FR2808836A1 - Procede et dispositif de mesure de parametres physiques dans un puits d'exploitation d'un gisement ou d'une reserve souterraine de stockage de fluide - Google Patents

Abstract

Dans un puits d'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide, lequel puits d'exploitation comprenant une paroi extérieure (1) délimitant avec une colonne centrale (2) d'exploitation du puits un espace annulaire (4) dans lequel est placée une gaine (6) de protection d'un câble électrique (5) de liaison entre une installation de surface et des éléments disposés dans le puits, un dispositif de mesure de paramètres physiques comprend au moins un sous-ensemble de mesure (8) compact, amovible et hermétique disposé dans un logement (3) en communication avec l'intérieur de la colonne centrale (2) et au moins un sous-ensemble (7) compact et hermétique de connexion solidaire de la colonne centrale (2) du puits et disposé au moins en partie dans l'espace annulaire (4) au voisinage de la gaine (6) de protection pour être relié au câble électrique de liaison (5).Le sous-ensemble de mesure (8) et le sous-ensemble de connexion (7) hermétiques présentent des surfaces planes de contact (95B, 95A) associées chacune à un demi-transformateur (9B, 9A) de manière à réaliser un couplage inductif entre le sous-ensemble de mesure (8) et le sous-ensemble de connexion (7).

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mesure de paramètres physiques dans un puits d'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide.

Dans le cas du stockage souterrain d'un fluide tel du gaz naturel, maîtrise des performances de stockage implique l'accès à des données sur les réservoirs et les puits associés qui soient sûres et actualisées. C'est le cas notamment des valeurs de pression gisement qui doivent être contrôlées régulièrement pour les stockages en nappes aquifères.

Actuellement, ces grandeurs sont le plus souvent évaluées à partir mesures réalisées en tête de puits. De telles mesures ne permettent de disposer que de façon approximative d'informations sur la situation fond d'un puits, ce qui peut entraîner des erreurs importantes sur prévisions de performance des stockages.

Que ce soit pour des sites en nappes aquifères ou pour des cavités salines, il est essentiel de pouvoir disposer d'informations sur des paramètres physiques, notamment sur la pression, dans les conditions de fond puits d'exploitation, et non seulement en tête de puits.

On a déjà proposé d'introduire des capteurs de mesure physique dans un espace annulaire défini entre une colonne centrale d'exploitation et la paroi cylindrique extérieure du puits. Dans ce cas, les capteurs sont reliés à la surface par une liaison filaire également située dans l'espace annulaire dans lequel ne circule pas le fluide exploité. Cette solution autorise une mesure en temps réel des conditions de fond du puits.

Toutefois, le capteur et les circuits électroniques qui lui sont associés, qui sont intégrés à la structure du puits, ne peuvent pas être retirés pour une maintenance ou un remplacement sans que soit effectuée une opération de reprise de la structure même du puits, qui est particulièrement coûteuse puisqu'elle exige un retrait de tout ou partie de la structure du puits. Dans la mesure où le capteur et les circuits électroniques associés ne sont pas situés dans une zone d'accès facile permettant d'effectuer rapidement une réparation ou un échange, puisque toute opération de pose ou dépose d'un capteur ne peut se faire l'occasion d'une reprise du puits, il est nécessaire, pour obtenir la fiabilité requise et assurer une continuité des mesures, de choisir des capteurs des circuits électroniques d'un coût élevé pour répondre aux conditions d'environnement difficile, et de mettre en place un nombre redondant capteurs et de circuits électroniques.

a encore proposé d'installer à l'intérieur même d'une colonne d'exploitation d'un puits, par travail au câble, un module de mesure peut ainsi être disposé au fond du puits. Les données sont transmises du module de mesure situé au fond du puits, à un émetteur- récepteur situé en surface à proximité du puits. La transmission s'effectue sans fil entre le module enfoui et l'émetteur-récepteur en surface par rayonnement électromagnétique à travers les couches géologiques. La transmission sans fil est cependant forte consommatrice d'énergie et impose contraintes sur la source d'énergie (batterie d'accumulateurs) incorporée au module de mesure.

Un tel système n'est donc envisageable que pour des applications de durée limitée et présente en outre un encombrement relativement important qui constitue un obstacle au sein de la colonne d'exploitation. Par ailleurs, le système de transmission sans fil peut être représenté par une ligne coaxiale géante. Dans une telle ligne coaxiale, l'âme conductrice est constituée par le train de tiges de la colonne d'exploitation, avec ses propriétés électriques, l'isolant interne constitué par le terrain proche du puits et l'enveloppe conductrice externe est constituée par le terrain situé à plus grande distance du puits. s'avère que la qualité de la transmission du signal par un tel système sans fil est assez aléatoire, car elle dépend à la fois du type de structure de la colonne d'exploitation du puits et de la résistivité de la formation géologique à traverser. Les performances peuvent ainsi varier fortement d'un site à l'autre et dans un même site, d'un puits à l'autre. De plus, le choix de la localisation du capteur au sein du puits n'est pas très aisé, puisque, pour que l'émission des ondes électromagnétiques se fasse dans de bonnes conditions, la résistivité p de la formation géologique doit être suffisamment élevée à proximité du puits (p > 10 S2.m en moyenne) et ponctuellement faible au niveau du capteur (p < 10 Ç2.m sur quelques mètres). Enfin un contact mécanique doit exister à la hauteur du module de mesure contenant le capteur, entre la colonne d'exploitation ("tubing") et la structure du puits ("casing") pour éviter que module de mesure soit électriquement isolé de la formation géologique. Un tel module de mesure risque donc de ne pas fonctionner correctement, notamment sur les puits de cavités salines ayant une colonne centrale suspendue.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients des systèmes connus de l'art antérieur et à permettre d'effectuer mesures fiables de paramètres physiques au sein de puits d'exploitation sur une longue durée à coût réduit.

L'invention vise encore à faciliter les opérations pose et dépose des parties les plus fragiles des dispositifs de mesure, sans qu'il soit nécessaire d'opérer une reprise de la structure du puits.

Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, grâce à un dispositif de mesure de paramètres physiques dans un puits d'exploitation d'un gisement d'une réserve souterraine de stockage de fluide, lequel puits d'exploitation comprend une paroi extérieure délimitant avec une colonne centrale d'exploitation du puits un espace annulaire dans lequel est placée gaine de protection d'un câble électrique de liaison entre une installation de surface et des éléments disposés dans le puits, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un sous-ensemble de mesure compact, amovible et hermétique disposé dans un logement en communication avec l'intérieur de la colonne centrale et au moins un sous-ensemble compact et hermétique de connexion solidaire de la colonne centrale du puits et disposé au moins en partie dans l'espace annulaire au voisinage de ladite gaine de protection pour être relié audit câble électrique de liaison et en ce que le sous-ensemble de mesure et le sous-ensemble de connexion hermétiques présentent des surfaces planes de contact associées chacune à un demi-transformateur de manière à réaliser un couplage inductif entre le sous-ensemble de mesure et le sous-ensemble de connexion.

Le dispositif selon l'invention permet ainsi d'assurer en milieu humide une connexion robuste et sûre qui est compacte et autorise la pose et la dépose du sous-ensemble de mesure contenant un capteur et les circuits électroniques associés, par travail au câble à l'intérieur de la colonne d'exploitation, depuis la surface, sans nécessiter de reprise de la structure du puits.

La commodité d'échange du sous-ensemble mesure amovible permet de faciliter la maintenance et de modifier la configuration sous-ensemble de mesure en fonction des besoins, ce rend le système souple et évolutif.

Dans le couplage inductif mis en oeuvre dans cadre du dispositif selon l'invention, chaque demi-transformateur associé à une surface plane de contact comprend un circuit magnétique une bobine noyée dans un matériau solide permettant de supporter les efforts de 1a pression, tel qu'une résine ou un verre.

Avantageusement, les demi-transformateurs comprennent des toles métalliques non magnétiques fines soudées qui constituent les surfaces planes de contact et forment une partie d'enceintes étanches sous-ensembles de mesure et de connexion.

Le sous-ensemble de mesure comprend au moins un capteur, un élément de stockage d'énergie et des circuits électroniques assurant l'interface entre le demi-transformateur, l'élément de stockage d'énergie et le capteur.

Les circuits électroniques comprennent des circuits de codage- décodage et des circuits de commande de l'alimentation en énergie et de la gestion des informations émises par le capteur.

Selon un mode de réalisation particulier, le sous-ensemble de mesure coopère avec des butées de positionnement formées par le logement de la colonne centrale.

Le sous-ensemble de mesure peut comprendre une partie profilée de positionnement dans le logement de la colonne centrale, tandis le sous-ensemble de connexion comprend une partie profilée complémentaire de la partie profilée de positionnement du sous ensemble mesure pour permettre un positionnement du sous-ensemble de connexion au voisinage du logement de la colonne centrale.

Le sous-ensemble de connexion peut traverser paroi du logement de la colonne centrale pour être situé en partie dans l'espace annulaire et en partie dans le logement en communication avec l'intérieur de la colonne centrale. Selon un mode de réalisation avantageux, le câble électrique de liaison coopérant avec le sous-ensemble de connexion et le sous- ensemble de mesure constitue une liaison monofilaire semi-duplex pour transmettre des signaux électriques alternativement de façon descendante sous la forme de signaux de commande et de façon montante sous la forme de signaux de données.

De façon plus particulière, le câble électrique de liaison est adapté pour transmettre des signaux d'alimentation électrique du sous- ensemble connexion et du sous-ensemble de mesure durant les périodes pendant lesquelles des signaux de donnees ne sont pas transmis.

dispositif selon l'invention peut comprendre plusieurs sous- ensembles de mesure associés à des sous-ensembles de connexion connectés en parallèle sur le même câble électrique constituant une liaison en forme de bus.

L'invention concerne également un procédé de mesure de paramètres physiques dans un puits d'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide, lequel puits d'exploitation comprend une paroi extérieure délimitant avec une colonne centrale d'exploitation du puits un espace annulaire dans lequel est placée une gaine de protection d'un câble électrique de liaison entre une installation de surface et des éléments disposés dans le puits, caractérisé en ce que l'on installe à poste fixe de façon solidaire de la colonne centrale d'exploitation du puits, au voisinage de la gaine de protection et en liaison électrique avec le câble électrique de liaison au moins sous-ensemble de connexion hermétique disposé au moins en partie dans ledit espace annulaire et comprenant un demi-transformateur, en ce l'on introduit de façon amovible par la colonne centrale à l'aide d'un outil télécommandé depuis la surface grâce à un câble électroporteur au moins un sous-ensemble de mesure compact et hermétique muni d'un demi- transformateur et en ce que l'on positionne ce sous-ensemble de mesure dans une poche latérale ménagée dans la colonne centrale sur laquelle est fixé le sous-ensemble de connexion, de telle sorte le sous- ensemble de mesure soit couplé de façon inductive avec le sous- ensemble de connexion relié au câble électrique de liaison. Avantageusement, on envoie à travers le câble électrique de liaison alternativement des signaux électriques alternatifs basse fréquence d'alimentation en énergie du sous-ensemble de mesure et des signaux de commande et de transmission de données.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront la description suivante de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un tronçon de puits d'exploitation dans lequel est installé un exemple de dispositif de mesure selon l'invention, - figure 2 est une vue en coupe axiale montrant une partie du puits de la figure 1 équipée d'un dispositif de mesure selon l'invention avec un sous-ensemble de mesure et un sous-ensemble de connexion équipés dispositif de couplage par induction, - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques coupe axiale montrant des variantes de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention, - la figure 5 est un schéma-bloc montrant exemple de circuits incorporés dans le dispositif selon l'invention, - la figure 6 est un chronogramme montrant un exemple de signaux échangés entre le dispositif de mesure selon l'invention et une installation de surface, et -les figures 7 et 8 sont des vues en coupe axiale de deux modes de réalisation de dispositifs de couplage par induction applicables au dispositif de mesure selon l'invention.

On voit sur la figure 1 une partie d'un puits d'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide. Le puits comprend une paroi extérieure ("casing") qui délimite un espace annulaire 4 avec une colonne centrale d'exploitation 2 ("tubing") à l'intérieur de laquelle circule le fluide soutiré ou injecté dans le stockage souterrain.

Les éléments disposés dans l'espace annulaire 4 sont installés à poste fixe et leur retrait ou leur échange implique d'agir sur la structure même du puits. En revanche, il est possible d'avoir accès aux éléments disposés à l'intérieur de la colonne 2 à l'aide d'outils télécommandés reliés par un câble électroporteur (câble de "logging") à la surface, de sorte qu'un retrait ou un échange d'éléments disposés à l'intérieur de la colonne 2 peut effectuer avec un coût raisonnable.

La colonne centrale d'exploitation 2 est équipée de logements latéraux 3 en forme de poches qui sont en communication avec l'intérieur de la colonne 2 et se projettent dans une partie de l'espace annulaire 4.

Des sous-ensembles de mesure 8 compacts, amovibles et hermétiques sont disposés dans certains au moins des logements latéraux 3. Des sous-ensembles 7 compacts et hermétiques sont disposés dans l'espace annulaire 4 de manière solidaire des logements latéraux 3 contenant les sous-ensembles de mesure 8. Les sous- ensembles 7 assurent une connexion avec un câble électrique de liaison 5 entouré d'une gaine de protection 6. Le câble électrique 5 et sa gaine de protection 6 sont disposés à poste fixe dans l'espace annulaire 4 du puits et sont reliés à une installation de surface en traversant la tête de puits Les sous-ensembles de connexion 7 connectés au câble électrique de liaison 5 sont disposés au voisinage des sous-ensembles de mesure 8 et permettent à la fois d'alimenter ces derniers en énergie et de transférer des données ou signaux de commande entre l'installation de surface les sous-ensembles de mesure.

La présence de sous-ensembles de mesure 8 ne gêne pas l'accès dans la colonne centrale 2 du fait de la compacité de ces sous- ensembles 8 et de leur localisation dans des logements latéraux 3. La colonne centrale 2 reste ainsi accessible en tout point par des outils de mesure traditionnels et son exploitation (injection ou soutirage) n'est pas perturbée.

Des exemples de structure des sous-ensembles de connexion 7 et mesure 8 seront décrits de façon plus détaillée en reférence aux figures à 5 et 7, 8.

Le sous-ensemble de mesure 8, qui est placé de façon amovible dans un logement latéral 3 de la colonne centrale d'exploitation 2 comprend essentiellement un capteur 140, qui peut être exemple un capteur de température, ou un capteur de pression, mais pourrait encore être un capteur d'une grandeur physique d'un autre type variant relativement lentement (par exemple un débit). Dans le cas d'un capteur de pression, par exemple de type piézoélectrique, illustré sur les dessins, une membrane métallique de prise de pression 83 peut être disposée dans un conduit 82 traversant l'enceinte hermetique 80 du module 8 avec un système de joints et communiquant avec l'intérieur de la colonne centrale 2 ou le cas échéant avec l'espace annulaire 4.

Le sous-ensemble de mesure 8 comprend en outre un dispositif 120 stockage d'énergie. Ce dispositif de stockage d'energie 120 peut comprendre une batterie rechargeable ou un condensateur.

Sur la figure 5, on voit un exemple de dispositif de stockage d'énergie 120 comprenant un pont redresseur à diodes 121 associé à un condensateur 122 pour alimenter par des lignes 123 le capteur 1 et des circuits électroniques 130.

Les circuits électroniques 130 du sous-ensemble de mesure 8 assurent l'interface entre le capteur 140, le dispositif de stockage d'énergie 120 et un demi-transformateur 9B destiné à assurer un couplage inductif avec le sous-ensemble de connexion 7.

Comme on peut le voir sur la figure 5, les circuits électroniques 130 peuvent comprendre essentiellement des circuits de codage- décodage 131, 132 (circuits d'émission-réception) et des circuits 133 de commande de l'alimentation en énergie et de la gestion des informations émises par le capteur 140 (compteur interface avec le capteur).

L'invention permet, le cas échéant, de modifier, échanger ou compléter les circuits électroniques 130, le capteur 140 et le dispositif de stockage d'énergie 120, par un simple retrait du sous-ensemble de mesure 8 à l'aide d'un câble télécommandé introduit à l'intérieur de la colonne centrale 2, sans modifier en aucune manière le sous-ensemble de connexion 7 installé à poste fixe dans l'espace annulaire 4. De la sorte, si des éléments du sous-ensemble de mesure 8 ont été endommagés par exemple par suite de températures extrêmes, d'une pression importante ou d'un contact avec un fluide agressif, ces éléments peuvent être facilement remplacés, de sorte que le système peut ensuite continuer à fonctionner avec le sous-ensemble de connexion 7 resté en place.

Si l'on se reporte à nouveau à la figure 2, on voit que le sous- ensemble hermétique de connexion 7 est disposé dans l'espace annulaire 4 au voisinage de la gaine 6 de protection pour être relié au câble électrique de liaison 5 et comprend un demi-transformateur 9A qui coopère avec le demi-transformateur 9B du sous-ensemble de mesure 8 pour réaliser un couplage inductif.

De façon plus particulière, le demi-transformateur 9A du sous- ensemble de connexion 7 est disposé derrière une surface plane 95A faisant partie de l'enceinte étanche de ce sous-ensemble et le demi- transformateur 9B du sous-ensemble de mesure 8 est disposé derrière une surface plane 95B faisant partie de l'enceinte étanche de ce sous- ensemble. Les surfaces planes 95A, 95B sont destinées à coopérer entre elles et assurent un positionnement relatif des deux demi-transformateurs 9A, 9B.

Chaque demi-transformateur 9A, 9B comprend un circuit magnétique 91A, 91B et une bobine 92A, 92B noyée dans un matériau solide 94A, 94B tel qu'une résine ou un verre, permettant de supporter les efforts de pression.

La bobine 92A du demi-transformateur 9A est connectée par des fils de connexion 93A au câble 5 disposé dans l'espace annulaire 4 et relié à travers une traversée de tête de puits 10 à une installation de surface d'alimentation en énergie et de traitement des signaux.

La bobine 92B du demi-transformateur 9B est connectée par des fils de connexion 93B au dispositif de stockage d'énergie 120, aux circuits électroniques 130 et au capteur 140.

Avantageusement, les demi-transformateurs 9A, 9B comprennent des tôles métalliques non magnétiques fines soudées qui constituent les surfaces planes de contact 95A 95B de faible épaisseur et forment une partie des enceintes étanches des sous-ensembles de connexion 7 et de mesure 8.

Comme représenté sur la figure 2, chacun des sous-ensembles de connexion 7 et de mesure 8 peut coopérer avec des butées mécaniques 31 de positionnement formées exemple par usinage dans le logement 3 de la colonne centrale 2.

De façon plus particulière, une partie profilée 81 de l'enceinte 80 du sous-ensemble de mesure 8 assure un positionnement du sous- ensemble de mesure 8 dans le logement 3. L'enceinte du sous-ensemble de connexion 7 possède une partie profilée 71 complémentaire de la partie profilée 81 de positionnement du sous-ensemble de mesure 8 pour permettre un positionnement du sous-ensemble de connexion 7 manière solidaire du logement 3 de la colonne centrale 2.

Le sous-ensemble de connexion 7, qui est robuste, est installé à poste fixe sur la paroi du logement 3 dans l'espace annulaire 4. Le sous ensemble de mesure 8, grâce à ses surfaces planes de positionnement peut venir se placer dans une position précise par rapport au sous ensemble de connexion 7, de sorte qu'un couplage inductif optimum peut etre réalisé.

Les surfaces planes 95A, 95B auxquelles sont associées bobines 92A, 92B des demi-transformateurs 9A, 9B et qui assurent la transmission de signal par couplage inductif peuvent être orientées de différentes manières. Ces surfaces 95A, 95B peuvent ainsi être horizontales (figure 7) ou verticales (figure 8) ou encore inclinées.

Dans les deux dernières configurations, on limite les risques de voir des débris d'interposer entre ces surfaces 95A, 95B et dégrader le couplage en augmentant la distance entre ces surfaces. Les surfaces planes 95A, 95B peuvent être compactes, avec des dimensions inférieures à environ 40 mm.

Le système de mesure selon l'invention, grâce à son système couplage inductif entre le sous-ensemble de connexion 7 et le sous- ensemble de mesure 8 et à la réalisation du sous-ensemble de connexion sous une forme compacte et hermétique qui ne permet unë communication qu'avec l'intérieur de la gaine de protection 6 du câble de liaison 5 permet d'assurer une connexion robuste et de qualité en milieu humide sans risque d'altération avec le temps. Ce système de connexion donc bien adapté à des capteurs de fond de puits, bien qu'il puisse également s'appliquer à des capteurs placés en tête de puits. Par ailleurs, du fait de sa réalisation sous la forme d'un module compact et hermétique, le sous-ensemble de mesure 8 est à même de résister aux conditions sévères d'environnement présentes dans la colonne centrale d'exploitation 2. De toute manière, le caractère d'amovibilité du sous- ensemble de mesure '8 et sa facilité d'échange à l'aide d'un câble électroporteur facilite la maintenance du système.

Diverses variantes de réalisation sont possibles. Ainsi, on a représenté sur la figure 3 un exemple de dispositif de mesure selon l'invantinn riant lf?nllel <B>IA</B> -,ni IC-An-,Amt1IA HA rnnnpxinn 7 travprSP la narni logement 3 de la colonne centrale 2 pour être situé en partie dans l'espace annulaire 4 et en partie dans le logement 3 est en communication avec l'intérieur de la colonne centrale 2. Dans cas la partie inférieure profilée 81 de positionnement du sous-ensemble de mesure 8 peut venir coopérer directement avec la partie profilée complémentaire 71 du sous-ensemble de connexion 7. Le sous-ensemble mesure 8 peut en outre coopérer avec des butées 32 de guidage ou d'accrochage formées sur la paroi du logement 3. Dans le cas de figure on a par ailleurs représenté un exemple de réalisation dans lequel les logements 3 viennent porter contre la paroi extérieure 1.

La figure 4 montre une variante de réalisation voisine celle la figure 2, dans laquelle le sous-ensemble de connexion 7 est entièrement situé dans l'espace annulaire 4 et est fixé sur paroi du logement 3 sans pénétrer à l'intérieur de celui-ci. La variante de realisation de la figure 4 montre un logement 3 de forme plus simple que celle de la figure 2 dans la mesure où le module de mesure coopère avec des butées 32 de guidage et d'accrochage formées la paroi latérale du logement 3 dont la partie inférieure est ainsi plus facile à réaliser que dans le cas de la figure 2 où la partie inférieure logement 3 définit une butée 31 en forme de berceau.

On notera que l'ensemble du système de mesure selon l'invention consomme peu d'énergie, ce qui permet une alimentation depuis la surface par le câble de liaison 5 à partir d'une simple batterie d'accumulateurs ou d'un dispositif de type panneau solaire. Un tel système peut donc être utilisé dans des endroits isolés sans occasionner de surcoût notable et en évitant la mise en oeuvre groupe électrogène nécessitant une maintenance régulière.

Selon une caractéristique particulière de l'invention le câble électrique de liaison 5 coopérant avec le sous-ensemble de connexion 7 et le sous-ensemble de mesure 8 constitue une liaison monofilaire semi- duplex pour transmettre des signaux électriques alternativement de façon descendante sous la forme de signaux de commande et de façon montante sous la forme de signaux de données.

De façon plus particulière, le câble électrique de liaison 5 peut être utilisé de manière à transmettre des signaux d'alimentation électrique vers le sous-ensemble de connexion 7 et le sous-ensemble de mesure 8 durant les périodes pendant lesquelles des signaux de données ne sont pas transmis.

peut ainsi envoyer à travers le câble électrique de liaison 5 alternativement des signaux électriques alternatifs basse fréquence qui vont être transmis par couplage inductif au sous-ensemble de mesure 8 et vont servir a alimenter en énergie le dispositif de stockage d'énergie 120 et des signaux de commande et de transmission de données appliqués aux circuits électroniques 130 ou émis par ceux-ci.

Ainsi, lorsque le système de surface souhaite obtenir une série de mesures d'un capteur, il envoie à travers le câble 5 un signal commande, l'aide d'un signal alternatif basse fréquence qui est transmis de façon inductive au sous-ensemble de mesure 8 à partir du demi- transformateur 9A. En réponse les circuits électroniques 130 associés au capteur 140 envoient des signaux de données issues du capteur 140, par couplage inductif via les demi-transformateurs 9A, 9B. Entre deux séries de signaux données, la transmission vers le bas servant à alimenter la réserve d'énergie dure suffisamment longtemps pour recharger le dispositif de stockage d'énergie 120.

On a représenté sur la figure 6 à titre d'exemple des chronogrammes de signaux 101 de commande et d'alimentation électrique transmis depuis l'installation de surface vers le dispositif de mesure à travers le câble électrique de liaison 5 et de signaux 102 dé données transmis depuis le dispositif de mesure vers l'installation de surface à travers la câble électrique de liaison 5. Les signaux descendants 101 permettant d'alimenter le module 8 présentent une amplitude V,, et une durée tc supérieures à l'amplitude Vd et à la durée td des signaux de données 102 consommateurs d'énergie issus du module 8. Des valeurs typiques de tc et ta sont estimées respectivement à titre d'exemple à 20 et 2 secondes. La durée t, doit être suffisamment longue pour alimenter le dispositif de stockage d'énergie 120 disposé dans le module amovible 8 et permettre à dernier d'émettre un signal de donnée ascendant 102. Le signal descendant 101 sert simultanément à alimenter électriquement le module 8 et a envoyer des signaux de commande. La transmission des informations, qui nécessitent peu d'énergie, peut en effet être prélevée sur le signal d'alimentation. Le cycle complet (tc + ta) durant environ 20 secondes, le dispositif permet d'acquérir des données avec une fréquence inférieure à minute, dans l'exemple précédemment considéré.

L'alimentation des circuits électroniques 130 est en permanence sauvegardée par le dispositif de stockage d'énergie 120 comprenant exemple le condensateur 122.

dispositif selon l'invention permet un rythme mesure variable piloté depuis la surface. II permet également le branchement (par couplage inductif) de plusieurs capteurs sur un même câble électrique 5. On dispose dans ce cas plusieurs sous-ensembles de mesure associés à des sous ensembles de connexion 7 connectés en parallèle sur le même câble électrique 5 constituant une liaison en forme de bus.

Dans ce cas, après réception d'un signal de commande, tous les capteurs passent dans l'état haute impédance. Le capteur qui est adressé envoie une trame contenant les mesures demandées. Ces signaux passent à travers les deux demi-transformateurs 9B du couplage inductif puis transitent sur le câble 5 vers la surface. L'envoi des signaux fournissant l'alimentation en énergie des sous-ensembles de mesure 8 est rétabli après réception de la trame montante dernier capteur interrogé.

Dans tous les cas, le couplage inductif protège les circuits électroniques des sous-ensembles de mesure 8 contre les surtensions destructrices d'origines industrielles ou telluriques.

Le système de connexion selon l'invention permet un fonctionnement permanent dans un environnement humide, par exemple pour un puits d'exploitation d'une réserve souterraine de gaz naturel, à des pressions et des températures atteignant respectivement 200 bar et 80 C ou dans un puits de production d'hydrocarbures à des pression P et température T extrêmes (par exemple P > 1000 bar et T > 175 C). Le sous-ensemble de connexion 7 n'a pas de partie mobile. Le sous- ensemble de mesure 8 peut être connecté et déconnecté depuis la surface par rapport au sous-ensemble de connexion 7. Dans tous les cas, la liaison par câble électrique 5 situé dans l'espace annulaire 4 permet à la fois une transmission bidirectionnelle de signaux électriques et données numériques et une alimentation en électricité du sous-ensemble de mesure 8.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS . Dispositif de mesure de paramètres physiques dans un puits d'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide, lequel puits d'exploitation comprend une paroi extérieure (1) délimitant avec une colonne centrale (2) d'exploitation du puits un espace annulaire dans lequel est placée une gaine (6) de protection d'un câble électrique (5) de liaison entre une installation de surface et des élements disposés dans le puits, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un sous-ensemble de mesure (8) compact, amovible et hermétique disposé dans un logement (3) en communication avec l'intérieur de la colonne centrale (2) et au moins un sous-ensemble (7) compact et hermétique de connexion solidaire de la colonne centrale du puits et disposé au moins en partie dans l'espace annulaire (4) au voisinage de ladite gaine (6) de protection pour être relié audit câble électrique de liaison (5) et en ce que le sous-ensemble de mesure (8) et le sous-ensemble de connexion (7) hermétiques présentent des surfaces planes de contact (95B, 95A) associées chacune à un demi-transformateur (9B, 9A) de manière à réaliser un couplage inductif entre le sous-ensemble de mesure (8) et le sous-ensemble de connexion (7). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en que chaque demi-transformateur (9A, 9B) associé à une surface plane de contact (95A, 95B) comprend un circuit magnétique (91A, 91B) et une bobine (92A, 92B) noyée dans un matériau solide (94A, 94B) permettant de supporter des efforts de pression. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau solide (94A, 94B) est une résine ou un verre. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les demi-transformateurs (9A, 9B) comprennent des tôles métalliques non magnétiques fines soudées qui constituent lesdites surfaces planes de contact (95A, 95B) et forment une partie d'enceintes étanches desdits sous-ensembles de connexion (7) et de mesure (8). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le sous-ensemble de mesure (8) comprend au moins un capteur (140), un élément de stockage d'énergie (120) et des circuits électroniques (130) assurant l'interface entre le demi- transformateur (9B), l'élément de stockage d'énergie (120) et le capteur (140). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce les circuits électroniques (130) comprennent des circuits de codage- décodage (131, 132) et des circuits (133) de commande de l'alimentation en énergie et de la gestion des informations émises par le capteur 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que le sous-ensemble de mesure (8) coopère avec des butées (31 ; 32) de positionnement formées par le logement (3) de la colonne centrale (2). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le sous-ensemble de mesure (8) comprend une partie profilée (81) de positionnement dans le logement (3) de la colonne centrale (2). Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le sous-ensemble de connexion (7) comprend une partie profilée ) complémentaire de la partie profilée (81) de positionnement du sous- ensemble mesure (8) pour permettre un positionnement du sous- ensemble de connexion (7) de manière solidaire du logement la colonne centrale (2). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le sous-ensemble de mesure (8) est muni de moyens pour être mis en place ou retiré par l'intérieur de la colonne centrale (2) à l'aide d'un outil télécommandé par câble. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 10, caractérisé en ce que le sous-ensemble de connexion (7) traverse la paroi du logement (3) de la colonne centrale (2) pour être situé en partie dans ledit espace annulaire (4) et en partie dans le logement (3) en communication avec l'intérieur de la colonne centrale (2) 12. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de stockage d'énergie (120) comprend un condensateur (122). 13. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de stockage d'énergie (120) comprend une batterie rechargeable. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le câble électrique de liaison (5) coopérant avec le sous-ensemble de connexion (7) et le sous-ensemble de mesure (8) constitue une liaison monofilaire semi-duplex pour transmettre des signaux électriques alternativement de façon descendante sous la forme de signaux de commande et de façon montante sous la forme de signaux de données. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le câble électrique de liaison (5) est adapté pour transmettre des signaux d'alimentation électrique du sous-ensemble de connexion (7) et du sous- ensemble de mesure (8) durant les périodes pendant lesquelles des signaux de données ne sont pas transmis. 16. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur (140) comprend au moins un capteur choisi parmi les capteurs suivants : capteur de pression, capteur de température, capteur de débit. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 16, caracterisé en ce que le sous-ensemble de connexion (7) et la gaine (6) de protection définissent une enceinte hermétique. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 17, caracterisé en ce qu'il comprend plusieurs sous-ensembles de mesure (8) associés à des sous-ensembles de connexion (7) connectés en parallèle sur le même câble électrique (5) constituant une liaison en forme bus. 19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il est appliqué à un puits d'exploitation d'une réserve souterraine de gaz naturel. 20. Procédé de mesure de paramètres physiques dans puits d'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide, lequel puits d'exploitation comprend une paroi externe (1) delimitant avec colonne centrale d'exploitation du puits un espace annulaire (4) dans lequel est placée une gaine (6) de protection d'un câble électrique (5) liaison entre une installation de surface et des élément disposés dans le puits, caractérisé en ce que l'on installe à poste fixe de façon solidaire de la colonne centrale d'exploitation du puits, au voisinage de la gaine (6) de protection et en liaison électrique avec le câble électrique de liaison (5) au moins un sous-ensemble (7) de connexion hermétique disposé au moins en partie dans ledit espace annulaire (4) et comprenant un demi-transformateur (9A), en ce que l'on introduit de façon amovible par la colonne centrale (2) à l'aide d'un outil télécommandé depuis la surface grâce à un câble électroporteur au moins un sous-ensemble de mesure (8) compact et hermétique muni d'un demi-transformateur (9B) et en ce que l'on positionne ce sous-ensemble de mesure (8) dans une poche latérale (3) ménagée dans la colonne centrale (2) sur laquelle est fixé le sous-ensemble (7) de connexion, de telle sorte que le sous- ensemble de mesure (8) soit couplé de façon inductive avec le sous- ensemble de connexion (7) relié au câble électrique de liaison (5). 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'on envoie à travers le câble électrique de liaison (5) alternativement des signaux électriques alternatifs basse fréquence d'alimentation en énergie du sous-ensemble de mesure (8) et des signaux de commande et de transmission de données.