FR2685093A1

FR2685093A1 - Permanently installed system for active and/or passive monitoring of an underground deposit

Info

Publication number: FR2685093A1
Application number: FR9115691A
Authority: FR
Inventors: Staron Philippe; Cretin Jacques; Beauducel Claude; Lepage Thierry
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1991-12-16
Publication date: 1993-06-18
Also published as: FR2685093B1

Abstract

Monitoring of an underground effluent deposit (2) and its exploration are carried out by installing various user apparatuses or modules: receiver assemblies (Ri, Rj, Rk) such as geophones or hydrophones, state sensors (C1, C2), tools requiring electrical supply, etc., at various locations along one or more bore holes (1) drilled down to a formation, behind tubes used as casings for these bore holes or alternatively in the annular space between these tubes and production piping, and by joining these apparatuses to a surface station (4) by a particular multiline transmission assembly which is simple and reliable. The surface station can adapt its controls as a function of the apparatus to be controlled in return, can receive all the signals which they transmit, whether they are analogue or alternatively digital and encoded, and can adapt to various transmission line allocation modes. With such a system, it is possible to carry out long-term, large-scale monitoring operations under economically satisfactory conditions. Application to the monitoring of an oil-bearing deposit, for example.

Description

L'invention a pour objet un système de surveillance active ou passive d'un gisement souterrain traversé par un ou plusieurs puits au moyen de récepteurs installés à poste fixe dans un ou plusieurs puits traversant ce gisement. The subject of the invention is a system for active or passive monitoring of an underground deposit crossed by one or more wells by means of receivers installed at a fixed position in one or more wells passing through this deposit.

Le système selon l'invention convient en particulier pour la surveillance active ou passive d'une zone réservoir recélant des effluents pétroliers ou d'un réservoir de gaz souterrain. The system according to the invention is particularly suitable for active or passive monitoring of a reservoir area containing petroleum effluents or of an underground gas reservoir.

Par surveillance active ou passive, on entend toute opération permettant de préciser par analyse de signaux au moyen des récepteurs, la nature des couches traversées par les puits et/ou leur configuration, les signaux acoustiques ou sismiques émis spontanément par une formation mise en production ou bien la mesure dans les puits de paramètres d'état significatifs, et la centralisation de données recueillies par les différents récepteurs. Active or passive surveillance means any operation making it possible to specify by analysis of signals by means of receivers, the nature of the layers crossed by the wells and / or their configuration, the acoustic or seismic signals spontaneously emitted by a formation put into production or well the measurement in the sinks of significant state parameters, and the centralization of data collected by the various receivers.

Les données peuvent être recueillies par des capteurs acoustiques ou sismiques tels que des géophones, ou des hydrophones dans le cadre d'opérations de prospection sismique d'un gisement pétrolier avec une source sismique disposée en surface ou dans un autre puits ou bien encore obtenues par des relevés des signaux acoustiques produits par le gisement au cours de sa durée d'exploitation. Les données à transmettre en surface peuvent être aussi des signaux reçus par différents capteurs répartis le long d'une portion de puits, ces signaux provenant de discontinuités de la formation en réponse à l'émission dans celle-ci d'ondes acoustiques ou sismiques. La surveillance d'une formation peut encore s'exercer en transmettant en surface différents paramètres mesurés dans le puits des températures, pressions, débits etc. Data can be collected by acoustic or seismic sensors such as geophones, or hydrophones in the context of seismic prospecting operations for an oil field with a seismic source placed on the surface or in another well or even obtained by readings of the acoustic signals produced by the deposit during its operating life. The data to be transmitted at the surface can also be signals received by different sensors distributed along a portion of the well, these signals coming from discontinuities of the formation in response to the emission therein of acoustic or seismic waves. The monitoring of a formation can also be exercised by transmitting on the surface different parameters measured in the well of temperatures, pressures, flow rates etc.

On connaît des méthodes pour étudier ou surveiller l'évolution d'un gisement pétrolifère par exemple qui comportent le positionnement de plusieurs capteurs à intervalles déterminés le long de puits ou forages et leur couplage avec la paroi de celui-ci, le déclenchement d'une source sismique en surface ou dans un puits, le même que celui où les capteurs sont installés ou encore un autre, et la transmission à une station centrale d'enregistrement en surface, des signaux captés en réponse aux ondes émises, de manière à localiser par des traitements conventionnels la position des réflecteurs souterrains. On obtient des résultats significatifs en effectuant un filtrage spatial des signaux captés.On déplace plusieurs capteurs disposés dans une ou plusieurs sondes, successivement en un nombre important d'emplacements différents le long du puits et on combine les enregistrements des signaux captés comme il est bien connu des spécialistes. Methods are known for studying or monitoring the development of an oil deposit, for example, which include the positioning of several sensors at determined intervals along wells or boreholes and their coupling with the wall thereof, the triggering of a seismic source on the surface or in a well, the same as that where the sensors are installed or another, and the transmission to a central surface recording station, of the signals picked up in response to the waves emitted, so as to locate by conventional treatments the position of the underground reflectors. Significant results are obtained by performing a spatial filtering of the captured signals. We move several sensors arranged in one or more probes, successively to a large number of different locations along the well and we combine the recordings of the captured signals as it is well. known to specialists.

La réalisation de telles opérations sismiques requiert généralement de mettre hors service provisoirement le ou les puits contenant des équipements de production et, ce qui est très pénalisant, d'ôter les équipements de production pour placer les sondes d'écoute et les ancrer contre leurs tubes de cuvelage. Carrying out such seismic operations generally requires temporarily shutting down the well or wells containing production equipment and, which is very disadvantageous, removing the production equipment in order to place the listening probes and anchor them against their tubes. casing.

Par les brevets FR 2 593 292 et 2 642 849, on connaît une technique pour éviter l'indisponibilité d'un puits qui consiste essentiellement à installer un grand nombre de capteurs à l'extérieur de tubes destinés à cuveler un ou plusieurs puits et à relier ces capteurs par des lignes de transmission à une station de commande et d'enregistrement en en surface. Les tubes (ou casings) étant mis en place, les capteurs qui se retrouvent dans l'espace annulaire autour de leur tube de cuvelage, sont couplés avec les formations environnant le puits par le ciment de scellement. Les capteurs sont généralement disposés dans des unités de réception fixées à l'extérieur du tube de cuvelage, emboîtées dans des logements rapportés à la paroi extérieure de certaines de ses sections ou disposées dans des raccords intermédiaires spécialement aménagés.Ces unités de réception comportent des logements pour des géophones et des modules électroniques permettant l'adaptation des signaux reçus par les géophones avant leur transmission à une station de surface par des câbles remontant jusqu'à la surface. Cette technique convient quand le nombre d'unités de réception est limité du fait que chacune d'elles doit être reliée séparément avec une installation de surface. From patents FR 2 593 292 and 2 642 849, a technique is known for avoiding the unavailability of a well, which essentially consists of installing a large number of sensors outside of tubes intended to casing one or more wells and to connect these sensors by transmission lines to a surface control and recording station. The tubes (or casings) being put in place, the sensors which are found in the annular space around their casing tube, are coupled with the formations surrounding the well by the sealing cement. The sensors are generally placed in receiving units fixed to the outside of the casing tube, fitted into housings attached to the outer wall of some of its sections or arranged in specially fitted intermediate fittings. These receiving units include housings for geophones and electronic modules allowing the adaptation of the signals received by geophones before their transmission to a surface station by cables going up to the surface. This technique is suitable when the number of reception units is limited because each of them must be connected separately with a surface installation.

Lorsqu'un puits est équipé pour la production pétrolière, il est connu aussi de placer des capteurs dans l'espace annulaire entre le tube de cuvelage et le tube de production, comme décrit par exemple dans le brevet FR 2 656 034 et de les plaquer contre le tube de cuvelage ou casing de façon à obtenir un bon couplage acoustique avec les formations environnant le puits. When a well is equipped for petroleum production, it is also known to place sensors in the annular space between the casing tube and the production tube, as described for example in patent FR 2 656 034 and to plate them against the casing tube or casing so as to obtain a good acoustic coupling with the formations surrounding the well.

Dans la demande de brevet FR 91/ ..., est décrit un procédé pour relier entre elles différentes unités de réception, notamment des sondes sismiques, qui consiste essentiellement à disposer entre elles des canalisations hydrauliques étanches résistant à la pression qui règne dans le puits, de façon à délimiter un espace commun isolé du milieu extérieur et à faire passer des conducteurs électriques de liaison à l'intérieur de ces canalisations. In patent application FR 91 / ..., a method for connecting different reception units, in particular seismic probes, is described, which essentially consists in having watertight hydraulic pipes resistant to the pressure prevailing in the well. , so as to delimit a common space isolated from the outside environment and to pass electrical connecting conductors inside these pipes.

Quand on doit équiper un ou plusieurs puits avec des capteurs placés derrière un tube de cuvelage par exemple et destinés à être noyés de façon définitive dans du ciment, on veille à mettre en place des capteurs de type très divers susceptibles de recueillir un grand nombre de données de nature ou caractéristiques différentes, de façon à mieux analyser et suivre l'évolution de la zone traversée. Comme on le précisera dans le courant de la description, en relation avec la Fig.l notamment, on a besoin, notamment pour les applications simiques avec une source sismique disposée en surface ou dans un autre puits par exemple, de placer des capteurs tels que des géophones permettant de recevoir des ondes sismiques ou leurs composantes suivant plusieurs axes, en une pluralité de niveaux de profondeur différents, dans une gamme de fréquence limitée au plus à 1000Hz ou 1500Hz.Pour des applications de surveillance passive de l'évolution d'une zone de production, on a besoin de plusieurs capteurs tri-axiaux placés dans le puits vers le toit du gisement ou réservoir et capables de recevoir des signaux dans une bande de fréquence plus large que pour les applications précédentes. On cherche à capter ainsi l'activité sismique ou acoustique prenant naissance dans le gisement durant sa mise en production. La bande passante utile pour cette surveillance est généralement plus large que dans le cas précédent.D'autres capteurs peuvent être placés dans le puits dans sa partie traversant le gisement pour faire de la tomographie avec une source sismique disposée dans un autre puits. I1 est utile aussi de placer dans le puits au niveau des zones de production, des capteurs que l'on désignera dans la suite du texte par capteurs d'état pour mesurer différents paramètres thermodynamiques pression, température ou des paramètres tels que des débits, mesurés par différents instruments etc. When one or more wells must be fitted with sensors placed behind a casing tube for example and intended to be drowned definitively in cement, care is taken to install very diverse type of sensors capable of collecting a large number of data of different nature or characteristics, so as to better analyze and follow the development of the area crossed. As will be specified in the course of the description, in connection with FIG. 1 in particular, there is a need, in particular for simic applications with a seismic source placed on the surface or in another well for example, to place sensors such as geophones making it possible to receive seismic waves or their components along several axes, in a plurality of different depth levels, in a frequency range limited at most to 1000Hz or 1500Hz. For passive monitoring applications of the evolution of a production area, we need several tri-axial sensors placed in the well towards the roof of the deposit or tank and capable of receiving signals in a wider frequency band than for the previous applications. We are trying to capture the seismic or acoustic activity arising in the deposit during its production. The bandwidth useful for this monitoring is generally wider than in the previous case.Other sensors can be placed in the well in its part crossing the deposit to make tomography with a seismic source placed in another well. It is also useful to place in the well at the level of the production zones, sensors which will be designated in the following text by state sensors for measuring different thermodynamic parameters pressure, temperature or parameters such as flow rates, measured by different instruments etc.

Le mode de transmission à une installation de surface des signaux délivrés par chacun de ces types de capteur peut être différent. Pour les opération s d'écoute passive, les capteurs doivent être connectés en permanence ou quasi-permanence à l'installation de surface de façon que les signaux significatifs captés, à caractère souvent aléatoire, puissent être transmis à tout moment. La connexion à l'installation de surface, des capteurs utilisés pour réaliser des cycles d'enregistrement sismique provoqués, n'est nécessaire que durant les campagnes de prospection sismique active et celà pendant des intervalles de temps de quelques secondes à chaque cycle généralement, pendant lesquels on doit interrompre l'écoute permanente. La connexion de capteurs d'état placés dans la zone de production pour mesurer des paramètres tels que des températures ou des pressions, peut être aussi permanente ou quasi-permanente. Par contre leur fréquence d'interrogation peut être beaucoup plus faible du fait que l'évolution des paramètres mesurés est généralement lente. The mode of transmission to a surface installation of the signals delivered by each of these types of sensor may be different. For passive listening operations, the sensors must be permanently or almost permanently connected to the surface installation so that the significant signals picked up, often of a random nature, can be transmitted at any time. The connection to the surface installation, of the sensors used to carry out provoked seismic recording cycles, is only necessary during the active seismic prospecting campaigns and this during time intervals of a few seconds with each cycle generally, during which must be interrupted by permanent monitoring. The connection of status sensors placed in the production area to measure parameters such as temperatures or pressures, can also be permanent or almost permanent. On the other hand their frequency of interrogation can be much lower because the evolution of the measured parameters is generally slow.

I1 faut que le système de transmission mis en place s'accommode de modes de transfert de données très variés. Le transfert à l'installation de surface des données obtenues au cours d'opérations sismiques actives ou passives, est effectuée généralement sous une forme numérisée codée. Dans les phases d'écoute passive par exemple le débit doit être suffisant pour transmettre en temps réel les signaux provenant de plusieurs capteurs disposés respectivement à des profondeurs différentes, de façon à apprécier correctement la direction d'où provient tout ébranlement acoustique et sa distance d'émission. Le débit nécessaire pour leur transmission peut atteindre dans la pratique 1 Mbits/s. Dans les applications de prospection sismique provoquée réalisées avec un nombre important de capteurs le débit nécessaire peut excéder largement cette valeur.Pour d'autres modes de transmission, le débit requis est nettement différent. The transmission system put in place has to accommodate a wide variety of data transfer modes. The transfer to the surface installation of the data obtained during active or passive seismic operations is generally carried out in a digitized coded form. In the passive listening phases, for example, the bit rate must be sufficient to transmit in real time the signals coming from several sensors arranged respectively at different depths, so as to correctly assess the direction from which any acoustic disturbance comes and its distance d 'program. The speed necessary for their transmission can reach in practice 1 Mbits / s. In provoked seismic prospecting applications carried out with a large number of sensors, the required flow rate can greatly exceed this value; for other transmission modes, the required flow rate is clearly different.

Nombre de capteurs d'état traduisent les paramètres qu'ils mesurent sous une forme analogique, un courant d'intensité proportionnelle par exemple, qu'il importe de pouvoir transmettre en surface. Le système de transmission qu'il faut mettre en place doit donc pour traiter des transferts de données aussi variées, être particulièrement souple. Comme il est installé à poste fixe et donc non récupérable dans nombre de cas, et pour des opérations de prospection et de surveillance souvent de longue durée, il faut qu'il soit relativement simple, peu onéreux et fiable. Son agencement doit être étudié aussi pour qu'une éventuelle défaillance localisée ne mette pas en cause la fiabilité d'ensemble.En outre, surtout quand le nombre d'appareils divers répartis le long du puits est important, il importe que la consommation électrique permanente de chacun d'eux soit modérée pour rester dans les limites de tension et d'intensité des câbles de transmission généralement employés dans les puits. Many state sensors translate the parameters they measure in analog form, a current of proportional intensity for example, which it is important to be able to transmit at the surface. The transmission system that must be put in place must therefore be particularly flexible when dealing with such varied data transfers. As it is installed in a fixed position and therefore not recoverable in many cases, and for prospecting and surveillance operations often of long duration, it must be relatively simple, inexpensive and reliable. Its arrangement must also be studied so that a possible localized failure does not jeopardize the overall reliability. In addition, especially when the number of various devices distributed along the well is important, it is important that the permanent electrical consumption of each of them is moderate to stay within the voltage and intensity limits of the transmission cables generally used in wells.

La présente invention a pour objet de proposer un système de surveillance d'un gisement souterrain, ce système étant propre à résoudre le probIème technique posé par des opérations d'exploration et de surveillance à grande échelle d'une zone du sous-sol, sans pour autant rendre ces puits indisponibles ni demander non plus une modification importante des autres équipements utilisés dans le même temps dans ces puits. The object of the present invention is to propose a system for monitoring an underground deposit, this system being capable of solving the technical problem posed by large-scale exploration and monitoring operations in an area of the subsoil, without however, make these wells unavailable or request a major modification of the other equipment used at the same time in these wells.

I1 est caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison un câble de liaison multi-conducteurs incluant des conducteurs d'alimentation électrique et des conducteurs de transmission de signaux, une station de surface pouvant être connectée audit câble, au moins un ensemble d'intervention disposé à poste fixe dans un puits comprenant un module électronique de veille relié en permanence au câble et des moyens de décodage de signaux d'adresse, un module utilisateur et des moyens de commutation commandés par les moyens de décodage, pour relier par intermittence le module utilisateur audit câble. I1 is characterized in that it comprises in combination a multi-conductor connecting cable including electrical supply conductors and signal transmission conductors, a surface station which can be connected to said cable, at least one intervention unit arranged in a fixed position in a well comprising an electronic standby module permanently connected to the cable and means for decoding address signals, a user module and switching means controlled by the decoding means, for intermittently connecting the module user audit cable.

Suivant un mode de mise en oeuvre, l'invention comporte une station de surface connectée au câble et comportant au moins des moyens d'alimentation électrique du module de veille de chaque ensemble d'intervention dans le puits et des moyens d'enregistrement de signaux. According to one embodiment, the invention comprises a surface station connected to the cable and comprising at least means for supplying power to the standby module of each intervention set in the well and means for recording signals .

Suivant un autre mode de réalisation, l'invention comporte une station de surface comprenant un processeur de commande, des moyens d'application d'énergie électrique sur des conducteurs d'alimentation électrique dudit câble et de signaux d'adresse pour activer un module utiliseur et lui allouer des conducteurs de transmission de signaux, et au moins une unité spécialisée pour communiquer par lesdits conducteurs de transmission avec le module utilisateur activé. According to another embodiment, the invention comprises a surface station comprising a control processor, means for applying electrical energy to electrical supply conductors of said cable and address signals for activating a user module and allocating signal transmission conductors to it, and at least one specialized unit for communicating by said transmission conductors with the activated user module.

Par les connexions sélectives définies ci-dessus, on peut réduire l'équipement électronique en veille permanente et donc on peut alimenter de façon permanente par un même câble, un plus grand nombre d'ensembles d'intervention. De même, les moyens de commutation permettent pour certains modes de branchement, de maintenir la continuité des lignes (conducteurs électriques) d'alimentation électrique et de transmission des signaux sur toute leur longueur tant que l'un des modules utilisateurs n'est pas désigné par un adressage sélectif. La combinaison de moyens et leur configuration permet d'obtenir un système simple, fiable et relativement peu onéreux. On peut ainsi installer un équipement important de surveillance dans un puits et même équiper plusieurs puits quand l'importance d'un gisement le justifie. By the selective connections defined above, it is possible to reduce the electronic equipment in permanent standby and therefore it is possible to supply permanently by the same cable, a greater number of intervention sets. Likewise, the switching means make it possible, for certain connection modes, to maintain the continuity of the lines (electrical conductors) of electrical supply and signal transmission over their entire length as long as one of the user modules is not designated. by selective addressing. The combination of means and their configuration makes it possible to obtain a simple, reliable and relatively inexpensive system. We can thus install significant monitoring equipment in a well and even equip several wells when the size of a deposit justifies it.

Suivant un mode de réalisation, le module utilisateur d'au moins un ensemble d'intervention, comporte par exemple des moyens de réception et une unité d'adaptation et de transmission de données, laquelle comporte par exemple des moyens de synchronisation pour engendrer un signal local d'horloge et piloter une numérisation de données produites par les moyens de réception associés ainsi que leur transmission sur les deuxièmes conducteurs de transmission de signaux, et la station de surface comporte une unité spécialisée comprenant des moyens automatiques de synchronisation pour restituer un signal d'horloge dont la phase est adaptée à celle dudit signal local d'horloge. According to one embodiment, the user module of at least one intervention unit, for example comprises reception means and an adaptation and data transmission unit, which comprises for example synchronization means for generating a signal clock room and control a digitization of data produced by the associated reception means as well as their transmission on the second signal transmission conductors, and the surface station comprises a specialized unit comprising automatic synchronization means for restoring a signal of clock whose phase is adapted to that of said local clock signal.

Suivant un mode de réalisation, les moyens de réception comportent plusieurs récepteurs et l'unité d'adaptation et de transmission comporte des moyens de multiplexage connectés auxdits récepteurs. According to one embodiment, the reception means comprise several receivers and the adaptation and transmission unit comprises multiplexing means connected to said receivers.

Ces récepteurs sont par exemple des capteurs d'ondes et/ou des moyens de mesure de paramètres d'état connectés aux moyens de multiplexage. These receivers are for example wave sensors and / or means for measuring state parameters connected to the multiplexing means.

Suivant un mode de réalisation, le module utilisateur d'au moins un ensemble d'intervention comporte au moins un récepteur pour mesurer un paramètre d'état et délivrant en réponse un courant proportionnel sur lesdits conducteurs de transmission de signaux via lesdits moyens de commutation.. According to one embodiment, the user module of at least one intervention unit comprises at least one receiver for measuring a state parameter and delivering in response a proportional current on said signal transmission conductors via said switching means. .

Dans le cas où un module utilisateur comporte plusieurs de ces récepteurs à courant proportionnel, le système selon 1 invention inclut des moyens de sélection commandés par le module électronique de veille associé, pour connecter sélectivement l'un de ces récepteurs aux deuxièmes conducteurs via les moyens de connexion. In the case where a user module comprises several of these proportional current receivers, the system according to the invention includes selection means controlled by the associated electronic standby module, for selectively connecting one of these receivers to the second conductors via the means of connection.

Quand le module utilisateur d'au moins un ensemble d'intervention comporte au moins un récepteur pour mesurer un paramètre d'état et délivrant en réponse une tension électrique, on utilise une unité d'adaptation et de transmission comprenant par exemple un oscillateur commandé par tension dont la sortie est connectée sélectivement auxdits deuxièmes conducteurs par l'intermédiaire desdits moyens de connexion. When the user module of at least one intervention unit comprises at least one receiver for measuring a state parameter and delivering an electrical voltage in response, an adaptation and transmission unit is used comprising for example an oscillator controlled by voltage whose output is selectively connected to said second conductors via said connection means.

Les modules utilisateurs peuvent comporter des moyens mécaniques d'un type quelconque connectés sur commande auxdits deuxièmes conducteurs, tels que des moyens divers transducteurs d'énergie électrique (source sismique électromécanique électromagnétique piézo-électrique etc), des vannes commandées ou éventuellement des moteurs, le module spécialisé en surface comportant dans ce cas un bloc d'alimentation électrique adapté à l'application considérée. The user modules can comprise mechanical means of any type connected on command to said second conductors, such as various means for transducing electrical energy (electro-mechanical electromagnetic piezoelectric seismic source, etc.), controlled valves or possibly motors, the specialized surface module in this case comprising an electrical power supply unit adapted to the application considered.

Suivant un mode de réalisation, le système selon l'invention comporte au moins une source sismique et au moins un ensemble de récepteurs associé à une unité d'adaptation et de transmission pourvue d'une horloge locale, l'unité spécialisée communiquant avec elle, étant adaptée à déterminer la fréquence du signal d'horloge émis par les moyens de synchronisation locaux, et le processeur de la station de surface comporte des moyens pour déclencher cette source et des moyens pour associer aux données reçues du module d'utilisation, un signal indicatif des instants de déclenchement de ladite source. According to one embodiment, the system according to the invention comprises at least one seismic source and at least one set of receivers associated with an adaptation and transmission unit provided with a local clock, the specialized unit communicating with it, being adapted to determine the frequency of the clock signal emitted by the local synchronization means, and the surface station processor comprises means for triggering this source and means for associating with the data received from the use module, a signal indicative of the instants of triggering of said source.

Suivant un autre mode de réalisation, le système selon l'invention comporte au moins un ensemble de récepteurs dans des boîtiers, associés chacun à des fils électriques pour leur connexion à un module électronique d'adaptation et de transmission, et des canalisations étanches de type hydraulique disposés entre ces boîtiers et ce module, pour le passage des conducteurs électriques associés aux récepteurs de l'ensemble. According to another embodiment, the system according to the invention comprises at least one set of receivers in housings, each associated with electrical wires for their connection to an electronic adaptation and transmission module, and sealed pipes of the type hydraulics arranged between these boxes and this module, for the passage of the electrical conductors associated with the receivers of the assembly.

Suivant un mode de mise en oeuvre, le système selon l'invention peut comporter au moins un ensemble de capteurs disposé à l'extérieur d'un tube de cuvelage d'au moins un puits. According to one embodiment, the system according to the invention may comprise at least one set of sensors disposed outside a casing tube of at least one well.

Suivant un autre mode de mise en oeuvre le système comporte au moins un ensemble de capteurs disposé à l'extérieur d'un tube de production d'effluents mis en place dans au moins un puits. According to another embodiment, the system comprises at least one set of sensors arranged outside of an effluent production tube placed in at least one well.

Ces capteurs peuvent être par exemple des géophones monoaxes ou tri-axes, des hydrophones et notamment des hydrophones continus dont la longueur est suffisante pour réaliser un filtrage spatial des ondes reçues. These sensors can be, for example, monoaxis or triaxis geophones, hydrophones and in particular continuous hydrophones the length of which is sufficient to perform spatial filtering of the waves received.

Le système selon l'invention peut combiner par exemple au moins un premier ensemble de récepteurs acoustiques ou sismiques associé à une unité d'adaptation et de transmission et au moins un deuxième ensemble de capteurs d'état associé à une deuxième unité d'adaptation et de transmission, la station de surface comportant au moins deux unités spécialisées différentes pour communiquer respectivement avec lesdites unités d'adaptation et de transmission, ces unités spécialisées étant connectées au processeur par l'intermédiaire de circuits d'interface. The system according to the invention can combine for example at least a first set of acoustic or seismic receivers associated with an adaptation and transmission unit and at least a second set of status sensors associated with a second adaptation unit and transmission, the surface station comprising at least two different specialized units for communicating respectively with said adaptation and transmission units, these specialized units being connected to the processor by means of interface circuits.

L'invention concerne aussi une méthode pour la surveillance active et/ou passive d'une zone de sous-sol traversée par au moins un forage, qui est caractérisée en ce qu'elle comporte - l'installation à poste fixe du système défini ci-dessus - l'allocation par la station de surface de conducteurs de
transmission de signaux à un ensemble d'intervention par
application de signaux de commande adressés au module
électronique de veille associé sur des conducteurs de
transmission de signaux de câble, et leur décodage par les
moyens de décodage dans ledit module; - la commande par ce module de veille, des moyens de
commutation permettant la connexion du module utilisateur; et - le transfert de signaux reçus par l'ensemble d'intervention sous
le contrôle du module utilisateur et suivant des modalités de
transfert déterminées à une unité spécialisée de la station de
surface, adaptée à recevoir ces signaux et à se conformer à
toutes les modalités caractérisant le transfert.The invention also relates to a method for active and / or passive monitoring of a subsoil area crossed by at least one borehole, which is characterized in that it comprises - the installation of the system defined above at a fixed post above - the allocation by the surface station of conductors
transmission of signals to an intervention unit by
application of control signals addressed to the module
associated standby electronics on conductors
transmission of cable signals, and their decoding by
decoding means in said module; - the command by this watch module, of the means of
switching allowing connection of the user module; and - the transfer of signals received by the intervention unit under
control of the user module and according to
transfer determined to a specialized unit of the station
surface, adapted to receive these signals and to comply with
all the terms and conditions characterizing the transfer.

D'autres caractéristiques et avantages du système et de la méthode selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés où:
- la Fig.l montre une disposition d'appareils ou de récepteurs
divers (ensembles d'intervention) que l'on peut placer dans un
puits pour la surveillance active ou passive d'un gisement par
exemple; la Fig.2 montre schématiquement des lignes de conducteurs
électriques assurant les liaisons nécessaires entre des
ensembles d'intervention et la station de surface; la Fig.3 montre un premier mode de branchement d'un module
électronique de veille sur des lignes d'alimentation électrique;; la Fig.4 montre un deuxième mode de branchement d'un
module de veille sur des lignes d'alimentation électrique; la Fig .5 montre un mode d'alimentation électrique d'un module
utilisateur; la Fig.6 montre schématiquement un module d'acquisition de
signaux avec son bloc d'alimentation dans un module utilisateur
comportant des ensembles de récepteurs; la Fig.7 montre schématiquement une variante du module
d'acquisition de signaux de la Fig.6; la Fig.8 montre schématiquement un capteur d'état à courant
proportionnel dans un module utilisateur; la Fig.9 montre schématiquement un mode de branchement de
plusieurs capteurs d'état à courant proportionnel dans un même
module utilisateur;; la Fig.10 montre schématiquement un module pour la
transmission à la station de surface, des mesures à variations
lentes relevées par des capteurs d'état; - la Fig.ll montre schématiquement la station de surface
assurant la gestion des échanges avec les ensembles
d'intervention; - la Fig. 12 montre un mode de réalisation où un câble multi
conducteurs est utilisé pour la connexion d'ensembles de
réception de signaux par exemple; et - la Fig. 13 montre un agencement de plusieurs boîtiers de
récepteurs placés à l'extérieur d'un tube de cuvelage (casing)
avec des canalisations hydrauliques par où transitent des
liaison électriques entre eux et un module électronique associe.Other characteristics and advantages of the system and of the method according to the invention will appear better on reading the following description of embodiments described by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawings where:
- Fig.l shows an arrangement of devices or receivers
various (intervention sets) that can be placed in a
well for active or passive monitoring of a deposit by
example; Fig. 2 schematically shows lines of conductors
electric ensuring the necessary connections between
intervention sets and surface station; Fig.3 shows a first mode of connection of a module
standby electronics on power supply lines; Fig.4 shows a second mode of connection of a
standby module on power supply lines; Fig. 5 shows a power supply mode for a module
user; Fig. 6 schematically shows a module for acquiring
signals with its power supply in a user module
comprising sets of receivers; Fig. 7 schematically shows a variant of the module
signal acquisition of Fig.6; Fig. 8 schematically shows a current state sensor
proportional in a user module; Fig. 9 schematically shows a method of connecting
several proportional current status sensors in the same
user module ;; Fig. 10 schematically shows a module for
transmission to the surface station, variation measurements
slow detected by state sensors; - Fig.ll shows schematically the surface station
managing exchanges with ensembles
intervention; - Fig. 12 shows an embodiment where a multi cable
conductors is used for connecting sets of
reception of signals for example; and - Fig. 13 shows an arrangement of several boxes of
receivers placed outside a casing tube
with hydraulic lines through which transit
electrical connection between them and an associated electronic module.

Sur la Fig.l, on a schématisé un puits 1 foré jusqu'au travers d'un gisement souterrain 2 recélant par exemple des effluents pétroliers. Le puits doit être muni d'un tube de cuvelage 3 jusqu'à une certaine profondeur, ce tube étant lié au formations environnantes par injection de ciment dans l'espace annulaire entre lui et le puits, comme il est décrit dans les brevets
FR 2 593 292 et 2642849. In Fig.l, a well 1 has been schematically drilled as far as through an underground deposit 2 containing, for example, petroleum effluents. The well must be provided with a casing tube 3 to a certain depth, this tube being linked to the surrounding formations by injection of cement into the annular space between it and the well, as described in the patents
FR 2 593 292 and 2642849.

Pour la surveillance du gisement traversé par des tels puits, il est souhaitable comme on l'a vu, de disposer de récepteurs capables de mesurer ou détecter des signaux de type très divers. For the monitoring of the deposit crossed by such wells, it is desirable, as we have seen, to have receivers capable of measuring or detecting signals of very different types.

Le toit T du réservoir se trouvant à une profondeur H, on met en place, à mi-profondeur H/2 par exemple, un ensemble Ri de géophones de préférence tri-axiaux, de façon à pouvoir mener à bien une exploration de type sismique. Une source S1 disposée en surface ou une source S2 disposée dans un autre puits, émet des ondes qui après réflexion sur les discontinuités du sous-sol, sont captées par les géophones de l'ensemble Ri, transmises à une station de surface 4 qui les enregistre et ensuite traitées pour obtenir des coupes sismiques représentatives. Pour ce type d'exploration, la bande passante des signaux reçus est généralement limitée à 1000 ou 1500 Hz. La durée de transmission des signaux sismiques captés suite à un ébranlement du terrain est relativement courte, de l'ordre d'une dizaine de secondes au plus.The roof T of the reservoir being at a depth H, we set up, at mid-depth H / 2 for example, a set Ri of geophones preferably tri-axial, so as to be able to carry out an exploration of seismic type . A source S1 arranged on the surface or a source S2 arranged in another well, emits waves which after reflection on the discontinuities of the subsoil, are picked up by the geophones of the set Ri, transmitted to a surface station 4 which records and then processed to obtain representative seismic sections. For this type of exploration, the bandwidth of the signals received is generally limited to 1000 or 1500 Hz. The duration of transmission of the seismic signals received following a rocking of the ground is relatively short, of the order of ten seconds. at most.

Vers le toit du réservoir, on met en place par exemple un ensemble de capteurs Rj pour faire de l'écoute passive. Un ou plusieurs autres ensembles de réception Rk sont placés plus bas dans la partie du puits traversant le réservoir pour capter des ondes sismiques émises par une source sismique S2 placée dans un autre puits 5. Cet ensemble peut comporter par exemple plusieurs dizaines voire mAeme une ou plusieurs centaines de géophones mono-axes ou d'hydrophones répartis sur une longueur important du puits. Les émissions sismiques induites par l'activité de production, intervenant de façon aléatoire, il importe que les capteurs spécialisés de l'ensemble Rj soient connectés en permanence à la station 4 en surface sauf éventuellement pendant les intervalles de temps de durée très limitée où les récepteurs sismiques des ensembles Ri et Rk doivent être connectés. Towards the roof of the tank, for example, a set of sensors Rj is used to make passive listening. One or more other reception sets Rk are placed lower in the part of the well passing through the reservoir to capture seismic waves emitted by a seismic source S2 placed in another well 5. This set can for example consist of several tens or even one or several hundred single-axis geophones or hydrophones distributed over a significant length of the well. The seismic emissions induced by the production activity, occurring randomly, it is important that the specialized sensors of the set Rj are permanently connected to the station 4 at the surface except possibly during time intervals of very limited duration where the seismic receivers of sets Ri and Rk must be connected.

On a représenté sur la Fig. 1 également deux ensembles de capteurs d'état C1, C2 permettant de relever des températures, des pressions etc. Il s'agit par exemple de capteurs d'un type connu dit à courant proportionnel. Des capteurs de ce type, quand on leur applique une tension d'alimentation déterminée, absorbent des courants proportionels au paramètre mesurés, qu'il s'agit de transmettre à la station de surface 4. There is shown in FIG. 1 also two sets of state sensors C1, C2 for reading temperatures, pressures etc. These are for example sensors of a known type known as proportional current. Sensors of this type, when a given supply voltage is applied to them, absorb currents proportional to the measured parameter, which must be transmitted to the surface station 4.

L'ensemble de transmission qui va être décrit ci-après peut s'adapter à chacun des types de récepteurs ci-dessus indiqués, avec leurs spécifications propres de connexion, leurs modes de transmission, leurs fréquences de codage et leurs débits de transfert de données propres. The transmission assembly which will be described below can be adapted to each of the types of receivers indicated above, with their own connection specifications, their transmission modes, their coding frequencies and their data transfer rates. clean.

Le schéma de la Fig.2 montre trois dispositifs de puits Di, Dj,
Dk (tels que les ensembles de récepteurs Ei, Ej, Ek de la Fig.l), installés à poste fixe dans un puits, derrière un casing ou bien dans l'espace annulaire entre un casing et un tube de production, et à des profondeurs différentes. The diagram in Fig. 2 shows three well devices Di, Dj,
Dk (such as the sets of receivers Ei, Ej, Ek in Fig. L), installed at a fixed post in a well, behind a casing or else in the annular space between a casing and a production tube, and at different depths.

Chacun de ces dispositifs comporte deux modules. Un premier module MV est utilisé pour effectuer une veille permanente dans l'attente d'ordres susceptibles à tout moment de leur être transmis par la station en surface. Un deuxième module ou module utilisateur MT, est mis en place pour émettre des signaux vers la station de surface ou pour en recevoir. Suivant le mode de connexion de la Fig.2, les modules MV des différents dispositifs sont connectés en permanence sur une ligne de transmission d'ordres L1 reliée à la station de surface. Par elle, ils recoivent des ordres codés associés à une adresse désignant spécifiquement l'un d'entre eux.Chacun des modules de veille MV comporte un décodeur d'adresse et d'ordres 6 connecté à la ligne L1 par l'intermédiaire d'un transformateur d'isolement 7 et un bloc de régulation électrique 8 pour produire une ou plusieurs tensions d'amplitude controlée V+, V- (S V ou 15V par exemple), nécessaires au fonctionnement du décodeur d'adresses et d'ordres 6. Each of these devices has two modules. A first MV module is used to carry out a permanent watch pending orders likely at any time to be transmitted to them by the surface station. A second module or user module MT is installed to transmit signals to the surface station or to receive it. According to the connection mode in Fig. 2, the MV modules of the various devices are permanently connected to a command transmission line L1 connected to the surface station. Through it, they receive coded orders associated with an address specifically designating one of them. Each of the standby modules MV comprises an address and order decoder 6 connected to the line L1 by means of an isolation transformer 7 and an electrical regulation block 8 for producing one or more voltages of controlled amplitude V +, V- (SV or 15V for example), necessary for the operation of the address and order decoder 6.

Suivant le mode de réalisation des Fig. 2, 3, le bloc de régulation 8 de chacun des modules de veille MV, est connecté à une ligne d'alimentation électrique spécifique L2 connectée dans la station de surface à un générateur de courant. I1 produit, dans des diodes zener du bloc 8, une tension électrique suffisante pour l'alimentation du module MV. According to the embodiment of Figs. 2, 3, the regulation block 8 of each of the standby modules MV, is connected to a specific electrical supply line L2 connected in the surface station to a current generator. I1 produces, in zener diodes of block 8, an electrical voltage sufficient to supply the MV module.

Suivant le mode de réalisation de la Fig.4, la ligne L1 est à usage mixte. Elle est utilisée à la fois pour transporter une intensité de courant pour chaque bloc 8 et pour la transmission des ordres. Dans ce cas, bien évidemment des moyens de découplage sont interposés entre la ligne mixte L1 et le décodeur d'adresses 6. Une troisième ligne L3 est connectée à la station en surface. Sur cette ligne L3, au niveau de chaque module utilisateur MT, est connecté un commutateur 9 (Fig.2) commandé par le décodeur d'adresses 6 du module de veille MV associe. According to the embodiment of Fig.4, line L1 is for mixed use. It is used both to transport a current intensity for each block 8 and for the transmission of orders. In this case, obviously decoupling means are interposed between the mixed line L1 and the address decoder 6. A third line L3 is connected to the surface station. On this line L3, at each user module MT, is connected a switch 9 (FIG. 2) controlled by the address decoder 6 of the standby module MV associated.

Dans une position de repos, il établit la continuité de la ligne L3.In a rest position, it establishes the continuity of line L3.

Dans une position de travail, quand il est actionné, chaque commutateur 9 assure la dérivation ou le branchement de la ligne
L3 vers le module utilisateur MT. Pour certaines applications, comme on le verra en relation avec la Fig. 10, la ligne L3 peut être alimentée électriquement par la station de surface. Dans ce cas, l'activation d'un commutateur 9 a pour effet de mettre sous tension un module utilisateur MT.In a working position, when it is actuated, each switch 9 ensures the branching or connection of the line
L3 to the MT user module. For certain applications, as will be seen in relation to FIG. 10, line L3 can be supplied electrically by the surface station. In this case, the activation of a switch 9 has the effect of energizing a user module MT.

Suivant le mode de réalisation de la Fig.5, lorsque les tensions électriques régulées produites par un bloc d'alimentation 8 conviennent pour le fonctionnement du module utilisateur, on peut établir entre eux une connexion électrique directe commandée par le décodeur d'adresse du module MV. According to the embodiment of FIG. 5, when the regulated electrical voltages produced by a power supply unit 8 are suitable for the operation of the user module, a direct electrical connection can be established between them controlled by the address decoder of the module MV.

L'alimentation électrique des modules de veille MV et éventuellement des modules utilisateurs est effectué au moyen d'un générateur de courant, comme le montre les modes de réalisation des Fig. 3, 4. les alimentations électriques peuvent toutefois être effectuées par des générateurs de tension, les modules de veille MV étant connectés en parallèles sur les lignes L1 ou L2 suivant les cas et comportant par exemple des blocs d'alimentation à découpage pour produire les tensions recyclées nécessaires à ces modules. The power supply of the standby modules MV and possibly of the user modules is carried out by means of a current generator, as shown in the embodiments of FIGS. 3, 4. the electrical power supplies can however be carried out by voltage generators, the standby modules MV being connected in parallel on the lines L1 or L2 as the case may be and comprising for example switching power supplies to produce the voltages recycled necessary for these modules.

Suivant les modes de réalisation des Fig. 6, 7, le module utilisateur est un émetteur de signaux numérisés codés. Il comporte par exemple un certain nombre n de récepteurs G1, G2 ... Gn pouvant appartenir à l'un des ensembles Ri, Rj ou Rk (cf. According to the embodiments of FIGS. 6, 7, the user module is a transmitter of coded digital signals. It includes for example a certain number n of receivers G1, G2 ... Gn which may belong to one of the sets Ri, Rj or Rk (cf.

Fig.l). Les signaux captés par les récepteurs G1 à Gn sont appliqués respectivement à des préamplificateurs PA1, PAn à gain fixe ou variable suivis de filtres limiteurs 111 à 1 ln. Les signaux amplifiés et filtrés sont appliqués à des entrées d'un multiplexeur 10. La sortie de celui-ci est connecté à l'entrée d'un circuit d'acquisition comprenant par exemple un amplificateur à gain commutable automatique 12, un convertisseur analogiquenumérique (CAN) 13, un élément de codage 14 pour inclure les mots numériques issus du convertisseur (CAN) dans une trame d'émission et un élément de synchronisation 15 comportant une horloge locale qui est connectée au décodeur d'ordres dans le module de veille MV.De tels circuits sont décrits par exemple dans les brevets FR 2 613 496 et 2 616 230 du demandeur. Le module utilisateur comporte aussi un régulateur de tension 16 produisant des tensions stabilisées pour le fonctionnement du module utilisateur. Dans une application de ce type, la ligne L3 est mise sous tension et le régulateur 16 lui est connecté par l'intermédiaire du commutateur 9. Via le même commutateur 9 et des moyens de découplage, la sortie de l'élément de codage 14 est aussi connecté à la ligne L3.Fig. L). The signals picked up by the receivers G1 to Gn are applied respectively to preamplifiers PA1, PAn with fixed or variable gain followed by limiting filters 111 to 1 ln. The amplified and filtered signals are applied to the inputs of a multiplexer 10. The output of the latter is connected to the input of an acquisition circuit comprising for example an automatic switchable gain amplifier 12, an analog-to-digital converter ( CAN) 13, a coding element 14 for including the digital words coming from the converter (CAN) in a transmission frame and a synchronization element 15 comprising a local clock which is connected to the order decoder in the standby module MV .Such circuits are described for example in the patents FR 2,613,496 and 2,616,230 of the applicant. The user module also includes a voltage regulator 16 producing stabilized voltages for the operation of the user module. In an application of this type, the line L3 is energized and the regulator 16 is connected to it via the switch 9. Via the same switch 9 and decoupling means, the output of the coding element 14 is also connected to line L3.

Si l'on dispose de convertisseur analogique-numérique (CAN) à grande dynamique, on peut éventuellement supprimer l'amplificateur à gain commutable 12, ce qui offre une solution plus économique et plus fiable. If a high dynamic range analog-to-digital converter (ADC) is available, the switchable gain amplifier 12 can optionally be omitted, which provides a more economical and reliable solution.

Suivant la variante de la Fig.7, un multiplexeur secondaire 16 peut être également connecté à l'une des voies d'entrée du multiplexeur 10. Aux entrées de ce sous-multiplexeur 10A sont connectés plusieurs capteurs d'état C1, C2, ... Ck adaptés à traduire un signal mesuré en une tension électrique. A intervalles réguliers, fixés par l'élément de synchronisation 15, la tension délivrée par chacun de ces capteurs d'état peut être échantillonnée et transmise à la station de surface via la ligne L3. According to the variant of FIG. 7, a secondary multiplexer 16 can also be connected to one of the input channels of the multiplexer 10. To the inputs of this sub-multiplexer 10A are connected several state sensors C1, C2,. .. Ck adapted to translate a measured signal into an electrical voltage. At regular intervals, fixed by the synchronization element 15, the voltage delivered by each of these state sensors can be sampled and transmitted to the surface station via the line L3.

Chacun des modules utilisateurs installés dans un puits pour faire de l'acquisition de signaux peut avoir sa fréquence d'horloge propre, adaptée au nombre de récepteurs associé et/ou à la bande passante des signaux captés. Chacun d'eux peut aussi posséder son mode de codage propre. Each of the user modules installed in a well to acquire signals can have its own clock frequency, adapted to the number of associated receivers and / or to the bandwidth of the signals received. Each of them can also have its own coding mode.

Le gain de chaque pré-amplificateur 111 à 1 ln peut être fixe et préréglé avant la mise en place du dispositif dans le puits. The gain of each preamplifier 111 to 1 ln can be fixed and preset before the device is placed in the well.

Dans certains cas cependant où le niveau des signaux à amplifier dépend de l'application envisagée, on utilise de préférence un pré-amplificateur 111 à 1 ln dont le gain peut être commuté à la réception d'un ordre spécifique adressé depuis la station de surface au décodeur 6 du module de veille MV associé, et décodé par celui-ci.In some cases, however, where the level of the signals to be amplified depends on the application envisaged, a 111-preamplifier 111 is preferably used, the gain of which can be switched on receipt of a specific order sent from the surface station to decoder 6 of the associated standby module MV, and decoded by the latter.

Suivant le mode de réalisation de la Fig.8, le module utilisateur peut être aussi un capteur à courant proportionnel d'un type connu 17. Quand ce type de capteur 17 reçoit de la ligne L3 via le commutateur associé 9, une tension électrique définie, il laisse passer un courant proportionnel à la valeur du paramètre qu'il mesure, entre 4mA et 20mA par exemple. According to the embodiment of FIG. 8, the user module can also be a proportional current sensor of a known type 17. When this type of sensor 17 receives from the line L3 via the associated switch 9, a defined electrical voltage , it lets in a current proportional to the value of the parameter it measures, between 4mA and 20mA for example.

Suivant la variante de la Fig.9, plusieurs capteurs d'état C1,
C2, ..., Cp du même type à courant proportionnel, peuvent être connectés au commutateur 9 par l'intermédiaire d'un commutateur intermédiaire 18. Dans ce cas, la station de surface envoie au décodeur d'adresse 6 (Fig. 3, 4) du module de veille associé MV, un ordre adressé désignant le module utilisateur concerné par la commande mais aussi le numéro du capteur d'état C1 à Cp dont on veut connaître la mesure. Le décodage de ce numéro permet d'actionner le commutateur intermédiaire 18.According to the variant of FIG. 9, several state sensors C1,
C2, ..., Cp of the same type with proportional current, can be connected to the switch 9 via an intermediate switch 18. In this case, the surface station sends to the address decoder 6 (Fig. 3 , 4) of the associated standby module MV, an addressed order designating the user module concerned by the command but also the number of the state sensor C1 to Cp whose measurement is to be known. Decoding this number activates the intermediate switch 18.

Le module illustré à la Fig.10, convient pour transmettre des tensions électriques à variations lentes délivrées par des capteurs d'état Cl ... Cm tels que des capteurs de température ou de pression par exemple ou bien encore des débitmètres. I1 comporte un oscillateur 19 dont la fréquence varie linéairement en fonction d'une tension de commande (VCO), en l'occurrence, celle délivrée par un de ces capteurs d'états C1 à Cm, cet oscillateur délivrant un signal qui est appliqué à la ligne L3 via le commutateur 9. Quand plusieurs capteurs d'état peuvent commander le même oscillateur VCO 19, on les connecte à lui par l'intermédiaire d'un commutateur intermédiaire 20 tel que le commutateur 18 précédent. The module illustrated in Fig.10 is suitable for transmitting slow varying electrical voltages supplied by state sensors Cl ... Cm such as temperature or pressure sensors for example or even flowmeters. I1 comprises an oscillator 19 whose frequency varies linearly as a function of a control voltage (VCO), in this case, that delivered by one of these state sensors C1 to Cm, this oscillator delivering a signal which is applied to line L3 via switch 9. When several state sensors can control the same VCO oscillator 19, they are connected to it via an intermediate switch 20 such as the previous switch 18.

La ligne L3 peut être utilisée aussi pour fournir de la puissance électrique à des modules utilisateurs comportant des moyens électromagnétiques tels que des moteurs, des électrovannes etc, qui sont installés à poste fixe dans l'espace annulaire entre un tube de cuvelage et un tube de production par exemple ou éventuellement un moyen quelconque placé à l'extérieur d'un casing. Ces modules sont de même associés chacun à un module de veille MV et alimentés par l'intermédiaire d'un commutateur 9 sur la ligne L3. The L3 line can also be used to supply electrical power to user modules comprising electromagnetic means such as motors, solenoid valves, etc., which are installed in a fixed position in the annular space between a casing tube and a production for example or possibly any means placed outside a casing. These modules are likewise associated each with a standby module MV and supplied via a switch 9 on the line L3.

La station de surface (Fig.ll) est adaptée à faire fonctionner un grand nombre d'applications telles que celles définies ci-dessus. Les signaux reçus des modules utilisateurs étant très variés, le principe de fonctionnement retenu est de laisser celui qui est concerné par un ordre, la libre disposition de la ligne L3 et la maîtrise de la transmission, et d'adapter la station de surface au mode de transmission propre du module active. The surface station (Fig. 11) is suitable for operating a large number of applications such as those defined above. Since the signals received from the user modules are very varied, the operating principle adopted is to leave the one concerned by an order, the free disposal of the L3 line and control of the transmission, and to adapt the surface station to the mode clean transmission of the active module.

La station de surface comporte un ensemble 21 de plusieurs unités spécialisées 22 et un sélecteur 23 pour connecter à l'une d'elles la ligne L3. Par l'intermédiaire d'une carte électronique d'interface 24, l'ensemble 21 est relié à un processeur 25 tel qu'un micro-ordinateur programmé. La station comporte aussi un codeur d'adresse 26 connecté à la ligne L1 et un générateur de courant électrique 27. Suivant le mode de connexion montré à la
Fig.4, le générateur 27 est connecté aussi à la ligne L1. Le processeur 25, sur commande d'un opérateur ou suivant un programme préétabli, envoie des ordres de connexion à un module de veille spécifique MV par la ligne L1, par l'intermédiaire du codeur d'adresse 26.Dans le même temps, il commande la commutation du sélecteur 23 de façon que la ligne
L3 soit accordée à l'unité 22 spécialisée et qu'elle puisse communiquer avec le module utilsateur installé dans le puits à l'adresse spécifiée.The surface station comprises a set 21 of several specialized units 22 and a selector 23 for connecting the line L3 to one of them. Via an electronic interface card 24, the assembly 21 is connected to a processor 25 such as a programmed microcomputer. The station also includes an address encoder 26 connected to line L1 and an electric current generator 27. Depending on the connection mode shown in the
Fig.4, the generator 27 is also connected to the line L1. The processor 25, on command of an operator or according to a preset program, sends connection orders to a specific standby module MV via the line L1, via the address coder 26. At the same time, it controls the switching of selector 23 so that the line
L3 is granted to the specialized unit 22 and that it can communicate with the user module installed in the well at the specified address.

Les unités 22 adaptées à la réception des mesures des capteurs à courant proportionnel 17 (Fig.8, 9), comportent chacune par exemple un élément pour transformer l'intensité circulant sur la ligne L3 en un signal indicatif du paramètre mesuré dans le puits par le capteur d'état désigné, cet élément communiquant au processeur 251e signal mesuré. The units 22 adapted to receive the measurements from the proportional current sensors 17 (Fig. 8, 9), each include for example an element for transforming the current flowing on the line L3 into a signal indicative of the parameter measured in the well by the designated state sensor, this element communicating to the processor 251st measured signal.

Les modules utilisateurs tels que ceux des Fig.6 et 7, effectuent des acquisitions de signaux et leur transmission sous le contrôle d'une horloge locale susceptible de dériver en fréquence ou en phase pour des raisons multiples. En conséquence, on utilise pour la réception des signaux numérisés codés issus des modules d'acquisition, des unités 22 adaptées à reconstituer un signal d'horloge en phase avec celui qui rythme la transmission. Une telle unité est décrite par exemple dans la demande de brevet
FR 91/13770. Ces mêmes unités spécialisées comportent dans ce cas un moyen d'alimentation électrique qui est aussi connecté à la ligne L3, de façon à alimenter le régulateur de tension 16 (Fig.6) inclus dans le module d'acquisition de signaux.User modules such as those of Fig. 6 and 7, carry out signal acquisitions and their transmission under the control of a local clock capable of drifting in frequency or in phase for multiple reasons. Consequently, for the reception of the digitized coded signals coming from the acquisition modules, units 22 adapted to reconstitute a clock signal in phase with that which punctuates the transmission are used. Such a unit is described for example in the patent application
FR 91/13770. These same specialized units in this case include an electrical supply means which is also connected to the line L3, so as to supply the voltage regulator 16 (FIG. 6) included in the signal acquisition module.

Quand le module utilisateur activé comporte un ensemble de capteurs sismiques et son module d'acquisition associé, que l'on utilise dans le cadre d'opérations de prospection sismique avec activation d'une source sismique, le processeur déclenche le réveil du module d'acquisition MT associé avant le déclenchement de la source. Lorsque le processeur recoit le signal TB indicatif du déclenchement de la source, il dépose un marqueur sur les signaux sismiques numérisés reçus par la ligne L3, et il leur associe la valeur de la fréquence d'horloge mesurée par l'unité 22 qui gère l'échange. De cette façon, si l'on doit combiner ensemble des traces sismiques obtenues par des ensembles différents, dans un même puits ou éventuellement dans d'autres puits, on peut auparavant procéder facilement à leur recalage en temps. When the activated user module comprises a set of seismic sensors and its associated acquisition module, which is used in the context of seismic prospecting operations with activation of a seismic source, the processor triggers the awakening of the associated MV acquisition before the source is triggered. When the processor receives the signal TB indicative of the triggering of the source, it deposits a marker on the digitized seismic signals received by the line L3, and it associates with them the value of the clock frequency measured by the unit 22 which manages the 'exchange. In this way, if it is necessary to combine together seismic traces obtained by different sets, in the same well or possibly in other wells, it is possible beforehand to easily carry them out in time.

Un module spécialisé dans la fourniture d'énergie électrique via les conducteurs L3 à des modules utilisateurs, comporte dans ce cas, un générateur de courant ou de tension électrique. A module specialized in the supply of electrical energy via the L3 conductors to user modules, in this case comprises a generator of electric current or voltage.

Suivant le mode de réalisation de la Fig.12, le câble utilisé peut être du type heptaconducteurs avec six conducteurs C1 à C6 répartis autour d'un conducteur central C7 et une tresse périphérique CT. Dans ce cas, on peut adopter le mode de connexion indiqué sur cettte Fig. 12 pour chaque dispositif de puits. Aux conducteurs C1 et C4, est connecté l'enroulement primaire du transformateur 7, dans les modules MV, le secondaire de celui-ci étant connecté au détecteur 6 de signaux d'adresse et d'ordres. L'alimentation régulée 8 est connectée en série sur le conducteur C4 par exemple Entre la réunion des conducteurs C2 et C5 d'une part et des conducteurs C3 et C6 d'autre part, est connecté le module utilisateur MT. According to the embodiment of Fig.12, the cable used can be of the heptaconductor type with six conductors C1 to C6 distributed around a central conductor C7 and a peripheral braid CT. In this case, the connection mode indicated on this Fig. 12 for each well device. To the conductors C1 and C4, is connected the primary winding of the transformer 7, in the MV modules, the secondary thereof being connected to the detector 6 of address and order signals. The regulated power supply 8 is connected in series on the conductor C4 for example. Between the meeting of the conductors C2 and C5 on the one hand and of the conductors C3 and C6 on the other hand, the user module MT is connected.

Un module électronique d'acquisition de signaux tel que celui des Fig.6, 7 par exemple, peut traiter des signaux d'un ensemble de récepteurs situés dans son voisinage. I1 peut cependant être utilisé pour regrouper des signaux issus d'ensembles de récepteurs répartis sur une longueur de puits relativement importantes. A cet effet, le boîtier 28 qui le contient, est relié comme le montre la Fig.13, à un ou plusieurs boîtiers 29 de récepteurs tels que des géophones tri-axiaux, par l'intermédiaire de câbles hydrauliques étanches 30. Les conducteurs électriques 31 des géophones passent le long de ce circuit étanche jusqu'au boîtier électronique MT. Un tel agencement est décrit dans la demande de brevet FR 91/ précitée déposée par le demandeur. An electronic signal acquisition module such as that of FIGS. 6, 7 for example, can process signals from a set of receivers located in its vicinity. It can however be used to group signals from sets of receivers distributed over a relatively large length of well. To this end, the box 28 which contains it, is connected as shown in FIG. 13, to one or more boxes 29 of receivers such as tri-axial geophones, by means of watertight hydraulic cables 30. The electrical conductors 31 of the geophones pass along this sealed circuit to the MT electronic unit. Such an arrangement is described in the patent application FR 91 / cited above filed by the applicant.

Le système de surveillance selon l'invention peut être installé à poste fixe derrière un tube de cuvelage et scellé par cimentation. La géométrie d'un tel système est bien entendu immuable. S'il se trouve que pendant la période de surveillance du gisement qui peut parfois durer plusieurs années, on a besoin de faire des mesures ou des relevés à des profondeurs intermédiaires où aucun récepteur approprié n'est implanté, on peut avoir recours à un ou plusieurs ensembles de récepteurs que l'on assujettit à un tube de production descendu à la profondeur d'intervention souhaîtée, à l'extérieur de celui-ci. De préférence, on utilise un agencement tel que celui décrit dans le brevet
FR 2 656 034 déposée par le demandeur, qui permet un découplage de l'ensemble de réception par rapport au tube. Un ensemble de transmission à plusieurs lignes tel que celui qui a été décrit plus haut, est employé dans ce cas pour le relier à la station de surface.The monitoring system according to the invention can be installed at a fixed post behind a casing tube and sealed by cementing. The geometry of such a system is of course immutable. If it turns out that during the monitoring period of the deposit which can sometimes last several years, it is necessary to make measurements or readings at intermediate depths where no suitable receiver is implanted, one can use one or more several sets of receivers that are subjected to a production tube lowered to the desired depth of intervention, outside of it. Preferably, an arrangement such as that described in the patent is used.
FR 2 656 034 filed by the applicant, which allows decoupling of the reception assembly relative to the tube. A multi-line transmission assembly such as that described above is used in this case to connect it to the surface station.

Les exemples de récepteurs cités ne sont bien sûr pas limitatifs. On pourra utiliser aussi des capteurs continus de grande longueur installés à poste fixe, permettant de réaliser des filtrages spatiaux des ondes reçues. De tels capteurs sont décrits par exemple dans le brevet FR 2 145 099 du demandeur. The examples of receivers cited are of course not limiting. It will also be possible to use continuous sensors of great length installed at a fixed station, making it possible to perform spatial filtering of the waves received. Such sensors are described for example in patent FR 2 145 099 of the applicant.

Dans certaines applications où des ensembles d'intervention semblables sont disposés à des emplacements différents le long d'un ou de plusieurs puits pour un certain type d'intervention, le processeur central 25 peut connecter une unité 22 spécialisée dans l'application et commander des adressages séquentiels la connexion successive de tous les ensembles d'intervention, de manière à enregistrer simultanément leurs réponses. Un tel agencement est utile par exemple dans les applications de surveillance active ou passive où l'on dispose de plusieurs ensembles de récepteurs acoustiques ou sismiques. Ces ensembles de récepteurs peuvent être installés à poste fixe dans un même puits à plusieurs profondeurs différentes. Ils peuvent être installés aussi à poste fixe dans plusieurs puits différents, avec au moins un ensemble de récepteurs dans chacun des puits.La station de surface est reliée aux ensembles de récepteurs de chaque puits par un câble et peut commander par adressage l'acquisition de signaux reçus par tous les récepteurs de tous les ensembles et la centralisation des signaux sous une forme numérisée codée et leur enregistrement par un dispositif d'enregistrement. In certain applications where similar intervention sets are placed at different locations along one or more wells for a certain type of intervention, the central processor 25 can connect a unit 22 specialized in the application and control sequential addressing the successive connection of all intervention units, so as to simultaneously record their responses. Such an arrangement is useful for example in active or passive surveillance applications where there are several sets of acoustic or seismic receivers. These sets of receivers can be installed in a fixed position in the same well at several different depths. They can also be installed in a fixed position in several different wells, with at least one set of receivers in each of the wells. The surface station is connected to the sets of receivers of each well by a cable and can control by acquisition the acquisition of signals received by all the receivers of all the sets and the centralization of the signals in a digitized coded form and their recording by a recording device.

On a décrit un exemple de réalisation du système selon l'invention où la station centrale pilotait par adressage et envoi d'ordres spécifiques, l'allocation des conducteurs L3 aux ensembles d'intervention, ceux-ci quand ils disposaient de ces conducteurs, pouvant maîtriser le transfert de données vers la station centrale. On ne sortirait toutefois pas du cadre de l'invention en remplaçant les modules de veille MV précédemment définis par des modules de veille capables, adaptés à certaines applications spécifiques. An embodiment of the system according to the invention has been described, where the central station controlled by addressing and sending specific orders, the allocation of the L3 conductors to the intervention units, the latter when they had these conductors, capable of master data transfer to the central station. It would not, however, depart from the scope of the invention to replace the standby modules MV previously defined by capable standby modules, suitable for certain specific applications.

Suivant un premier mode de réalisation particulier, les modules de veille utilisés sont capables à la fin d'un temps d'allocation prédéfini, de former l'adresse d'un autre module de veille connecté sur le même câble. Avec un tel mode de câblage des modules de veille, on obtient sans intervention d'ordres spécifiques émis depuis la surface, une connexion successive automatique de plusieurs ensembles d'intervention sur un câble avec une possibilité de rebouclage ininterrompu des cycles d'adressage. La station de surface peut, dans une telle configuration ne comporter que des moyens d'alimentation électrique des modules de veille et des moyens d'enregistrement des données qui lui sont transmis par les ensembles d'intervention cycliquement connectés. According to a first particular embodiment, the standby modules used are capable, at the end of a predefined allocation time, of forming the address of another standby module connected on the same cable. With such a mode of wiring the standby modules, there is obtained without intervention of specific orders sent from the surface, an automatic successive connection of several intervention sets on a cable with the possibility of uninterrupted looping of the addressing cycles. The surface station may, in such a configuration, only comprise means for supplying power to the standby modules and means for recording the data transmitted to it by the cyclically connected intervention units.

Suivant un autre mode de réalisation particulier, on peut mettre en place des ensembles d'intervention dont le module de veille est adapté à réagir à au moins deux adresses différentes. According to another particular embodiment, it is possible to set up intervention units whose watch module is adapted to react to at least two different addresses.

L'une est une adresse spécifique qui ne désigne que lui. Au moins une autre désigne plusieurs ensembles d'intervention différents susceptibles de réagir en même temps à un ordre commun qui leur est adressé. Un tel mode de fonctionnement convient par exemple pour des ensembles d'intervention différents pouvant collecter des données de même nature, tels que des ensembles d'acquisition de données sismiques par exemple. Une application possible est l'adressage simultané de plusieurs ensembles d'acquisition MT installés à poste fixe et pourvus de mémoires.One is a specific address that only identifies him. At least one other designates several different intervention groups capable of reacting at the same time to a common order addressed to them. Such a mode of operation is suitable for example for different intervention sets that can collect data of the same nature, such as seismic data acquisition sets for example. One possible application is the simultaneous addressing of several MV acquisition sets installed at a fixed station and provided with memories.

A un même instant la station centrale 4 peut leur envoyer un ordre d'acquisition de signaux reçus et de mémorisation dans la mémoire locale. L'ordre est décodé par les moyens de décodage 6 et transmis aux ensembles MT correspondants. A la fin du processus d'acquisiton, la station centrale peut déclencher, par des adressages spécifiques, la connexion successive de chacun des ensembles utilisateurs ayant mémorisé des données sur les conducteurs de transmission (L3) et le transfert de ces données dans le dispositif d'enregistrement en surface. At the same instant the central station 4 can send them an order to acquire the signals received and store them in the local memory. The order is decoded by the decoding means 6 and transmitted to the corresponding MT sets. At the end of the acquisition process, the central station can trigger, by specific addressing, the successive connection of each of the user assemblies having stored data on the transmission conductors (L3) and the transfer of this data to the device. 'surface recording.

On a décrit, en relation avec les Fig.2, 6, 9, 12 par exemple, un mode de branchement des commutateurs 9 qui a pour effet d'allouer la ligne L3 à un seul module utilisateur à la fois. On ne sortirait pas du cadre de l'invention néanmoins, en connectant les commutateurs 9 autrement, pour permettre par exemple l'allocation de la ligne L3 à plus d'un module utilsateur en même temps, pour certaines applications spécifiques. We have described, in relation to FIGS. 2, 6, 9, 12 for example, a mode of connection of the switches 9 which has the effect of allocating the line L3 to only one user module at a time. It would not, however, depart from the scope of the invention, by connecting the switches 9 otherwise, to allow for example the allocation of the line L3 to more than one user module at the same time, for certain specific applications.

On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention si on utilise le système selon l'invention pour faire de la prospection sismique en utilisant les vibrations produites en fond de puits par un outil de forage ou une source sismique fixée à une garniture de forage au voisinage d'un outil. Neither would it depart from the scope of the invention if the system according to the invention is used for seismic prospecting by using the vibrations produced at the bottom of the well by a drilling tool or a seismic source fixed to a gasket. drilling in the vicinity of a tool.

Claims

1) Active or passive monitoring system of an underground deposit by means of an intervention device arranged at a fixed position in one or more wells or boreholes (1) crossing this deposit, characterized in that it comprises in combination with at least one multi-conductor connection cable (L1-L3) including power supply conductors and signal transmission conductors, a surface station (4) which can be connected to said cable, at least one intervention assembly (Di ) arranged as a fixed station in a well comprising an electronic standby module (MV) permanently connected to the cable and provided with means (6) for decoding address signals, a user module (MT) and means (9) for switching controlled by the decoding means (6), for intermittently connecting the user module (MT) to said cable.

2) System according to claim 1, characterized in that it comprises a surface station (4) connected to said cable and comprising at least means (27) for supplying power to the standby module of each intervention unit (Di ) in the well and signal recording means.

3) System according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a surface station (4) comprising a processor (24, 25) for control, means (26, 27) for applying electrical energy to conductors for supplying power to said cable and for address signals to activate a user module (MT) and allocate signal transmission conductors (L3) to it, and at least one specialized unit (22) for communicating via said conductors transmission (L3) with the user module (MT) activated.

4) System according to claim 1, characterized in that the user module (MT) of at least one intervention assembly (Di) comprises reception means (G, Ck) and a unit (11 16) for adaptation and data transmission.

5) System according to claim 4, characterized in that said adaptation and transmission unit comprises synchronization means (15) for generating a local clock signal and controlling a digitization of data produced by said associated reception means ( G1-Gn) as well as their transmission on said signal transmission conductors (L3), and the surface station (4) comprises a specialized unit (22) comprising automatic synchronization means for reproducing a clock signal whose phase is adapted to that of said local clock signal.

6) System according to claim 4, characterized in that it comprises several receivers (G, C) and said adaptation and transmission unit comprises multiplexing means (10, 10A, 18) connected to said receivers.

7) System according to claim 6, characterized in that said receivers are wave sensors (G1-Gn) and means (C) for measuring state parameters (C1-Ck) connected to said multiplexing means (10 , 10A).

8) System according to one of claims 1 to 7, characterized in that the user module (MT) of at least one intervention assembly (Di) comprises at least one receiver (17) for measuring a state parameter and delivering a proportional current in response to said signal transmission conductors (L3) via said switching means (9).

9) System according to claim 8, characterized in that it comprises several receivers (Cl-Cp) for measuring state parameters and delivering proportional currents in response; the user module (MT) including selection means (18) controlled by the associated electronic standby module (MV), for selectively connecting one of said receivers (Ci) to said conductors (L3) for transmitting signals via the means of connection (9).

10) System according to one of claims 1 to 4, characterized in that the user module (MT) of at least one intervention assembly (Di) comprises at least one receiver (Cl-Cn) for measuring a physical parameter and delivering in response an electric voltage, and an adaptation and transmission unit comprising a voltage-controlled oscillator (19) the output of which is selectively connected to said signal transmission conductors (L3) via said connection means ( 9).

11) System according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that at least one user module (MT) comprises electromechanical means for transforming electrical energy into mechanical energy, these means being connected on command to said cable, and the surface station (4) comprises means delivering an electric voltage or current.

12) System according to one of claims 4 or 5, characterized in that it comprises at least one seismic source (51, S2), the specialized unit (22) communicating with the adaptation and associated transmission unit to said set of receivers, being adapted to determine the frequency of the clock signal transmitted by the synchronization means (15), and said processor (25) comprising means (24) for triggering said source and means for associating with the data received of the adaptation and transmission unit (MT), a signal indicative of the instants of triggering of said seismic source.

13) System according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises at least one set (G3) of receivers in housings (29), each associated with electrical conductors (31) for their connection to a electronic module (MT) and watertight pipes (30) of hydraulic type disposed between said boxes (29) and the associated electronic module (MT), for the passage of electrical conductors (31) associated with the receivers of said assembly (G3)

14) System according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one intervention assembly (Di) is disposed outside a casing tube (3) of at least one well ( 1).

15) System according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one intervention assembly (Di) is disposed outside of an effluent production tube placed in at least one well.

16) System according to one of claims 14 or 15, characterized in that said intervention assembly (Di) comprises acoustic or seismic wave sensors.

17) System according to claim 16, characterized in that at least one of said sensors is a continuous hydrophone whose length is sufficient to carry out spatial filtering of the received waves.

18) System according to one of claims 3 to 17, characterized in that it comprises at least a first set of acoustic or seismic receivers (G) associated with an adaptation and transmission unit and at least a second set comprising measuring means (Ck) of different parameters, this second set being associated with a second adaptation and transmission unit, and a surface station comprising at least two specialized units (22) different from each other for communicate respectively with said adaptation and transmission units, said specialized units being connected to said processor (25) via interface circuits (24)

19) System according to claim 2, characterized in that said surface station (4) comprises means for addressing in sequence several intervention sets (Di-Dk) installed at a fixed post in at least one well.

20) System according to claim 2, characterized in that each intervention assembly comprises decoding means (6) capable, at the end of intervention of forming connection orders addressed to decoding means (6) of a other intervention package.

21) System according to one of the preceding claims, characterized in that the standby modules of several particular intervention sets (Di) comprise means (6) for decoding addresses and orders responding to a first specific address and a second address common to all of these specific intervention packages.

22) System according to claim 21, characterized in that said particular intervention sets include storage means for measured data.

23) System according to one of the preceding claims, characterized in that each cable comprises a first line (L1) for the transmission of address and order signals to each standby module (MV), a second line (L2 ) for the power supply of the standby module (MV) and a third line (L3) for the selective connection of said user modules (MT).

24) System according to one of claims 1 to 22, characterized in that each cable comprises a first line (L1) for the transmission of address signals and orders to each standby module (MV) and also of a power supply, and another line (L3) for the selective connection of said user modules (MT).

25) Method for active and / or passive surveillance of a subsoil area crossed by at least one borehole, by means of the system according to one of claims 1 to 24, characterized in that it comprises - the allocation by the surface station (4) of conductors (L3) of

transmission of signals to an intervention unit (Di) by

application on conductors (L1) of the signal cable

command addressed to the electronic standby module (MV)

associated, and their decoding by decoding means (6) in

this one; - the control by said standby module (MV) of the means of

switching (9) allowing connection of user module

activated; and - the transfer of signals received by said intervention unit

(Di) under the control of said user module (MT) and following

specific transfer methods, to a specialized unit

(22) of the surface station, adapted to receive said signals

and to comply with all the terms and conditions characterizing the said

transfer.

26) Method according to the preceding claim, characterized in that each user module comprising an adaptation and signal transmission unit, a sufficient transmission time interval is allocated to this unit for transfer to the specialized unit (22) from the surface station, of all the signals received by the set of receivers (R, G) associated and the subsequent triggering of a seismic source (S1, S2) after this allocation.

27) Method according to claim 25, characterized in that it comprises carrying out seismic emission-reception cycles, said source being associated with a drilling tool in a well.

28) Method according to claim 25 characterized in that it comprises the sequential addressing of standby modules (MV) in several intervention sets (MT) arranged in at least one well, so as to effect sequential signal transfers between the intervention units and the surface station (4).

29) Method according to claim 25, characterized in that it comprises the simultaneous transmission to several intervention sets, of orders to record data received to be carried from the same initial instant.