FR2861421A1 - Systeme et procede de telemetrie de fond - Google Patents
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Abstract
Liaison de communication par câble (5b) pour train de forage (6) comprenant des raccords adaptateurs (9) espacés dans le train de forage (6) et un câble les connectant pour communiquer un signal entre eux. La liaison de communication par câble (5b) peut être des assemblages de tiges de forage (8) interconnectés dans le train de forage (6) entre des raccords adaptateurs pour former une liaison de communication canalisée (5a), la liaison de communication par câble (5b) établissant une voie d'accès jusqu'à la liaison de communication canalisée (5a) pour transmettre un signal à travers le train de forage (6). La liaison de communication par câble (5b) peut être dans une section non câblée du train de forage (6) disposée entre des raccords adaptateurs (9), la liaison de communication par câble (5b) établissant une voie d'accès pour transmettre un signal à travers la section non câblée du train de forage (6).
Description
2861421 1
SYSTEME ET PROCEDE DE TELEMETRIE DE FOND
Contexte de l'invention Domaine de l'invention La présente invention concerne de manière générale la télémétrie par train de tiges de forage. Plus précisément, l'invention concerne des systèmes et techniques de télémétrie par tiges de forage câblées pour transmettre des signaux à travers un train de tiges de forage.
Art connexe La majeure partie de la valeur de systèmes de fond, tels que les systèmes de mesure de fond pendant le forage (ou Measurement White Drilling) (MWD) et de diagraphie pendant le forage (ou Logging White Drilling) (LWD), tient à leur capacité à fournir des informations en temps réel sur les conditions du puits de forage et/ou les propriétés de la formation souterraine. Ces mesures de fond peuvent être utilisées pour prendre des décisions pendant le processus de forage ou pour tirer parti de techniques sophistiquées de forage, telles que le pilotage géologique des puits (ou geosteering). Ces techniques reposent en grande partie sur la connaissance instantanée du puits de forage et de la formation environnante en cours de forage. Par conséquent, il est important d'être en mesure d'envoyer des quantités importantes de données depuis l'outil de MWD/LWD à la surface, et d'envoyer des commandes depuis les outils de MWD/LWD à la surface 2 2861421 avec un délai réduit au maximum. Un certain nombre de techniques télémétriques ont été élaborées pour lesdites communications, notamment la télémétrie par tige de forage câblée.
L'idée de placer un câble conducteur dans un train de tiges de forage n'est pas nouvelle. Par exemple, le brevet américain n 4 126 848 délivré au nom de Denison décrit un système de télémétrie à train de tiges de forage dans lequel un câble électrique est utilisé pour transmettre les informations depuis le fond du puits de forage jusqu'à une position intermédiaire dans le train de tiges de forage, et un train de tiges de forage spécial, comportant un conducteur électrique isolé et utilisant des connecteurs de contact électrique annulaires, tel que décrit dans le brevet américain n 3 696 332 délivré au nom de Dickson, Jr. et al., est utilisé pour transmettre les informations depuis la position intermédiaire jusqu'à la surface. Le brevet de la Fédération de Russie n RU 2 140 537CI délivré au nom de Basarygin et al. décrit également un système de télémétrie hybride à train de tiges de forage comportant un système inférieur à câble électrique connecté en série à un système supérieur à tiges de forage câblées.
Le brevet américain n 3 957 118 délivré au nom de Barry et al. décrit un système à câble et verrou pouvant être largué pour une télémétrie par train de tiges de forage dans des assemblages de tiges de forage qui, sinon, ne sont pas câblées. Le brevet américain n 3 807 502 délivré au nom de Heilhecker et al., et les brevets américains n 4 806 928 et n 4 901 069 3 2861421 délivrés au nom de Veneruso décrivent également des procédés et des dispositifs pour installer un conducteur électrique (c'est-à-dire, un câble) dans un train de tiges de forage comportant des tiges de forage classiques, non câblées.
Le brevet américain n 2 379 800 délivré au nom de Hare, la demande de brevet européen n 399 987 délivrée au nom de Wellhausen, et le brevet de la Fédération de Russie n 2 040 691 délivré au nom de Konovalov et al. décrivent tous des systèmes de transmission de signaux utilisant des couplages inductifs avec des tiges de forage câblées. La demande de brevet international n WO 02/06716 délivrée au nom de Hall décrit également un système pour transmettre des données à travers un train d'assemblages de tiges de forage câblées utilisant des couplages inductifs.
Pour des opérations de forage descendant, un nombre important d'assemblages de tiges de forage est utilisé pour former une chaîne entre la tige d'entraînement de surface (ou, en variante, la tête d'injection motorisée dans un forage à entraînement par le haut) et un trépan. Cette chaîne d'assemblages de tiges de forage constitue sensiblement le corps d'un train de tiges de forage (bien qu'un train de tiges de forage comprenne d'autres éléments constitutifs tels que des outils de MWD, des outils de LWD, des masses- tiges, des stabilisateurs, un raccord coudé, un moteur à boue, une boîte à confettis, et un trépan). Un puits de forage de 5472 m (15 000 pieds) compte ordinairement 500 assemblages de tiges de forage, présentant chacun une longueur de 9, 14 m (30 pieds). Dans des opérations 4 2861421 impliquant des tiges de forage câblées, une partie, voire la totalité, des assemblages de tiges de forage peut être dotée - en particulier par insertion dans leurs parois - de câbles conducteurs pour former des assemblages de tiges de forage câblées qui sont interconnectés de manière à fournir une liaison de communication entre la surface et l'outil de forage. Avec 500 assemblages de tiges de forage, que l'on appelle également simplement tiges ou tubes , on compte 1000 extrémités/épaulements de tige à faire ou à connecter par rotation filetée à d'autres assemblages de tiges, tubes, raccords, etc. (on les désigne collectivement par éléments tubulaires ). Chacune de ces extrémités de tige peut comprendre des coupleurs de communication tels que des coupleurs inductifs, en particulier des transformateurs toroïdaux.
Ne serait-ce que le nombre de connexions dans un train de tiges de forage est source d'inquiétude quant à la fiabilité d'un système à tiges de forage câblées.
On attend d'un système de forage commercial qu'il présente une moyenne des temps de bon fonctionnement (MTBF) minimale d'environ 500 heures, voire plus. Si l'une des connexions câblées dans un système à tiges de forage câblées fait défaut, alors cette liaison de communication fait défaut, moyennant quoi tout le système de télémétrie tombe en panne. Par conséquent, lorsqu'on compte 500 assemblages de tiges de forage câblées dans un puits de forage de 5472 m (15 000 pieds), chaque tige de forage câblée doit présenter une MTBF d'au moins 250 000 heures environ (28,5 ans) afin que tout le système présente une MTBF 2861421 de 500 heures. Cela signifie que chaque assemblage de tiges de forage câblées doit présenter un taux de défaillance inférieur à 4x10-6 par heure. Cette exigence va au-delà de la technologie actuelle des tiges de forage câblées. Par conséquent, il est souhaitable, sinon essentiel, de régler de manière préventive la question des défaillances probables dans un système à tiges de forage câblées.
Par conséquent, il est souhaitable d'avoir un 10 système de télémétrie capable d'éviter les défaillances liées aux tiges de forage câblées.
En outre, il est souhaitable d'avoir un système de télémétrie qui tire profit de la technologie des tiges de forage câblées, en coopérant avec des sections non câblées de train de tiges de forage (par exemple, une tige de forage non câblée), en particulier lorsque ladite/lesdites section(s) non câblée(s) de train de tiges de forage est/sont déjà utilisée(s).
En outre, il est souhaitable d'avoir un système de télémétrie capable d'effectuer des communications sans fil au niveau ou à proximité de la surface afin de réduire la dépendance vis-à-vis des systèmes câblés dans la partie supérieure du train de tiges de forage.
Résumé de l'invention Certains termes sont définis dans la présente description lorsqu'ils sont utilisés pour la première fois, tandis que d'autres utilisés dans la présente description sont définis ci-dessous: de communication signifie capable de transmettre ou de porter un signal; 6 2861421 connexion de communication désigne une connexion entre deux éléments tubulaires adjacents, tels que des assemblages de tiges adjacents, à travers lesquels un signal peut être transmis; liaison de communication désigne une pluralité d'éléments tubulaires connectés de manière à communiquer, tels que des assemblages de tiges de forage câblées interconnectés ou des raccords adaptateurs connectés par un câble, pour transmettre un signal sur une certaine distance ( liaison de communication et canal de communication sont utilisés dans le présent document comme des synonymes) ; ordinateur de surface désigne un ordinateur, un émetteur-récepteur et/ou d'autres composants destinés à traiter des données transmises sous la forme de signaux; système de télémétrie désigne au moins une liaison de communication plus d'autres composants tels qu'un ordinateur de surface, des outils de MWD/LWD, des raccords de communication, et/ou des routeurs, nécessaires pour la mesure, la transmission, et l'indication/l'enregistrement des données acquises depuis ou à travers un puits de forage.
Selon un aspect, la présente invention propose une liaison de communication par câble pour un train de tiges de forage, et comprend au moins deux raccords adaptateurs séparés l'un de l'autre à l'intérieur du train de tiges de forage d'une distance supérieure à la longueur de trois assemblages de tiges de forage interconnectés. Un câble connecte les deux raccords adaptateurs pour communiquer un signal entre eux.
7 2861421 Dans un mode de réalisation préféré, chacun des raccords adaptateurs de la liaison de communication par câble comprend un coupleur de communication entre ses extrémités, ainsi qu'une cavité annulaire interne séparée du coupleur de communication d'une distance axiale prédéterminée. Le câble porte une paire de connecteurs de raccord connectés en série le long du câble. Chacun des connecteurs de raccord comporte un coupleur de communication complémentaire, moyennant quoi l'alignement d'un coupleur de communication complémentaire d'un connecteur de raccord avec le coupleur de communication d'un raccord adaptateur établit la communication entre le raccord adaptateur et le connecteur de raccord. Les coupleurs de communication et les coupleurs de communication complémentaires sont de préférence des coupleurs inductifs. Le second connecteur de raccord de la paire de connecteurs de raccord vient en prise de manière similaire avec un second raccord adaptateur. De cette manière, un signal peut être transmis entre le câble et le train de tiges de forage.
Chacun des raccords adaptateurs comprend de préférence une cavité annulaire interne séparée du coupleur de communication d'une distance axiale prédéterminée. Chacun des connecteurs de raccord comporte de préférence un verrou destiné à venir en prise avec la cavité annulaire interne de l'un des raccords adaptateurs et à positionner son coupleur de communication complémentaire de manière à l'aligner avec le coupleur de communication dudit raccord adaptateur.
8 2861421 En outre, on préfère que le verrou de chacun des connecteurs de raccord comprenne un taquet d'enclenchement comportant au moins une clé destinée à venir en prise avec la cavité annulaire interne de l'un des raccords adaptateurs. La clé est séparée du coupleur de communication complémentaire de chaque connecteur de raccord de la distance axiale prédéterminée. Ainsi, la mise en prise de la clé avec la cavité annulaire de l'un des raccords adaptateurs, lorsque le câble est disposé à l'intérieur du train de tiges de forage, aligne le coupleur de communication complémentaire du connecteur de raccord avec le coupleur de communication dudit raccord adaptateur et établit la communication entre eux. Le taquet d'enclenchement comprend de préférence un taquet de détente.
La liaison de communication par câble selon l'invention peut être mise en application de manière avantageuse dans un train de tiges de forage dans lequel une pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées sont interconnectés à l'intérieur du train de tiges de forage entre les deux raccords adaptateurs de manière à former une liaison de communication canalisée. Dans la présente application, la liaison de communication par câble établit une autre voie d'accès à la liaison de communication canalisée pour transmettre un signal à travers le train de tiges de forage, moyennant quoi une défaillance dans le système de communication canalisée (c'est-à-dire, le système à tiges de forage câblées) peut être contournée.
9 2861421 On peut également tirer parti de la liaison de communication par câble en l'utilisant dans un train de tiges de forage dans lequel une section non câblée du train de tiges de forage est disposée entre les deux raccords adaptateurs. De cette manière, la liaison de communication par câble établit une voie d'accès pour transmettre un signal à travers la section non câblée du train de tiges de forage, moyennant quoi la section non câblée est convertie en une section câblée. La section non câblée du train de tiges de forage peut comprendre un ou plusieurs assemblage(s) de tiges de forage non câblées, ou un ou plusieurs raccord(s) utilitaire(s) non câblé(s).
Selon un autre aspect, la présente invention propose un système de télémétrie pour un train de tiges de forage disposé à l'intérieur d'un puits de forage et comportant une pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées qui forment une première liaison de communication. Chacun des assemblages de tiges de forage câblées comporte un premier coupleur de communication au niveau ou à proximité de chaque extrémité de celui-ci, et un premier câble connectant les premiers coupleurs de communication. Le train de tiges de forage comprend en outre une paire de raccords adaptateurs séparés l'un de l'autre, à l'intérieur du train de tiges de forage, d'une distance supérieure à la longueur de trois assemblages de tiges de forage interconnectés. Chacun des raccords adaptateurs comporte un deuxième coupleur de communication au niveau ou à proximité d'au moins l'une des extrémités du raccord adaptateur, et est adapté pour être connecté 2861421 à un deuxième câble disposé dans le train de tiges de forage de telle sorte qu'un deuxième câble connecte la paire de raccords adaptateurs de manière à former une deuxième liaison de communication. Au moins l'un des raccords adaptateurs est connecté dans le train de tiges de forage de telle sorte que son deuxième coupleur de communication soit adjacent à un premier coupleur de communication de l'un des assemblages de tiges de forage câblées afin de coupler ledit raccord adaptateur audit assemblage de tiges de forage câblées pour établir une communication entre eux. De cette manière, la première liaison de communication peut être couplée à des fins de communication avec une deuxième liaison de communication pour transmettre des signaux à travers le train de tiges de forage.
Dans un mode de réalisation du système de télémétrie selon l'invention, ledit raccord adaptateur est connecté entre deux des assemblages de tiges de forage câblées à l'intérieur du train de tiges de forage, moyennant quoi une partie de la première liaison de communication peut être contournée par une deuxième liaison de communication. En variante, ledit raccord adaptateur peut être connecté entre ledit assemblage de tiges de forage câblées et une section non câblée du train de tiges de forage, moyennant quoi la section non câblée du train de tiges de forage peut être convertie en une section câblée par une deuxième liaison de communication. Dans la variante de mode de réalisation, la section non câblée du train de tiges de forage peut comprendre un ou plusieurs assemblage(s) de 11 2861421 tiges de forage non câblées et/ou un ou plusieurs raccord(s) utilitaire(s) non câblé(s).
On préfère que les premiers coupleurs de communication des assemblages de tiges de forage câblées et les deuxièmes coupleurs de communication des raccords adaptateurs soient des coupleurs inductifs.
Un mode de réalisation préféré du système de télémétrie selon l'invention envisage et convient à une utilisation avec un second câble disposé à l'intérieur du train de tiges de forage pour connecter la paire de raccords adaptateurs de manière à former une deuxième liaison de communication couplée à des fins de communication avec la première liaison de communication. Dans ce but, chacun des raccords adaptateurs comprend un troisième coupleur de communication entre les deuxièmes coupleurs de communication, ainsi qu'une cavité annulaire interne séparée du troisième coupleur de communication d'une distance axiale prédéterminée. Le second câble comporte une paire de connecteurs de raccord ainsi portés en série, et chacun des connecteurs de raccord comporte un quatrième coupleur de communication, moyennant quoi l'alignement du quatrième coupleur de communication du connecteur de raccord avec le troisième coupleur de communication dudit raccord adaptateur établit la communication entre la première liaison de communication et la deuxième liaison de communication. De cette manière, un signal peut être transmis entre le second câble et le train de tiges de forage. Les troisièmes coupleurs de communication et les quatrièmes coupleurs de 12 2861421 communication sont de préférence des coupleurs inductifs.
Chacun des raccords adaptateurs comprend de préférence une cavité annulaire interne séparée du troisième coupleur de communication d'une distance axiale prédéterminée. Chacun des connecteurs de raccord comporte de préférence un verrou destiné à venir en prise avec la cavité annulaire interne d'un raccord adaptateur et à positionner son quatrième coupleur de communication de manière à l'aligner avec le troisième coupleur de communication du raccord adaptateur en prise.
En outre, on préfère que le verrou de chacun des connecteurs de raccord comprenne un taquet d'enclenchement comportant au moins une clé destinée à venir en prise avec la cavité annulaire interne dudit raccord adaptateur. La clé est séparée du quatrième coupleur de communication de chaque connecteur de raccord de la distance axiale prédéterminée. Ainsi, la mise en prise de la clé avec la cavité annulaire d'un raccord adaptateur, lorsque le câble est disposé à l'intérieur du train de tiges de forage, aligne le quatrième coupleur de communication du connecteur de raccord avec le troisième coupleur de communication du raccord adaptateur en prise et établit la communication entre eux. Le taquet d'enclenchement peut comprendre un taquet de détente.
Le système de télémétrie selon l'invention envisage l'utilisation d'une pluralité de raccords adaptateurs (c'est-à-dire, plus de deux) séparés les uns des autres, à l'intérieur du train de tiges de 13 2861421 forage, d'une distance supérieure à la longueur de trois assemblages de tiges de forage interconnectés. Chacun des raccords adaptateurs est adapté pour être connecté à - et, dans un mode de réalisation préféré, il comprend effectivement - un second câble disposé à l'intérieur du train de tiges de forage de telle sorte qu'un second câble puisse connecter au moins deux des raccords adaptateurs de manière à former une deuxième liaison de communication. Au moins l'un des raccords adaptateurs est connecté dans le train de tiges de forage de telle sorte que son deuxième coupleur de communication soit adjacent à un premier coupleur de communication de l'un des assemblages de tiges de forage câblées afin de coupler ledit raccord adaptateur audit assemblage de tiges de forage câblées pour établir la communication entre eux. La première liaison de communication peut par conséquent être couplée à des fins de communication avec une deuxième liaison de communication.
Dans un mode de réalisation préféré, le système de télémétrie selon l'invention comprend en outre un outil de mesure disposé dans une section inférieure du train de tiges de forage, un ordinateur de surface pour le traitement des données acquises par l'outil de mesure, un premier raccord de communication disposé dans ou au-dessus d'une section supérieure du train de tiges de forage pour communiquer avec l'ordinateur de surface, et un second raccord de communication disposé dans la section inférieure du train de tiges de forage pour communiquer avec l'outil de mesure. La première liaison de communication fournit au moins une partie d'une 14 2861421 connexion opérationnelle de communication entre le raccord de communication de fond et le raccord de communication de surface. Un second câble peut être disposé à l'intérieur du train de tiges de forage et connecté à travers la paire de raccords adaptateurs, formant ainsi une deuxième liaison de communication connectée à des fins de communication avec la première liaison de communication. La deuxième liaison de communication fournit également au moins une partie d'une connexion opérationnelle de communication entre le second raccord de communication et le premier raccord de communication.
Le présent mode de réalisation envisage le fait que l'outil de mesure, par exemple un outil de MWD/LWD, puisse également servir de raccord adaptateur.
Dans différents modes de réalisation du système de télémétrie, le premier raccord de communication est disposé : sous une tige d'entraînement dans le train de tiges de forage (entraîné par la table de rotation) ; audessus d'une tige d'entraînement dans le train de tiges de forage (entraîné par la table de rotation) ; sous une tête d'injection motorisée supportant le train de tiges de forage (à entraînement par le haut) ; ou à l'intérieur d'une tête d'injection motorisée supportant le train de tiges de forage (à entraînement par le haut). S'il est disposé au-dessus d'une tige d'entraînement dans le train de tiges de forage, le premier raccord de communication peut comprendre un convertisseur tournant ou une bague collectrice. Le premier raccord de communication peut également comprendre, dans différentes applications, un premier 2861421 émetteur-récepteur sans fil qui communique par câble avec la première liaison de communication. Le premier émetteur-récepteur sans fil est de préférence accompagné d'un second émetteur-récepteur sans fil qui communique par câble avec l'ordinateur de surface, et le premier et le second émetteurs-récepteurs sans fil sont adaptés pour effectuer des communications sans fil entre eux. Le second émetteur-récepteur sans fil peut être disposé dans une ligne de retour de boue connectée entre un bassin à boue et le puis de forage.
Selon un autre aspect, le premier raccord de communication du système de télémétrie selon l'invention comprend un modem de tige de forage câblée qui communique par câble avec la première liaison de communication, un modem sans fil qui communique par câble avec le modem de tige de forage câblée, ainsi qu'une source d'alimentation électrique qui alimente les modems. La source d'alimentation électrique peut comprendre une ou plusieurs batterie(s).
Selon encore un autre aspect, la présente invention propose un système de télémétrie pour un train de tiges de forage comportant une pluralité d'assemblages de tiges de forage interconnectés, suspendus à un derrick et en prise avec un mécanisme d'application de couple destiné à les faire pivoter. Un outil de mesure est suspendu aux assemblages de tiges de forage pour acquérir les données du puits de forage, un raccord de communication de fond est suspendu aux assemblages de tiges de forage pour communiquer avec l'outil de mesure par l'intermédiaire des assemblages de tiges de forage, et un trépan définit l'extrémité 16 2861421 inférieure du train de tiges de forage. Le système comprend un ordinateur de surface pour le traitement des données acquises par l'outil de mesure, et un raccord de communication de surface disposé dans le train de tiges de forage, sous une partie du train de tiges de forage en prise avec le mécanisme d'application de couple, pour établir une communication sans fil avec l'ordinateur de surface. Le raccord de communication de surface communique avec le raccord de communication de fond (au moins partiellement) par l'intermédiaire des assemblages de tiges de forage.
Dans un mode de réalisation préféré selon cet aspect de la présente invention, le raccord de communication de surface comprend un premier émetteur- récepteur sans fil, et le système de télémétrie comprend en outre un second émetteur-récepteur sans fil disposé dans une ligne de retour de boue connectée entre un bassin à boue et le puits de forage. Le second émetteur-récepteur sans fil communique par câble avec l'ordinateur de surface. Le raccord de communication de fond peut communiquer avec le raccord de communication de surface de différentes façons, notamment par télémétrie exploitant les impulsions émises dans le voile de boue, par télémétrie électromagnétique, par télémétrie acoustique appliquée aux tiges, et par des liaisons par câble. Un exemple d'une telle liaison par câble est mis en application en utilisant des assemblages de tiges de forage câblées connectés de manière successive pour au moins une partie des assemblages de tiges de forage, les assemblages de tiges de forage câblées étant traversés par une 17 2861421 première liaison de communication qui fournit au moins une partie d'une connexion opérationnelle de communication entre le raccord de communication de fond et le raccord de communication de surface.
Dans un mode de réalisation particulier, le système de télémétrie selon l'invention comprend en outre un moyen destiné à former une deuxième liaison de communication couplée à des fins de communication avec la première liaison de communication. Dans le présent mode de réalisation, chacun des assemblages de tiges de forage câblées comporte des premiers coupleurs de communication au niveau ou à proximité des deux extrémités de ceux-ci, et un premier câble connectant les premiers coupleurs de communication. Le second moyen de formation de liaison de communication comprend de préférence une paire de raccords adaptateurs séparés l'un de l'autre, à l'intérieur du train de tiges de forage, d'une distance supérieure à la longueur de trois assemblages de tiges de forage interconnectés.
Chacun des raccords adaptateurs comporte un deuxième coupleur de communication au niveau ou à proximité d'au moins l'une de ses extrémités. Les raccords adaptateurs sont adaptés pour être connectés à un second câble disposé à l'intérieur du train de tiges de forage - ce que l'invention envisage également - de telle sorte qu'un second câble connecte la paire de raccords adaptateurs de manière à former une deuxième liaison de communication. Au moins l'un des raccords adaptateurs est connecté dans le train de tiges de forage de telle sorte que son deuxième coupleur de communication soit adjacent à un premier coupleur de communication de l'un 18 2861421 des assemblages de tiges de forage câblées pour coupler ledit raccord adaptateur audit assemblage de tiges de forage câblées afin d'établir une communication entre eux. De cette manière, la première liaison de communication peut être couplée à des fins de communication avec une deuxième liaison de communication pour transmettre des signaux à travers le train de tiges de forage.
Le présent mode de réalisation envisage également le fait que l'outil de mesure, par exemple un outil de MWD/LWD, puisse également servir de raccord adaptateur.
Selon le présent aspect de l'invention, on préfère également que chacun des raccords adaptateurs comprenne un troisième coupleur de communication entre les deuxièmes coupleurs de communication. Le second câble comporte une paire de connecteurs de raccord ainsi portés en série. Chacun des connecteurs de raccord comporte un quatrième coupleur de communication, moyennant quoi l'alignement du quatrième coupleur de communication duconnecteur de raccord avec le troisième coupleur de communication d'un raccord adaptateur établit la communication entre eux.
Selon encore un autre aspect, la présente invention propose un procédé de forage descendant qui comprend les étapes consistant à forer un puits de forage à l'aide d'un train de tiges de forage, à acquérir les données du puits de forage pendant le forage à l'aide d'un outil de mesure disposé dans le train de tiges de forage, et à transmettre les données du puits de forage acquises à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une liaison de 19 2861421 communication définie par au moins deux raccords adaptateurs séparés l'un de l'autre, à l'intérieur du train de tiges de forage, d'une distance supérieure à la longueur de trois assemblages de tiges de forage interconnectés. Un câble connecte les raccords adaptateurs pour transmettre des signaux entre les raccords adaptateurs.
Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de forage descendant selon l'invention comprend en outre l'étape consistant à transmettre les données du puits de forage acquises à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une autre liaison de communication définie par une pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées interconnectés, et l'étape consistant à transmettre les données du puits de forage acquises à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une troisième liaison de communication définie par un raccord de communication de surface qui communique par câble avec les assemblages de tiges de forage câblées interconnectés. Le raccord de communication de surface transmet les données du puits de forage acquises depuis les assemblages de tiges de forage câblées à un ordinateur de surface en vue de leur traitement, et peut utiliser un ou plusieurs émetteur(s)-récepteur(s) sans fil dans ce but.
Selon encore un autre aspect, la présente invention concerne un procédé de forage descendant qui comprend les étapes consistant à forer un puits de forage à l'aide d'un train de tiges de forage, à acquérir les données du puits de forage pendant le 2861421 20 forage à l'aide d'un outil de mesure disposé dans le train de tiges de forage, et à transmettre les données du puits de forage acquises à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une première liaison de communication définie par une pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées et d'une deuxième liaison de communication définie par au moins une paire de raccords adaptateurs espacés l'un de l'autre et connectés par un second câble pour communiquer des signaux entre la paire de raccords adaptateurs.
Dans un mode de réalisation particulier du présent procédé de forage, l'étape de transmission comprend l'utilisation d'une deuxième liaison de communication pour contourner une partie de la première liaison de communication. En variante, l'étape de transmission peut comprendre l'utilisation de la deuxième liaison de communication pour convertir une section non câblée du train de tiges de forage en une section câblée.
Selon encore un autre aspect, l'invention propose un procédé de forage descendant qui comprend l'étape consistant à forer un puits de forage à l'aide d'un train de tiges de forage comportant une pluralité de raccords adaptateurs disposés à l'intérieur de celui-ci. Les raccords adaptateurs successifs à l'intérieur du train de tiges de forage sont séparés par au moins quatre assemblages de tiges de forage câblées interconnectés. Les raccords adaptateurs et les assemblages de tiges de forage câblées définissent ensemble une première liaison de communication. Les données du puits de forage sont acquises pendant le forage à l'aide d'un outil de mesure disposé dans le 21 2861421 train de tiges de forage, et les données du puits de forage acquises sont transmises à la surface du puits de forage par l'intermédiaire de la première liaison de communication. Lorsqu'on détecte la présence d'un défaut dans la première liaison de communication, un câble est disposé à l'intérieur du train de tiges de forage pour établir une deuxième liaison de communication. Le câble comporte une paire de connecteurs de raccord espacés l'un de l'autre et connectés en série le long du câble pour établir la communication avec une paire respective de raccords adaptateurs successifs, moyennant quoi la deuxième liaison de communication est établie par ladite communication. La deuxième liaison de communication contourne les assemblages de tiges de forage câblées interconnectés entre la paire de raccords adaptateurs successifs.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, selon le présent procédé, on détermine si le défaut se situe dans la partie du train de tiges de forage située entre la paire de raccords adaptateurs successifs.
Lorsqu'il s'avère que le défaut ne se situe pas dans la partie du train de tiges de forage située entre la paire de raccords adaptateurs successifs, le câble est déplacé à l'intérieur du train de tiges de forage pour établir la communication entre la paire de connecteurs de raccord et d'autres paires respectives de raccords adaptateurs successifs jusqu'à ce que l'on identifie où se situe le défaut. Une fois que le défaut est identifié, il peut être corrigé, par exemple en remplaçant des assemblages défectueux de tiges de 22 2861421 forage câblées pendant une man uvre du train de tiges de forage.
Brève descri.tion des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La figure lA est une représentation en élévation d'un train de forage ayant un système de télémétrie qui comprend une liaison de communication canalisée et une liaison de communication par câble selon un aspect de la présente invention; la figure 1B représente une partie détaillée du train de forage de la figure 1, illustrant en particulier l'utilisation de la liaison de communication par câble en tant que dérivation pour une défaillance dans la liaison de communication canalisée; la figure 1C représente une partie détaillée d'une autre configuration de train de forage, illustrant en particulier l'utilisation de la liaison de communication par câble pour convertir une section non câblée du train de forage en une section câblée pour communiquer des signaux le long de celle-ci; la figure 2A est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'un raccord connecteur porté par câble venant en prise avec un raccord adaptateur pour permettre une liaison de communication par câble selon un aspect de la présente invention; 23 2861421 la figure 2B est une vue similaire à celle de la figure 2A, sauf que le raccord connecteur est équipé d'éléments électroniques pour remplir une fonction dans le puits de forage, telle qu'une modulation de signal; la figure 3 est une vue en élévation détaillée, en coupe, d'un assemblage de tiges de forage câblées assemblé dans un train de forage; la figure 4 est une vue en élévation détaillée, en coupe partielle, d'une extrémité à filetage femelle d'un assemblage de tiges de forage câblées positionnée pour être assemblée avec une extrémité à filetage mâle d'un autre élément tubulaire, selon la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe transversale détaillée de parties des extrémités à filetage femelle et extrémité à filetage mâle illustrées sur la figure 4 après que les deux ont été assemblées (c'est-à-dire, connectées) dans un train de forage; la figure 6 est une vue en coupe d'un couplage rotatif inductif ayant une application dans un système de télémétrie selon un aspect de la présente invention; la figure 7A est une représentation schématique d'une liaison de communication de surface selon un aspect de la présente invention; la figure 7B est une représentation schématique d'une liaison de communication de fond selon un autre aspect de la présente invention; la figure 8 est une représentation en élévation d'un train de forage ayant un système de télémétrie qui comprend une liaison de communication canalisée, une liaison de communication par câble, et une liaison de 24 2861421 communication sans fil selon un aspect de la présente invention; et la figure 9 est un organigramme de décision pour un procédé de forage de fond selon un aspect de la 5 présente invention; la figure 10 est un organigramme de décision pour un procédé de forage de fond selon un aspect de la présente invention.
Description détaillée
La figure lA illustre un train de forage 6 qui utilise un système de télémétrie 100 selon un aspect de la présente invention. Le train de forage 6 comprend une pluralité d'éléments tubulaires reliés les uns aux autres (décrits davantage ci-dessous) suspendus à partir d'un ensemble de tour de forage et plate-forme 10 par l'intermédiaire d'une moufle mobile (non représentée) et un crochet 18. L'extrémité supérieure du train de forage 6 est définie par une tige d'entraînement 17, l'élément tubulaire le plus haut dans le train, qui est en prise avec un moyen d'application de couple conventionnel comprenant une table de rotation 16 pour faire tourner la tige d'entraînement ainsi que le train de forage entier 6.
Une tête d'injection 19 relie le crochet 18 à la tige d'entraînement 17, et permet la rotation de la tige d'entraînement et du train de forage 6 par rapport au crochet.
L'extrémité inférieure du train de forage est définie par un trépan 15 qui fore à travers la formation F pour créer un puits de forage 7. Le trépan est relié pour tourner avec le train de forage 6 dans une configuration de forage rotative du type décrit ci-dessus.
Le train de forage 6 peut autrement utiliser une configuration à entraînement par le haut (également bien connue) dans laquelle une tête d'injection à moteur fait tourner le train de forage au lieu d'une tige d'entraînement et table de rotation. L'homme du métier appréciera également que des opérations de forage mobile peuvent autrement être conduites grâce à l'utilisation d'un moteur à boue de type Moineau bien connu qui convertit l'énergie hydraulique provenant de la boue de forage pompée à partir d'un bassin à boue vers le bas à travers le train de forage 6 en couple pour faire tourner un trépan. Le forage peut en outre être conduit avec des systèmes dits rotatifs-orientables qui sont connus dans l'art connexe. Les divers aspects de la présente invention sont adaptés à chacune de ces configurations et ne sont pas limités aux opérations de forage rotatif conventionnel, bien que ces équipements et procédés vont être décrits dans les présentes dans un but illustratif.
En faisant à présent référence aux figures lA à 1C et 2A, le système de télémétrie de train de forage 100 comprend une liaison de communication par câble 5b ayant au moins deux raccords adaptateurs espacés l'un de l'autre (par exemple, 9a, 9b, 9c) à l'intérieur du train de forage et un câble 112 reliant les deux raccords adaptateurs 9a, 9b pour communiquer un signal entre ceux-ci. Comme cela est représenté 26 2861421 particulièrement sur les figures 2A à 2B, chacun des raccords adaptateurs (indiqué simplement par la référence 9) de la liaison de communication par câble 5b comprend un coupleur de communication 114 entre ses extrémités, et une cavité annulaire intérieure 116 espacée selon une distance axiale prédéterminée dl à partir du coupleur de communication 114. Le coupleur de communication 114 est câblé pour communiquer à travers un câble 115, permettant au raccord adaptateur 9 de servir également de composant dans une liaison de communication canalisée 5a (décrite davantage ci-dessous).
Le câble 112 comprend une enveloppe de protection porteuse 113 et au moins une paire de fils 112a, 112b le long de sa longueur. Le câble 112 porte également, à titre de connexion mécanique et de communication, une paire de connecteurs de raccord généralement cylindriques 118 qui sont espacés l'un de l'autre et connectés l'un à l'autre en série par l'intermédiaire de l'enveloppe de câble 13 et des fils de communication 112a, 112b. Chacun des connecteurs de raccord 118 a un coupleur de communication complémentaire 120 connecté par les fils de câble 112a, 112b, et un taquet d'enclenchement 122 ayant au moins une clé 124 poussée vers l'extérieur par un ressort hélicoïdal 126 pour venir en prise avec la cavité annulaire 116 d'un des raccords adaptateurs 9. L'homme du métier appréciera que d'autres moyens mécaniques connus pour mettre positivement en prise un outil porté par câble et un élément tubulaire dans un train de forage peuvent être utilisés de façon 27 2861421 avantageuse, tel que le mécanisme de taquet de détente décrit dans le brevet US 5 971 072 délivré au nom de Huber et al., le système d'ancrage claveté décrit dans le brevet US 4 901 060 délivré au nom de Veneruso, ainsi que d'autres moyens de verrouillage connus (par exemple, frein/verrouillage à friction, frein à rouleau, verrouillage magnétique).
Le taquet d'enclenchement utilise de préférence un taquet de détente qui permet la mise en et hors de prise par l'application d'une force prédéterminée. Dans le cas de la mise en prise, la force requise est appliquée par le poids du câble 112 et le(s) connecteur(s) de raccord 118. Pour la mise hors de prise, la force requise est appliquée par la tension dans le câble 112 à partir d'une unité de câble métallique montée sur un camion, semi-remorque, ou plate-forme au niveau de la surface.
La clé 124 est espacée le long du connecteur de raccord 118 à partir du coupleur de communication complémentaire 120 selon la distance axiale prédéterminée dl. Dans cette configuration, lorsque le câble 112 est disposé à l'intérieur du train de forage pour baisser un ou plusieurs connecteurs de raccord 118 à l'intérieur des raccords adaptateurs 9, la venue en prise de la clé 124 d'un des connecteurs de raccord 118 avec la cavité annulaire 116 d'un des raccords adaptateurs 9 aligne verticalement le coupleur de communication complémentaire 120 du connecteur de raccord avec le coupleur de communication 114 du premier raccord adaptateur 9 pour établir une communication entre le premier raccord adaptateur 9 et 28 2861421 le connecteur de raccord 118. De cette manière, un signal peut être transmis entre le câble 112 et le train de forage 6 contenant le raccord adaptateur 9. Les coupleur de communication 114 et coupleur de communication complémentaire 120 sont de préférence des coupleurs inductifs, qui sont connus dans l'art (voir également la description connexe ci-dessous).
L'homme du métier, et étant donné l'avantage de la présente description, appréciera qu'une communication effective peut également être établie par positionnement passif en utilisant seulement le câble 112. En d'autres termes, l'utilisation de moyens de verrouillage positifs pour positionner le connecteur de raccord 118 à l'intérieur du raccord adaptateur 9 n'est pas une caractéristique essentielle de la présente invention, bien que ces moyens soient actuellement préférés.
La figure 2B illustre le raccord connecteur 118 équipé d'un boîtier électronique 119 pour remplir une ou plusieurs fonctions telles que la commutation, amplification de signal, adaptation d'impédance, ou modulation/démodulation de signal.
En faisant à présent particulièrement référence à la figure 1B, la liaison de communication par câble 5b peut être appliquée de façon avantageuse dans un train de forage 6 dans lequel une pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées 8 sont reliés les uns aux autres à l'intérieur du train de forage entre deux raccords adaptateurs 9a, 9b pour former une liaison de communication canalisée 5a. Dans cette application, la liaison de communication par câble 5b établit une voie 29 2861421 d'accès autre que la liaison de communication canalisée 5a pour transmettre un signal à travers le train de forage 6. Ainsi, lorsqu'une défaillance dans le système de communication canalisée (c'est- à-dire, le système de tiges de forage câblées) se produit au niveau de l'assemblage de tiges de forage câblées 8f, la télémétrie de train de forage est maintenue en établissant la liaison de communication par câble 5b, comme cela est décrit dans les présentes.
La figure 1C montre la liaison de communication par câble 5b utilisée de façon avantageuse dans un train de forage dans lequel une section non câblée NW du train de forage 6 est disposée entre les deux raccords adaptateurs 9a', 9b'. De cette manière, la liaison de communication par câble 5b établit une voie d'accès pour transmettre un signal à travers la section non câblée NW du train de forage, moyennant quoi la section non câblée est convertie en une section câblée. La section non câblée du train de forage peut comprendre un ou plusieurs assemblages de tiges de forage standard (c'est-à-dire, non câblés) 4 ou, en variante, un ou plusieurs raccords utilitaires non câblés, tels que les masses-tiges, stabilisateurs, coulisses, raccords coudés, etc. Dans ce sens, la 25' liaison de communication par câble (également appelée dans les présentes deuxième liaison de communication) établit un système de télémétrie dit hybride .
La liaison de communication canalisée (également appelée dans les présentes première liaison de communication) 5a établie par la pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées va à présent 2861421 être décrite de façon plus détaillée. Un type d'assemblage de tiges de forage câblées, comme cela est décrit dans la demande de brevet US n 2002/0193004 par Boyle et al. et attribuée au cessionnaire de la présente invention, utilise des premiers coupleurs de communication - de préférence des coupleurs inductifs - pour transmettre des signaux à travers les assemblages de tiges de forage câblées. Un coupleur inductif dans les assemblages de tiges de forage câblées, selon Boyle et al., comprend un transformateur qui a un noyau toroïdal fait d'un matériau à faible perte et perméabilité élevée tel que Supermalloy (qui est un alliage nickel-fer traité pour une perméabilité initiale exceptionnellement élevée et approprié pour des applications de transformateur de signaux de faible niveau). Un enroulement, constitué de multiples spires de fil isolé, s'enroule autour du noyau toroïdal pour former un transformateur toroïdal. Dans une configuration, le transformateur toroïdal est enrobé de caoutchouc ou autres matériaux isolants, et le transformateur assemblé est placé en retrait dans une rainure située dans la connexion de tiges de forage.
En faisant à présent référence aux figures 3 à 5, un assemblage de tiges de forage câblées 210 est représenté comme ayant des premiers coupleurs de communication 221, 231 au niveau de ou près de l'extrémité respective 241 d'une extrémité à filetage femelle 222 et l'extrémité 234 d'une extrémité à filetage mâle 232 de celui-ci. Un premier câble 214 s'étend à travers un conduit 213 pour connecter les premiers coupleurs de communication 221, 231 d'une 31 2861421 manière qui est décrite davantage ci-dessous.
L'assemblage de tiges de forage câblées 210 est équipé d'une tige tubulaire allongée 211 ayant un alésage axial 212, une extrémité à filetage femelle 222, une extrémité à filetage mâle 232, et un premier câble 214 allant de l'extrémité à filetage femelle 222 à l'extrémité à filetage mâle 232. Un premier élément coupleur inductif à boucle de courant 221 (par exemple, un transformateur toroïdal) et un second élément coupleur inductif à boucle de courant similaire 231 sont disposés au niveau de l'extrémité à filetage femelle 222 et de l'extrémité à filetage mâle 232, respectivement. Le premier élément coupleur inductif à boucle de courant 221, le second élément coupleur inductif à boucle de courant 231, et le premier câble 214 fournissent collectivement un conduit de communication sur toute la longueur de chaque assemblage de tiges de forage câblées. Un coupleur inductif (ou connexion de communication) 220 au niveau de l'interface couplée entre deux assemblages de tiges de forage câblées est représenté comme étant constitué par un premier élément coupleur inductif 221 de l'assemblage de tiges de forage câblées 210 et un second élément coupleur inductif à boucle de courant 231' de l'élément tubulaire suivant (qui peut être un autre assemblage de tiges de forage câblées ou un raccord adaptateur 9a, comme cela est décrit ci-dessus). L'homme du métier reconnaîtra que, dans certains modes de réalisation du système de télémétrie 100, les éléments coupleurs inductifs peuvent être remplacés par d'autres dispositifs 2861421 32 remplissant une fonction de communication similaire, tels que, par exemple, des connexions de contact électrique direct du type décrit dans le brevet US 4 126 848 par Denison.
Les figures 4 et 5 illustrent le coupleur inductif ou connexion de communication 220 de la figure 3 de façon plus détaillée. L'extrémité à filetage femelle 222 comprend des filets intérieurs 223 et un épaulement de contact intérieur annulaire 224 ayant une première fente 225, dans laquelle un premier transformateur toroïdal 226 est disposé. Le transformateur toroïdal 226 est connecté au câble 214. De façon similaire, l'extrémité à filetage mâle 232' d'un élément tubulaire câblé adjacent (par exemple, un autre assemblage de tiges de forage câblées ou un raccord adaptateur 9a) comprend des filets extérieurs 233' et une extrémité de tige de contact intérieure annulaire 234' ayant une seconde fente 235', dans laquelle un second transformateur toroïdal 236' est disposé. Le second transformateur toroïdal 236' est connecté à un second câble 214' de l'élément tubulaire adjacent 9a. Les fentes 225 et 235' peuvent être enduites d'un matériau à conductivité élevée et faible perméabilité (par exemple, du cuivre) pour améliorer l'efficacité du couplage inductif.
Lorsque l'extrémité à filetage femelle 222 d'un assemblage de tiges de forage câblées est assemblée avec l'extrémité à filetage mâle 232' de l'élément tubulaire adjacent (par exemple, un autre assemblage de tiges de forage câblées ou un raccord adaptateur 9a), une connexion de communication est formée. La figure 5 33 2861421 représente une coupe transversale d'une partie de l'interface résultante, dans laquelle une paire se faisant face d'éléments coupleurs inductifs (c'est-à-dire, des transformateurs toroïdaux 226, 236') sont verrouillés l'un avec l'autre pour former une connexion de communication à l'intérieur d'une liaison de communication opérationnelle. Cette vue en coupe transversale montre également que les passages toroïdaux fermés 240 et 240' entourent les transformateurs toroïdaux 226 et 236', respectivement, et les conduits 213 et 213' forment des passages pour des câbles électriques internes 214 et 214' qui connectent les deux éléments coupleurs inductifs disposés au niveau des deux extrémités de chaque assemblage de tiges de forage câblées.
Les coupleurs inductifs décrits ci-dessus incorporent un coupleur électrique réalisé avec un double tore. Le coupleur à double tore utilise les épaulements intérieurs des extrémités à filetages mâle et femelle en tant que contacts électriques. Les épaulements intérieurs sont mis en prise sous pression extrême lorsque les extrémités à filetages mâle et femelle sont assemblées, assurant la continuité électrique entre les extrémités à filetage mâle et à filetage femelle. Des courants sont induits dans le métal de la connexion au moyen de transformateurs toroïdaux placés dans les fentes. A une fréquence donnée (par exemple 100 kHz), ces courants sont confinés à la surface des fentes par les effets de profondeur de pénétration. Les extrémités à filetage mâle et à filetage femelle constituent les circuits 34 2861421 secondaires des transformateurs respectifs, et les deux circuits secondaires sont connectés de façon consécutive par l'intermédiaire des surfaces d'épaulements intérieurs s'accouplant.
Bien que les figures 3 à 5 illustrent certains types de coupleur de communication, il sera apprécié par l'homme du métier qu'une variété de coupleurs peut être utilisée pour communiquer un signal à travers les éléments tubulaires interconnectés. Par exemple, ces systèmes peuvent impliquer des coupleurs magnétiques, tels que ceux décrits dans la demande de brevet international n WO 02/06716 attribuée à Hall. D'autres systèmes et/ou coupleurs sont également envisagés.
Sur la figure 3, l'espacement entre les raccords adaptateurs 9a, 9b est illustré comme étant seulement un assemblage de tiges de forage câblées, c'est-à-dire, 30 pieds (9,144 m), dans un but de simplicité. L'homme du métier appréciera, cependant, qu'un tel espacement sera souvent défini par une pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées interconnectés, et, dans un mode de réalisation, est actuellement destiné à avoir une longueur d'approximativement 1000 pieds (304,8 m). On pense qu'un train d'assemblages de tiges de forage câblées de cette longueur est opérationnel sans la nécessité d'avoir des raccords répéteurs ou de relance pour améliorer le(s) signal/signaux communiqué(s) sur des distances prolongées, mais la présente invention est bien adaptée pour, et considère l'utilisation de, ces répéteurs, le cas échéant. Les raccords adaptateurs sont eux-mêmes très similaires aux assemblages de tiges 2861421 de forage câblées décrits dans les présentes, sauf que les raccords adaptateurs peuvent avoir des longueurs différentes de la longueur d'assemblage de 30 pieds (9,144 m) standard - particulièrement des longueurs raccourcies, jusqu'à un minimum de 3 pieds (0,914 m) - et les raccords adaptateurs sont adaptés pour venir en prise avec un second câble 112, comme cela est décrit ci-dessus en faisant référence aux figures 2A et 2B. En outre, des outils de mesure M disposés dans le train de forage, tels que des outils de MWD ( Measurement While Drilling ou mesure de fond pendant le forage ) et LWD ( Logging While Drilling ou diagraphie pendant le forage ), peuvent être équipés pour fonctionner également en tant que raccords adaptateurs, permettant la connexion directe d'un câble tel que le câble 112 (décrite ci-dessous) à un ou plusieurs outils de mesure M. Chacun des raccords adaptateurs 9a, 9b sur la figure 3 a un deuxième coupleur de communication 231', 221' au niveau de ou près d'au moins l'extrémité respective 234' d'une extrémité à filetage mâle 232' et l'extrémité 241' d'une extrémité à filetage femelle 222' de celui-ci. Les raccords adaptateurs sont adaptés pour être connectés à un second câble 112 disposé dans le train de forage 6 de sorte que le second câble 112 connecte la paire de raccords adaptateurs pour former une deuxième liaison de communication 5b, comme cela est décrit ci-dessus. Il est prévu que la deuxième liaison de communication soit seulement établie si nécessaire, par exemple, pour contourner ou éviter une défaillance dans la 36 2861421 première liaison de communication, ou pour établir une liaison de communication dans une partie du train de forage où aucune n'existe.
Ainsi, dans le mode de réalisation du système de télémétrie de l'invention représenté sur les figures 2A à B, le premier raccord adaptateur 9 est raccordé entre deux parmi les assemblages de tiges de forage câblées 8 à l'intérieur du train de forage 6, moyennant quoi une partie de la première liaison de communication 5a définie par des assemblages de tiges de forage câblées interconnectés (et comprenant le raccord adaptateur 9) peut êtreévitée par une deuxième liaison de communication 5b définie par les raccords adaptateurs câblés. En variante, le premier raccord adaptateur 9 peut être raccordé entre un des assemblages de tiges de forage câblées et une section non câblée du train de forage (voir, par exemple, la figure 1C), moyennant quoi la section non câblée du train de forage peut être convertie en une section câblée par une deuxième liaison de communication. Dans l'autre mode de réalisation, la section non câblée du train de forage peut comprendre un ou plusieurs assemblages de tiges de forage non câblées et/ou raccords utilitaires non-câblés.
Le système de télémétrie objet de la présente invention considère l'utilisation d'une pluralité de raccords adaptateurs 9 (c'est-à-dire, plus de deux) disposés de préférence au niveau de l'intervalle d'espacement mentionné ci-dessus de 1000 pieds (304,8 m) à l'intérieur du train de forage. Chacun des raccords adaptateurs 9 est adapté pour être connecté à 37 2861421 un second câble 112 disposé à l'intérieur du train de forage 6, comme cela est décrit ci- dessus en faisant référence aux figures 2A à B. De cette manière, les raccords adaptateurs espacés remplissent un double objectif: (1) un conduit dans la première liaison de communication 5a défini par les assemblages de tiges de forage câblées; et (2) en tant que cavalier prêts à éviter ou contourner, par exemple, un ou plusieurs assemblages de tiges de forage câblées défectueux dans la première liaison de communication 5a, le cas échéant.
Dans la plupart des modes de réalisation (voir la figure 1A), le système de télémétrie 100 comprendra en outre un ou plusieurs outils de mesure M disposés dans une section inférieure du train de forage 6 appelée ensemble de fond 200. Egalement inclus est un ordinateur de surface 2 pour traiter des données acquises par le (s) outil (s) de mesure M, et un premier raccord de communication 70 disposé dans ou au-dessus d'une section supérieure du train de forage (au-dessus de la tige d'entraînement 17) pour communiquer avec l'ordinateur de surface 2. Le premier raccord de communication 70, également appelé raccord de communication de surface, communique également avec la première liaison de communication 5a et la deuxième liaison de communication 5b par l'intermédiaire de moyens de connexion qui sont connus dans l'art. Le système de télémétrie 100 comprend en outre un second raccord de communication 80, également appelé raccord de communication de fond, disposé dans une section inférieure du train de forage 6 juste au-dessus de 38 2861421 l'ensemble de fond 200 pour communiquer avec (au moins) le(s) outil(s) de mesure M. La première liaison de communication 5a fournit au moins une partie d'une connexion de communication opérationnelle entre le raccord de communication de fond 80 et le raccord de communication de surface 70. Un second câble 112 peut être disposé à l'intérieur du train de forage 6 et connecté à travers une paire de raccords adaptateurs 9, formant ainsi la deuxième liaison de communication 5b (ou une partie de celui-ci) connectée pour communiquer avec la première liaison de communication 5a. La deuxième liaison de communication 5b fournit ainsi au moins une partie d'une connexion de communication opérationnelle entre le raccord de communication de fond 80 et le raccord de communication de surface 70, par exemple, en tant que dérivation ou supplément vis-à-vis de la liaison 5a.
Dans divers modes de réalisation du système de télémétrie, le premier raccord de communication (ou de surface) 70 est positionné selon une parmi quatre configurations: en dessous de la tige d'entraînement 17 dans le train de forage (entraîné par la table de rotation) 6; au-dessus de la tige d'entraînement dans le train de forage (entraîné par la table de rotation) ; en dessous d'une tête d'injection à moteur supportant le train de forage (entraîné du dessus) (non représenté) ; ou à l'intérieur d'une tête d'injection à moteur supportant le train de forage (entraîné du dessus) (non représenté). S'il est disposé au-dessus d'une tige d'entraînement dans le train de forage, le premier raccord de communication peut 39 2861421 comprendre une bague collectrice ou un transformateur rotatif pour communiquer des signaux entre le train de forage rotatif 6 et les composants de surface stationnaires du système de télémétrie 100.
Le train de forage entraîné du dessus est similaire au train de forage entraîné par table de rotation 6 illustré sur la figure 1A, sauf que les table de rotation 16 et tête d'injection 19 sont remplacées par une tête d'injection à moteur qui supporte et fait tourner le train de forage.
Une bague collectrice (également appelée surfaces de contact de balai) est un connecteur électrique bien connu conçu pour transporter un courant ou des signaux d'un fil stationnaire à un dispositif rotatif. En général, il est composé d'un contact (un balai) en graphite ou métal stationnaire transporté dans un composant non rotatif 1 (par exemple, à l'intérieur de la tête d'injection 19) qui frotte sur le diamètre extérieur d'une bague métallique rotative (par exemple, supportée par la partie supérieure de la tige d'entraînement 17). Lorsque la bague métallique tourne, le courant électrique ou signal est conduit à travers le balai stationnaire jusqu'à la bague métallique réalisant la connexion. Plusieurs ensembles de bague/balai peuvent être empilés le long de l'axe de rotation, si plus d'un circuit électrique est nécessaire.
Les couplages électriques rotatifs se basant sur l'induction (action de transformateur), appelés transformateurs rotatifs, fournissent une possibilité autre que les bagues collectrices et balais de contact 2861421 se basant sur la conduction entre la circuiterie rotative et stationnaire. Ainsi, aucun contact direct n'est nécessaire pour que l'action de transformateur se produise dans un couplage rotatif inductif. La figure 6 représente une coupe transversale simplifiée d'un couplage rotatif inductif typique entre un circuit stationnaire 72 monté à l'intérieur d'un boîtier stationnaire 1 et un circuit rotatif (qui comprend les liaisons de communication 5a et/ou 5b) monté sur la tige d'entraînement 17. Les enroulements de transformateur comprennent une bobine stationnaire 74 et une bobine rotative 76, les deux concentriques avec l'axe de rotation. L'une des deux bobines peut servir d'enroulement primaire, avec l'autre servant d'enroulement secondaire. L'ensemble stationnaire comprend un noyau de transformateur qui, comme un transformateur de puissance stationnaire conventionnel, est réalisé en empilant des tôles d'acier au silicium ou autre matériau magnétique doux approprié, sauf que le noyau a une partie intérieure 77 et une partie extérieure 78 qui définissent une forme pour contenir les parties rotatives. La tige creuse contient les fils qui connectent la bobine rotative au circuit rotatif au niveau d'une extrémité de la tige.
Comme cela est mentionné ci-dessus, le train de forage 6 comprend en général un ensemble de fond 200 disposé près du trépan 15. L'ensemble de fond 200 peut comprendre des capacités pour mesurer, traiter, et stocker des informations, ainsi que communiquer avec la surface (par exemple, des outils MWD/LWD) par l'intermédiaire d'un raccord de communication de 41 2861421 fond 80. Un exemple d'un outil de mesure M ayant ces capacités pour la détermination de résistivité est décrit en détail dans le brevet US 5 339 037.
Un signal représentant une ou plusieurs mesures provenant de l'ensemble de fond 200 est transmis vers le haut du train de forage 6 à partir du/des outil(s) de mesure M par l'intermédiaire du raccord de communication de fond 80. La transmission peut être réalisée par des moyens conventionnels, tels que la télémétrie exploitant les impulsions émises dans le voile de boue, télémétrie électromagnétique, et télémétrie acoustique appliquée aux tiges, ou, plus avantageusement, par les liaisons de communication 5a, 5b, comme cela est décrit dans les présentes. Le signal transmis est reçu par le raccord de communication de surface 70 qui, dans certains modes de réalisation, utilise des moyens couplés à la tige d'entraînement 17, tels qu'une bague collectrice ou un transformateur rotatif 1, pour communiquer le signal d'un circuit rotatif à un circuit stationnaire à l'intérieur stationnaire collectrice est connexion câblée, telle que le câble 3, à un ordinateur de surface 2 pour le traitement et stockage/affichage. L'ordinateur de surface 2 prévoit également la communication avec le(s) outil(s) de mesure M, et la commande de celui/ceux-ci, par l'intermédiaire de signaux appropriés renvoyés vers le bas du train de forage 6. Le circuit rotatif du transformateur rotatif ou de la bague collectrice est également couplé au de tête d'injection 19. Le circuit du transformateur ou de la bague couplé par l'intermédiaire d'une 42 2861421 raccord de communication de fond 80 par l'intermédiaire des liaisons de communication 5a, 5b, décrites ci-dessus, s'étendant à travers le train de forage 6.
La figure 7A comporte une représentation schématique d'un autre système de télémétrie 100a ayant une liaison de communication sans fil de surface au lieu des coupleurs câblés décrits ci-dessus. Le système de télémétrie 100a est essentiellement le même que le système de télémétrie 100 de la figure 1A, sauf qu'un raccord de communication de surface 70a est couplé de façon opérationnelle à la tige d'entraînement 17 à la place du raccord de communication de surface 70 ayant le transformateur rotatif ou la bague collectrice. Dans ce mode de réalisation, une connexion sans fil 3a existe entre l'ordinateur de surface 2a et le raccord de communication de surface 70a. Le raccord de communication de surface 70a est connecté de façon opérationnelle au raccord de communication de fond 80a par l'intermédiaire des liaisons de communication 5a, 5b, comme cela est décrit auparavant.
Le raccord de communication de surface 70a comprend un modem de tiges de forage câblées 315 en communication câblée avec la première liaison de communication 5a, un modem sans fil 325 en communication câblée avec le modem de tiges de forage câblées 315, et une alimentation électrique 310 alimentant les modems. L'alimentation électrique peut comprendre une ou plusieurs batteries 305.
Le raccord de communication de surface 70a est de 30 préférence un raccord adaptateur court, ou un raccord de communication de surface de tiges de forage câblées, 43 2861421 qui fournit une interface entre la liaison de communication sans fil et la liaison de communication canalisée (également appelée dans les présentes première liaison de communication) 5a.
Le modem de tiges de forage câblées 315 permet la communication entre le raccord de communication de surface 70a et la liaison de communication canalisée 5a du système de tiges de forage câblées. Le modem sans fil 325 permet la communication entre le raccord de communication de surface et l'ordinateur de surface par l'intermédiaire de la connexion sans fil 3a. Le modem de tiges de forage câblées et le modem sans fil sont couplés de façon opérationnelle par une liaison à haut débit 320. Le raccord de communication de surface 70a et l'ordinateur de surface 2a sont chacun pourvu d'émetteurs-récepteurs sans fil respectifs 325t, 2t capables d'envoyer et recevoir sans fil des signaux entre ceux-ci par l'intermédiaire de la connexion sans fil 3a.
La figure 7B comporte une représentation schématique d'un raccord de communication de fond conventionnel 80a utilisant des aspects de la présente invention. Le raccord 80a comprend un modem de tiges de forage câblées 95 pour communiquer par l'intermédiaire de la liaison de communication canalisée 5a, 5b avec le raccord de communication de surface 70a. Le modem de tiges de forage câblées 95 est câblé pour des communications à haut débit avec l'interface de réseau en bus 105, qui est à son tour connectée pour communiquer avec l'ensemble de fond 200. Une alimentation électrique 90 alimente le raccord de 44 2861421 communication de fond 80a, et peut comprendre une ou plusieurs batteries 85.
Le système de télémétrie représenté collectivement par les figures 7A et 7B permet une liaison de communication sans fil (également appelée dans les présentes troisième liaison de communication) au niveau de la surface pour coopérer avec des liaisons de communication canalisée et/ou par câble dans le puits de forage.
La figure 8 représente encore un autre mode de réalisation du système de télémétrie, indiqué par la référence 100b, dans lequel un raccord de communication de surface 70b est disposé dans le train de forage en dessous d'une partie du train de forage en prise avec le mécanisme d'application de couple (par exemple, en dessous de la table de rotation 16) pour communiquer sans fil avec l'ordinateur de surface 2b. Le raccord de communication de surface 70b comprend un premier émetteur-récepteur sans fil 71, et le système de télémétrie comprend en outre un second émetteur-récepteur sans fil 91 disposé dans un tube dégorgeoir 90 raccordé entre un bassin à boue 92 et le puits de forage. Il est souhaitable que l'émetteur-récepteur 91 soit positionné aussi près que possible du train de forage 6, et le positionnement de l'émetteur- récepteur 91 le long du tube dégorgeoir 90 n'est pas essentiel. Ainsi, d'autres emplacements, tels qu'une colonne montante ou un assemblage de tube de revêtement à proximité, peuvent être utilisés de façon similaire de façon avantageuse. Le second émetteur-récepteur sans fil 91 est en communication câblée avec l'ordinateur de 2861421 surface 2b par l'intermédiaire du câble 3b. Le raccord de communication de fond 80 peut communiquer avec le raccord de communication de surface 70b selon un certain nombre de manières, y compris les conventionnelles télémétrie exploitant les impulsions émises dans le voile de boue et liaisons câblées - particulièrement selon les liaisons de communication 5a, 5b.
La présente invention fournit en outre un procédé de forage de fond 400 qui utilise les systèmes de télémétrie décrits ci-dessus de façon avantageuse. Ainsi, en faisant particulièrement référence à la figure 9 et généralement aux autres figures, le procédé 400 comprend les étapes consistant à forer un puits de forage avec un train de forage 6 (étape 410), acquérir des données de puits de forage avec un outil de mesure M disposé dans le train de forage 6 tout en forant (étape 430), et transmettre les données acquises de puits de forage à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une liaison de communication par câble 5b (étape 490). La liaison de communication par câble 5b est définie par au moins deux raccords adaptateurs espacés l'un de l'autre 9 disposés à l'intérieur du train de forage 6 et un câble 112 connectant les raccords adaptateurs pour transmettre des signaux entre les raccords adaptateurs (étape 420), comme cela est décrit dans les présentes.
Le procédé de forage de fond 400 comprend en outre l'étape consistant à transmettre les données acquises de puits de forage à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une autre liaison de communication 5a 46 2861421 définie par une pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées interconnectés 8 (étape 440: oui à l'étape 450), et l'étape consistant à transmettre les données acquises de puits de forage à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une troisième liaison de communication définie par un raccord de communication de surface 70/70a/70b (étape 500) câblé pour communiquer avec les assemblages de tiges de forage câblées interconnectés 8. Le raccord de communication de surface 70/70a/70b transmet les données acquises de puits de forage des assemblages de tiges de forage câblées interconnectés 8 à un ordinateur de surface 2/2a pour traitement, et peut utiliser un ou plusieurs émetteurs-récepteurs sans fil 71, 91 dans ce but (voir, par exemple, la figure 8).
L'étape de transmission 490 est permise en utilisant la deuxième liaison de communication 5b pour contourner une partie de la première liaison de communication 5a (étape 470) une fois qu'une défaillance a été attribuée à la première liaison de communication 5a (étape 460), ou en variante, pour convertir une section non câblée NW du train de forage en une section câblée (étape 480).
L'identification d'une défaillance dans le système de tiges de forage câblées (étape 460) peut être réalisée en faisant passer un signal à travers la première liaison de communication 5a, et ensuite en mesurant le signal pour déterminer la tension et/ou courant, et l'impédance. En analysant l'impédance, l'emplacement du défaut peut être déterminé. En 47 2861421 particulier, l'impédance peut avoir une ondulation ou forte résonance qui indique un défaut. Le signal reçu peut également être mesuré dans le domaine du temps. Le retard du signal entre les transmission et réception peut être analysé pour déterminer l'emplacement d'un défaut en indiquant la distance que le signal parcourt. Cette information peut également être utilisée pour déterminer le nombre d'assemblages de tiges de forage câblées défectueux.
La figure 10, ainsi que les autres figures en général, illustre encore un autre aspect de la présente invention sous forme d'un procédé de forage de fond 600. Un puits de forage est foré (étape 610) avec un train de forage 6 ayant une pluralité de raccords adaptateurs 9 disposés dans celui-ci. Les raccords adaptateurs successifs à l'intérieur du train de forage sont séparés par au moins quatre assemblages de tiges de forage câblées interconnectés 8. Les raccords adaptateurs 9 et assemblages de tiges de forage câblées 8 définissent ensemble une première liaison de communication 5a (étape 620). Des données de puits de forage sont acquises tout en forant avec un outil de mesure M disposé dans le train de forage 6 (étape 630), et les données acquises de puits de forage sont transmises à la surface du puits de forage par l'intermédiaire de la première liaison de communication 5a (étape 640).
Lors de la détection de la présence d'un défaut dans la première liaison de communication 5a (étape 650: OUI), par exemple, en raison de l'incapacité de communiquer avec l'outil de mesure M, 48 2861421 un câble 112 est disposé à l'intérieur du train de forage 6 pour établir une deuxième liaison de communication 5b (étape 660). Le câble 112 a une paire de connecteurs de raccord espacés 118 connectés en série le long du câble pour établir une communication avec une paire respective de raccords adaptateurs consécutifs 9, telle que la paire la plus basse de raccords adaptateurs dans le train de forage 6. De cette manière, la deuxième liaison de communication 5b est établie par cette communication. En d'autres termes, la paire de connecteurs de raccord 118 s'accouplent à la paire de raccords adaptateurs respectifs 9 pour créer une communication, comme cela est décrit en détail dans les présentes. La deuxième liaison de communication 5b contourne les assemblages de tiges de forage câblées interconnectés 8 entre la paire de raccords adaptateurs consécutifs 9.
Une détermination est ensuite réalisée pour savoir si le défaut se trouve à l'intérieur de la partie du train de forage entre la paire de raccords adaptateurs consécutifs 9 connectés par l'intermédiaire du câble 112 (étape 670). Lors de la détermination que le défaut ne se trouve pas à l'intérieur de la partie du train de forage entre la paire de raccords adaptateurs consécutifs câblés {étape 670: NON), le câble est déplacé à l'intérieur du train de forage pour établir une communication entre la paire de connecteurs de raccord et les autres paires respectives de raccords adaptateurs consécutifs (étape 680) jusqu'à ce que l'emplacement du défaut soit identifié. De préférence, le câble est déplacé afin de contourner chaque train 49 2861421 interconnecté successif d'assemblages de tiges de forage câblées entre les raccords adaptateurs consécutifs 9. Une fois que le défaut est identifié, par exemple, par le retour sans succès d'un signal d'essai, le défaut peut être résolu (étape 690) en remplaçant le(s) assemblage(s) défectueux 8 de tiges de forage câblées au cours d'une manoeuvre du train de forage 6.
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Claims (44)
1. Liaison de communication par câble (5) pour un train de tiges de forage (6), caractérisée en ce qu'elle comprend: au moins deux raccords adaptateurs (9) séparés l'un de l'autre à l'intérieur du train de tiges de forage (6) d'une distance supérieure à la longueur de trois assemblages de tiges de forage interconnectés (4) ; et un câble (112) connectant les deux raccords adaptateurs (9) pour communiquer un signal entre eux.
2. Liaison de communication par câble (5) de la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des raccords adaptateurs (9) comprend un coupleur de communication (114) entre ses extrémités, et le câble (112) comporte une paire de connecteurs de raccord (118) connectés en série par celui-ci, chacun des connecteurs de raccord comportant un coupleur de communication complémentaire (120), moyennant quoi l'alignement d'un coupleur de communication complémentaire (120) d'un connecteur de raccord (118) avec le coupleur de communication (114) d'un raccord adaptateur (9) établit la communication entre eux.
3. Liaison de communication par câble (5) de la revendication 2, caractérisée en ce que chacun des raccords adaptateurs (9) comprend en outre une cavité annulaire interne (116) séparée du coupleur de 51 2861421 communication (114) d'une distance axiale prédéterminée dl, et chacun des connecteurs de raccord (118) comporte en outre un verrou destiné à venir en prise avec la cavité annulaire interne (116) d'un des raccords adaptateurs (9) et à positionner son coupleur de communication complémentaire (120) de manière à l'aligner avec le coupleur de communication (114) d'un raccord adaptateur (9).
4. Liaison de communication par câble (5) de la revendication 3, caractérisée en ce que le verrou de chacun des connecteurs de raccord (118) comprend un taquet d'enclenchement (122) comportant au moins une clé (124) destinée à venir en prise avec la cavité annulaire (116) d'un des raccords adaptateurs (9), la clé (124) étant séparée du coupleur de communication complémentaire (120) de chaque connecteur de raccord (118) de la distance axiale prédéterminée dl, moyennant quoi la mise en prise de la clé (124) avec la cavité annulaire (116) d'un des raccords adaptateurs (9) lorsque le câble (112) est disposé à l'intérieur du train de tiges de forage (6) aligne le coupleur de communication complémentaire (120) du connecteur de raccord (118) avec le coupleur de communication (114) d'un raccord adaptateur (9) et établit la communication entre eux.
5. Liaison de communication par câble (5) de la 30 revendication 4, caractérisée en ce que le taquet d'enclenchement (122) comprend un taquet de détente.
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6. Liaison de communication par câble (5) de la revendication 2, caractérisée en ce que les coupleurs de communication (114) et les coupleurs de communication complémentaires (120) sont des coupleurs inductifs.
7. Liaison de communication par câble (5) de la revendication 1, caractérisée en ce que une pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées (8) sont interconnectés à l'intérieur du train de tiges de forage (6) entre les deux raccords adaptateurs (9) de manière à former une liaison de communication canalisée (5a), moyennant quoi la liaison de communication par câble (5b) établit une autre voie d'accès à la liaison de communication canalisée (5a) pour transmettre un signal à travers le train de tiges de forage (6).
8. Liaison de communication par câble (5b) de la revendication 1, caractérisée en ce qu'une section non câblée du train de tiges de forage (6) est disposée entre les deux raccords adaptateurs (9), moyennant quoi la liaison de communication par câble (5b) établit une voie d'accès pour transmettre un signal à travers la section non câblée du train de tiges de forage (6).
9. Liaison de communication par câble (5b) de la revendication 8, caractérisé en ce que la section non câblée du train de tiges de forage (6) comprend un ou plusieurs assemblages de tiges de forage (4) non câblées.
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10. Liaison de communication par câble (5b) de la revendication 8, caractérisé en ce que la partie non câblée du train de tiges de forage (6) comprend un ou plusieurs raccords utilitaires non câblés.
11. Système de télémétrie (100) pour un train de tiges de forage (6) disposé dans un puits de forage (7), caractérisé en ce qu'il comprend: une pluralité d'assemblages de tiges de forage câblées (4) à l'intérieur du train de tiges de forage (6) qui forment une première liaison de communication (5), chacun des assemblages de tiges de forage câblées comportant un premier coupleur de communication (114) au 15 niveau ou à proximité de chaque extrémité de celui-ci, et un premier câble (112) reliant les premiers coupleurs de communication (114) ; et une paire de raccords adaptateurs (9) séparés l'un de l'autre à l'intérieur du train de tiges de forage (6) d'une distance supérieure à la longueur de trois assemblages de tiges de forage (4) interconnectés, chacun des raccords adaptateurs (9) comportant un deuxième coupleur de communication (114) au niveau ou à proximité d'au moins l'une des extrémités du raccord adaptateur (9), et étant adapté pour être connecté à un deuxième câble disposé dans le train de tiges de forage (6) de sorte qu'un deuxième câble connecte la paire de raccords adaptateurs (9) de manière à former une deuxième liaison de communication (5), 54 2861421 un des raccords adaptateurs (9) étant connecté à l'intérieur du train de tiges de forage (6) de sorte que son deuxième coupleur de communication (114) soit adjacent à un premier coupleur de communication (114) de l'un des assemblages de tiges de forage câblées (4) afin de coupler un raccord adaptateur (9) à un assemblage de tiges de forage câblées (4) pour établir une communication entre eux, moyennant quoi la première liaison de communication (5) peut être couplée à des fins de communication avec une deuxième liaison de communication (5) pour transmettre des signaux à travers le train de tiges de forage (6).
12. Système de télémétrie (100) de la revendication 11, caractérisé en ce qu'un raccord adaptateur (9) est connecté entre deux des assemblages de tiges de forage câblées (8) à l'intérieur du train de tiges de forage (6), moyennant quoi une partie de la première liaison de communication (5a) peut être contournée par une deuxième liaison de communication (5b).
13. Système de télémétrie (100) de la revendication 11, caractérisé en ce qu'un raccord adaptateur (9) est connecté entre un assemblage de tiges de forage câblées (4) et une section non câblée du train de tiges de forage (6), moyennant quoi la section non câblée du train de tiges de forage (6) peut être convertie en section câblée par une deuxième liaison de communication (5).
2861421
14. Système de télémétrie (100) de la revendication 13, caractérisé en ce que la section non câblée du train de tiges de forage (6) comprend un ou plusieurs assemblages de tiges de forage non câblées (4).
15. Système de télémétrie (100) de la revendication 13, caractérisé en ce que la section non câblée du train de tiges de forage (6) comprend un ou plusieurs raccords utilitaires non câblés.
16. Système de télémétrie (100) de la revendication 11, caractérisé en ce que les premiers coupleurs de communication (114) des assemblages de tiges de forage câblées (4) et les deuxièmes coupleurs de communication (114) des raccords adaptateurs (9) sont des coupleurs inductifs.
17. Système de télémétrie (100) de la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second câble (112) disposé à l'intérieur du train de tiges de forage (6) pour connecter la paire de raccords adaptateurs (9a, 9b) afin de former une deuxième liaison de communication connectée à des fins de communication avec la première liaison de communication (5a).
18. Système de télémétrie (100) de la revendication 17, caractérisé en ce que chacun des raccords adaptateurs (9) comprend un troisième coupleur de communication intermédiaire entre les deuxièmes 56 2861421 coupleurs de communication, et le deuxième câble comporte une paire de connecteurs de raccord (118) portés en séries par celui-ci, chacun des connecteurs de raccord (118) comportant un quatrième coupleur de communication, moyennant quoi l'alignement du quatrième coupleur de communication du connecteur de raccord (118) avec le troisième coupleur de communication d'un raccord adaptateur (9) établit une communication entre la première liaison de communication (5a) et la deuxième liaison de communication (5b) .
19. Système de télémétrie (100) de la revendication 18, caractérisé en ce que chacun des raccords adaptateurs (9) comprend une cavité annulaire interne (116) séparée du troisième coupleur de communication d'une distance axiale prédéterminée dl, et chacun des connecteurs de raccord (118) comporte un verrou destiné à venir en prise avec la cavité annulaire interne (116) d'un raccord adaptateur (9) et à positionner son quatrième coupleur de communication de manière à s'aligner avec le troisième coupleur de communication du raccord adaptateur en prise (9).
20. Système de télémétrie (100) de la revendication 18, caractérisé en ce que le verrou de chacun des connecteurs de 30 raccord (118) comprend un taquet d'enclenchement (122) comportant au moins une clé (124) destinée à venir en 57 2861421 prise avec la cavité annulaire interne (116) d'un raccord adaptateur (9), la clé (124) étant séparée du quatrième coupleur de communication de chaque connecteur de raccord (118) de la distance axiale prédéterminée dl, moyennant quoi la mise en prise de la clé (124) avec la deuxième cavité annulaire (116) d'un raccord adaptateur (9), lorsque le câble (112) est disposé à l'intérieur du train de tiges de forage (6), aligne le quatrième coupleur de communication du connecteur de raccord (118) avec le troisième coupleur de communication du raccord adaptateur (9) en prise et établit une communication entre eux.
21. Système de télémétrie (100) de la revendication 20, caractérisé en ce que le taquet d'enclenchement (122) comprend un verrou de détente.
22. Système de télémétrie (100) de la revendication 18, caractérisé en ce que les troisièmes coupleurs de communication et les quatrièmes coupleurs de communication sont des coupleurs inductifs.
23. Système de télémétrie (100) de la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de raccords adaptateurs (9) disposés à intervalles espacés à l'intérieur du train de tiges de forage (6), chacun des raccords adaptateurs (9) étant adapté pour se connecter à un second câble (112) disposé à l'intérieur du train de tiges de forage (6) de sorte qu'un second câble (112) puisse connecter au 2861421 58 moins deux des raccords adaptateurs (9) de manière à former une deuxième liaison de communication (5b), l'un des raccords adaptateurs (9) étant connecté dans le train de tiges de forage (6) de manière à ce que son deuxième coupleur de communication soit adjacent à un premier coupleur de communication de l'un des assemblages de tiges de forage câblées (4) afin de coupler un raccord adaptateur (9) à un assemblage de tiges de forage câblées (4) pour établir une communication entre eux, moyennant quoi la première liaison de communication (5a) peut être couplée à des fins de communication avec une deuxième liaison de communication (5b).
24. Système de télémétrie (100) de la revendication 23, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second câble (112) disposé à l'intérieur du train de tiges de forage (6) pour connecter un raccord adaptateur (9) et au moins un autre de la pluralité de raccords adaptateurs (9) afin de former une deuxième liaison de communication (5b) couplée à des fins de communication avec la première liaison de communication (5a).
25. Système de télémétrie (100) de la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un outil de mesure (M) disposé dans une section inférieure du train de tiges de forage (6) ; un ordinateur de surface (2) pour le traitement des données acquises par l'outil de mesure (M) ; 59 2861421 un premier raccord de communication (70) disposé dans ou audessus d'une section supérieure du train de tiges de forage (6) pour communiquer avec l'ordinateur de surface (2) ; et un second raccord de communication (80) disposé dans la section inférieure du train de tiges de forage (6) pour communiquer avec l'outil de mesure (M) ; la première liaison de communication (5a) fournissant au moins une partie d'une connexion opérationnelle de communication entre le raccord de communication de fond (80) et le raccord de communication de surface (70).
26. Système de télémétrie (100) de la 15 revendication 25, caractérisé en ce que l'outil de mesure (M) est aussi un raccord adaptateur (9).
27. Système de télémétrie (100) de la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second câble (112) disposé à l'intérieur du train de tiges de forage (6) et connecté à travers la paire de raccords adaptateurs (9), formant ainsi une deuxième liaison de communication (5b) connectée à des fins de communication avec la première liaison de communication (5a), la deuxième liaison de communication (5b) fournissant également au moins une partie d'une connexion de communication opérationnelle entre le raccord de communication de fond (80) et le raccord de communication de surface (70).
2861421
28. Système de télémétrie (100) de la revendication 25, caractérisé en ce que le premier raccord de communication (70) est disposé sous une tige d'entraînement (17) dans le train de tiges de forage (6).
29. Système de télémétrie (100) de la revendication 25, caractérisé en ce que le premier raccord de communication (70) est disposé au-dessus d'une tige d'entraînement (17) dans le train de tiges de forage (6).
30. Système de télémétrie (100) de la revendication 25, caractérisé en ce que le premier raccord de communication (70) est disposé sous une tête d'injection supportant le train de tiges de forage (6).
31. Système de télémétrie (100) de la revendication 25, caractérisé en ce que le premier raccord de communication (70) est disposé à l'intérieur d'une tête d'injection supportant le train de tiges de forage (6).
32. Système de télémétrie (100) de la revendication 29, caractérisé en ce que le premier raccord de communication (70) comprend un convertisseur tournant (1).
33. Système de télémétrie (100) de la 30 revendication 29, caractérisé en ce que le premier 61 2861421 raccord de communication (70) comprend une bague collectrice.
34. Système de télémétrie (100) de la revendication 25, caractérisé en ce que le premier raccord de communication (70) comprend un premier émetteurrécepteur sans fil qui communique par câble avec la première liaison de communication (5a).
35. Système de télémétrie (100) de la revendication 34, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second émetteur-récepteur sans fil qui communique par câble avec l'ordinateur de surface (2), les premier et second émetteurs-récepteurs sans fil étant adaptés pour effectuer une communication sans fil entre eux.
36. Système de télémétrie (100) de la revendication 35, caractérisé en ce que le second émetteur-récepteur sans fil (91) est disposé dans une goulotte de retour de boue (90) connectée entre un bassin à boue (92) et le puits de forage (7).
37. Système de télémétrie (100) de la 25 revendication 25, caractérisé en ce que le premier raccord de communication (70) comprend: un modem de tiges de forage câblées qui communique par câble avec la première liaison de communication (5a) ; un modem sans fil qui communique par câble avec le modem de tiges de forage câblées; et 62 2861421 une source d'alimentation électrique alimentant les modems.
38. Système de télémétrie (100) de la revendication 37, caractérisé en ce que la source d'alimentation électrique comprend une ou plusieurs batteries.
39. Procédé de forage descendant (400), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le forage d'un puits à l'aide d'un train de tiges de forage (6) ; l'acquisition de données du puits de forage (7) pendant le forage à l'aide d'un outil de mesure disposé 15 dans le train de tiges de forage (6) ; et la transmission des données du puits de forage (7) acquises à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une liaison de communication définie par au moins deux raccords adaptateurs (9) séparés l'un de l'autre à l'intérieur du train de tiges de forage (6) d'une distance supérieure à la longueur de trois assemblages de tiges de forage interconnectés (4) et un câble connectant les raccords adaptateurs (9) pour transmettre des signaux entre les raccords adaptateurs (9).
40. Procédé de la revendication 39, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape de transmission des données du puits de forage (7) acquises à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une autre liaison de communication définie par une pluralité 63 2861421 d'assemblages de tiges de forage câblées interconnectés (8).
41. Procédé de la revendication 40, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape de transmission des données du puits de forage (7) acquises à la surface du puits de forage par l'intermédiaire d'une troisième liaison de communication définie par un raccord de communication de surface qui communique par câble avec les assemblages de tiges de forage câblées interconnectés (8), le raccord de communication de surface transmettant les données du puits de forage acquises depuis les assemblages de tiges de forage câblées interconnectés (8) à un ordinateur de surface (2) pour leur traitement.
42. Procédé de la revendication 41, caractérisé en ce que le raccord de communication de surface utilise un émetteur-récepteur sans fil pour transmettre les données du puits de forage acquises à l'ordinateur de surface.
43. Procédé de forage descendant, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le forage d'un puits (7) à l'aide d'un train de tiges de forage (6) comportant une pluralité de raccords adaptateurs (9) disposés à l'intérieur de celui-ci, les raccords adaptateurs successifs étant séparés par au moins quatre assemblages de tiges de forage câblées interconnectés (8), les raccords adaptateurs (9) et les assemblages de tiges de forage 64 2861421 câblées (4) définissant ensemble une première liaison de communication (5a) ; l'acquisition de données du puits de forage pendant le forage à l'aide d'un outil de mesure (M) 5 disposé dans le train de tiges de forage (6) ; la transmission des données du puits de forage acquises à la surface du puits de forage (7) par l'intermédiaire de la première liaison de communication (5a) ; en cas de détection d'un défaut dans la première liaison de communication (5a), la disposition d'un câble (112) à l'intérieur du train de tiges de forage (6) comportant une paire de connecteurs de raccord (118) connectés en série le long du câble pour établir la communication avec une paire respective de raccords adaptateurs successifs (9), moyennant quoi une deuxième liaison de communication (5b) est établie par cette communication qui contourne les assemblages de tiges de forage câblées interconnectés (8) entre la paire de raccords adaptateurs successifs (118).
44. Procédé de forage descendant de la revendication 43, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes: la détermination si le défaut se situe dans la partie du train de tiges de forage (6) située entre la paire de raccords adaptateurs successifs (9) ; s'il s'avère que le défaut ne se situe pas dans la partie du train de tiges de forage (6) située entre la paire de raccords adaptateurs successifs (9), le déplacement du câble (112) à l'intérieur du train de 2861421 65 tiges de forage (6) pour établir la communication entre la paire de connecteurs de raccord (118) et d'autres paires respectives de raccords adaptateurs successifs (9) jusqu'à ce que la faute soit localisée; et la correction du défaut.
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