présente invention. La tige de forage 12 est

constituée d'une série de tronçons interconnectés, de nou-

veaux tronçons étant ajoutés lorsque la profondeur du puits augmente. La tige de forage est suspendue à un

moufle mobile 16 d'un treuil 18, et l'ensemble de la ti-

ge de forage peut être mis en rotation par une barre car-

rée 20, qui traverse,en coulissant, un plateau rotatif

22, situé au pied du derrick, qui met cette barre en ro-

tation. Un ensemble, avec moteur 24, est raccordé pour permettre d'actionner le treuil 18 et de faire tourner

le plateau rotatif d'entraînement 22. La partie inféri-

eure de la tige de forage peut contenir un ou plusieurs tronçons 26 de plus grand diamètre et avec des parois

plus épaisses que les autres tronçons de la tige de fo-

1 rage (appelés "collets"de forage). Comme cela est bien connu dans la technique, ces collets de forage peuvent contenir des détecteurs et les circuits électroniques des détecteurs, ainsi que des sources d'énergie telles que des turbines entraînées par le passage de la boue,

qui font tourner les trépans de forage et/ou des généra-

teurs et qui fournissent l'énergie électrique aux élé-

ments de détection.

Les déchets de forage produits par le fonc-

tionnement du trépan 14 sont entraînés par un courant de boue montant par l'espace libre annulaire 28, entre la tige de forage et la paroi du puits 30. Cette boue est amenée par un tuyau 32 à un dispositif de décantation

et de filtration, représenté schématiquement par le ré-

servoir 34. La boue filtrée est aspirée ensuite par une pompe 36, pourvue d'un amortisseur de pulsations 38 et est envoyée, sous pression, par la conduite 40 à une tête d'injection tournante 42, puis à l'intérieur de la tige de forage 12, pour alimenter le trépan 14 et la turbine à boue, si une turbine à boue est comprise dans

le dispositif.

La colonne de boue dans la tige de forage 12

peut servir également de fluide de transmission pour a-

mener en surface des signaux transmettant les paramè-

tres en fond de trou. Cette transmission de signaux se réalise en utilisant la technique bien connue de la création d'impulsions dans la boue,o des impulsions de pression sont engendrées dans la colonne de boue de la

tige de forage 12, pour représenter les paramètres dé-

tectés au fond du puits. Les paramètres de forage sont détectés par un élément de détection 44 (voir figure 2)

dans un collet de forage 26, situé à proximité ou à cô-

té du trépan. Les impulsions de pression sont créées dans le courant de boue de la tige de forage 12 et

ces impulsions de pression sont reçues par un transduc-

1 teur de pression 46, puis sont transmises à un élément

de réception de signaux 48, qui peut enregistrer, visua-

liser et/ou effectuer des calculs sur les signaux reçus,

de manière à fournir des informations quant aux condi-

tions variables existant au fond du puits. Si l'on se réfère brièvement à la figure 2, on

y voit la représentation schématique d'un système com-

portant un tronçon de tige de forage 26, dans lequel sont engendrées des impulsions dans la boue. La boue

passe dans un orifice de section variable 50, et est a-

menée à la turbine d'entraînement 52. La turbine 52 en-

traîne un générateur 54, qui fournit l'énergie électri-

que au détecteur de l'élément de détection 44 (par les conducteurs électriques 55). Le signal de sortie de 1' i5 élément de détection 44, qui peut être constitué par

des signaux électriques,hydrauliques ou analogues, ac-

tionne un plongeur 56, qui modifie la dimension de la section variable de l'orifice 50, le plongeur 56 étant

pourvu d'une commande de vanne 57, dont le fonctionne-

ment peut être électrique ou hydraulique. Les varia-

tions de dimension de l'orifice 50 créent dans le cou-

rant de boue des impulsions de pression, qui sont trans-

mises et détectées à la surface, afin d'obtenir des in-

dications des conditions variables détectées par l'élé-

ment de détection 44. Le courant de boue est indiqué

par les flèches.

Comme les détecteurs de l'élément de détec-

tion 44 sont magnétiquement sensibles, le tronçon de la

tige de forage 26 servant à ioger les éléments du détec-

teur, doit être réalisé en matériau non magnétique et,

de préférence, en acier inoxydable ou en monel. L'élé-

ment de détection 44 est enveloppé, en outre, par une enceinte non magnétique 59, résistant à la pression,qui

protège et isole l'élément de détection contre la pres-

sion existant dans le puits.

6 4 13 5

1 Comme l'élément de détection 44 peut contenir d'autres détecteurs pour des mesures directionnelles ou

autres, il contiendra un magnétomètre tri-axial 58 (pré-

sentant trois enroulements, "X", "Y" et "Z" orthogonaux entre eux) et un accéléromètre 60 à deux axes (X, Y) ou

à trois axes (X, Y, Z). Les axes de détection des détec-

teurs 58 et 60 sont alignés de manière à être en coinci-

dence, les axes "Z" étant parallèles aux axes "Z" de la

tige de forage, et l'axe "Y" étant perpendiculaire à l'a-

xe "Z" dans la direction d'une marque de référence ou d' enregistrement 62 sur la tige de forage. Les axes "X" sont orthogonaux aux axes "Y" et "Z", de manière à constituer

un système de coordonnées orthogonales. L'élément 44 con-

tient un dispositif de détection de la rotation, qui peut être un détecteur de rotation (tel que décrit au

brevet américain 4,013,945, qui est mentionné ici à ti-

tre d'exemple, ou encore un dispositif à logiciel, basé

sur un processeur en fond de trou) et les mesures direc-

tionnelles sont effectuées uniquement en l'absence de ro-

tation.

L'élément de détection 44 contient également

un détecteur de température 64, afin d'assurer une com-

pensation de température pour les signaux de sortie des

détecteurs 58 et 60, un convertisseur analogique-numé-

rique 68 (ADC) et un microprocesseur 66, pour analyser

les signaux de sortie des détecteurs 58 et 60 (tout com-

me des autres détecteurs). Le convertisseur 68 reçoit

les signaux provenant des détecteurs 58 et 60, et trans-

met ces signaux,sous forme numérique,au microprocesseur 66 o les signaux subissent également une compensation

de température, assurée par le signal du détecteur 64.

Le microprocesseur 66 calcule ensuite les différentes

grandeurs, telles que les angles de forage (azimut, in-

clinaison, référence de la face de l'outil par rapport à la pesanteur (GTF) ou référence de la face de l'outil 1 0 1 par rapport au champ magnétique (MTF) (voir figure 3),

ainsi que les paramètres caractérisant le champ magnéti-

que mesuré. Les signaux de sortie du microprocesseur 68 sont envoyés ensuite à la commande de vanne 57, afin d' actionner la vanne 56, pour engendrer des signaux à im- pulsionsdans la boue, en vue de la visualisation finale

et/ou du calcul effectué dans l'élément 48.

L'exposé ci-après donnera une description du

procédé propre à la présente invention, o (1) la natu-

re de l'interférence magnétique est déterminée et (2),

la correction d'erreur d'azimut est effectuée si l'in-

terférence est parallèle à l'axe des "Z". Pour facili-

ter la compréhension de cet exposé, les différents ter-

mes seront définis, tout d'abord, en se référant à la

figure 3 pour certains d'entre eux. Les notations utili-

sées ici correspondent à celles des articles de Marsh.

Le terme H signifie "champ magnétique". Hx, Hy, Hz sont les composantes de H dans le système de coordonnées de l'outil et correspondent aux trois signaux de sortie du magnétomètre tri-axial 58. G signifie la force de pesanteur. Gx, Gy, Gz sont les composantes de

G dans le système de coordonnées de l'outil et corres-

pondent aux trois signaux de sortie de l'accéléromètre tri-axial 60. Dans tous les cas, l'indice "o" signifie une valeur nominale, c'est-à-dire non perturbée (comme

on peut la lire sur les cartes). L'absence d'indice in-

dique qu'il s'agit d'une valeur mesurée. Un symbole surmonté d'une barre (par exemple H) concerne un vecteur; le même symbole sans la barre (par exemple H), signifie

la grandeur de ce vecteur.

Si l'on se réfère à-la figure 3, on peut voir la relation existant entre les axes relatifs à l'outil et ceux rapportés à la terre. Pour raison de clarté, 1' origine des axes liés à l'outil a été déplacée de 0 à 0' et l'axe de Z (l'outil) est représenté par une ligne 1 1

1 double. L'angle d'inclinaison INC est défini comme é-

tant l'angle entre la ligne verticale OD et l'axe de 1' outil OZ. L'angle de référence de la face d'outil par

rapport à la pesanteur GTF est défini comme étant l'an-

* gle entre le plan vertical contenant OD et OZ et le plan contenant O'Z et O'Y. Pour de faibles valeurs de l'inclinaison, l'angle de face de l'outil par rapport au champ magnétique (MTF), non représenté, est utilisé, celuici étant l'angle entre le plan vertical passant par OD et ON et le plan passant par O'Z et O'Y. L'angle d'azimut AZ est défini comme étant l'angle entre le plan vertical passant par OD et ON et le plan vertical passant par OD et OZ. Les relations entre les lectures des détecteurs et les angles INC, AZ et GTF (ou MTF)

sont bien décrites dans la littérature.

Les relations suivantes existent: (1) INC = TAN-1 ((Gx2 + Gy2)1/2/Gz)

(0 0 INC C 180 )

(2) GTF = TAN-1 (Gx/ Gy)

(0 0 GTF C 360 )

=1 (3) MTF = TAN (Hx / Hy) (00 c_ MTF -C360 ) (4) AZ = TAN/ 1G* ( Hx Gy Hy Gx)) Hz* (Gx2 + Gy2) + Gz (Hx Gx+Hy Gy)

(0 _ AZ C360 )

ou G = (Gx2 + Gy2 + Gz2) 1/2

Pour évaluer ces équations, on prend une va-

leur INC comprise entre 0 et 180 , tandis que les va-

leurs de GTF, MTF et AZ sont comprises entre 0 et 360 .

1 Il convient de noter que, quoique le vecteur de la pesanteur G soit sur l'un des axes de coordonnées liés à la terre OD, le champ magnétique H ne coincidera généralement pas avec l'axe ON (c'est-à-dire que le champ magnétique ne sera pas situé dans le plan horizon-

tal défini par ON et OE). L'angle fait par le champ ma-

gnétique avec le plan horizontal défini par ON et OE, est l'angle de pendage A. Cet angle est positif dans

l'hémisphère nord (c'est-à-dire que la composante verti-

cale de H est dirigée vers le bas) et négative dans 1'

hémisphère sud. Dans la réalisation préférée de la pré-

sente invention, trois grandeurs, caractérisant le X

champ magnétique local, sont déterminées par le micro-

processeur 18, situé au fond du trou.

Ce sont l'angle de pendage i, l'amplitude du vecteur de champ magnétique H et la force du champ axial Hz. Les équations de ces grandeurs, exprimées en fonction des six lectures des détecteurs, s'écrivent comme suit: (6) SIN (Gx Hx + GY Hy + Gz Hz) GH O _

( -90 A C 90 )

(7) H = (Hx2 + Hy2 + Hz2) 1/2 (8) Hz = Hz En l'absence d'interférence magnétique, les

deux premières grandeurs sont indépendantes de l'orien-

tation de l'outil. En outre, -l'équation (4) ci-dessus, relative à l'angle d'azimut, ne dépend pas de l'angle de pendage ni de l'intensité du champ total. Elle dépend uniquement de l'hypothèse que la composante horizontale

du champ terrestre est orientée vers le nord. Les va-

leurs nominales de l'intensité du champ total, de l'an-

gle de pendage et de la déclinaison magnétique (c'est-à-

1 dire la différence d'orientation entre le nord géogra-

phique vrai et le nord géomagnétique), sont reproduites

dans des tableaux pour toutes les latitudes et les lon-

gitudes. Dans l'exposé ci-après, le terme "Nord" se rap-

portera à la direction du pôle nord géomagnétique; tou- te correction relative à la déclinaison magnétique peut

être faite en fonction de cette condition.

En présence d'interférence magnétique, chacune ou l'ensemble des grandeurs magnétiques ci-dessus (par exemple, (6)-(8)) peuvent se trouver affectées. La seule

composante du champ d'interférence qui influencera l'azi-

mut mesuré est celle en direction est-ouest, c'est-à-di-

re suivant l'axe OE. La présente de cette composante in-

firmera la supposition suivant laquelle le champ local est orienté vers le nord. Dans la réalisation préférée

de l'invention, celle-ci traite l'existence de cette in-

terférence en opérant de la manière décrite ci-après et après avoir déterminé, avec le microprocesseur en fond de trou, les trois grandeurs ci-dessus et les avoir

transmises à la surface.

(1) La grandeur escomptée du champ axial Hzc se détermine en se basant sur les valeurs mesurées de AZ, INC, H et À, suivant l'équation: (9) Hzc = H3 (sin Acos INC + cos A cos AZ sinINC) Cette quantité doit correspondre à la valeur mesurée de

Hz,quelles que soient la nature et l'amplitude de l'in-

terférence, vu qu'elle représente uniquement la rela-

tion géométrique entre les différentes mesures et gran-

deurs dérivées. Vu que toutes les grandeurs ont été dé-

terminées au fond du trou, en se basant sur le même en-

semble de signaux du détecteur, toute différence entre Hz et Hzc, sauf celle introduite par le dernier comptage des signaux chiffrés, peut être attribuée à une erreur de codage de signal, à une erreur de transmission ou à 1 une erreur de décodage. Par conséquent, la transmission d'une grandeur redondante,pouvant être obtenue à partir

des cinq autres paramètres, permet de vérifier la cohé-

rence du processus de transmission. Il convient de noter, en particulier, que cette vérification de cohérence est utile et peut être effectuée indépendamment du fait qu' une correction d'azimut est désirée ou réalisée.Si,dans une autre réalisation de l'invention, les signaux de

sortie des détecteurs individuels sont transmis (par câ-

ble ou par télémétrie MWD), cette vérification est im-

possible,vu que les signaux provenant des détecteurs

sont linéairement indépendants les uns des autres.

2) La valeur escomptée Hzo du champ axial est déterminée en se basant sur les valeurs indiquées par les tables pour le champ total et l'angle de pendage,

et sur les valeurs mesurées de l'azimut et de l'incli-

naison. La différence entre cette valeur Hzo et la va-

leur mesurée de Hz donnera, en première approximation,

la valeur de la composante axiale de l'interférence ma-

gnétique dHz. C'est-à-dire: (10) Hzo = Ho * (sin o cos INC + cos o cos AZ sin INC) (11) dHz = Hz - Hzo Le fait que c'est l'azimut mesuré plutôt que l'azimut réel (mais inconnu) qui est utilisé pour les calculs,

peut provoquer une certaine erreur. Dans les cas d'in-

terférence purement interne, les calculs peuvent être

répétés après que la correction de premier ordre est ap-

pliquée aux lectures d'azimut, de manière à obtenir une

meilleur estimation de 1' erreur d'azimut. Pour la plu-

part des niveaux d'interférence qui se rencontrent nor-

malement, au moins une itération de ce genre sera néces-

saire.

3) Si l'interférence est due uniquement au ma-

tériau magnétique de la tige de forage et si elle est

1 donc axiale par nature, la composante (Hp) du champ ma-

gnétique terrestre perpendiculaire à l'axe du trou de forage n'en sera pas affectée.Ceci ne sera pas le cas si l'interférence provient d'une source externe. La présente invention détermine la nature (c'est-a-dire interne ou externe) de l'interférence, en comparant la

grandeur du champ perpendiculaire mesuré à celle présu-

mée d'après les valeurs nominales du champ géométrique.

Toute différence, en dehors de celle attribuable au pou-

voir de résolution des détecteurs et au système de

transmisison, est considérée comme résultant de l'inter-

férence externe. Il en résulte donc: (12) Hp - ( Hx2 + Hy2) 1/2 = ( H2 _ Hz2) 1/2 (13) Hpo = ( Ho2 Hzo2) 1/2 -Ho (14) dHp = Hp - Hpo La valeur de Hp (équation 12) est déterminée d'après les

valeurs mesurées. La valeur de Hpo (équation 13) est ob- tenue en se basant sur la valeur d'azimut mesurée et ne constitue donc

qu'une approximation de premier ordre.De

même, l'équation 14, pour dHp, constitue une limite in-

férieure d'interférence externe, vu que le champ géoma-

gnétique et l'interférence externe sont des grandeurs

vectorielles, qui peuvent se combiner suivant différen-

tes orientations. Dans certains cas, une interférence

externe finie peut se combiner avec le champ géomagnéti-

que pour donner la valeur mesurée de Hp, tout en ayant encore toujours une composante perpendiculaire au trou

de forage. Par conséquent, l'interférence perpendiculai-

re réelle dHp doit être égale à ou supérieure à Hp-Hpo.

Une manière d'éviter les incertitudes de ce

genre consiste à comparer les valeurs mesurées individu-

ellement de Hx et de Hy à celles prédites d'après le champ gémagnétique nominal. Dans le cas de la réalisation avec transmission à la surface des différents signaux 1 des détecteurs, les valeurs de Hx et Hy sont directement disponibles. Quand les angles de forage sont transmis,Hx et Hy sont calculés de la manière suivante: (15) ix = H * (cos (cos AZ cos INC sin GTF+sin AZ cos GIFI -sin A sin INC sin GTF) (16) Hy = H * (cos, (cos AZ cos INCcos GfF-sin AZ sin GIFJ -sin X sin INC cos GTF) (17) Hxo= Ho* (cos\o(cos AZ cos INC sin GTF+sin AZ cos GMF -sinNo sin INC sin GTF) (18) Hyo= Ho* (cosX o(cos AZ cos n cos GE'-sin AZ sin GFI1 -sinAo sin INC cos GTF) (19) dHx= Hx -Hxo (20) dHy= Hy -Hyo (21) dHp= (dHx2 + dHy2)1/2

Les équations 17 et 18 sont des valeurs calcu-

lées d'avance, en se basant sur les angles mesurés et les valeurs de champ indiquées dans les tables. Bien que la méthode décrite ci-dessus permette d'obtenir une détermination plutôt qu'une simple limite inférieure pour l'interférence perpendiculaire (et, par conséquent,

externe), les grandeurs calculées sont toutes assez sen-

sibles aux erreurs commises sur les grandeurs d'azimut et de référence de face d'outil. Par conséquent, pour

des valeurs typiques de l'interférence externe, la limi-

te inférieure obtenue ci-dessus peut être plus précise

que ce calcul.

4) Si les essais ci-dessus indiquent que la composante perpendiculaire du champ d'interférence est

négligeable, l'effet de l'interférence axiale sur l'azi-

mut mesuré, c'est-à-dire l'erreur d'azimut dAZ, peut a-

lors être déterminée.

En première approximation, la modification de l'azimut mesuré peut être rapportée à la différence dA entre l'angle de pendage mesuré)\ et la valeur indiquée

1 dans les tables,)\ o.

122) dAZ d X' sin INC sin AZ cos > o (sin INC cos AZ sin o-oos INC cos A o) Vu que, dans l'équation 22, dAZ représente la différence entre l'azimut mesuré AZ et l'azimut vrai AZo, l'azimut corrigé AZ' est obtenu par la formule:

(23) AZ' = AZ - dAZ.

Vu que l'azimut mesuré apparait dans l'équa-

tion pour dAZ, cette grandeur sera affectée d'une légère erreur. Cette erreur peut être réduite en remplaçant AZ dans l'équation par AZ'; le processus peut être répété jusqu'a ce que l'on obtienne une valeur cohérente pour dAZ. Dans la plupart des cas, aucune iteration ne sera

nécessaire, vu que la valeur de dAZ sera faible.

) Si l'interférence magnétique axiale est le résultat d'une magnétisation rémanente plut8t que d'une magnétisation induite des éléments de la tige de forage,

la grandeur de dHz peut rester constante au cours du fo-

rage. Ceci sera vrai si la tige de forage n'est pas sou-

mise à des chocs violents, produits par des coincements

ou le forage rotatif en roche dure. Un examen des équa-

tions montre que, même pour dHz constant, les valeurs

mesurées de H, Hz et >, varieront en fonction de l'a-

zimut et de l'inclinaison. Quand il n'existe pas de dis-

continuité apparente importante pour dHz, on peut faire la moyenne des valeurs pour une opération de forage, de

manière à obtenir une estimation plus précise de l'in-

terférence.

Dès qu'une estimation de ce genre est effectu-

ée, il devient possible d'affiner le calcul de l'erreur

d'azimut. L'équation utilisée dans le cadre de la présen-

te invention, afin de déterminer l'erreur d'azimut, dé-

pend étroitement de la précision des valeurs du champ 1 géométrique indiquées dans les tables. En particulier, une erreur d'un dixième de degré sur l'angle de pendage nominal \ o, peut provoquer une erreur de plusieurs dixièmes de degrés sur l'erreur d'azimut (équation 22), pour des inclinaisons et des azimuts particuliers. Si

l'on utilise la valeur moyenne de dHz pour un forage dé--

terminé, on peut calculer la valeur escomptée de dx: (24) d dHZ (cos rbC cos A o-sin INC cos AZ sinX>)18-0 Ho Si l'on compare la valeur calculée de d X pour chaque point contrôlé avec la valeur mesurée, on

peut établir une faible correction de) o, qui permet-

tra d'obtenir des valeurs cohérentes pour l'ensemble du forage.

Les étapes de travail décrites ci-dessus per-

mettent de déterminer la nature de l'interférence (c'

est-à-dire si celle-ci est provoquée par la tige de fo-

rage ou par des sources extérieures). Si la source ré-

side dans la tige de forage, l'erreur d'azimut dAZ dé-

terminée et l'azimut corrigé AZ' sont établis. Aucune

correction n'est faite si la source d'interférence s'a-

vère être externe.

Le processus de détermination de la correc-

tion propre à la présente invention peut s'effectuer

soit manuellement, soit par ordinateur.

R E V E N D I CA T I O N S

1. - Procédé pour déterminer la correction à effectuer à une mesure d'azimut d'un instrument dans un

trou de forage, afin de compenser l'interférence magné-

tique et comprenant les étapes de:

déterminer l'angle d'azimut mesuré de l'ins-

trument; déterminer l'angle d'inclinaison mesuré de 1' instrument; déterminer l'angle de pendage mesuré; établir l'angle de pendage vrai à l'endroit du trou de forage; et

déterminer l'erreur de la mesure d'azimut pro-

voquée par l'interférence magnétique, en fonction de la différence entre ledit angle de pendage mesuré et ledit

angle de pendage réel.

2. - Procédé selon la revendication 1, compre-

nant, en outre: la détermination de l'angle d'azimut mesuré

par l'instrument situé enfond de trou et la transmis-

sion de ladite mesure d'angle d'azimut à la surface; la détermination de l'angle de pendage mesuré

par l'instrument situé en fond de trou et la transmis-

sion de ladite mesure d'angle de pendage à la surface;

la détermination de l'intensité du champ ma-

gnétique mesuré et la transmission de ladite intensité du champ magnétique à la surface;

la détermination de l'intensité de la compo-

sante mesurée du champ magnétique, suivant l'axe de 1' instrument, et la transmission de ladite intensité de la composante mesurée à la surface; la détermination de l'angle d'inclinaison de l'instrument situé en fond de trou et la transmission de ladite mesure d'inclinaison à la surface;

1 le calcul de la valeur escomptée de la compo-

sante du champ magnétique, suivant l'axe de l'instru-

ment, d'après les valeurs mesurées d'azimut, d'incli-

nai on, d'intensité de champ magnétique et d'angle de pendage; et la comparaison des dites valeurs calculées et mesurées de la composante du champ magnétique, suivant

l'axe de l'instrument, permettant de vérifier la cohé-

rence de la transmisison des données à la surface.

3. - Procédé selon la revendication 1, carac-

térlsé en ce que ladite erreur dAZ est'déterminée par: dAZ = _( - o) (sin INC sin AZ) cos \o (sin INC cos AZ sin À o-cos INC os o AZ = azimut (mesuré) dAZ = erreur d'azimut >t = angle de pendage (mesuré) Do = angle de pendage vrai INC = inclinaison 4. - Procédé pour déterminer la correction à effectuer à une mesure d'azimut d'un instrument situé dans une tige de forage dans un trou de forage,afin de compenser l'interférence magnétique,et comprenant les étapes de:

déterminer l'angle d'azimut mesuré de l'ins-

trument; déterminer l'angle d'inclinaison mesuré de l'instrument; déterminer l'angle de pendage mesuré;

établir l'angle de pendage véritable à l'em-

placement du trou de forage;

déterminer si la source d'interférence magné-

tique provient de la tige de forage ou d'une source externe; et déterminer l'erreur sur la mesure d'azimut, 1 provoquée par l'interférence magnétique en fonction de la différence entre ledit angle de pendage mesuré et ledit angle de pendage vrai, uniquement dans le cas ou l'interférence magnétique s'avère provenir de la tige de forage. 5. - Procédé selon la revendication 4, dans lequel ladite étape de la détermination de la source de l'interférence magnétique comprend: la détermination de la valeur mesurée de la composante du champ magnétique perpendiculaire à l'axe de l'instrument; la détermination de la valeur présumée de la

composante du champ magnétique terrestre perpendiculai-

re à l'axe de l'instrument; et

la détermination de la différence entre les-

dites valeurs présumée et mesurée de la composante du champ magnétique terrestre perpendiculaire à l'axe

de l'instrument, afin d'indiquer la source de l'inter-

férence magnétique.

6. - Procédé selon la revendication 5, dans lequel: la différence entre lesdites valeurs mesurée

et présumée de la composante du champ magnétique ter-

restre perpendiculaire à l'axe de l'instrument est u-

tilisée comme mesure de l'amplitude de l'interférence

magnétique provoquée par une source externe.

7. - Procédé selon la revendication 4, compre-

nant, en outre: la détermination de l'angle d'azimut mesuré

avec l'instrument situé en fond de trou, et la transmis-

pour l'instrument situé au fond du trou et la transmis-

sion de ladite mesure de l'angle de pendage à la sur-

face;

1 la détermination de l'intensité du champ magné-

tique mesuréeet la transmission de ladite intensité du champ magnétique à la surface;

la détermination de l'intensité de la compo-

sante mesurée du champ magnétique suivant l'axe de 1' instrument et la transmission de ladite force mesurée de la composante à la surface; la détermination de l'angle d'inclinaison de l'instrument avec l'instrument situé en fond de trou et la transmission de ladite mesure d'inclinaison à la surface;

le calcul de la valeur escomptée de la compo-

sante de champ magnétique suivant l'axe de l'instrument d'après les valeurs mesurées d'azimut, d'inclinaison, d'intensité de champ magnétique et d'angle de pendage;et la comparaison des dites valeurs calculées et mesurées de la composante du champ magnétique suivant l'axe de l'instrument, pour permettre de vérifier la

cohérence de la transmission des données à la surface.

8. - Procédé selon la revendication 4, carac-

térisé en ce que ledit rapport est égal à: dAZ= ( < - 'o) (sin INC sin AZ) cos o (sin INCcos AZ sin o-cos INC cos o) ou AZ = azimut (mesuré) dAZ = erreur d'azimut = angle de pendage (mesuré) Ao = angle de pendage vrai INC = inclinaison 9. - Procédé de vérification de la cohérence de la transmission des données par un instrument situé en fond de trou vers la surface du trou de forage et comprenant les étapes de: déterminer l'angle d'azimut mesuré avec 1' , instrument situé au fond du trou et transmettre ladite 1 mesure d'angle d'azimut à la surface; déterminer l'angle de pendage mesuré avec l' instrument situé en fond de trou et transmettre ladite mesure d'angle de pendage à la surface; déterminer l'intensité du champ magnétique me-

suré et transmettre ladite intensité du champ magnéti-

que à la surface;

déterminer l'intensité de la composante mesu-

rée du champ magnétique suivant l'axe de l'instrument

et transmettre ladite intensité de la composante mesu-

rée à la surface;

déterminer l'angle d'inclinaison pour l'ins-

trument situé en fond de trou et transmettre ladite me-

sure d'inclinaison à la surface; calculer la valeur escomptée de la composante

du champ magnétique suivant l'axe de l'instrument,d'a-

près les valeurs mesurées d'azimut, d'inclinaison, d' intensité de champ magnétique et d'angle de pendage;et

comparer lesdites valeurs mesurées et calcu-

lées de la composante du champ magnétique suivant 1' axe de l'instrument, pour permettre une vérification de la cohérence de la transmission des données à la surface.