FR2608208A1 - Procede de surveillance des operations de forage rotary d'un puits - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LA SURVEILLANCE DES OPERATIONS DE FORAGE D'UN PUITS 6 A L'AIDE D'UN TREPAN 5 MONTE A L'EXTREMITE D'UN TRAIN DE TIGES 4, LEQUEL PEUT ETRE PRIS EN CHARGE PAR LA MOUFLE MOBILE 8 D'UN ENGIN DE LEVAGE 3 INSTALLE DANS UNE TOUR DE FORAGE 1, POUR PERMETTRE L'ADJONCTION OU LE RETRAIT D'ELEMENTS DU TRAIN DE TIGES. PAR MESURE, A L'AIDE DE CAPTEURS 23 ET 24 ASSOCIES A L'ENGIN DE LEVAGE 3 ET RELIES A UNE UNITE DE TRAITEMENT 27, DE LA HAUTEUR H ET DE LA CHARGE AU CROCHET F DU MOUFLE MOBILE 8, LA COURBE F P EST TRACEE, D'OU PEUVENT ETRE DEDUITES DES INFORMATIONS SUR LA STRUCTURE ET LE COMPORTEMENT DU PUITS EN COURS DE FORAGE.
Description
Procédé de surveillance des opérations de forage rotary d'un puits
L'invention se rapporte à un procédé de surveillance des opérations de forage d'un puits suivant le système rotary à L'aide d'un train de tiges équipé d'un trépan et susceptible d'être pris en charge par un appareil de Levage comprenant un éLément mobile de préhension, tel qu'un moufle, auquel peut être suspendu le train de tiges composé d'éléments aboutés en nombre variable, des éléments étant successivement ajoutés ou retranchés suivant qu'il s'agit de faire descendre ou de faire remonter le trépan dans le puits, tandis que, pour permettre l'adjonction ou l'enlèvement d'éléments du train de tiges, celui-ci est périodiquement mis sur cales de façon à pouvoir être décroché dudit élément mobile de préhension. Lorsqu'il est nécessaire de remonter le trépan en cours de forage, par exemple pour la raison qu'il est usé et doit être changé, on procède à l'extraction et au démontage, élément par élément, du train de tiges (chacun de ces éléments étant généralement formé d'une rame de trois tiges). Puis, lorsque le forage peut reprendre, on reconstitue le train de tiges en remontant un à un ses éléments et en le faisant descendre pas à pas
dans le puits.
De telles opérations exigent, pour être effectuées de façon satisfaisante, la tenue d'une comptabilité rigoureuse des éléments utilisés et des longueurs des tiges qui Les composent respectivement. Une erreur pourrait par exemple entraPner La reconstitution d'un train de tiges plus long, dont le trépan, lors de sa redescente, atteindrait à pleine vitesse le fond du puits et le heurterait brutalement, ce qui ne manquerait pas de causer des
dommages considérables.
Il importe donc de connaître en permanence la longueur du train de tiges, qui correspond à la profondeur de pénétration du trépan dans le puits (on notera que l'expression "profondeur de pénétration" utilisée ici et dans la suite du texte n'est nullement limitative en ce qui concerne la direction du puits, et qu'elle doit être entendue comme pouvant s'appliquer à un puits aussi bien
vertical qu'oblique ou même horizontal).
Or, les opérations de mesure et de comptabilité des tiges de forage sont effectuées de façon-entièrement manuelle par des opérateurs humains. Compte tenu des conditions de travail souvent difficiles sur les Lieux de forage, des erreurs sont inévitables. Par ailleurs, toutes Les mesures qui sont faites au cours d'un forage sont caractérisées par L'instant o on les a effectuées (on note à quelle heure telle ou teLLe mesure a été faite), et il n'est pas aisé de déterminer à quelle profondeur se trouvait Le trépan à cet instant-Là. C'est cependant à la profondeur qu'il convient de rapporter chacune des mesures effectuées, et notamment les mesures de la force de friction entre la formation souterraine et le train de tiges de façon à pouvoir
localiser les zones à problèmes que peut présenter le puits.
Afin de remédier aux inconvénients des procédures manuelles actuelles, l'invention a pour but de permettre une détermination précise et automatique des paramètres géométriques et mécaniques propres à caractériser la structure et le mouvement du train de tiges dans le puits. L'invention a également pour but de permettre de façon précise la détermination de différents paramètres mesurés pendant les opérations de forage ou de manipulation du train de tiges, en fonction de la profondeur de
pénétration du trépan.
A cet effet, selon la présente invention, on mesure de façon permanente, en fonction du temps, d'une part la hauteur variable de l'élément mobile de préhension et d'autre part la charge appliquée à celui-ci, et l'on déduit de ces deux mesures, après traitement approprié, la valeur de ladite charge en fonction de la profondeur de pénétration du trépan. On peut ainsi évaluer la force de friction à Laquelle est soumis le train de tige dans le puits directement en fonction de la position du trépan dans celui-ci. Avantageusement, la profondeur de pénétration du trépan est obtenue par sommation algébrique automatique des courses
successives qu'effectue en charge L'éLément mobile de préhension.
Il convient d'autre part d'éliminer les valeurs de la hauteur et de la charge de l'éLément mobile de préhension durant les intervalles de temps o ladite charge est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée, ledit élément de préhension étant alors considéré comme étant "à vide"; au contraire, dès que sa charge est supérieure à ladite valeur de seuil, l'élément de préhension est considéré comme étant "en charge". Lorsqu'on élimine en outre les valeurs de la hauteur et de la charge de l'élément mobile de préhension durant les moments précédant et suivant immédiatement lesdits intervalles de temps o la hauteur dudit élément mobile varie de façon non monotone par rapport à ses variations durant ses courses en charge, on obtient des valeurs de
hauteur qui sont en relation biunivoque avec le temps.
Plus particulièrement, dans une opération de remontée du trépan, ces éliminations peuvent être effectuées en supprimant les valeurs de la hauteur et de la charge à partir d'un premier instant o, lors de la mise sur cales du train de tiges, la hauteur de l'élément mobile de préhension cesse d'augmenter pour diminuer quelque peu et jusqu'à un second instant o ladite hauteur, lors de la libération du train de tiges vis-à-vis des cales, reprend la valeur qu'elle avait au premier instant déduction faite de la course accomplie à vide par l'élément mobile de préhension pendant que le train de tiges était sur cales. D'une façon un peu différente, dans une opération de descente du trépan, ces éliminations peuvent être effectuées en supprimant les valeurs de la hauteur et de la charge de l'élément mobile de préhension à partir d'un premier instant o il a atteint en descendant une hauteur légèrement supérieure à celle qui correspond au passage de la charge par la valeur de seuil, et jusqu'à un second instant o il reprend, en redescendant, la même hauteur, déduction faite de la course accomplie à vide par l'élément mobile pendant que le
train de tiges était sur cales.
On peut observer qu'il est possible de déduire, de la mesure de l'amplitude des courses successives effectuées par l'élément mobile de préhension entre les instants o sa charge passe par la valeur de seuil, la longueur des éléments du train de tiges successivement ajoutés ou retranchés. Cette même mesure permet d'ailleurs, au cours d'opérations de forage proprement dites, de déterminer la longueur des différentes tiges employées pour former le train de tiges, les éléments successivement ajoutés se réduisant dans ce cas à des tiges uniques, et de dresser le cahier de garnitures du train de tiges en utilisant les résultats
ainsi obtenus.
D'autres informations importantes sur le déroulement des opérations peuvent encore être obtenues grâce aux mesures effectuées dans le procédé selon l'invention. Lorsqu'on effectue, ce qui est habituellement le cas, la mesure en fonction du temps des valeurs d'au moins un paramètre relatif au puits, les valeurs de ce paramètre sont mesurées en synchronisme avec la charge appliquée à l'élément mobile de préhension, et il est possible, grâce au procédé selon l'invention, de convertir lesdites valeurs en fonction de la profondeur de pénétration du trépan à l'aide des
valeurs de la charge déterminées en fonction de ladite profondeur.
Parallèlement, par dérivation par rapport au temps de la profondeur du trépan, on peut déterminer la vitesse de déplacement de celui-ci dans le puits en fonction de sa profondeur. De cette manière, on peut contrôler si le train de tiges n'atteint pas des vitesses de translation risquant de créer des phénomènes de pistonnage dans le puits. En outre, lorsque, comme il est usuel, de la boue de forage est injectée dans le puits à partir d'un bassin de boue, lequel reçoit inversement la boue en excès issue du puits, la mesure du volume de boue qui sort du bassin de boue ou qui y retourne et la comparaison des résultats de cette mesure aux valeurs théoriques correspondant aux variations du volume que le train de tiges occupe dans le puits permettent d'effectuer un bilan de boue, indiquant si, dans le puits, il y a entrée ou perte de fluide, et à quel degré, d'o peuvent être tirées des
informations sur la nature et la structure de la formation.
Il est par ailleurs intéressant de mesurer, pour chaque course en charge de l'élément mobile de préhension, la durée d'éventuelles interruptions du déplacement normal du train de tiges accroché à celui-ci, qui se traduisent par un arrêt ou un petit retour en arrière. On obtient ainsides informations sur le temps utilisé pour la manoeuvre de chaque élément du train de tiges et sur L'apparition éventuelle d'incidents au cours des opérations. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en
regard des dessins annexes, d'un exemple de mise en oeuvre non
limitatif du procédé.
La figure 1 représente schématiquement, en coupe
verticale, une tour de forage rotary et le puits qu'elle surmonte.
La figure 2 illustre schématiquement les différentes phases d'une opération de retrait d'un élément du train de tiges
lors de la remontée du trépan.
La figure 3 montre un morceau d'une bande d'enregistrement des valeurs mesurées, en fonction du temps, de la hauteur et de la charge au crochet du moufle mobile appartenant à
l'engin de levage dont est équipée la tour de forage.
La figure 4 représente schématiquement une portion, correspondant à une période de retrait d'un élément du train de tiges, des courbes de la figure 3 et illustre le traitement appliqué pour obtenir la courbe des amplitudes cumulées des courses
du moufle mobile.
Les figures 5 et 6 montrent des morceaux de bande d'enregistrement correspondant à celui de la figure 3, mais respectivement après exécution partielle et exécution complète du traitement illustré à la figure 4, de sorte que la courbe
supérieure donne la profondeur de pénétration du trépan.
La figure 7 représente la courbe, issue des précédentes, de la charge du moufle mobile en fonction de la profondeur du trépan. Les figures 8 et 9 montrent, à la manière des figures 2 et 3, respectivement les phases successives d'une opération d'adjonction d'un élément du train de tiges lors de la descente du
trépan et les courbes correspondant à cette opération.
La figure 10 représente schématiquement une portion de
courbes enregistrées révélant des incidents de manoeuvre.
La figure 11 reproduit partiellement une bande d'enregistrement de divers paramètres réalisée au cours d'une phase
de remontée du train de tiges.
La tour de forage rotary représentée à la figure 1 comprend un mât 1 se dressant au-dessus du sol 2 et équipé d'un appareil de levage 3 auquel est suspendu un train de tiges de forage 4 formé de tiges aboutées par vissage et portant à son
extrémité inférieure un trépan 5, en vue du forage d'un puits 6.
L'appareil de levage 3 se compose d'un moufle supérieur 7 dont l'axe est fixé au sommet du mât 1, d'un moufle inférieur 8 mobile verticalement, auquel est attaché un crochet 9, d'un câble 10 passant sur les moufles 7 et 8 et formant, à partir du moufle supérieur 7, d'une part un brin mort 10a ancré en un point fixe 11, d'autre part un brin actif 10b qui va s'enrouler sur le
tambour d'un treuil 12.
En dehors des périodes de forage, comme représenté, Le train de tiges 4 peut être suspendu au crochet 9 par l'intermédiaire d'une tête d'injection 13 reliée par un tuyau flexible 14 à une pompe à boue 15, laquelle permet d'injecter dans le puits 6, via les tiges du train 4, creuses, de la boue de forage issue d'un bassin à boue 16, ce dernier pouvant, inversement, recevoir de la boue en excès du puits 6. Cela permet, par actionnement de l'appareil de levage 3 au moyen du treuil 12, de faire remonter le train de tiges 4, ses tiges étant successivement retirées du puits 6 et dévissées de façon à extraire le trépan 5, ou de faire descendre le train de tiges 4, avec revissage successif des tiges qui le composaient, pour faire retourner le trépan au fond du puits. Ces opérations de montage et de démontage de tiges nécessitent de décrocher momentanément de l'appareil de levage 3 le train de tiges 4; ce dernier est alors soutenu par coincement à l'aide de cales 17 dans un évidement conique 18 qu'offre une table
19 montée sur une plate-forme 20 et que traverse le train de tiges.
Durant Les périodes de forage, Le train de tiges 4 est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une tige carrée 21 montée à son extrémité supérieure. Entre-ces périodes, cette tige
carrée est remisée dans un fourreau 22 creusé dans le sol.
Les opérations de remontée du train de tiges 4 vont maintenant être décrites à l'aide de la figure 2, sur laquelle on a représenté schématiquement, dans différentes phases successives, les moufles 7 et 8 et le câble 10 de l'appareil de levage, le
crochet 9 et la table 19 traversée par le train de tiges.
Le moufle mobile 8 étant initialement en position basse - figure 2 (a) -, on le fait se déplacer vers le haut au moyen du treuil 12 hâlant le brin actif 10b; sa hauteur h au-dessus de la plate-forme 20 (choisie comme plan de référence) augmente et le
train de tiges 4 qui y est suspendu remonte - figure 2 (b).
Lorsque l'élément supérieur 4a du train de tiges qui doit être démonté et ôté (il s'agit habituellement d'une rame de trois tiges) se trouve entièrement au-dessus de la table 19 - figure 2 (c) -, on fait cesser le mouvement ascendant du moufle 8, on place les cales 17 dans l'évidement conique 18 de la table 19 et on relâche légèrement le câble 10, de sorte que le train de tiges 4, descendant légèrement, est pris en charge par coincement - figure 2 (d). On démonte l'élément 4a, on l'enlève et on fait redescendre à vide le moufle 8 - figure 2 (e) -, dont le crochet 9 vient saisir l'élément suivant 4b du train de tiges - figure 2 (f). On
libère ce dernier en faisant légèrement remonter le moufle 8 -
figure 2 (g) - et on ôte les cales 17 - figure 2 (h). Le train de tiges, de nouveau pris en charge par le moufle 8, mais amputé de l'élément 4a, execute alors une nouvelle étape de remontée lors de
l'ascension dudit moufle - figure 2 (i).
Les variations de la hauteur h du moufle mobile 8 au cours de ces opérations de remontée du train de tiges 4 sont mesurées au moyen d'un capteur 23. Il s'agit dans le présent exemple d'un capteur d'angle de rotation couplé à la poulie la plus rapide du moufle fixe 7 (c'est la poulie d'o part le brin actif 10b). Ce capteur donne à chaque instant la grandeur et le sens de la rotation de cette poulie, d'o il est aisé de déduire la valeur et le sens du déplacement linéaire du câble 10, puis, compte tenu du nombre de brins de câble reliant les moufles 7 et 8, la valeur et le sens du déplacement du moufle mobile 8 et, par
suite, la hauteur h de celui-ci.
En variante, cette hauteur h pourrait être mesurée directement à l'aide d'un capteur optique à laser, fonctionnant sur
le principe du radar.
Outre sa hauteur h, la charge F appliquée au crochet 9 du moufle mobile 8 est mesurée; elle correspond sensiblement au poids du train de tiges 4, qui varie avec le nombre de tiges que celui-ci comporte. Cette mesure est effectuée au moyen d'un capteur de force 24 inséré dans le brin mort 10a du câble 10 et mesurant la tension de celui-ci. En multipliant la valeur que fournit ce capteur par le nombre de brins reliant les moufles 7 et
8, on obtient la charge au crochet F du moufle 8.
Les capteurs 23 et 24 sont reliés, par des lignes 25 et 26, à une unité de calcul 27 qui traite les signaux de mesure et
les applique à un enregistreur 28.
La figure 3 donne un exemple des courbes obtenues par enregistrement sur papier des valeurs mesurées, en fonction du temps, de la hauteur h et de la charge au crochet F du moufle mobile 8. Ces courbes ont respectivement une forme en dents de scie tronquées et une forme rectangulaire. Les rampes rectilignes que comporte la courbe représentant la hauteur h coïncident avec les paliers hauts de la courbe représentant la charge au crochet F et correspondent à la course ascendante du moufle 8 lorsqu'il fait
remonter le train de tiges 4 - figure 2 (a), (b) et (c).
La démarcation des intervalles de temps o le crochet 9 du moufle 8 est en charge, le train de tiges y étant accroché, et des intervalles de temps 6t o le crochet 9 est à vide, libéré du train de tiges, est définie par le passage de la charge F par une valeur de seuil prédéterminée Fs, déterminée expérimentalement de telle sorte que la valeur de la charge F augmente de façon monotone dans la période de temps correspondant à La montée en charge. Ce passage se produit à un instant t2, lors de la mise sur cales 17 du train de tiges - figure 2 (d)-, et à un instant t3, lors de son extraction des cales - figure 2 (g) -. A ces instants correspondent respectivement, sur la courbe de la hauteur h, les points A et B dont La différence d'ordonnées représente la course descendante Ah qu'a dû accomplir le moufle 8 entre le décrochage de l'élément 4a du train de tiges - figure 2 (d) - et l'accrochage de l'élément suivant 4b - figure 2 (g) -, la charge du crochet à ces instants précis étant à chaque fois égale à la valeur de seuil F (de sorte que la tension du câble 10 est s toujours la même, ce qui élimine l'influence de L'extensibilité du câble sur la mesure de la hauteur h). Cette quantité th est donc la mesure de la longueur de l'élément 4a retranché du train de
tiges.
En additionnant toutes les valeurs t mesurées au cours de la remontée du train de tiges, il est possible, étant supposé que la longueur initiale du train de tiges avant sa remontée est connue, de déterminer à chaque instant la longueur effective du train de tiges dont les tiges sont remontées et démontées élément par élément. Cette addition peut se faire graphiquement en remontant de la quantité Zh le point B et la rampe rectiligne dont ce point caractérise le début (figures 3 et 4), c'est-àdire en faisant subir à chaque rampe R une translation verticale ascendante d'amplitude À par rapport à la rampe précédente Ro. On obtient ainsi une rampe R' dont le point initial B', issu du point B et correspondant à l'instant t3 a la même ordonnée que le point A. En procédant ainsi pour chaque course du moufle, on obtient la courbe des à h cumulés en fonction du temps, dont peut être
immédiatement déduite la courbe de la profondeur P du trépan 5.
Cette dernière courbe se compose d'une succession de rampes qui se raccordent par des paliers AB' correspondant aux intervalles de temps t = t3 - t2. Par un traitement approprié, ces derniers sont supprimés, et par suite également lesdits paliers AB', la rampe R' venant en R" (figure 4). Comme le montre la figure 5, Les rampes de La courbe représentative de La profondeur P du trépan sont alors presque dans le prolongement les unes des autres. Mais cette courbe n'est pas monotone dans les zones de raccordement; paraLlèlement, subsiste un pic sur la courbe de La charge au crochet F. La monotonie de La courbe est obtenue en supprimant en outre L'intervalle de temps compris entre Le point C, sommet du maximum relatif de La courbe des Ah cumulés (figure 4) et Le point D" de même ordonnée sur Le début de la rampe R" (le point C et le point D de La rampe R, dont est issu, via Le point D' de La rampe R', ledit point D", correspondent respectivement aux situations illustrées par La figure 2 (c) et (h). Cette opération conduit à une rampe R1 pratiquement dans Le prolongement de la rampe Ro et, par suite, à une courbe de profondeur P parfaitement monotone (figure 6). En outre, étant donné qu'elle cause la suppression d'un intervalle de temps At', correspondant au segment CD' et englobant l'intervalle de temps At, elle fait disparaître Le pic précité de la courbe de charge au crochet F, comme le montre
également cette dernière figure.
Les courbes P et F de la figure 6 sont tracées toutes deux en fonction du temps. Il s'agit certes d'un temps "tronqué", amputé des intervalles At' mentionnés ci-dessus, o, en première approximation, seul est pris en compte le temps pendant lequel le crochet du moufle mobile est en charge. Toutefois, cette échelle de temps tronqué étant commune aux deux courbes, il est aisé de déduire. de celles-ci La courbe de la charge au crochet F en fonction de La profondeur P du trépan (figure 7). Etant donné que Le train de tiges 4 est de structure homogène et uniforme, cette courbe est en principe une droite passant par l'origine 0 et ayant
pour pente le poids linéique des tiges dans La boue.
La charge au crochet F résulte en fait non seulement du poids du train de tiges, mais du frottement que celui-ci ressent dans le puits en se déplaçant longitudinalement. Lorsqu'une portion du puits présente une anomalie modifiant les conditions de frottement de la paroi du puits (éboulement, zone de fluage, de 26 a8208 gonflement du terrain traversé, etc), le passage du trépan à ce niveau est marqué par une brusque augmentation de La valeur de F, ainsi qu'on peut le voir sur le graphique de la figure 7 à La profondeur P a. Ainsi, L'anomalie est décelée et sa profondeur est indiquée, de sorte que des mesures peuvent être prises ultérieurement pour y remédier (ramonage, traitement à La boue, etc). Par la suite, l'évolution de l'anomalie peut être suivie sur Les opérations successives de descente ou de remontée du train de tiges. Les différentes phases d'adjonction d'un nouvel élément 4a au train de tiges 4 en cours de descente sont illustrées à la
figure 8.
- (a): le moufle mobile 8, ayant en charge le train de tiges 4 qui lui est accroché par son élément supérieur 4b, est en position haute; - (b): le moufle 8 descend et, avec lui, le train de tiges; - (c): le moufle 8 étant arrivé au voisinage de sa position basse, les coins 17 de calage du train de tiges sont mis en place; - (d): prise en charge par les coins 17 du train de tiges, qui s'accompagne d'un Léger abaissement de celui-ci et du moufle 8; - (e): le moufle 8, décroché du train de tiges, remonte à vide en position haute; - (f): un nouvel élément 4a est ajouté au train de tiges; - (g): léger soulèvement du train de tige à l'aide du moufle 8 pour permettre l'enlèvement des coins de calage 17; - (h): enlèvement des coins 17; - (i), (j) et (k): descente du train de tiges augmenté
de l'élément 4a.
Les positions du moufle mobile sur la figure 8 (d) et (g) étant supposées correspondre au passage de la charge au crochet F par la valeur de seuil Fs, la différence de hauteur Ah du moufte entre ces positions est prise comme mesure de la
longueur de l'élément 4a ajouté.
Comme dans le cas de la remontée du train de tiges, la courbe de la hauteur h du moufle mobile en fonction du temps a la forme de dents de scie. Toutefois, les rampes rectilignes de cette courbe qui correspondent à la prise en charge du train de tiges par le moufLe sont descendantes. Ici encore, on va raccorder graphiquement ces rampes les unes aux autres. A cet effet, on fait subir à chaque rampe R une translation verticale d'amplitude ?h par rapport à la rampe précédente R (figure 9), ce qui l'amène en O R', le point B correspondant à l'instant t3 venant en B' au même niveau que le point A correspondant à l'instant t2. Puis on effectue une translation horizontale amenant les points A et B' à être confondus, la rampe R' venant en R" (suppression de l'intervalle de temps Et = t3 t2). Mais, comme cela ne suffit pas à rendre la courbe monotone, en raison de la bosse de sommet G" que comporte encore la courbe résultante - le point G" est issu du point G correspondant à la figure 8 (h) - on effectue une translation horizontale complémentaire amenant au point C de la rampe Ro, d'ordonnée intermédiaire entre celles des points A et G", le point D" de La rampe R" de même ordonnée, situé sur le flanc descendant de ladite bosse. On obtient ainsi la rampe R1, qui se raccorde parfaitement à la rampe précédente Ro, la courbe d'ensemble présentant une variation descendante monotone dans la région du raccordement. On observera que le traitement ci-dessus entraîne la suppression de l'intervalle de temps At' correspondant au segment CD', ce qui élimine tout pic négatif sur la courbe de la charge au crochet F. De la courbe des Ah cumulés, graduée en profondeur de trépan, et de la courbe de la charge au crochet F, ces deux courbes ayant été traitées comme indiqué, est déduite la courbe F (P) de la charge au crochet en fonction de la profondeur du trépan. C'est en
principe une droite semblable à la droite de la figure 7.
Des renseignements utiles peuvent par ailleurs être retirés des courbes représentant la hauteur h et de la charge F du moufle mobile, telles que celles de la figure 3 relatives à la remontée du train de tiges. Ainsi, comme on peut le voir sur les courbes analogues dessinées schématiquement à la figure 10, celles-ci permettent de relever, pour chaque aller-etretour de la moufle mobile: - la durée T de cet aller-et-retour; - le temps t o le train de tiges a été retenu immobile dans les cales 17; - le temps complémentaire 4td o le train de tiges s'est déplacé; - le temps cumulé àt. correspondant à divers incidents de manoeuvre I1, I2, 13 (par exemple, lors de l'incident I1, le moufle a dû être arrêté un moment; lors de l'incident I2, il a fallu en
outre remettre sur cales le train de tiges).
Le temps àt, durant lequel un élément du train de tiges a été dévissé, décroché du moufle mobile et remisé, puis le moufle mobile a été réaccroché au train de tiges, permet d'évaluer la rapidité d'action de l'équipe préposée à la manoeuvre du train de tiges. Le temps ti, qui représente la durée totale d'incidents éventuels, permet de détecter ceuxci et, par l'examen des courbes,
de les caractériser et d'y remédier pour les opérations suivantes.
On peut remarquer sur la figure 1 la présence d'un capteur 29 mesurant le niveau de la boue dans le bassin 16 et relié par une ligne 30 à l'unité de calcul 27. Celui-ci compare le volume de boue entrant dans Le puits 6 ou en sortant au volume de la partie immergée du train de tiges 4, qui dépend de la profondeur du trépan. Par interprétation des différences constatées entre ces volumes, lesquels devraient normalement se correspondre exactement, on peut savoir si l'on a un gain ou une perte de liquide et, ainsi, obtenir des renseignements sur les phénomènes dont le puits est le siège en raison de l'interaction
entre le train de tiges en déplacement et la formation.
Un capteur 31 est également prévu, relié à l'unité de calcul 27 par une ligne 32, qui a simplement pour rôle de détecter la présence ou l'absence de la tige carrée 21 dans son fourreau 22 et, ainsi, de déterminer si on est en période de manoeuvre du train
de tiges, ou en période de forage.
Ces renseignements sont obtenus non seulement en fonction OS du temps, mais aussi en fonction de la profondeur de pénétration du trépan. La figure 11 présente un exemple de courbes tracées simultanément par l'enregistreur 28, en liaison avec L'unité de
calcuL 27, lors d'opérations de remontée d'un train de tiges.
Toutes ces courbes sont rapportées à la profondeur P du trépanabscisses. La courbe C1 donne l'évolution de la charge au crochet du moufle mobile 8 de l'appareil de levage 3. La courbe C2 donne les variations de la vitesse de manoeuvre dudit moufle mobile. La courbe C3 montre comment varie le volume de la boue présente dans le bassin de manoeuvre 16. La courbe C4 fait connaître le temps ti d'interruption total du déplacement du moufle mobile pour chaque course montante de celui-ci. La courbe C5 indique le temps t pendant lequel le train de tiges reste sur cales à chaque retrait d'un ensemble de tiges (comprenant généralement trois tiges de 9
mètres).
Claims (12)
1. Procédé de surveillance des opérations de forage d'un puits suivant le système rotary à L'aide d'un train de tiges équipé d'un trépan et susceptible d'être-pris en charge par un appareil de Levage comprenant un élément mobile de préhension auquel peut être suspendu le train composé d'éléments aboutés en nombre variable, des éLéments étant ajoutés ou retranchés successivement suivant qu'il s'agit de faire descendre ou de faire remonter le trépan dans le puits, tandis que, pour permettre l'adjonction ou l'enlèvement d'éléments du train de tiges, celui-ci est périodiquement mis sur cales de façon à pouvoir être décroché de l'élément mobile de préhension, caractérisé par le fait que l' on mesure de façon -permanente, en fonction du temps, d'une part la hauteur (h) variable de l'élément mobile de préhension (8) et d'autre part la charge (F) appliquée à celui-ci, et que l'on déduit de ces deux mesures, après traitement approprié, la valeur de ladite charge (F) en fonction de la
profondeur de pénétration (P) du trépan (5).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la profondeur de pénétration (P) du trépan (5) est obtenue par sommation algébrique automatique des courses successives qu'effectue en charge l'élément mobile de préhension (8).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on élimine les valeurs de la hauteur (h) et de la charge (F) de l'éLément mobile de préhension (8) durant les intervalles de temps C4t) o ladite charge est inférieure à une
valeur de seuil (Fs) prédéterminée.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on élimine en outre les valeurs de la-hauteur (h) et de la charge (F) de L'éLément mobile de préhension durant les moments précédant et suivant immédiatement lesdits intervalles de temps (At) o la hauteur de l'élément mobile de préhension varie de façon non monotone par rapport à ses variations durant ses courses en
charge.
5. Procédé selon La revendication 4, caractérisé par le fait que, dans une opération de remontée du trépan (5), ces éliminations sont effectuées en supprimant Les valeurs de La hauteur (h) et de La charge (F) à partir d'un premier instant (tlr) o, Lors de La mise sur cales (17) du train de tiges (4), La hauteur (h) deL'élément mobile de préhension (8) cesse d'augmenter pour diminuer quelque peu et jusqu'à un second instant (t4r) o ladite hauteur, lors de la libération du train de tiges vis-à-vis des cales, reprend La valeur qu'elle avait au premier instant (t1r), déduction faite de la course (Ch) accomplie à vide par l'élément mobile de préhension (8) pendant que Le train de tiges
(4) était sur cales.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que, dans une opération de descente du trépan (5), ces éliminations sont effectuées en supprimant les valeurs de la hauteur (h) et de la charge (F) de l'élément mobile de préhension (8) à partir d'un premier instant (tld) o il a atteint en descendant une hauteur légèrement supérieure à celle qui correspond au passage de la charge par la valeur de seuil (Fs), et jusqu'à un second instant (t4d) o l'élément mobile (8) reprend, en redescendant, la même hauteur, déduction faite de la course (Ah) accomplie à vide par l'élément mobile (8) pendant que le train de
tiges (4) était sur cales.
7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on déduit, de la mesure de l'amplitude des courses successives (ah) effectuées par l'élément mobile de préhension (8) entre les instants o sa charge passe par la valeur de seuil (Fs), la longueur des éléments (4a, 4b) du train de tiges (4)
successivement ajoutés ou retranchés.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'on déduit de la mesure précitée, au cours d'opérations de forage proprement dites, la longueur des différentes tiges employées pour former le train de tiges (4), les éléments successivement ajoutés se réduisant dans ce cas à des tiges uniques, et que l'on dresse le cahier de garnitures du train
de tiges en utilisant les résultats ainsi obtenus.
9. Procédé selon L'une quelconque des revendications 1 à
6, comprenant la mesure en fonction du temps des valeurs d'au moins un paramètre relatif au puits, caractérisé par Le fait que les valeurs de ce paramètre sont mesurées en synchronisme avec la charge (F) appliquée à L'éLément mobile de préhension (8), et que l'on convertit Lesdites valeurs en fonction de la profondeur de pénétration (P) du trépan à L'aide des valeurs de la charge (F)
déterminées en fonction de ladite profondeur.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, caractérisé par le fait que, par dérivation par rapport au temps de la profondeur (P) du trépan (5), on détermine La vitesse de déplacement de celui-ci dans le puits (6) en fonction de sa profondeur.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1
à 6, caractérisé par le fait que, de la boue de forage étant injectée dans le puits (6) à partir d'un bassin de boue (16), lequel reçoit inversement la boue en excès issue du puits, on mesure le volume de boue qui sort du bassin de boue ou qui y retourne et que l'on compare les résultats de cette mesure aux valeurs théoriques correspondant aux variations du volume que le
train de tiges (4) occupe dans le puits (6).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, caractérisé par le fait que la durée (t:i) d'éventuelles interruptions (I1, I2, 13) du déplacement normal du train de tiges (4) accroché à l'élément mobile de préhension (8), qui se traduisent par un arrêt ou un petit retour en arrière, est mesurée
pour chaque course en charge dudit élément mobile.
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