FR2666113A1 - Procede et appareil de forage de trous de sondage et ensemble de trepan pour la mise en óoeuvre de ce procede. - Google Patents

Abstract

Pour forer un trou de sondage dévié, au moyen d'un trépan rotatif (22) entraîné par un moteur de commande (24), et pour obtenir pendant le forage des informations concernant le trou de sondage ou les formations de terrain, on dispose un accéléromètre (60) au-dessous du moteur de forage (24) et à l'intérieur d'une cavité étanche d'un carter (42) fixé sur un raccord de moteur de forage. Un émetteur (62) transmet des signaux acoustiques, représentatifs de l'inclinaison déterminée par l'accéléromètre, à un récepteur (70) prévu dans un outil de télémétrie de fond (46) comprenant en outre des accéléromètres et des magnétomètres pour déterminer l'orientation du trou de sondage. L'inclinaison et l'orientation du trou de sondage sont transmis à la surface par l'outil MWD, et la trajectoire de forage peut être modifiée en réponse à ces signaux.

Description

La présente invention est relative à un procédé et un appareil de forage

de trous de sondage et, en particulier, à un procédé de diagraphie et de contrôle utilisé pour déterminer le trajet et la lithologie du trou5 foré Plus particulièrement encore, mais non exclusivement, l'invention concerne un procédé et un appareil perfectionnés pour détecter l'inclinaison d'un trou de sondage formé par un trépan entraîné en rotation par un moteur situé au fond du trou, pour envoyer à la10 surface la télémesure de l'inclinaison du trou et des données de diagraphie associées en cours de forage, et pour modifier la trajectoire de forage en réponse aux données télémesurées. Les opérateurs de forage qui actionnent un foret ou trépan en faisant tourner le train de sonde ou de de forage depuis la surface ont préalablement mesuré les paramètres au fond du trou au moyen de capteurs immédiatement adjacents au trépan, -et ajustent la trajectoire de forage en réponse aux informations détectées Le brevet des Etats-Unis 4,324, 297 décrit des jauges de contrainte situées immédiatement au-dessus du trépan pour mesurer l'amplitude et la direction des forces latérales sur le trépan L'information captée est transmise à la surface par une ligne électrique et le poids du trépan et la vitesse de rotation du train de forage peuvent être modifiés en réponse aux informations

détectées afin de modifier la trajectoire de forage.

Au cours de ces dernières années, les opérateurs de forage ont de plus en plus utilisé des moteurs de fond pour des sondages fortement déviés Le moteur de fond ou "moteur de forage" est actionné par la boue de forage mise sous pression par des pompes à la surface et transmise au moteur par l'intermédiaire du train de forage pour entraîner le trépan en rotation La totalité du train de forage n'a pas besoin d'être continuellement entraîné en rotation lors d'un tel forage dévié, ce qui présente des avantages considérables par rapport à la technique précédemment décrite, en particulier lors du forage de trous fortement déviés Un carter coudé peut être utilisé au-dessus du moteur de forage pour obtenir le déplacement angulaire entre l'axe de rotation du trépan et l'axe du 5 train de forage et réaliser ainsi le coude pour effectuer le forage infléchi Le déplacement angulaire peut aussi être obtenu au moyen d'un carter coudé à l'intérieur du moteur de forage, en utilisant un axe d'arbre

d'entraînement décalé pour le moteur de forage ou en10 plaçant un stabilisateur non concentrique autour du carter du moteur de forage Suivant la description du

brevet des Etats-Unis 4,492,276, on peut forer un trou de sondage relativement droit en faisant simultanément tourner le train de forage et en actionnant le moteur de15 fond tandis qu'une partie courbe du trou de sondage est forée en actionnant le moteur de fond alors que le train de forage au-dessus du moteur n'est pas en rotation Le brevet des Etats- Unis 4,361,192 décrit une sonde placée à l'intérieur du tube de forage au-dessus d'un moteur de forage et reliée à l'équipement de surface par l'intermédiaire d'une ligne La sonde comprend des magnétomètres et des accéléromètres qui mesurent l'orientation par rapport au champ magnétique terrestre et, en conséquence, la sonde est faite d'une matière25 non-ferromagnétique Le brevet du Royaume-Uni 2106562 décrit une sonde qui peut être abaissée au bout d'une ligne, à travers un alésage traversant une turbine annulaire jusqu'à un endroit situé entre la turbine et le trépan.30 Des perfectionnements considérables sont apparus dans la technologie de la télémétrie de fond en cours de forage (MWD), qui permet à des détecteurs de fond de mesurer les paramètres désirés et de transmettre les données à la surface en temps réel, c'est-à-dire35 sensiblement au moment précis o les mesures sont effectuées Des systèmes de télémétrie MWD à "onde de boue" transmettent des signaux venant de l'ensemble de détecteurs vers la surface par l'intermédiaire de la boue de forage, dans la tige de forage D'autres systèmes MWD, tels que ceux décrits dans les brevets des Etats-Unis 4,320,473 et 4,562,559 utilisent le train de forage lui-même comme moyen de transmission des signaux Le brevet des Etats- Unis 4,557,701 fait appel à un système MWD en liaison avec un moteur de fond, les données sur la direction du puits de forage télémesurées vers la surface servant à déterminer la durée de la rotation du train de10 forage nécessaire pour obtenir une variation de la courbure du trou de sondage comme on l'a précédemment décrit. Un outil MWD de fond comprend typiquement un bloc de piles ou une turbine, un ensemble détecteur, un émetteur par ondes de boue, et une interface entre l'ensemble détecteur et l'émetteur Lorsqu'il est utilisé avec un moteur de fond, l'outil MWD est situé au-dessus du moteur Les composants électroniques de l'outil sont sensiblement à l'écart du trépan et il ne sont donc pas20 soumis aux vibrations élevées et aux forces centrifuges agissant sur le trépan L'ensemble détecteur comprend un ou plusieurs jeux de magnétomètres et d'accéléromètres

pour mesurer la direction et l'inclinaison du trou foré.

L'ensemble détecteur de l'outil est placé dans un environnement amagnétique grâce à l'emploi de manchons en Monel dans le train de forage, à la fois au-dessus et au-dessous de l'outil MWD La longueur requise pour les manchons en Monel sera typiquement fonction de la latitude, de la direction du puits de forage et des30 anomalies locales Etant donné les manchons en Monel et la longueur nécessaire du moteur de fond, l'ensemble détecteur pour le système MWD est typiquement situé de

dix mètres à cinquante mètres au-dessus du trépan.

On sait depuis longtemps que l'écart considérable entre l'ensemble détecteur MWD et le trépan pose de gros problèmes à l'opérateur de forage, en particulier en ce qui concerne la mesure de l'inclinaison du trou de sondage L'opérateur cherche souvent à forer un trou de sondage à déviation élevée ou sensiblement horizontal, de telle manière que le trou s'étende sur une grande longueur dans la formation présentant de l'intérêt, o5 l'inclinaison du trou peut varier à une vitesse de 200/30 mètres ( 20 /100 pieds) ou davantage La formation elle-même peut être relativement mince, par exemple n'avoir que trois mètres d'épaisseur, et pourtant l'opérateur contrôle les conditions ou paramètres du10 sondage, l'inclinaison par exemple, à partir d'un endroit situé à trente mètres par rapport au trépan L'avantage

considérable d'un système MWD en temps réel et la souplesse d'utilisation d'un moteur de fond pour le forage de trous à forte déviation sont ainsi réduits du fait que15 les détecteurs pour les systèmes MWD détectent des états sensiblement éloignées du trépan.

La présente invention a pour but de créer un procédé amélioré pour le contrôle précis des conditions ou paramètres du sondage, tels que son inclinaison, en cours de forage d' un trou de sondage au moyen d'un moteur de fond.

On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va

suivre, avec un procédé de forage d'un trou de sondage au25 moyen d'un train de forage ayant un trépan à une extrémité et un moteur de forage de fond situé dans le train de forage pour entraîner en rotation le trépan, le procédé comprenant la détection d'un paramètre de fond, la transmission à la surface d'un signal représentatif du paramètre détecté au fond ou d'une variation du paramètre avec -le temps, et la modification de la trajectoire de forage en réponse au signal transmis Suivant l'invention, le paramètre de fond est détecté au moyen d'un capteur situé à demeure dans la partie du train de forage comprenant le trépan, le moteur de forage et tous les éléments intermédiaires entre le trépan et le moteur de forage. Dans une forme préférée du procédé de forage conforme à l'invention, décrit ci-dessus, le paramètre de

fond est une composante du champ de gravitation terrestre dans une direction prédéterminée par rapport au trou de 5 sondage.

Selon un autre aspect de la présente invention, on transmet des signaux à l'intérieur d'un trou de sondage en cours de forage à l'aide d'un train de forage comprenant un trépan à une extrémité et un moteur de forage de fond situé dans le train de forage pour entraîner en rotation le trépan, le procédé comprenant la détection d'un paramètre de fond; et la transmission à la surface d'un signal représentatif du paramètre relevé au fond ou de la variation du paramètre Suivant l'invention, le paramètre de fond est détecté au moyen d'un capteur situé dans la partie du train de forage comprenant le trépan, le moteur de forage et tous les éléments intermédiaires entre le trépan et le moteur de forage Le signal est transmis depuis ladite partie du train de forage à un endroit du train de forage situé au fond et du côté du moteur de forage opposé à celui o se trouve le trépan, le signal étant reçu -audit endroit et les données représentatives du signal étant transmises dudit endroit

vers la surface.

La présente invention fournit encore un appareil pourla transmission de signaux à l'intérieur d'un trou de sondage en cours de forage au moyen d'un train de forage ayant un trépan à une extrémité et un moteur de forage de fond situé dans le train de forage pour entraîner en rotation le trépan, l'appareil comprenant un capteur à placer dans une partie du train de forage pour détecter un paramètre de fond, un premier émetteur à placer dans ladite partie du train de forage pour recevoir un signal d'entrée venant du capteur et représentatif du paramètre détecté au fond ou de la variation dudit paramètre avec le temps et pour transmettre un signal représentatif dudit signal d'entrée Le capteur est situé dans la partie du train de forage comprenant le trépan, le moteur de forage et tous les éléments intermédiaires entre le trépan et le moteur de forage Un récepteur de fond est situé dans un endroit du train de forage situé du côté du moteur de5 forage opposé à celui ou se trouve le trépan pour recevoir le signal transmis par le premier émetteur, et dans lequel

un second émetteur est situé dans ledit endroit du train de forage pour recevoir un signal d'entrée venant du récepteur et transmettre à la surface un signal10 représentatif du signal d'entrée.

La présente invention fournit également un ensemble de trépan à placer à une extrémité d'un train de forage, l'ensemble comportant un carter, dans lequel un capteur est situé à l'intérieur d'une cavité étanche dans le15 carter pour détecter un paramètre de fond, et dans lequel un émetteur est également logé dans la cavité pour

recevoir un signal d'entrée venant du capteur et représentatif du paramètre détecté au fond ou de la variation dudit paramètre avec le temps, et pour émettre20 un signal représentatif dudit signal d'entrée.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront de la description qui va suivre à

titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'un train de sonde ou de forage suivant la présente invention; La figure 2 est un schéma de principe simplifié illustrant les éléments d'un système type de contrôle de forage et du trou de sondage suivant la présente invention pour détecter la trajectoire du trou de sondage et transmettre les données captées à la surface afin de modifier la trajectoire du forage; La figure 3 est une coupe axiale dans une partie inférieure d'un carter de moteur de forage suivant la présente invention, montrant schématiquement certains éléments à l'intérieur d'une cavité étanche dans le carter du moteur; La figure 4 est une vue d'extrémité de deux éléments d'assemblage à loger à l'intérieur de la cavité étanche du carter du moteur; et La figure 5 est une coupe axiale dans un émetteur acoustique de l'un desdits éléments. La figure 1 illustre une version simplifiée d'un ensemble 10 pour le forage d'un trou de sonde dévié à travers des formations de terrain, tout en surveillant les

caractéristiques du trou ou les propriétés des formations.

Ce système comprend un train de sonde ou de forage 12 qui se compose de longueurs de tiges de forage classiques qui s'étendent à partir de la surface 14 à travers une pluralité de couches de terrains, telles que 16, 18 Le train de forage 12 est placé dans un trou de sondage 20 et comporte à une extrémité un trépan rotatif 22 qui est actionné par un moteur à boue 24 ayant un carter coudé 26 Le moteur 24 entraine en rotation un arbre 28 qui est guidé à son extrémité inférieure par des paliers radiaux et de butée (non représentés) à l'intérieur d'un carter de palier 30 fixé sur le carter 26 du moteur 24 Le moteur 24 est entraîné par la boue de forage qui est forcée dans le train de forage 12 par des pompes à boue 32 situées à la surface La majeure partie du train de forage 12 se compose de longueurs de tiges de forage métalliques, et divers outils de fond 34, tels que des réductions, stabilisateurs, coulisses de forage etc, peuvent être

présents le long de la longueur du train de forage 12.

Une ou plusieurs longueurs amagnétiques 36 du train de forage, couramment dénommées manchons en Monel, peuvent être prévues à l'extrémité inférieure du train de forage 12 au-dessus du moteur de forage 24 Une réduction classique 38 relie de préférence l'extrémité inférieure d'un manchon en Monel 36 à un raccord de soupape de dérivation ou de décharge 40, et le moteur de forage 24 est fixé directement sur le raccord 40 Un raccord de palier inférieur 42 est fixé à l'extrémité inférieure du carter de palier 30 et comporte une cavité étanche renfermant des équipements électroniques, comme on le verra plus loin Un raccord de trépan rotatif ou manchon de trépan 44 s'étend à partir du raccord de palier inférieur 42 et peut tourner avec le trépan 22.5 Lors du forage en ligne droite, la tige de forage, le carter du moteur 26, le carter de palier 30 et tout autre carter associé au carter du moteur 26 sont entraînés en rotation par la table de rotation 56 et les pompes 32 alimentent simultanément le moteur 24 pour entraîner en10 rotation l'arbre 28 et le trépan 22 Lors d'une telle opération de forage, divers paramètres détectés au fond peuvent être transmis à la surface par un outil MWD (sigle de l'expression anglaise "measurement while drilling", soit "mesure en cours de forage") 46 qui est logé dans l'un des manchons en Monel, sous forme d'impulsions de pression dans la boue de forage, qui sont reçus par un capteur 48 situé près de la surface Les données captées sont ensuite transmises par des lignes 50 à un ordinateur de surface 52 qui enregistre et traite les données pour l'opérateur de forage Si on le souhaite, les données peuvent être affichées en temps réel sur un support adéquat, tel que le papier ou un écran de

visualisation 54.

Lorsque 1 'opérateur de forage souhaite former une déviation ou une courbure dans le trou de sondage, le moteur à boue 24 reste en action tandis que l'opérateur arrête l'entraînement du train de forage 12 par la table de rotation 56, avec pour résultat que le trépan 22 fore avec une déviation Pendant cette étape du forage, l'outil30 MWD 46 ne transmet classiquement pas de données à la surface, mais les données peuvent toutefois être captées

et conservées pour une courte durée dans l'outil 46.

Lorsque le coude voulu a été foré, la table de rotation 56 est de nouveau mise en rotation pour forer le trou suivant l'angle dévié et les données alors enregistrées peuvent

être transmises à la surface par l'outil MWD 46.

Suivant la présente invention, un ou plusieurs détecteurs placés à proximité immédiate du trépan de forage 22 et au-dessous de la partie d'alimentation du moteur à boue 24 fournissent des données à un émetteur qui transmet les données à l'outil MWD 46, qui les transmet à 5 son tour à la surface L'avantage considérable de cette disposition réside dans le fait que les données peuvent être captées très près du trépan 22 plutôt que de 6 à 30 mètres ( 20 à 100 pieds) au-dessus du trépan, hauteur à laquelle l'outil MWD 46 est classiquement placé Cette10 détection près du trépan permet de transmettre des données plus significatives à la surface étant donné que

l'opérateur aimerait connaître les caractéristiques du trou de sondage et/ou de la formation géologique à un endroit très proche du trépan plutôt qu'en un endroit15 foré des heures auparavant.

Un accéléromètre ou un inclinomètre constitue de préférence l'un des détecteurs, placés près du trépan, étant donné que l'information représentative de l'inclinaison du trou à proximité immédiate du trépan est précieuse pour l'opérateur de forage Cette information ne peut toutefois pas être aisément transmise à partir d'un endroit proche du trépan de l'outil MWD, à cause de la présence du moteur à boue 24 intercalé La complexité nécessaire et la souplesse d'utilisation souhaitée du25 moteur à boue ne permettent pas facilement le logement de lignes de transmission de données classiques qui passent à travers le moteur Il est donc préférable que l'information soit transmise depuis un endroit proche du trépan à l'outil MWD par des signaux acoustiques modulés30 en fréquence, qui sont représentatifs des données captées. Toutefois, les données peuvent aussi être transmises de

manière électromagnétique ou inductive ou par des ondes de boue, par exemple, et par une modulation d'amplitude ou de phase ou par multiplexage dans le temps plutôt que par35 modulation de fréquence.

La figure 2 décrit d'une manière générale, sous forme de schéma de principe, les éléments essentiels de l'ensemble 10 Le raccord de palier inférieur 42 comprend une cavité étanche qui accueille un accéléromètre 60, un émetteur acoustique 62 près du trépan, une alimentation

64, et éventuellement un ou plusieurs autres capteurs 66.

Outre l'inclinomètre ou l'accéléromètre 60, les capteurs situés près du trépan prévus dans le raccord 42 peuvent comprendre des accéléromètres multi-axes, un capteur de charge ou pression sur le trépan, un capteur de couple, un détecteur de moment fléchissant, un capteur de pression,10 un capteur de vibrations, un capteur de résistivité électrique, un capteur de porosité à neutrons, un capteur de densité de la formation géologique traversée, un capteur compteur de rayons gamma et un capteur de température Le signal de sortie venant d'un ou de chaque15 capteur est transmis à un convertisseur tension / fréquence 63 qui transforme les signaux de tension du capteur en signaux de fréquence qui sont à leur tour utilisés pour moduler des signaux acoustiques transmis par l'émetteur 62 Les signaux venant de l'émetteur 62 passent par les tubages métalliques entre le raccord de palier inférieur 42 et un récepteur MWD 70 à l'intérieur du manchon en Monel 36 Les signaux transmis sont des signaux acoustiques ayant de préférence une fréquence de l'ordre de 500 à 2 000 Hz Les signaux acoustiques peuvent être efficacement transmis sur une distance allant jusqu'à 30 mètres ( 100 pieds), en passant soit par la boue de forage soit par les tubages métalliques On peut aussi utiliser des signaux radioélectriques de 30 k Hz à 3 000 M Hz Bien que les signaux transmis soient généralement représentatifs des sorties des capteurs, il faut bien comprendre que les signaux transmis peuvent être simplement représentatifs de valeurs incrémentielles représentatives de variations temporelles des sorties des capteurs Différentes techniques de codage et de compression de données peuvent également être mises en

oeuvre avant la transmission des signaux.

L'outil MWD 46 comprend des capteurs 67, tels que il trois accéléromètres et trois magnétomètres, un dispositif de mémorisation de données ou un calculateur de fond 68, un récepteur acoustique MWD 70, une alimentation 72, et un émetteur MWD par ondes de boue 74 Bien que l'on préfère en général, chaque fois que cela est possible, détecter les caractéristiques du trou de sondage ou de la formation géologique en un endroit situé au-dessous du moteur de forage 24, au moins les magnétomètres sont généralement prévus dans l'outil MWD 46 de manière à être10 magnétiquement isolés des carters métalliques à l'intérieur d'un manchon en Monel afin d'assurer une précision et une fiabilité raisonnables. Le calculateur 68 possède des moyens de mémoire temporaire et de traitement des données En particulier, les données venant des divers capteurs peuvent être codées pour chaque capteur et ordonnées par le calculateur de telle manière que des signaux correspondants soient transmis à la surface, les signaux venant de chaque capteur étant codés pour un capteur particulier Les20 signaux de porosité, les signaux des magnétomètres, les signaux de résistivité, les signaux d'inclinaison et les signaux de température peuvent ainsi être transmis par intermittence à la surface par l'émetteur MWD 74 Le récepteur 70, le calculateur 68, l'émetteur 74 et tous les capteurs à l'intérieur du manchon en Monel sont tous alimentés par la source d'alimentation 72 qui peut comprendre, d'une manière connue, un générateur à turbine

et une batterie de secours.

La figure 3 montre le raccord de palier inférieur 42 à l'extrémité inférieure du carter de palier 30 qui est à son tour fixé à l'extrémité du carter de moteur 26 Le raccord 42 comporte une cavité annulaire étanche 76 pour les éléments de détection près du trépan, représentés

schématiquement à la figure 2 à l'intérieur du raccord 42.

Dans des variantes non illustrées de l'invention, le raccord 42 peut être d'un seul tenant avec un ensemble composé du moteur à boue 24 et/ou du carter de palier 30, et il peut aussi éventuellement comprendre le carter coudé 26, et la cavité étanche peut être formée par le carter de moteur ou le carter de palier Une autre solution consiste à former la cavité dans le trépan lui-même.5 Le raccord de palier inférieur 42 comprend un corps inférieur 80 d'un seul tenant et évidé pour définir la cavité 76, et un manchon extérieur 82 qui est assemblé par filetage au corps 80, avec une étanchéité aux fluides réalisée par des joints toriques 84 et 86 entre des10 parties externes radiales du corps 80 et du manchon 82 Un manchon d'usure 92 et un palier radial 88 sont placés à l'intérieur du raccord 42 Le diamètre de la surface cylindrique interne du palier radial 88 est légèrement inférieure au diamètre interne du corps 80, de telle15 manière qu'une rallonge de manchon 90 d'un manchon d'écartement inférieur s'engage normalement avec le palier radial 88 mais pas avec le corps 80 Le manchon d'écartement et donc de rallonge 90 sont fixés sur un mandrin 94 qui est entraîné en rotation par l'arbre20 d'entraînement 28, de telle manière que la rallonge de manchon 90 et le mandrin 94 tournent par rapport au corps Un anneau de mandrin 96 est fixé sur le mandrin 94 pour maintenir en place l'extrémité inférieure de la rallonge de mandrin 90 Le mandrin 94 définit un alésage25 cylindrique d'un seul tenant 98 pour le passage du fluide de forage jusqu'au trépan, et le manchon du trépan 44 peut être fixé directement par filetage sur l'extrémité

inférieure du mandrin 94.

La cavité étanche 76 loge l'émetteur acoustique 62, l'accéléromètre 60 pour la mesure de la composante (Gz) du champ de gravitation terrestre dans la direction axiale du trépan, le convertisseur tension/fréquence 63 et la source d'alimentation 64 qui peut consister en un bloc de piles, de préférence rechargeables Si on le souhaite, un petit calculateur peut également être prévu à l'intérieur de la cavité 76 pour assurer des fonctions de stockage temporaire des données Le calculateur peut comprendre des programmes de temporisation ou des circuits de traitement des signaux pour régler le rythme de transmission des signaux acoustiques modulés en fréquence pour le, ou chaque, capteur depuis l'émetteur 62 jusqu'au récepteur 5 70 Un générateur à turbine ou à courant de Foucault 65 peut être prévu pour produire l'énergie électrique nécessaire pour recharger le bloc de piles 64 ou pour alimenter directement les capteurs, le calculateur et l'émetteur à l'intérieur de la cavité 76 Le générateur 6510 est fixe par rapport au mandrin rotatif 94 voisin et il peut donc être actionné par le mandrin entraîné par le

moteur 24 Toutefois, l'utilisation d'un bloc de piles est généralement aussi nécessaire car le moteur 24 sera généralement arrêté lors des mesures effectuées par les15 capteurs, ce qui entraîne l'arrêt du générateur 65.

En se référant à la figure 4, les éléments logés dans la cavité étanche 76 sont situés à l'intérieur d'un corps cylindrique alvéolé 100 en deux parties montré sur la figure 4, comprenant une partie 101 pour les piles et20 une partie 102 pour l'électronique, qui renferme les autres composants La partie 101 pour les piles présente trois chambres cintrées 103 qui s'étendent axialement et qui contiennent chacune une gaine moulée 104 en caoutchouc siliconé pour recevoir quatre paires de piles côte-à-côte La partie 101 pour les piles comprend également un câblage (non représenté) reliant les piles à un connecteur électrique 105 qui s'engage dans un connecteur complémentaire (non représenté) sur la partie 102 pour l'électronique La partie 102 présente une chambre axiale 106 pour l'émetteur 62, trois évidements 107 pour les cartes 108 des circuits de commande et une chambre axiale 109 pour l'accéléromètre 60 Si nécessaire, l'accéléromètre 60 peut être protégé magnétiquement par un alliage à haute perméabilité Bien que cela ne soit pas visible sur la figure 4, la partie 102 comporte également un évidement pour un dispositif tendeur qui tend une courroie de retenue qui s'étend autour des deux parties 101 et 102 pour maintenir les parties en place à l'intérieur de la cavité 76 Les circuits de commande comprennent un circuit de commande analogique pour l'accéléromètre 60, un circuit de conditionnement des5 signaux pour coder les données venant des capteurs afin de les transmettre, et un circuit de temporisation pour mettre sous tension l'émetteur après un temps prédéterminé En outre, des circuits peuvent être prévus pour actionner l'émetteur seulement après l'arrêt du10 forage, soit en réponse à une sonde acoustique qui détecte l'arrêt du bruit du forage, soit en réponse au signal

acoustique venant du récepteur MWD 70 et capté par un récepteur piézoélectrique En outre, la partie 101 pour les piles comporte des couvercles supérieur et inférieur15 amovibles (non représentés).

En se référant à la figure 5, qui montre une coupe dans la partie 102 de l'électronique, suivant la ligne V-V de la figure 4, l'émetteur acoustique 62 comprend deux pièces polaires cylindriques coaxiales 110 et 111 séparées20 par un intervalle d'air annulaire 112 et reliées entre elles par une tige axiale (non représentée) en matière à magnétostriction La tige axiale est entourée par une bobine cylindrique (non représentée) à l'intérieur de la pièce polaire 111 et la délivrance d'un signal d'entrée adéquat à la bobine entraîne une déformation physique de la tige de manière à produire un signal de sortie acoustique L'intervalle d'air 112 est prévu pour permettre à la tige de s'allonger et de se contracter sans contrainte et un système de pré-tension comprenant un ressort decompression 113 entourant un plot 114 sert à charger les pièces polaires 110 et 111 dans le sens axial Un amplificateur de commande 115 est en outre prévu

pour l'émetteur 62.

Les personnes expérimentées dans la technique doivent maintenant apprécier les nombreux avantages du système ci-dessus décrit en se référant aux dessins Un procédé rapide, précis et économique est proposé pour obtenir de manière fiable des informations précieuses relevées près du trépan et les transmettre au-delà du moteur de forage et à la surface En particulier, l'inclinaison du puits de forage peut être surveillée5 d'une position voisine du trépan, si bien que la direction du puits de forage peut être détectée et transmise à la surface en toute fiabilité depuis une position située au-dessus du moteur On évite l'emploi de câblages complexes et peu fiables pour transmettre l'information10 au delà du moteur Bien que l'on obtienne des informations fiables près du trépan, les capteurs ne sont pas entraînés en rotation par le moteur, si bien que les capteurs et composants électriques situés dans la cavité étanche 76 ne sont pas soumis à des forces centrifuges provoquées par la15 rotation du trépan à une vitesse de 50 à 6 000 tr/mn De même, les données peuvent, si nécessaire, être transmises à la surface pendant l'opération de forage, ce qui permet d'économiser un temps de forage précieux En outre, le raccord de palier inférieur 42 est largement isolé des20 forces vibratoires élevées qui agissent sur le trépan, du fait de la présence des divers ensembles de paliers à l'intérieur du carter 30 La position angulaire ou l'orientation des capteurs à l'intérieur de la cavité étanche 76 est fixe et la position de chaque capteur par rapport au raccord 42, et donc par rapport à la garniture

de forage 12 peut ainsi être déterminée et enregistrée.

Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit et du domaine de l'invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Procédé de forage d'un trou de sondage au moyen du train de forage ( 12) ayant un trépan ( 22) à une extrémité et un moteur de forage de fond ( 24) situé dans le train de forage pour entraîner en rotation le trépan, le procédé comprenant la détection d'un paramètre de fond, la transmission à la surface d'un signal représentatif du paramètre détecté au fond ou d'une variation dudit10 paramètre avec le temps, et la modification de la trajectoire de forage en réponse audit signal transmis, caractérisé en ce que le paramètre de fond est détecté au moyen d'un capteur ( 66) situé à demeure dans la partie du train de forage comprenant le trépan ( 22), le moteur de15 forage ( 24) et tous les éléments intermédiaires entre le

trépan ( 22) et le moteur de forage ( 24).

2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit paramètre de fond est une composante du champ de gravitation terrestre dans une direction

prédéterminée par rapport au trou de sondage.

3 Procédé de forage et de transmission de signaux à l'intérieur d'un trou de sondage en cours de forage ( 12) à l'aide d'un train de forage comprenant un trépan ( 22) à une extrémité et un moteur de forage de fond ( 24) situé dans le train de forage pour entraîner en rotation le trépan, le procédé comprenant la détection d'un paramètre de fond, et la transmission à la surface d'un signal représentatif du paramètre relevé au fond ou de la variation dudit paramètre, caractérisé en ce que le paramètre de fond est détecté au moyen d'un capteur ( 66) situé dans la partie du train de forage comprenant le trépan ( 22), le moteur de forage ( 24) et tous les éléments intermédiaires entre le trépan ( 22) et le moteur de forage ( 24), et en ce que ledit signal est transmis depuis ladite partie du train de forage à un endroit du train situé au fond et du côté du moteur de forage ( 24) opposé à celui o se trouve le trépan ( 22), ledit signal étant reçu audit endroit et les données représentatives dudit signal étant transmises dudit endroit vers la surface. 4 Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur ( 66) est situé dans une cavité ( 76) prévue dans un carter de palier ( 30) adjacent au trépan

( 22).

Procédé suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit signal représentatif du paramètre relevé au fond ou de la variation dudit paramètre avec le temps est transmis de manière acoustique. 6 Procédé suivant la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite donnée indicative dudit signal est transmise dudit endroit vers la surface, sous

forme d'ondes de boues.

7 Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 3, comprenant un capteur ( 66) à placer dans une partie du train de forage pour détecter un paramètre de fond, un premier émetteur ( 62) à placer dans ladite partie du train de forage pour recevoir un signal d'entrée venant du capteur ( 66) et représentatif du paramètre détecté au fond ou de la variation dudit paramètre avec le temps et pour transmettre un signal représentatif dudit signal d'entrée, caractérisé en ce que le capteur ( 66) est situé dans la partie du train de forage comprenant le trépan ( 22), le moteur de forage ( 24) et tous les éléments intermédiaires entre le trépan ( 22) et le moteur de forage ( 24), en ce qu'un récepteur de fond ( 70) est situé dans un endroit du train de forage situé du côté du moteur de forage ( 24) opposé à celui o se trouve le trépan ( 22) pour recevoir ledit signal transmis par le premier émetteur ( 62), et en ce qu'un second émetteur ( 74) * est situé dans ledit endroit du train de forage pour recevoir un signal d'entrée venant du récepteur ( 70), représentatif dudit signal, et transmettre à la surface un

signal représentatif de ladite entrée.

8 Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le premier émetteur est un émetteur acoustique

( 62), et le second émetteur est un émetteur par ondes de boues ( 74).

9 Appareil suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'un autre capteur ( 67) pour détecter un autre paramètre de fond est situé à proximité du second émetteur ( 74), et en ce que le second émetteur ( 74) est disposé de manière à transmettre à la surface des données

représentatives des sorties des deux capteurs ( 66, 67).

Ensemble de trépan à placer à une extrémité d'un train de forage ( 12) pendant le forage, l'ensemble comportant un carter ( 30), caractérisé en ce qu'un capteur ( 66) est situé à l'intérieur d'une cavité étanche ( 76) dans le carter pour détecter un paramètre de fond, et en ce qu'un émetteur ( 62) est également logé dans la cavité ( 76) pour recevoir un signal d'entrée venant du capteur ( 66) et représentatif du paramètre détecté au fond ou de la variation dudit paramètre avec le temps et pour émettre

un signal représentatif dudit signal d'entrée.

11 Ensemble suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'émetteur ( 62) comprend un élément à magnétostriction et des moyens ( 110, 111) pour appliquer un champ magnétique audit élément en réponse audit signal d'entrée pour produire un signal acoustique représentatif

de ladite entrée par magnétostriction dudit élément.