FR2796151A1

FR2796151A1 - Procede et dispositif pour determiner la densite moyenne d'un fluide circulant dans un puits d'hydrocarbure incline ou horizontal

Info

Publication number: FR2796151A1
Application number: FR9908861A
Authority: FR
Inventors: Gerard Catala
Original assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Current assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2001-01-12
Anticipated expiration: 2019-07-08
Also published as: WO2001004601A1; GB2369442A8; AU6156500A; GB2369442B; GB2369442A; FR2796151B1; GB0130179D0

Abstract

Pour déterminer la densité moyenne d'un fluide circulant dans un puits d'hydrocarbure (12), on mesure la différence de pression entre deux régions (H1, B1; H2, B2) situées à proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits. A cet effet, on place un capteur de pression (24, 26) sur un tube (28, 30) dont les extrémités débouchent dans les régions précitées, le tube étant monté sur un bras (20, 22) articulé sur le corps (14) du dispositif. On détermine également l'inclinaison d'une droite joignant les deux régions (H1, B1; H2, B2) de prise de pression. On calcule la densité moyenne recherchée à partir de la différence de pression mesurée et de l'inclinaison déterminée.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DETERMINER LA DENSITE MOYENNE D'UN FLUIDE CIRCULANTDANS UN PUITS D'HYDROCARBURE INCLINEOU HORIZONTAL DESCRIPTION Domaine technique L'invention concerne un procédé conçu pour déterminer la densité moyenne d'un fluide circulant dans un puits d'hydrocarbure en production, lorsque ce puits est incliné ou horizontal.

L'invention concerne également un dispositif mettant en ceuvre ce procédé.

Etat de la technique Une technique classique pour déterminer la densité moyenne d'un fluide s'écoulant dans un puits d'hydrocarbure en production consisteà mesurer la différence de pression qui existe entre deux points sensiblement alignés selon l'axe du puits et espacés l'un de l'autre parallèlementà cet axe. En effet, pour une distance donnée séparant les deux points de mesure, selon une direction verticale, la différence de pression mesurée est proportionnelleà la densité moyenne du fluide.

Dans la pratique, cette technique est mise en #uvre au moyen d'un dispositif comprenant un corps d'outil disposé selon l'axe du puits ou parallèlementà celui-ci. Ce corps d'outil supporte, parallèlementà son axe, un tube ouvertà ses deux extrémités, qui constituent ainsi les points de prise de pression. Un capteur placé dans le tube mesure la différence de pression entre ces deux extrémités. Ce capteur comprend par exemple une membrane déformable dont les faces opposées sont en contact avec le fluide du puits admis par les deux extrémités ouvertes du tube.

Dans ces dispositifs classiques, l'écartement entre les points de prise de pression tient compte de la résolution des capteurs utilisés. Dans les premiers dispositifs utilisant cette technique de mesure, la faible résolution des capteurs imposait une distance minimale d'environ60 cm. Cette distance a généralement été conservée depuis, bien que l'on disposeà présent de capteurs sensiblement plus performants.

Les dispositifs classiques réalisés de cette manière fournissent des résultats satisfaisants lorsqu'ils sont utilisés dans des puits verticaux ou de faible inclinaison. En revanche, ils sont inutilisables dans les puits horizontaux ou présentant une très forte inclinaison.

Exposé de l'invention L'invention a pour objet un procédé dont la conception originale lui permet de déterminer la densité moyenne d'un fluide circulant dans un puits d'hydrocarbure en production, lorsque ce puits est fortement incliné ou même horizontal.

Conformémentà l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un procédé pour déterminer la densité moyenneP. d'un fluide circulant dans un puits d'hydrocarbure incliné ou horizontal, caractérisé en ce qu'il consisteà mesurer la différence de pression AP entre deux régions situéesà proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits,à déterminer l'inclinaison d'une droite joignant lesdites régionst par rapportà la verticale, età déduire de la différence de pression mesurée et de l'inclinaison déterminée la densité moyennep. recherchée.

Du fait que les points de prise de pression sont situésà proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits, leur espacement selon une direction verticale est sensiblement égal au diamètre du puits lorsque celui-ci est horizontal ou fortement incliné. La résolution des capteurs existants est alors suffisamment élevée pour permettre de déterminer la densité moyenne du fluide avec la précision requise.

Pour faciliter la mesure dans des puits non horizontaux, on mesure ladite différence de pression AP entre deux régions décalées l'une de l'autre parallèlementà un axe longitudinal du puits.

Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la différence de pression est mesurée entre les deux extrémités d'un tube débouchant dans chacune des régions précitées.

Dans ce cas, on implante avantageusement le tube sur un bras que l'on déploie sensiblement dans un plan vertical médian du puits, de telle sorte que les extrémités du tube soient placéesà proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits.

De préférence, on détermine l'inclinaison de la droite joignant les régions précitées, par rapportà la verticale, en mesurant l'inclinaison du puits par rapportà la verticale et l'inclinaison de cette droite par rapport au puits.

L'invention a aussi pour objet un dispositif pour déterminer la densité moyennep.,, d'un fluide circulant dans un puits d'hydrocarbure incliné ou horizontal, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de pression pour mesurer la différence de pression AP entre deux régions situéesà proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits et des moyens de mesure d'inclinaison pour déterminer l'inclinaison d'une droite jo'ignant lesdites régions, afin de pouvoir déduire la densité moyenne du fluide de la différence de pression mesurée par les moyens de mesure de pression et de l'inclinaison déterminée par les moyens de mesure d'inclinaison.

Lorsqu'on désire effectuer une mesure redondante, le dispositif comprend un corps sur lequel sont articulés deux bras, selon deux orientations différentes. Chaque bras porte alors un tube distinct, associéà des moyens de mesure de pression séparés.

Brève description des dessins On décriraà présent,à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'invention, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure unique représente schématiquement, en coupe longitudinale, un dispositif conçu pour mesurer la densité moyenne du fluide circulant dans un puits fortement incliné. Exposé détaillé d'un mode de réalisation préféré de l'invention Sur la figure, on a représenté très schématiquement un dispositif101 placé dans un puits 12 d'hydrocarbure en production. Plus précisément, la partie du puits 12 dans laquelle se trouve le dispositif10 est fortement incliné.

Le dispositif10 illustré schématiquement sur la figure est conçu pour déterminer la densité moyenne du fluide circulant dans le puits 12. Il peut éventuellement être associéà d'autres dispositifs d'acquisition de données (non représentés) et comprendre des capteurs supplémentaires qui ne font pas partie de l'invention.

Le dispositif10 conformeà l'invention, ainsi que les autres dispositifs qui lui sont éventuellement associés, sont reliésà une installation de surface (non représentée) par un câble ou une tige souple. Les données acquises dans le dispositif10 sont enregistrées,ou transmises en temps réelà l'installation de surface, par télémétrie, au travers du câble ou de la tige.

Le dispositif10 conformeà l'invention comprend un corps cylindrique 14, dont le diamètre est sensiblement inférieur au diamètre intérieur du puits 12. Le corps 14 supporte un mécanisme articulé16, apte à être déployé dans un plan passant par l'axe longitudinal dudit corps.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure, le mécanisme16 comprend un patin tubulaire18 et deux bras articulés 20 et 22 reliant le patin18 au corps 14. La structure du mécanisme16 ainsi constitué est telle que le corps 14 et le patin tubulaire18 soient appliqués contre des génératrices diamétralement opposées du puits 12 lorsque le mécanisme est déployé.

Le mécanisme16 peut également occuper un état rétracté, dans lequel le patin tubulaire18 est replié contre le corps 14 du dispositif ou escamoté dans un logement prévuà cet effet dans le corps 14.

Pour permettre au mécanisme16 de passer de son état rétracté dans son étatdéployé, et inversement, le bras 22 le plus proche du fond du puits est articuléà ses deux extrémités respectivement sur le corps 14 et sur le patin tubulaire18. Par ailleurs, une première extrémité du bras 20 le plus proche de la surface est articulée sur le patin tubulaire18 et son extrémité opposée est apteà se déplacer parallèlement à l'axe longitudinal du corps10 sous l'action d'un moteur (non représenté) logé dans le corps 14.

Dans une variante de réalisation non représentée, les bras 20 et 22 peuvent être remplacés par des ressortsà lame, qui assurent automatiquement le déploiement du mécanisme lorsque le dispositif est introduit dans le puits.

Lorsque le dispositif10 est placé dans un puits incliné ou horizontal, le corps 14 vient automatiquement reposer dans la partie basse du puits c'est-à-dire contre la génératrice inférieure de celui-ci, comme le montre la figure. Lorsque le mécanisme16 est déployé, celui-ci occupe alors automatiquement l'intégralité du diamètre du puits, au-dessus du corps 14, dans un plan vertical passant par l'axe longitudinal du puits.

En variante, il est possible d'équiper le corps 14 de l'appareil d'un dispositif magnétique. Ce dispositif coopère alors avec le cuvelage métallique13 qui revêt l'intérieur du puits 12, de façonà garantir une bonne orientation du corps 14 dans le plan vertical précité.

Conformémentà l'invention, le dispositif10 est équipé de moyens pour mesurer la différence de pression entre deux régions situéesà proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits 12. Dans le mode de réalisation représenté, ces moyens sont doublés, afin d'assurer une mesure redondante.

Plus précisément, le dispositif10 comprend deux capteurs 24 et26, logés dans le corps 14. Chacun des capteurs 24 et26 mesure la différence de pression qui règne entre les extrémités ouvertes d'un tube correspondant28, 30.

Le tube28 chemine le long du bras 20 et traverse le corps 14 ainsi que la partie tubulaire18, de telle sorte que ses extrémités débouchent dans des régions Bl et Hl situées respectivementà proximité immédiate des génératrices inférieure et supérieure du puits.

De façon comparable, le tube30 chemine le long du bras 22 et traverse le corps 14 ainsi que le patin tubulaire18, de façonà déboucherà ses extrémités dans des régions B2 et H2 situées respectivementà proximité immédiate des génératrices inférieure et supérieure du puits. Les capteurs 24 et26, placés respectivement dans les tubes28 et30, peuvent être constitués par tous capteurs aptesà mesurer la différence de pression qui règne respectivement entre les régions Hl et Bl et entre les régions H2 et B2. Il peut notamment s'agir de capteursà membranes déformables ou de tous capteurs présentant une résolution suffisante.

Il està noter que les régions Hl et Bl dans lesquelles débouche le tube28 sont décalées parallèlementà l'axe du puits. Plus précisément, la région Hl situéeà proximité immédiate de la génératrice supérieure du puits est plus proche du fond du puits que la région Bl, proche de la génératrice inférieure du puits.

Les régions H2 et B2 dans lesquelles débouche le tube30 sont également décalées parallèlementà l'axe du puits. Ainsi, la région B2 est plus proche du fond du puits que la région H2.

Le dispositif10 conformeà l'invention comprend également trois détecteurs32, 34 et36, logés dans le corps 14 du dispositif.

Le détecteur32 mesure l'inclinaison (x du puits 12 par rapportà la verticale, c'est-à-dire l'inclinaison de l'axe du corps 14 par rapportà la verticale. Il peut être constitué par tout détecteur apteà remplir cette fonction.

Par ailleurs, chacun des détecteurs 34 et36 mesure l'inclinaison respective01, 02 des bras 20 et 22 par rapportà l'axe du puits 12, c'est-à-dire par rapportà l'axe longitudinal du corps 14. Ils peuvent être constitués par tous détecteurs aptesà remplir cette fonction.

Les différentes mesures effectuées par les capteurs 24 et26 et par les détecteurs32, 34 et36 sont enregistrées et/ou transmisesà l'installation de surface. Elles sont utilisées pour calculer la densité moyenne du fluide circulant dans le puits. Pour chacune des deux mesures de pression effectuées par les capteurs 24 et26, la densité moyennep. du fluide est calculéeà partir de la relation: AP <B≥ p. xg x h où - AP représente la différence de pression mesurée par le capteur 24 ou26, - g représente l'accélération de la pesanteur, et - h représente la distance séparant les régions de prise de pression, parallèlementà la verticale.

Dans le cas de la mesure de pression effectuée par le capteur 24, la valeur de la distance h séparant les régions Hl et Bl est déterminéeà partir des mesures d'inclinaison a et01 effectuées par les détecteurs32 et 34.

Dans le cas de la mesure de pression effectuée par le capteur26, la valeur de la distance h est calculéeà partir des inclinaisons (x et 02 mesurées par les détecteurs32 et36.

Le caractère redondant des mesures effectuées dans le mode de réalisation décrit permet d'être sûr qu'au moins l'une des distances h sur lesquelles sont effectuées les mesures est au moins sensiblement égale au diamètre du puits, quel que soit le sens de l'inclinaison de celui-ci. On peut donc déterminer la densité moyenne du fluide avec une bonne précision, même dans un puits fortement incliné ou horizontal.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Ainsi, un dispositif simplifié peut ne comprendre qu'un capteur de mesure de pression, tel que le capteur26 sur la figure.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer la densité moyenne p. d'un fluide circulant dans un puits d'hydrocarbure (12) incliné ou horizontal, caractérisé en ce qu'il consisteà mesurer la différence de pression AP entre deux régions (Hl,Bl ; H2,B2) situéesà proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits,à déterminer l'inclinaison d'une droite joignant lesdites régions, par rapportà la verticale, età déduire de la différence de pression mesurée et de l'inclinaison déterminée la densité moyennep. recherchée. 2. Procédé selon la revendication1, dans lequel on mesure ladite différence de pression AP entre deux régions (Hl,Bl ; H2,B2) décalées l'une de l'autre parallèlementà un axe longitudinal du puits (12). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications1 et 2, dans lequel on mesure ladite différence de pression AP entre deux extrémités d'un tube(28 ; 30), débouchant dans chacune desdites régions (Hl,Bl ; H2,B2). 4. Procédé selon la revendication3, dans lequel on implante le tube(28 ; 30) sur un bras (20,22) que l'on déploie sensiblement dans un plan vertical médian du puits (12), de telle sorte que lesdites extrémités soient placéesà proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on mesure l'inclinaison (a) du puits (12) par rapportà la verticale et l'inclinaison (01,02) de ladite droite par rapport au puits, pour en déduire l'inclinaison de la droite par rapportà la verticale. 6. Dispositif pour déterminer la densité moyennep. d'un fluide circulant dans un puits d'hydrocarbure (12) incliné ou horizontal, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure (24,26) de pression pour mesurer la différence de pression AP entre deux régions (Hl,Bl ; H2,B2) situéesà proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits et des moyens de mesure d'inclinaison(32,34,36) pour déterminer l'inclinaison d'une droite joignant lesdites régions, afin de pouvoir déduire la densité moyenne (p,,,) du fluide de la différence de pression mesurée par les moyens de mesure de pression (24,26) et de l'inclinaison déterminée par les moyens de mesure d'inclinaison(32,34,36). 7. Dispositif selon la revendication6, dans lequel les moyens de mesure de pression (24,26) mesurent ladite différence de pression AP entre deux régions (Hl,Bl ; H2,B2) décalées l'une de l'autre parallèlementà un axe longitudinal du puits. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications6 et7, dans lequel les moyens de mesure de pression (24,26) mesurent la différence de pression entre deux extrémités d'un tube(28,30) débouchant dans chacune desdites régions (Hl,Bl ; H2,B2). 9. Dispositif selon la revendication8, comprenant un corps (14) apteà être reçu dans le puits, sensiblement parallèlementà son axe, et au moins un bras (20,22) articulé sur le corps (14) et apteà être déployé dans le puits, sensiblement selon un plan vertical médian de celui-ci, ledit bras (20,22) portant le tube(28,30) de telle sorte que les extrémités de ce dernier soient placées respectivement à proximité des génératrices inférieure et supérieure du puits. 10. Dispositif selon la revendication9, dans lequel les moyens de mesure d'inclinaison comprennent un premier détecteur(32) apteà mesurer l'inclinaison (a) du puits par rapportà la verticale et un deuxième détecteur (34,36) apteà mesurer l'inclinaison (01,02) d'une droite joignant les extrémités du tube(28,30) par rapport au corps (14). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications9 et10, dans lequel deux bras (20,22) sont articulés sur le corps (14), selon des orientations différentes, chaque bras portant un tube (28,30) distinct, associéà des moyens de mesure de pression (24,26) séparés.