FR2883915A1 - Methode et conduit pour transmettre des signaux, en particulier dans un puits de forage - Google Patents
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Abstract
Un manchon tubulaire extensible (550) pour chemiser un élément tubulaire de fond (510) comprend un corps tubulaire (550) ayant une portion qui est pré-positionnée pour provoquer l'expansion de ce dernier sur application d'une pression de fluide interne. La portion pré-positionnée du corps peut être une portion déformée de manière plastique formée, par exemple, par application d'une force mécanique sur une paroi du corps (652, 652'). La portion pré-positionnée du corps peut être définie par une portion du corps ayant une épaisseur de paroi réduite (652"). L'épaisseur de paroi réduite peut être obtenue, par exemple, en renforçant l'épaisseur de paroi partout sauf sur la portion pré-positionnée (652'''). La portion pré-positionnée du corps peut être formée en modifiant les propriétés du matériau du corps, par exemple, par traitement thermique localisé. Le manchon et les appareils associés et les méthodes sont utiles pour fixer et protéger un câble ayant un ou plusieurs fils conducteurs isolés pour la transmission de signaux entre des emplacements en fond et en surface.
Description
MÉTHODE ET CONDUIT POUR LA TRANSMISSION DE SIGNAUX
ANTÉCÉDENTS DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne les systèmes de télémétrie de fond, et plus particulièrement un conduit câblé tel qu'une tige de forage qui est adapté pour transporter des données et/ou de l'énergie entre un ou plusieurs emplacements en fond de trou à l'intérieur d'un sondage et la surface.
2. Antécédents de l'art connexe La principale valeur des systèmes de mesure en cours de forage (MWD) et de diagraphie en cours de forage (LWD) provient de leur aptitude à fournir des informations en temps réel sur les conditions de fond à proximité de l'outil de forage. Les sociétés pétrolières utilisent ces mesures de fond pour prendre des décisions au cours du procédé de forage, par exemple, pour fournir des données ou de la rétroaction à des techniques de forage sophistiquées telles que le' système GeoSteering mis au point par Schlumberger. De telles techniques se basent en grande partie sur la connaissance instantanée de la formation qui est forée. Par conséquent, l'industrie continue de développer de nouvelles mesures en temps réel (ou en temps quasi-réel) pour les mesures MWD/LWD, y compris des mesures de type avec imagerie ayant un contenu de données élevé.
De telles nouvelles mesures et les systèmes de contrôle associés exigent des systèmes de télémétrie qui ont des taux de transmission des données supérieurs à ceux actuellement disponibles. Par conséquent, un nombre de techniques de télémétrie nouvelles et/ou modifiées pour utilisation avec les systèmes MWD/LWD ont été proposées ou testées avec différents degrés de satisfaction.
La norme industrielle traditionnelle de transmission des données entre des emplacements en fond de trou et en surface correspond à la télémétrie à transmission d'impulsions par la boue dans laquelle la garniture de forage est utilisée pour transporter des ondes acoustiques modulées dans le fluide de forage. Les taux de transmission des données utilisant la télémétrie à transmission d'impulsions par la boue sont de l'ordre de 1 à 6 bits/seconde. De tels taux lents sont incapables de transmettre les quantités importantes de données qui sont typiquement recueillies avec une garniture LWD. De plus, dans certains cas (par exemple, quand du fluide de forage émulsifié est utilisé), la télémétrie à transmission d'impulsions par la boue ne fonctionne pas du tout. Par conséquent, il n'est pas rare que certaines ou toutes les données recueillies par les systèmes MWD/LWD soient stockées dans une mémoire de fond et téléchargées à la fin de la manoeuvre. Ce retard réduit de manière importante la valeur des données pour les applications en temps réel ou temps quasi- réel. De même, il existe un risque important de perte des données, par exemple, si le ou les outils MWD/LWD sont perdus dans le sondage.
La télémétrie électromagnétique (EM) par trajets terrestres souterrains a été testée avec un succès relatif. L'utilité de la télémétrie EM est de même limitée par la profondeur, en fonction de la résistivité de la terre, même aux faibles taux de transmission des données.
La télémétrie acoustique par la tige de forage elle-même a été étudiée de manière approfondie mais n'a pas été utilisée commercialement à ce jour. En théorie, des taux de transmission des données de l'ordre de plusieurs dizaines de bits/seconde devraient être possibles avec des ondes acoustiques transportées par une garniture de forage en acier, mais ceci n'a pas été prouvé de manière fiable.
Le concept d'acheminement d'un fil dans des joints de tige de forage interconnectés a été proposé à maintes reprises au cours des 25 dernières années. Certaines des propositions précédentes sont dévoilées dans: brevet U.S. n 4 126 848 par I)enison; brevet U.S. n 3 57118 par Barry et al.; et brevet U.S. n 3 807 502 par Heilhecker et al.; et dans des publications telles que Four Different Systems Used for MWD , W. J. McDonald, The Oil and Gas Journal, pages 115-124, 3 avril 1978.
Un nombre de publications et de brevets plus récents se sont concentrés sur l'utilisation de coupleurs inductifs couplés par un courant dans une tige de forage câblée (TFC). Le brevet U.S. n 4 605 268 par Meador décrit l'utilisation et le fonctionnement de base de coupleurs inductifs couplés par un courant montés au niveau des surfaces d'étanchéité des tiges de forage. La demande de brevet publiée par la Fédération de Russie n 2140537 par Basarygin et al., et une demande de brevet antérieure publiée par la Fédération de Russie n 2040691 par Konovalov et al., décrivent toutes deux un système de télémétrie par tige de forage qui utilise des coupleurs inductifs couplés par un courant montés à proximité des surfaces d'étanchéité des tiges de forage. La publication internationale n WO 90/14497 A2 par Jürgens et al. décrit un coupleur inductif monté au niveau du DI du joint d'une tige de forage pour le transfert des données. D'autres brevets pertinents comprennent les brevets U.S. suivants: 5 052 941 par Hernandez-Marti et al.; 4 806 928 par Veneruso; 4 901 069 par Veneruso; 5 531 592 par Veneruso; 5 278 550 par Rhein-Knudsen et al.; 5 971 072 par Huber et al.; et 6 641 434 par Boyle et al. Les références ci-dessus sont généralement axées sur la transmission des données à travers les extrémités couplées des joints de tige de forage interconnectés, plutôt que le long de longueurs axiales des joints de tige. Un nombre d'autres références de brevets ont dévoilé ou suggéré des solutions particulières pour la transmission des données le long de longueurs axiales d'un conduit ou de joints de tiges de fond, y compris: brevets U.S. n 2 000 716 par Polk; 2 096 359 par Hawthorn; 4 095 865 par Denison et al.; 4 72 402 par Weldon; 4 953 636 par Mohn; 6 392 317 par Hall et al.; et 6 799 632 par Hall et al. D'autres références de brevets pertinentes comprennent la publication internationale n WO 2004/033847 Al par Williams et al., la publication internationale n WO 0206716 Al par Hall et al., et la publication U.S. n US 2004/0119607 Al par Davies et al. DÉFINITIONS Certains termes sont définis au cours de la présente description lors de leur première utilisation, tandis que d'autres termes utilisés dans la présente description sont définis ci- après.
de communication signifie capable de conduire ou de transporter un signal.
coupleur de communication signifie un dispositif ou une structure qui sert à connecter les extrémités respectives de deux éléments tubulaires adjacents, tels que les extrémités mâles/femelles filetées des joints de tige adjacents, à travers lesquelles un signal peut être conduit.
lien de communication signifie une pluralité d'éléments tubulaires connectés en communication, tels que des joints TFC interconnectés pour conduire des signaux sur une distance.
système de télémétrie signifie au moins un lien de communication plus d'autres composants tels qu'un ordinateur de surface, des outils MWD/LWD, des raccords doubles femelles de communication et/ou des routeurs, nécessaires pour la mesure, la transmission et l'indication/enregistrement des données acquises d'un sondage ou à travers ce dernier.
lien câblé signifie un trajet qui est au moins partiellement câblé le long d'un joint TFC, ou à travers celui-ci, pour conduire des signaux.
tige de forage câblée ou TFC signifie un ou plusieurs éléments tubulaires y compris une tige de forage, des masses-tiges, un tubage, un tube de production et un autre conduit qui sont adaptés pour utilisation dans une garniture de forage, chaque élément tubulaire comprenant un lien câblé. La tige de forage câblée peut comprendre un chemisage, et peut être extensible, entre autres variations.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne la transmission de données le long de la longueur axiale d'un conduit ou de joints de tiges adaptés pour utilisation dans des opérations de fond telles que le forage. Par conséquent, dans un aspect, la présente invention fournit une méthode pour fabriquer un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur. La méthode inventive comprend les étapes d'équipement d'un corps tubulaire avec un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des deux extrémités du corps tubulaire, et le positionnement d'un manchon tubulaire extensible à l'intérieur du corps tubulaire. Le manchon a une portion qui est pré-positionnée pour provoquer l'expansion de ce dernier par application d'une pression de fluide interne. Un ou plusieurs fils conducteurs sont disposés entre la paroi intérieure du corps tubulaire et le manchon tubulaire, et les un ou plusieurs fils sont connectés entre les coupleurs de communication de manière à établir un lien câblé. Le manchon tubulaire est dilaté à l'intérieur du corps tubulaire par application d'une pression de fluide sur la paroi intérieure du manchon tubulaire. De cette manière, le ou les fils conducteurs sont fixés entre le corps tubulaire et le manchon tubulaire.
Dans des réalisations particulières de la méthode inventive, la portion pré-positionnée du manchon tubulaire est préformée (c'est-à-dire formée avant le placement du manchon tubulaire à l'intérieur du corps tubulaire) par: application localisée d'une force mécanique sur la paroi intérieure du manchon tubulaire; application localisée d'une force mécanique sur la paroi extérieure du manchon tubulaire; modification des propriétés du matériau d'une portion du manchon tubulaire; ou une combinaison de ces méthodes. La portion pré-positionnée du manchon tubulaire peut être définie d'autres manières, telles que par: réduction de l'épaisseur de paroi d'une portion du manchon tubulaire; renforcement du manchon tubulaire sauf en une portion de ce dernier; ou une combinaison de ces méthodes.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit une méthode qui utilise un ou des patins pour constituer un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur. La méthode inventive comprend les étapes d'équipement d'un corps tubulaire avec un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des dieux extrémités du corps tubulaire, et le placement d'un patin allongé au niveau, ou à proximité, d'une paroi intérieure du corps tubulaire. Un ou plusieurs fils conducteurs sont disposés le long du patin de manière à ce que les un ou plusieurs fils soient disposés entre la paroi intérieure du corps tubulaire et au moins une portion du patin, et les un ou plusieurs fils sont connectés entre les coupleurs de communication de manière à établir un lien câblé. Le patin allongé est fixé au corps tubulaire. De cette manière, le ou les fils conducteurs sont fixés entre le corps tubulaire et le patin.
Dans une réalisation particulière de la méthode inventive utilisant un patin, l'étape de fixation du patin comprend les étapes de placement d'un manchon tubulaire extensible à l'intérieur du corps tubulaire de manière à ce que le patin soit placé entre le corps tubulaire 2883915 - l - et le manchon extensible, et d'expansion du manchon extensible pour qu'il s'engage avec le corps tubulaire, méthode selon laquelle le patin est fixé entre le manchon extensible et le corps tubulaire. Le manchon tubulaire extensible peut afficher différentes formes, par exemple, être cylindrique ou avoir une section transversale essentiellement en forme de U, quand il est placé à l'intérieur du corps tubulaire. De plus, le manchon tubulaire extensible peut présenter une pluralité de fentes orientées axialement pour faciliter l'expansion du manchon.
L'étape d'expansion du manchon peut comprendre l'application d'une pression de fluide sur la paroi intérieure du manchon tubulaire, l'application mécanique d'une force sur la paroi intérieure du manchon tubulaire, ou une combinaison de ces étapes. De plus, l'étape d'expansion du manchon peut comprendre la mise à feu d'un explosif à l'intérieur du manchon tubulaire de manière à appliquer une force explosive sur la paroi intérieure du manchon tubulaire.
Dans d'autres réalisations de la méthode inventive utilisant un patin, l'étape de fixation du patin comprend l'étape de section d'un manchon tubulaire le long de sa longueur, le manchon tubulaire ayant un diamètre avant une telle section qui l'empêche de pénétrer dans le corps tubulaire. Une force de compression est appliquée au manchon tubulaire coupé pour écraser radialement le manchon tubulaire de manière à ce qu'il puisse pénétrer dans le corps tubulaire. Pendant que le manchon tubulaire est maintenu dans sont état écrasé, il est placé à l'intérieur du corps tubulaire de manière à ce que le patin allongé soit positionné entre le corps tubulaire et le manchon tubulaire. Le manchon tubulaire est alors relâché de son état écrasé de manière à ce que le manchon tubulaire se dilate radialement pour s'engager avec le patin allongé et le corps tubulaire.
Dans des réalisations particulières de la méthode inventive utilisant un patin dans lesquelles le patin est métallique, l'étape de fixation du patin comprend le soudage du patin sur la paroi intérieure du corps tubulaire en un ou plusieurs endroits le long de ce dernier.
Dans d'autres réalisations de la méthode inventive utilisant un patin dans lesquelles le patin est en fibre de verre, l'étape de fixation du patin comprend la fixation par adhésion du patin sur la paroi intérieure du corps tubulaire. De plus, les un ou plusieurs fils conducteurs peuvent être fixés par adhésion sur la paroi intérieure du corps tubulaire.
Dans des réalisations particulières de la méthode inventive utilisant un patin, le corps tubulaire est une joint de tige de forage ayant une extrémité mâle et une extrémité femelle, chacune équipée d'un coupleur de communication. Dans de telles réalisations, l'étape de raccordement des fils peut comprendre les étapes de formation d'ouvertures dans les extrémités mâles et femelles du joint de tige de forage qui s'étendent des coupleurs de communication respectifs jusqu'à la paroi intérieure du tige de forage, et le placement des un ou plusieurs fils conducteurs à travers les ouvertures.
Dans des réalisations particulières de la méthode inventive utilisant un patin, la forme du patin définit essentiellement un segment cylindrique ayant une surface arquée extérieure qui complémente la paroi intérieure du corps tubulaire. Une rainure allongée peut être formée dans la surface arquée extérieure du patin pour recevoir les un ou plusieurs fils conducteurs.
Dans des réalisations particulières de la méthode inventive utilisant un patin, le patin est en métal, polymère, matériau composite, fibre de verre, céramique ou une combinaison de ces derniers.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit une méthode qui utilise des rainures pour constituer un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur. La méthode comprend l'étape d'équipement d'un corps tubulaire avec un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des deux extrémités du corps tubulaire. Une ou plusieurs rainures sont formées dans au moins l'une des parois intérieure et extérieure du corps tubulaire disposées essentiellement entre les coupleurs de communication. Un ou plusieurs fils conducteurs sont disposés à travers les une ou plusieurs rainures. Les un ou plusieurs fils sont connectés entre les coupleurs de communication de manière à établir un ou plusieurs liens câblés. Les un ou plusieurs fils sont fixés à l'intérieur des une ou plusieurs rainures intérieures.
Dans des réalisations particulières de la méthode inventive utilisant une ou des rainures, les une ou plusieurs rainures sont formées dans la paroi intérieure du corps tubulaire. Dans de telles réalisations, l'étape de fixation des fils peut comprendre la fixation par adhésion des un ou plusieurs fils à l'intérieur des une ou plusieurs rainures. L'étape de fixation des fils peut autrement comprendre la couverture des une ou plusieurs rainures, par exemple, en appliquant un revêtement polymérique sur la paroi intérieure du corps tubulaire. L'étape de couverture de la ou des rainures peut autrement comprendre la fixation d'une ou plusieurs plaques sur la paroi intérieure du corps tubulaire de manière à recouvrir chacune des une ou plusieurs rainures de manière indépendante. L'étape de fixation des fils peut autrement comprendre le placement des un ou plusieurs fils à travers un ou plusieurs seconds conduits, chacun étant fixé par adhésion à l'une des rainures, chaque second conduit étant formé et orienté de manière à ce que qu'il soit disposé essentiellement entre les coupleurs de communication.
- 10 - Dans des réalisations particulières de la méthode inventive utilisant une ou des rainures, les une ou plusieurs rainures sont formées dans la paroi extérieure du corps tubulaire. Dans de telles réalisations, l'étape de fixation des fils peut comprendre la fixation par adhésion des un ou plusieurs fils à l'intérieur des une ou plusieurs rainures. L'étape de fixation des fils peut autrement comprendre la couverture des une ou plusieurs rainures, par exemple, en fixant un manchon sur la paroi extérieure du corps tubulaire. Un tel manchon peut être en métal, polymère, matériau composite, fibre de verre, céramique ou une combinaison de ces derniers.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit un manchon tubulaire extensible pour chemiser un élément tubulaire de fond, y compris un corps tubulaire ayant une portion qui est pré-positionnée pour provoquer l'expansion de ce dernier sur application d'une pression de fluide interne. La portion pré-positionnée du corps peut être une portion déformée de manière plastique formée, par exemple, par application localisée d'une force mécanique sur une paroi intérieure ou extérieure du corps. La portion pré-positionnée du corps peut autrement être définie par une portion du corps ayant une épaisseur de paroi réduite. L'épaisseur de paroi réduite peut être obtenue, par exemple, en renforçant l'épaisseur de paroi partout sauf sur la portion pré- positionnée La portion pré-positionnée du corps peut autrement être formée en modifiant les propriétés du matériau d'une portion du corps, par exemple, par traitement thermique localisé.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur dans un environnement de sondage, y compris un corps tubulaire équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune de ses deux extrémités. Chacun des coupleurs de communication comprend une bobine ayant deux ou plusieurs enroulements de bobine indépendants, chaque enroulement de bobine résidant essentiellement à l'intérieur d'un arc discret de la bobine. Deux ou plusieurs conducteurs sont disposés de manière indépendante le long de, ou à travers, la paroi du corps tubulaire et sont connectés entre les enroulements de bobine respectifs de manière à établir deux ou plusieurs liens câblés de manière indépendante. Chaque conducteur comprend un ou plusieurs fils conducteurs.
Dans des réalisations particulières du conduit inventif, la bobine de chaque coupleur de communication a deux enroulements de bobine indépendants, et chaque enroulement réside essentiellement à l'intérieur d'un arc discret de 180 de la bobine.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit une méthode pour transmettre des signaux le long de la longueur d'un corps tubulaire. Le corps tubulaire est équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune de ses deux extrémités, chacun des coupleurs de communication comprenant une bobine ayant deux ou plusieurs enroulements de bobine indépendants. Deux ou plusieurs conducteurs sont disposés de manière indépendante le long de, ou à travers, la paroi du corps tubulaire et les conducteurs indépendants sont connectés entre les enroulements de bobine indépendants respectifs de manière à établir deux ou plusieurs liens câblés de manière indépendante. Par conséquent, la communication câblée peut être maintenue quand une défaillance survient dans un (ou peut-être plusieurs) des liens câblés.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit un conduit qui utilise un patin pour transmettre des signaux le long de sa longueur dans un environnement de sondage. Le conduit comprend un corps tubulaire équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune de ses deux extrémités, et un patin allongé fixé le long d'une paroi - 12 intérieure du corps tubulaire. Un ou plusieurs fils conducteurs sont disposés le long du patin de manière à ce que les un ou plusieurs fils soient disposés entre la paroi intérieure du corps tubulaire et au moins une portion du patin, et les un ou plusieurs fils sont connectés entre les coupleurs de communication de manière à établir un lien câblé. Le patin allongé peut être fixé par un manchon tubulaire dilaté à l'intérieur du corps tubulaire.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit un conduit qui utilise des rainures pour transmettre des signaux le long de sa longueur dans un environnement de sondage, y compris un corps tubulaire équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune de ses deux extrémités. Le corps tubulaire comporte une ou plusieurs rainures dans au moins l'une des parois intérieure et extérieure de ce dernier qui sont disposées essentiellement entre les coupleurs de communication. Un ou plusieurs des fils conducteurs sont disposés à travers et sont fixés à l'intérieur des une ou plusieurs rainures. Les un ou plusieurs fils sont connectés entre les coupleurs de communication de manière à établir un ou plusieurs liens câblés.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit un système de conduits interconnectés pour transmettre des signaux dans un environnement de sondage. Chacun des conduits comprend un corps tubulaire équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des deux extrémités du corps tubulaire, les coupleurs de communication permettant aux signaux d'être transmis entre des conduits interconnectés adjacents. Un patin allongé est placé le long d'une paroi intérieure: du corps tubulaire, et un ou plusieurs fils conducteurs sont disposés le long du patin de manière à ce que les un ou plusieurs fils soient disposés entre la paroi intérieure du corps tubulaire et au moins une portion du patin. Les un ou plusieurs fils sont connectés entre les coupleurs de - 13 communication de manière à établir un lien câblé. Un manchon tubulaire est dilaté à l'intérieur du corps tubulaire de manière à ce que le patin soit fixé entre le corps tubulaire et le manchon extensible.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
De manière à comprendre en détail les caractéristiques et avantages de la présente invention exposés ci-dessus, l'invention, brièvement résumée cidessus, peut être décrite de manière plus spécifique par référence à ses modes de réalisation qui sont illustrés sur les dessins joints. Il convient toutefois de noter que les dessins joints n'illustrent que les modes de réalisation typiques de cette invention et ne doivent par conséquent pas être considérés comme limitant sa portée, car l'invention peut convenir à d'autres modes de réalisation tout aussi efficaces.
La Figure 1 est une vue de face d'un ensemble de garniture de forage avec lequel la présente invention peut être utilisée de manière avantageuse.
La Figure 2 est une vue en coupe d'une réalisation of a conduit câblé avec laquelle la présente invention peut être utilisée de manière avantageuse.
La Figure 3 est une vue en perspective partiellement en coupe d'une paire opposée de coupleurs de communication conformément au conduit câblé de la Figure 2.
La Figure 4 est une vue en coupe détaillée de la paire opposée de coupleurs de 20 communication de la Figure 3 verrouillés ensemble en tant qu'élément d'un train de conduits opérationnels.
La Figure 5 illustre un conduit similaire à celui illustré à la Figure 2, mais utilisant un manchon tubulaire extensible pour fixer et protéger un ou plusieurs fils conducteurs entre - 14 - une paire de coupleurs de communication conformément à la présente invention.
Les Figures 6A-6D illustrent différents moyens de préformer le manchon extensible de la Figure 5, de manière à pré-positionner une portion du manchon pour provoquer l'expansion de ce dernier sur application d'une pression de fluide interne, comme par exemple, par hydroformage.
La Figure 7 illustre le placement d'un explosif à l'intérieur d'un manchon tubulaire extensible similaire à celui de la Figure 5 pour dilater le manchon au moment de la mise à feu.
La Figure 8A est une vue en coupe d'un conduit similaire à celui illustré à la Figure 5, mais utilisant un patin allongé de paire avec un manchon tubulaire extensible pour fixer et protéger un ou plusieurs fils conducteurs conformément à la présente invention.
La Figure 8B est une vue en perspective du conduit de la Figure 8A, une fois que le manchon tubulaire extensible a été dilaté pour s'engager avec le patin allongé et la paroi intérieure du conduit.
La Figure 9A est une vue en coupe du conduit de la Figure 8A, avec une variante en forme de U du manchon tubulaire extensible illustré également par des lignes en pointillés.
La Figure 9B est une vue en coupe détaillée du conduit de la Figure 8B, dans lequel le manchon a été dilaté pour s'engager avec le patin allongé et la paroi intérieure du conduit.
La Figure 10A illustre un conduit similaire à celui illustré à la Figure 5, mais utilisant un patin rainuré soudé allongé pour fixer un ou plusieurs fils conducteurs conformément à la présente invention.
La Figure 10B est une vue en coupe du conduit de la Figure 10A, représentée le long de la ligne 10B 10B de la Figure 10A.
La Figure 11A illustre une réalisation d'un manchon tubulaire extensible conformément à la présente invention qui est équipé de fentes orientées axialement pour faciliter l'expansion de ce dernier.
La Figure 1 lB illustre le manchon de la Figure 11A après expansion de ce dernier.
La Figure 11C illustre un mandrin utilisé pour dilater mécaniquement le manchon de la Figure 11A.
La Figure 12 est une vue en coupe détaillée similaire à celle de la Figure 9B, mais dans laquelle un patin allongé est utilisé de manière indépendante d'un manchon tubulaire extensible et est fixé par adhésion à la paroi intérieure d'un conduit.
Les Figures 13 A-B sont des vues en coupe d'une variante du manchon tubulaire extensible, dans les états contracté et dilaté respectifs, utilisée pour fixer un patin allongé conformément à la présente invention.
La Figure 14A est une vue en coupe d'un conduit utilisant une rainure dans sa paroi intérieure pour fixer un ou plusieurs fils conducteurs conformément à la présente invention.
La Figure 14B illustre le conduit rainuré de la Figure 14A équipé d'une plaque de couverture.
La Figure 15 est une vue en coupe d'un conduit utilisant une rainure dans sa paroi extérieure et un chemisage extérieur pour fixer un ou plusieurs fils conducteurs conformément à la présente invention.
La Figure 16A illustre schématiquement un lien câblé conforme aux conduits des Figures 2-4.
La Figure 16B illustre schématiquement une paire de liens câblés indépendants pour utilisation par un conduit conforme à la présente invention. - 16-
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION La Figure 1 illustre un appareil et garniture de forage traditionnels dans
lesquels la présente invention peut être utilisée de manière avantageuse. Comme illustré à la Figure 1, un ensemble plate-forme et tour de forage 10 est placé au-dessus d'un sondage 11 pénétrant une formation souterraine F. Une garniture de forage 12 est suspendue dans le sondage 11 et comprend un outil de forage 15 à son extrémité inférieure. La garniture de forage 12 est entraînée en rotation par une table de rotation 16, actionnée par des moyens non représentés, qui engage une tige d'entraînement 17 à l'extrémité supérieure de la garniture de forage. La garniture de forage 12 est suspendue à un crochet 18, attaché à un moufle mobile (non représenté), par le biais de la tige d'entraînement 17 et d'une tête d'injection rotary 19 qui permet la rotation de la garniture de forage par rapport au crochet.
Du fluide de forage ou de la boue 26 est stockée dans une fosse 27 aménagée sur le site du puits. Une pompe à boue 29 délivre du fluide de forage 26 à l'intérieur de la garniture de forage 12 par un orifice (non numéroté) dans la tête d'injection 19, forçant le fluide de forage à s'écouler vers le bas à travers la garniture de forage 12 cornme indiqué par la flèche 9. Le fluide de forage sort ensuite de la garniture de forage 12 par des orifices de l'outil de forage 15, puis circule vers le haut à travers la région entre l'extérieur de la garniture de forage et la paroi du sondage, dénommé l'espace annulaire, comme indiqué par les flèches 32. De cette manière, le fluide de forage lubrifie l'outil de forage 15 et transporte les déblais de la formation jusqu'à la surface lorsque le fluide de forage est renvoyé à la fosse 27 pour filtrage et recirculation.
La garniture de forage 12 comprend de plus un assemblage de fond (BHA) 20 placé à proximité de l'outil de forage 15. Le BHA 20 peut comprend des moyens pour mesurer, traiter et stocker des informations, ainsi que pour communiquer avec la surface (par exemple, avec des outils MWD/LWD). Un exemple d'appareil de communication qui peut être utilisé dans un BHA est décrit en détails dans le brevet U.S. n 5 339 037.
Le signal de communication provenant du BHA peut être reçu en surface par un transducteur 31, qui est couplé à un sous-système de réception en surface 90. La sortie du sous-système de réception 90 est alors couplée à un processeur 85 et à un enregistreur 45. Le système de surface peut de plus comprendre un système de transmission 95 pour communiquer avec les instruments de fond. Le lien de communication entre les instruments de fond et le système de surface peut comprendre, entre autres choses, un système de télémétrie par garniture de forage qui comprend une pluralité de joints de tiges de forage (TFC) câblés.
La garniture de forage 12 peut autrement utiliser une configuration à top-drive (également bien connue) dans laquelle une tête d'injection hydraulique entraîne la garniture de forage en rotation au lieu d'une tige d'entraînement et d'une table de rotation. Ceux versés dans l'art apprécieront de même que des opérations de forage coulissantes peuvent autrement être effectuées avec l'utilisation d'un moteur à boue de type Moineau bien connu qui convertit l'énergie hydraulique de la boue de forage 26 pompée depuis la fosse à boue 27 à travers la garniture de forage 12 en un couple de rotation pour faire tourner un outil de forage. Le forage peut de plus être effectué avec des systèmes dénommés rotary orientables qui sont connus dans l'art connexe. Les différents aspects de la présente invention sont adaptés pour utilisation dans chacune de ces configurations de forage et ne sont pas limités aux opérations de forage rotary traditionnelles.
- 18 - La garniture de forage 12 utilise un système de télémétrie câblé dans lequel une pluralité de joints TFC 210 sont interconnectés à l'intérieur de la garniture de forage pour former un lien de communication (non numéroté). Un type de joint TFC, tel que dévoilé dans le brevet U.S. n 6 641 434 par Boyle et al. et cédé au cessionnaire de la présente invention, utilise des coupleurs de communication des coupleurs inductifs en particulier pour transmettre des signaux à travers les joints TFC. Un coupleur inductif dans les joints TFC, conformément à Boyle et al., comprend un transformateur qui a un noyau toroïdal composé d'un matériau à perméabilité élevée et faible perte tel que du Supermalloy (qui est un alliage fer-nickel traité pour afficher une perméabilité initiale exceptionnellement élevée et convenable pour les applications à transformateurs de signaux de faible niveau). Un enroulement, composé de multiples spires de fil isolé, s'enroule autour du noyau toroïdal pour former un transformateur toroïdal. Dans une configuration, le transformateur toroïdal est encapsulé dans du caoutchouc ou d'autres matériaux isolants, et le transformateur assemblé est encastré dans une rainure située dans la connexion de la tige de forage.
En se référant maintenant aux Figures 2-4, un joint TFC 210 est illustré avec des coupleurs de communication 221, 231 en particulier des éléments de coupleur inductif au niveau, ou à proximité, de l'extrémité 241 de l'extrémité femelle 222 et de l'extrémité 234 de l'extrémité mâle 232 respectives de ce dernier. Un premier câble 214 est disposé à travers un conduit 213 pour connecter les coupleurs de communication, 221, 231 d'une manière qui est décrite en plus amples détails ci-dessous.
Le joint TFC 210 est équipé d'un corps tubulaire allongé 2.11 ayant un alésage axial 212, une extrémité femelle 222, une extrémité mâle 232, et un premier câble 214 allant de l'extrémité femelle 222 à l'extrémité mâle 232. Un premier élément de coupleur inductif à - 19 -boucle de courant 221 (par exemple, un transformateur toroïdal) et a second élément de coupleur inductif à boucle de courant 231 similaire sont placés à l'extrémité femelle 222 et à l'extrémité mâle 232, respectivement. Le premier élément de coupleur inductif à boucle de courant 221, le second élément de coupleur inductif à boucle de courant 231, et le premier câble 214 assurent collectivement un conduit de communication sur la longueur de chaque joint TFC. Un coupleur inductif (ou connexion de communication) 220 au niveau de l'interface couplée entre deux joints TFC est illustré comme étant constitué par un premier élément de coupleur inductif 221 du joint TFC 210 et un second élément de coupleur inductif à boucle de courant 231' de l'élément tubulaire suivant, qui peut être un autre joint TFC. Ceux versés dans l'art apprécieront que, dans certaines réalisations de la présente invention, les éléments de coupleur inductif peuvent être remplacés par d'autres coupleurs de communication ayant une fonction de communication similaire, telles que, par exemple, des connexions par contacts électriques directs du type dévoilé dans le brevet U.S. n 4 126 848 par Denison.
La Figure 4 dépeint le coupleur inductif ou la connexion de communication 220 de la Figure 3 en plus amples détails. L'extrémité femelle 222 comprend des filetages intérieurs 223 et un épaulement de contact annulaire intérieur 224 ayant une première fente 225, dans laquelle est placé un premier transformateur toroïdal 226. Le transformateur toroïdal 226 est connecté au câble 214. De même, l'extrémité mâle 232' d'un élément tubulaire câblé adjacent (par exemple, un autre joint TFC) comprend des filetages extérieurs 233' et une extrémité de contact annulaire intérieure 234' ayant une seconde fente 235', dans laquelle est placé un second transformateur toroïdal 236'. Le second transformateur toroïdal 236' est connecté à un second câble 214' de l'élément tubulaire adjacent 9a. Les fentes 225 et 235' - 20 - peuvent être revêtues d'un matériau à forte conductivité et faible perméabilité (par exemple, du cuivre) pour améliorer l'efficacité du couplage inductif. Quand. l'extrémité femelle 222 d'un joint TFC est assemblé avec l'extrémité mâle 232' de l'élément tubulaire adjacent (par exemple, un autre joint TFC), une connexion de communication est: formée. Par conséquent, la Figure 4 illustre une section transversale d'une portion de l'interface résultante, dans laquelle une paire opposée d'éléments de coupleur inductif (c'est-à- dire des transformateurs toroïdaux 226, 236') sont verrouillés ensemble pour former une connexion de communication à l'intérieur d'un lien de communication opérationnel. Cette vue en coupe montre également que les trajets toroïdaux fermés 240 et 240' renferment les transformateurs toroïdaux 226 et 236', respectivement, et que les conduits 213 et 213' forment des passages pour les câbles électriques intérieurs 214 et 214' qui connectent les deux éléments de coupleur inductif placés aux deux extrémités de chaque joint TFC.
Les coupleurs inductifs décrits ci-dessus incorporent un coupleur électrique construit avec un tore double. Le coupleur à tore double utilise les épaulements intérieurs des extrémités mâle et femelle comme contacts électriques. Les épaulements intérieurs sont engagés sous pression extrême lorsque les extrémités mâle et femelle sont vissées, ce qui assure la continuité électrique entre les extrémités mâle et femelle. Des courants sont induits dans le métal de la connexion au moyen de transformateurs toroïdaux placés dans les fentes. À une fréquence donnée (par exemple, 100 kHz), ces courants sont confinés à la surface des fentes par effets de peau. Les extrémité mâle et femelle constituent les circuits secondaires des transformateurs respectifs, et les deux circuits secondaires sont connectés dos-à-dos par le biais des surfaces des épaulements intérieurs correspondants.
- 21 - Alors que les Figures 3-5 dépeignent certains types de coupleurs de communication, ceux versés dans l'art apprécieront qu'une variété de coupleurs peuvent être utilisés pour communication d'un signal le long d'éléments tubulaires interconnectés. Par exemple, de tels systèmes peuvent comprendre des coupleurs magnétiques, tels que ceux décrits dans la demande de brevet internationale n WO 02/06716 par Hall et al D'autres systèmes et/ou coupleurs sont de même envisagés.
La présente invention couvre la transmission de données le long de la longueur axiale du conduit ou des joints de tige, tels que des TFC, au moyen d'un ou plusieurs fils conducteurs. La Figure 5 illustre un conduit 510 similaire au joint TFC illustré à la Figure 2.
Par conséquent, le conduit 510 est défini par un corps tubulaire 502 équipé d'une paire de coupleurs de communication 521, 531 au niveau, ou à proximité, des extrémité mâle et femelle respectives 522, 532 du corps tubulaire. Un conduit prévu pour utilisation en fond de trou, tel qu'une tige de forage en acier allié, est typiquement composé d'une section de tube droite (voir corps tubulaire 502) avec une connexion mâle inférieure (voir extrémité mâle 532) et une connexion femelle supérieure (voir extrémité femelle 522). Dans le cas d'une tige de forage standard, le diamètre intérieur (DI) varie de manière à ce que le plus petit DI soit situé aux connexions d'extrémité (voir DI1) et le plus grand I)I soit situé le long de la portion mi-axiale du corps du tube (voir DI2). Des différences typiques entre les DI des connexions d'extrémité et les DI des corps de tube sont de 12 à 19 mm, mais peuvent être plus importantes dans certains cas (par exemple, 32 mm ou plus). Il sera apprécié, cependant, que d'autres conduits de fond (même certaines tiges de forage) n'affichent pas un tel DI conique mais utilisent au contraire un DI constant sur les connexions d'extrémité et le corps. Un exemple d'une tige de forage ayant un DI constant est la tige de forage HiTorqueTM de Grant Prideco. La présente invention peut s'adapter à des conduits de fond ayant de nombreuses configurations de DI (variables ou constantes).
Les coupleurs de communication 521, 531 peuvent être des éléments de coupleur inductif comprenant chacun un transformateur toroïdal (non illustré), et sont connectés par un ou plusieurs fils conducteurs 514 (également dénommés simplement câble aux présentes) pour transmettre des signaux entre eux. Les extrémités du câble sont typiquement acheminées à travers les extrémités renflées du conduit au moyen d'un trou percé par un perforateur à balles ou d'une rainure usinée dans chacune des extrémités renflées afin d'atteindre, par exemple, les transformateurs toroïdaux respectifs. Par conséquent, les coupleurs de communication 521, 531 et le câble 514 assurent collectivement un lien de communication le long de chaque conduit 510 (par exemple, le long de chaque joint TFC).
Les applications particulières de la présente invention comprennent la fixation et protection des fils conducteurs de l'électricité ou paire de fils conducteurs (également dénommés conducteurs), tels que le câble 514, qui va d'une extrémité d'un joint de conduit à l'autre. Si un seul fil conducteur est utilisé, le conduit lui-même peut servir de second conducteur pour compléter un circuit. Typiquement, au moins deux fils conducteurs sont utilisés, tels qu'une paire de fils torsadés ou une configuration à câble coaxial. Au moins l'un des conducteurs doit être isolé électriquement de l'autre ou des autres conducteurs. Il peut être souhaitable dans certaines circonstances d'utiliser plus de deux conducteurs à des fins de redondance ou autres. Des exemples d'un tel acheminement de fils redondants sont décrits ci-dessous en référence aux Figures 16A-B.
Dans une réalisation, le ou les conducteurs sont fixés et protégés par un manchon tubulaire extensible 550 illustré placé (et dilaté) à l'intérieur du corps tubulaire 502 de la - 23 - Figure 5. Le manchon 550 est conçu de manière à pouvoir être introduit dans son état non-dilaté à l'intérieur du plus petit diamètre, DI1, du conduit 510. Par conséquent, par exemple, le manchon tubulaire extensible 550 peut être initialement de forme cylindrique et afficher un diamètre extérieur (DE) qui est légèrement plus faible que le DI du conduit en DI1. Il sera apprécié que le manchon tubulaire extensible n'a pas besoin être initialement cylindrique, et que différentes configurations peuvent être utilisées (par exemple, en forme de U comme décrit ci-dessous) à des fins avantageuses.
Dans des réalisations particulières, le manchon tubulaire extensible a une portion qui est pré-positionnée pour provoquer l'expansion de ce dernier sur application d'une pression de fluide interne, telle qu'une pression de gaz ou de fluide, et en particulier au moyen d'hydroformage (décrit en plus amples détails ci-dessous). Quand un manchon tel que le manchon 550 est placé dans un conduit 510, un câble 514 ayant été connecté entre les coupleurs de communication 521, 531 de manière à établir un lien câblé est disposé le long du corps tubulaire 502 du conduit entre la paroi intérieure du corps tubulaire et le manchon tubulaire 550 (non-dilaté). Le manchon tubulaire 550 est alors dilaté à l'intérieur du corps tubulaire 502 par application d'une pression de fluide sur la paroi intérieure du manchon tubulaire, et l'expansion est provoquée en un endroit prédéterminé (par exemple, au niveau, ou à proximité, du centre du corps 502). Une telle expansion a pour effet de fixer de manière fiable le câble 514 entre le corps tubulaire 502 et le manchon tubulaire 550.
Les Figures 6A-6D illustrent différents moyens de préformage (c'est-àdire formage avant le placement du manchon tubulaire à l'intérieur du corps de conduit tubulaire) d'un manchon extensible tel que le manchon 550 de la Figure 5, de manière à pré-positionner une portion du manchon pour provoquer l'expansion de ce dernier sur application d'une pression - 24 de fluide interne. Dans des réalisations particulières de la méthode inventive, la portion pré-positionnée du manchon tubulaire est préformée par: application localisée d'une force mécanique sur la paroi intérieure du manchon tubulaire (voir portion annulaire dilatée 652 du manchon 650 à la Figure 6A); application localisée d'une force mécanique sur la paroi extérieure du manchon tubulaire (voir portion annulaire contractée 652' du manchon 650' à la Figure 6B); réduction de l'épaisseur de paroi d'une portion du manchon tubulaire (voir portion annulaire amincie 652" du manchon 650" à la Figure 6C); renforcement sélectif du manchon tubulaire (voir portion annulaire non-renforcée 652' du manchon 650' à la Figure 6D) ; modification des propriétés du matériau d'une portion du manchon tubulaire (par exemple, par traitement thermique localisé non illustré); ou une combinaison de ces méthodes.
Une méthode particulière pour dilater le manchon tubulaire extensible à l'intérieur d'un conduit tel qu'une tige de forage utilise de l'eau à haute pression dans un procédé connu dénommé hydroformage, un procédé de dilatation hydraulique tridimensionnelle qui peut être effectué à température ambiante pour fixer le manchon à l'intérieur d'un conduit. Le corps tubulaire du conduit peut être maintenu dans un support fermé alors que le manchon placé à l'intérieur du conduit est chargé avec un fluide hydraulique à haute pression (par exemple, 35 000-70 000 kPa) tel que de l'eau. Un dispositif d'hydroformage peut être composé, par exemple, d'une pluralité de pistons d'étanchéité et de pompes hydrauliques, comme cela est généralement connu dans l'art. Il peut être souhaitable d'enfoncer axialement le manchon en appliquant une force de poussée compressive (proportionnelle à la pression hydraulique, par exemple, plusieurs dizaines de milliers de kPa) aux extrémités tandis que la pression hydraulique est appliquée sur le DI du manchon.
- 25 - Le procédé d'hydroformage provoque l'expansion plastique du manchon jusqu'à ce que le manchon s'engage dans le profil intérieur du conduit et s'y conforme (voir, par exemple, manchon 550 à l'intérieur du DI du corps du conduit 502 de la Figure 5). Des lubrifiants spéciaux pour le formage des métaux sont utilisés pour minimiser la friction entre le DE du manchon et le DI du conduit. Une fois l'expansion hydraulique terminée, le matériau excédentaire du manchon dépassera axialement des deux extrémités du conduit, et sera coupé à longueur.
Sur retrait de la pression hydraulique intérieure, le manchon se contracte élastiquement légèrement à l'intérieur du conduit, laissant ainsi un petit espace annulaire entre le manchon et le DI du conduit. Ce espace peut être rempli d'un polymère tel qu'une résine époxy en utilisant un procédé de remplissage sous vide connu. Il peut également être rempli d'un inhibiteur de corrosion tel qu'une résine et/ou un lubrifiant (par exemple, de l'huile ou de la graisse). Le matériau de remplissage minimise l'invasion de fluide corrosif dans l'espace annulaire. Il minimise également tout mouvement relatif du manchon à l'intérieur du conduit.
Le manchon tubulaire extensible peut avoir un corps tubulaire à paroi mince fabriqué en un métal ou polymère, et affiche un diamètre légèrement inférieur au plus petit DI de la tige de forage pour faciliter l'insertion du manchon dans le conduit. Le câble est disposé entre le manchon et la paroi intérieure du conduit. Dans le cas d'un manchon en polymère, le câble peut être encastré dans la paroi du manchon. Avec un manchon métallique, des entretoises de protection (par exemple, des tiges métalliques ou un patin allongé tel que décrit en plus ample détails cidessous) sont placées à proximité ou autour du câble pour empêcher qu'il soit écrasé pendant l'expansion du manchon. En plus de protéger le câble, le - 26 - manchon tubulaire dilaté peut également protéger le conduit (en particulier, la tige de forage) de la corrosion, de l'érosion et d'autres dégâts. Le manchon peut dans certains cas éliminer le besoin d'avoir un revêtement quelconque du DI de la tige de forage et peut par conséquent réduire le coût total.
Un exemple d'un joint de tige de forage affiche un DI de 76,20 mm aux connexions d'extrémité et un DI de 108,61 mm à la section intermédiaire du corps du manchon tubulaire. Avec cette géométrie, un manchon tubulaire métallique doit de dilater d'un DE initial de moins de 76,20 mm à un DE 108,61 mm pour s'adapter au profil du DI de la tige de forage. Ceci se traduit par une expansion de près de 43 % et suggère l'utilisation d'un tube de production en un matériau ductile tel qu'un conduit en acier inoxydable 304 entièrement recuit (DE de 76,20 mm x épaisseur de paroi de 1,65 mm) pour hydroformage. On peut s'attendre à ce qu'un tel manchon s'allonge de manière substantielle (par exemple, 55-60 %) lors de l'hydroformage.
Le but du procédé d'hydroformage est d'obtenir un état de contraintes final (en tous les points du tube) situé dans des zones de sécurité définissables avec des marges de sécurité suffisantes. Des essais appropriés indiqueront le degré d'amincissement de la paroi du manchon et les marges de sécurité résultantes qui peuvent être atteints avec un procédé d'hydroformage.
En référence maintenant à la Figure 7, un autre moyen de dilater un manchon tubulaire, référencé par 750, pour fixer et protéger un câble 714 à l'intérieur d'un conduit 710 utilise une charge explosive 754. De manière similaire à l'hydroformage, un manchon à paroi relativement mince 750 est placé à l'intérieur d'un conduit tel qu'une tige de forage 710. Une ou des charges explosives 754 sont mises à feu à l'intérieur du manchon 750, - 27 - l'obligeant à se dilater rapidement et à se conformer au DI de la tige de forage. Des entretoises métalliques (non illustrées) peuvent être utilisées pour protéger le câble 714 de tout dégât pendant l'explosion. De manière idéale, le manchon sera métallurgiquement fixé au DI de la tige de forage par la force de l'explosif. Cependant, pour éviter d'endommager le câble 714, il est suffisant que le manchon soit dilaté en utilisant une quantité d'explosif relativement faible de manière à ce que le chemisage ne se fixe pas au DI de la tige de forage, mais se conforme grossièrement au DI en dimension et en forme (c'est-à- dire laissant un espace annulaire étroit). Comme avec le manchon hydroformé, une résine ou un autre matériau de protection peut être placé entre le manchon 750 et la tige de forage 712 pour remplir tout vide éventuel et assurer une protection contre la corrosion.
La Figure 8A est une vue en coupe d'un conduit 810 similaire au conduit 510 illustré à la Figure 5, mais utilisant un patin allongé 856 de paire avec un manchon tubulaire extensible 850 pour fixer un ou plusieurs fils conducteurs (également dénommés câble) 814 conformément à la présente invention. La Figure 8B est une vue en perspective du conduit 810 de la Figure 8A, une fois que le manchon tubulaire extensible 850 a été dilaté pour s'engager avec le patin allongé 856 et la paroi intérieure du conduit 810. Le corps tubulaire 802 du conduit 810 est équipé d'une paire de coupleurs de communication 821, 831 au niveau, ou à proximité, des extrémité mâle et femelle 822, 832 respectives du corps tubulaire 802. Le patin allongé 856 est placé au niveau, ou à proximité, d'une paroi intérieure du corps tubulaire 802 de manière à protéger et fixer le câble 814 disposé entre les coupleurs de communication 821, 831 contre la paroi intérieure du corps tubulaire 802, établissant ainsi un lien câblé fixé. Le patin allongé peut être de construction métallique, ce qui permet de le plier pour l'adapter au profil du DI du conduit 810. Les rainures de clavette (non illustrées) - 28 - usinées dans les DI des connexions d'extrémité du conduit peuvent être utilisées pour fixer le patin dans ces dernières. Il sera apprécié que le patin peut être fixé d'une autre manière à la paroi intérieure du conduit, comme par exemple, par application d'un adhésif convenable. Quand il est fixé de cette manière, le patin ne peut pas bouger pendant l'expansion du manchon tubulaire 850.
La Figure 9A est une vue en coupe du conduit 810, avec le manchon tubulaire extensible cylindrique 850 illustré dans un état non-dilaté et une variante en U du manchon tubulaire extensible 850' également illustré par des lignes en pointillés. La variante du manchon 850' a initialement une section transversale circulaire, et son diamètre est proche du diamètre dilaté final à l'intérieur du conduit 810 au moment où le manchon est inséré dans le conduit 810. Le manchon 850' est préformé en forme de U par écrasement partiel du manchon. Dans tous les cas, le manchon (par exemple, 850 ou 850') aura un DE qui est légèrement inférieur au DI minimum (référencé par DI3) aux connexions d'extrémité du conduit 810. La Figure 9B est une vue en coupe détaillée d'une portion du conduit 810, dans lequel le manchon 850 a été dilaté pour s'engager avec le patin allongé 856 et la paroi intérieure du conduit 802. Le manchon dilaté ainsi que le patin métallique rainuré 856 fixent le câble 814 qui relie les extrémités du conduit (par exemple, une tige de forage) 810 le long du DI de ce dernier. La rainure 858 du métallique patin 856 constitue un canal de câble lisse et protège le câble 814 des forces d'expansion appliquées au manchon 850 ainsi que de l'environnement de fond.
Le manchon tubulaire 850 peut être dilaté pour s'engager avec le patin 856 et la paroi intérieure du conduit en appliquant une pression de fluide à la paroi intérieure du manchon (comme décrit ci-dessus en référence à l'hydroformage des Figures 5-6), en appliquant - 29 - mécaniquement une force à la paroi intérieure du manchon tubulaire (voir Figure 11C), ou par combinaison de ces étapes. De plus, l'étape d'expansion du manchon peut comprendre la mise à feu d'un explosif à l'intérieur du manchon tubulaire de manière à appliquer une force explosive sur la paroi intérieure du manchon tubulaire, comme décrit ci- dessus en référence à la Figure 7.
Les Figures 11 A-B illustrent le manchon tubulaire extensible 1150 équipé d'une pluralité de fentes orientées axialement 1162 dans ce dernier pour faciliter l'expansion du manchon. Par conséquent, le manchon tubulaire 1150 est inséré dans la tige de forage ou un autre conduit avec les fentes 1162 fermées, comme illustré à la Figure 11A. Un mandrin mécanique ou hydraulique M (voir Figure 11C) est utilisé pour dilater le manchon 1150, qui ouvre les fentes 1162 comme illustré à la Figure 11B.
En se référant à nouveau aux Figures 8-9, la forme du patin allongé 856 définit essentiellement un segment cylindrique ayant une surface arquée extérieure qui complémente la paroi intérieure du corps du conduit 802 (c'est-à--dire le patin allongé 856 est en forme de croissant) pour réduire les contraintes maximales imposées au manchon 850. Une rainure allongée 858 est formée dans la surface arquée extérieure du patin 856 pour recevoir les un ou plusieurs fils conducteurs (c'est-à-dire un câble) 814. Comme indiqué ci-dessus, le patin 856 est fixé au DI du conduit 810 avant l'expansion du manchon 850, par exemple, en collant le patin 856 à la paroi intérieure du conduit pour assurer qu'il ne bougera pas pendant l'expansion du manchon. Dans le cas d'un patin métallique, cependant, le patin peut être pré-formé pour se conformer au profil de DI du conduit (par exemple, tige de forage), ce qui tend également à maintenir le patin en place pendant le procédé d'expansion du manchon. Le conduit 810 peut utiliser une fente/rainure de clavette (non -30 - illustrée) dans son DI au niveau, ou à proximité, des connexions d'extrémité pour acheminer lecâble 814 depuis le canal des fils 858 du patin 856 jusqu'aux rainures ou ouvertures percées par un perforateur à balles (non illustrées) aux extrémités du conduit 822, 832.
En référence maintenant aux Figures 10A-B, il sera apprécié qu'un patin allongé tel qu'un patin 1056 peut être essentiellement en métal, polymère, matériau composite, fibre de verre, céramique ou une combinaison de ces derniers. Dans des réalisations particulières dans lesquelles le patin est métallique, le patin 1056 peut être fixé à la paroi intérieure du conduit 1010 par soudage du patin sur ce dernier en un ou plusieurs endroits 1055 (voir Figure l0B) le long du patin 1056. Dans une telle configuration soudée, aucun manchon extensible n'est nécessaire pour fixer/protéger le patin 1056 à l'intérieur du conduit 1010. Le patin 1056 peut être fixé à la paroi intérieure du conduit par des soudures continues ou intermittentes (par exemple, par points). Le patin peut être configuré de différentes manières, telles qu'une hélice, une ligne droite ou des ondulations sinusoïdales. Un dispositif de soudage robotisé peut être utilisé pour atteindre, par exemple, le milieu d'un joint de tige de forage de 9 mètres de long. La paroi intérieure de la tige de forage (ou d'un autre conduit) est utilisée comme partie du passage des fils, ce qui augmente effectivement le dégagement diamétral de la tige de forage et peut réduire les problèmes d'érosion, de chute de pression de la boue et d'obstruction des outils de diagraphie, etc. Cette conception utilise par conséquent un patin ou une bande métallique rainurée qui suit le profil de DI d'une tige de forage. Les fils installés dans cette bande métallique rainurée sont acheminés jusqu'aux rainures aux extrémités respectives du conduit à travers des trous percés dans les connexions d'extrémité.
Dans d'autres réalisations dans lesquelles le patin est en fibre de verre, comme illustré par le patin 1256 à la Figure 12, le patin est fixé au conduit 1210 par adhésion du patin 1256 à la paroi intérieure du corps tubulaire du conduit avec une résine époxy 1266 comme couramment appliquée pour la protection contre la corrosion. De plus, les un ou plusieurs fils conducteurs qui constituent le câble 1214 peuvent être fixés par adhésion à la paroi intérieure du corps tubulaire, par exemple, en utilisant la même résine époxy 1266. Le patin en fibre de verre 1256 contribue à l'adhérence du câble 1214 en fournissant un tissu poreux pour maximiser la surface de contact avec la résine époxy et assurer une adhésion fiable. Le patin en fibre de verre protège de même le câble de l'érosion, de l'abrasion et des autres dégâts mécaniques, même si le revêtement en résine époxy se détache.
Les Figures 13A-B sont des vues en coupe d'une variante du manchon tubulaire extensible 1350, dans les états contracté et dilaté respectifs. Le manchon 1350 est utilisé pour fixer un patin allongé 1356 à l'intérieur d'un conduit 1310 conforme à la présente invention. Le manchon tubulaire 1350 est coupé dans le sens de sa longueur (par exemple, axialement ou en spirale), le manchon tubulaire ayant un diamètre avant une telle section qui l'empêche de pénétrer à l'intérieur du plus petit DI, référencé par DI4, du conduit 1310. Une force de compression est appliquée au manchon tubulaire coupé 1350 pour écraser radialement collapse le manchon tubulaire en forme de spirale de manière à ce que qu'il puisse être introduit dans le dégagement minimal DI4 aux connexions d'extrémité du corps tubulaire du conduit 1310. Tandis que le manchon tubulaire 1350 est maintenu dans son état écrasé, il est placé à l'intérieur du conduit 1310, comme illustré à la Figure 13A. Par conséquent, le patin allongé 1356 est placé entre le conduit 1310 et le manchon tubulaire 1350. Le manchon tubulaire 1350 est alors relâché (et peut-être forcé à s'ouvrir) de son état - 32 - écrasé de manière à ce que le manchon tubulaire se dilate radialement pour s'engager avec le patin allongé 1356 et le corps tubulaire du conduit 1310, comme illustré à la Figure 13B. Dans cette position, au moins une portion du manchon 1350 se dilatera dans le plus grand DI, référencé par DI5, de la portion intermédiaire du corps du conduit 1310. Des bagues de support peuvent être ajoutées à l'intérieur du manchon tubulaire ouvert pour assurer une résistance supplémentaire, et peuvent être soudées par points en position.
La Figure 14A est une vue en coupe d'un conduit 1410 utilisant une ou plusieurs rainures intérieures 1458 dans sa paroi intérieure pour protéger et fixer un câble 1414 conformément à la présente invention. Le conduit 1410 est équipé d'un coupleur de communication (non illustré) au niveau, ou à proximité, de chacune des deux extrémités du corps tubulaire du conduit. La rainure intérieure 1458 est formée dans la paroi intérieure du corps tubulaire du conduit par usinage ou, de préférence, pendant lie procédé d'extrusion du tube. La rainure 1458 est disposée essentiellement entre les coupleurs de communication du conduit. Un câble 1414 ayant un ou plusieurs fils conducteurs est disposé à travers la rainure 1458. Le câble 1414 est connecté entre les coupleurs de communication, de manière similaire à celle décrite ci-dessus pour d'autres réalisations, de manière à établir un ou plusieurs liens câblés. Le câble 1414 est fixé à l'intérieur de la rainure intérieure 1458 par encapsulation 1466.
La rainure 1458 peut autrement comprendre une ou plusieurs plaques 1448 fixées par adhésion à la paroi intérieure du corps tubulaire du conduit, comme illustré à la Figure 14B, de manière à recouvrir chacune des un ou plusieurs rainures de manière indépendante. La bande de couverture 1448 peut être fixée par adhésion à la tige de forage ou à un autre conduit 1410 en utilisant des méthodes de soudage traditionnelles ou par des techniques de - 33 - formage par explosif. Un revêtement en résine époxy est souvent appliqué au DI du tube pour la protection contre la corrosion, et peut également servir à protéger les fils dans une rainure. Le câble 1414 peut autrement être fixé en disposant le câble à travers un ou plusieurs petits seconds conduits, chacun fixé par adhésion à il'une des rainures, ou à l'intérieur d'une des rainures, chacun des seconds conduits étant formé et orienté de manière à ce que qu'il soit disposé essentiellement entre les coupleurs de communication (non illustrés aux Figures 14A-B).
La Figure 15 est une vue en coupe d'un conduit 1510 utilisant une ou plusieurs rainures 1558 dans sa paroi extérieure et un manchon/chemisage extérieur 1550 pour protéger et fixer un câble 1514 ayant un ou plusieurs fils conducteurs à l'intérieur de la ou des rainures 1558 conformément à la présente invention. Le câble 1514 peut être encapsulé à l'intérieur de la ou des rainures, et peut autrement être recouvert à l'intérieur de la ou des rainures par exemple, en fixant un manchon 1550 sur la paroi extérieure du conduit 1510. Un tel manchon 1550 peut être en métal, polymère, matériau composite, fibre de verre, céramique ou une combinaison de ces derniers.
Ceux ordinairement versés dans l'art apprécieront que les conduits câblés décrits aux présentes sont bien adaptés pour intégration dans une garniture de forage en tant que système de télémétrie de TFC interconnectés pour transmettre des signaux dans un environnement de sondage. Chacun des conduits comprend un corps tubulaire équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des deux extrémités du corps tubulaire, les coupleurs de communication permettant aux signaux d'être transmis entre des conduits interconnectés adjacents. Dans des versions particulières d'un tel système, par exemple, un patin allongé et/ou un manchon tubulaire extensible est placé le long d'une -34 - paroi intérieure du corps de conduit tubulaire, et un ou plusieurs fils conducteurs sont disposés le long du patin/manchon de manière à ce que les un ou plusieurs fils soient disposés entre la paroi intérieure du corps tubulaire et au moins une portion du patin/manchon. Les un ou plusieurs fils, également dénommés câble aux présentes, sont connectés entre les coupleurs de communication de manière à établir un lien câblé.
Il sera de plus sans aucun doute apprécié que la présente invention permet certaines efficacités de fabrication. La tige de forage, par exemple, est typiquement fabriquée en trois éléments séparés qui sont soudés ensemble. L'élément central (corps tubulaire) est un simple tube en acier qui est renflé à l'une de ses extrémités par une opération de forgeage. Les éléments d'extrémité (joints d'outil ou connexions d'extrémité) sont initialement des formes en acier forgées sur lesquelles sont usinés des filetages et autres caractéristiques avant d'être soudés par friction au corps tubulaire.
Les modifications décrites aux présentes dans le cadre d'un conduit normal, une tige de forage en particulier, peuvent généralement être effectuées après que la tige de forage a été entièrement fabriquée. Cependant, certaines opérations seraient bien plus faciles si elles étaient effectuées pendant la fabrication. Par exemple, les passages des fils (par exemple, les trous percés par des perforateurs à balles) depuis les bobines des transformateurs jusqu'au corps de tube tubulaire pourraient être usinés en même temps, que les filetages et les épaulements des joints de tige. De même, des rainures et d'autres caractéristiques pourraient être ajoutées avant le soudage par friction qui unit les joints d'outil au corps tubulaire, quand le DI du corps du tube est plus accessible.
Nombre des méthodes décrites dans les sections précédentes pourraient autrement être incorporées de manière avantageuse au procédé de fabrication et, dans certains cas, - 35 - conformément à une exécution temporelle différente des étapes de la méthode. Par exemple, les caractéristiques d'acheminement des fils pourraient être incorporées à la longue section intermédiaire d'une tige de forage avant toute étape de renflement et/ou de soudage. L'incorporation de caractéristiques d'acheminement des fils dans une tige de forage ayant un DI uniforme est beaucoup plus simple que dans une tige de forage finie qui a typiquement un DI plus petit aux extrémités. Une fois que la section intermédiaire est équipée des caractéristiques d'acheminement des fils, elle peut alors être soumise aux opérations de renflement et/ou de soudage connues. Le schéma de construction suivant fournit une caractéristique d'acheminement des fils incorporée qui couvre près de 80 % de la longueur de la tige de forage finie (par exemple, 7,5 des 9 mètres).
Premièrement, le manchon tubulaire en métal ou en polymère pourrait être hydroformé à l'intérieur du corps avant l'opération de renflement. Puisque le diamètre intérieur serait plus uniforme, l'amplitude de l'expansion serait grandement réduite, simplifiant l'opération et améliorant la conformité. Une méthode d'acheminement séparée pourrait être utilisée pour transporter les fils depuis le joint d'outil au-delà de la soudure par friction.
De même, un manchon métallique pourrait être formé par explosion à l'intérieur du corps tubulaire du conduit avant le soudage par friction. De plus, il peut être possible de fixer métallurgiquement le manchon au tube, facilitant le procédé de renflement. De même, le patin métallique pourrait être soudé plus facilement en position avant le soudage par friction.
De plus, des rainures intérieures/extérieures pour contenir le câble pourraient être extrudées, formées ou usinées dans le corps du tube tubulaire avant que le corps soit renflé et - 36 - soudé. En particulier, une rainure extrudée ou formée serait beaucoup moins onéreuse qu'un usinage, et elle serait plus résistante à la fatigue.
D'autres modifications de fabrication concernent l'aptitude des conduits câblés de l'invention à résister aux défaillances du câblage et autres. La Figure 16A illustre schématiquement un lien câblé conformément aux conduits (par exemple, des TFC) des Figures 2-4. Par conséquent, une paire de transformateurs toroïdaux opposés 226, 236 (composants des coupleurs de communication respectifs) sont interconnectés par un câble 214 ayant une paire de fils conducteurs isolés qui sont acheminés à l'intérieur du corps tubulaire d'un conduit. Chaque transformateur toroïdal utilise un noyau en un matériau ayant une perméabilité magnétique élevée (par exemple, du Supermalloy), comportant N spires de fil isolé (N 100 à 200). Le fil isolé est enroulé uniformément sur la circonférence du noyau toroïdal pour former les bobines des transformateurs (non numérotées séparément). Quatre connexions ou connecteurs isolés soudés ou sertis 215 sont utilisés pour unir les fils du câble 214 aux bobines respectives des transformateurs 226, 236.
La fiabilité est essentielle pour de tels joints TFC. Si l'un quelconque des fils dans un tel joint casse, la totalité du système TFC qui utilise le joint TFC défaillant, est également défaillant. Plusieurs modes de défaillance peuvent survenir. Par exemple, les joints à soudure froide ne sont pas rares dans lesquels la soudure n'adhère pas correctement aux deux fils. Ils peuvent être ouverts de manière intermittente, puis tomber en panne en condition ouverte. Des vibrations prolongées peuvent causer la rupture par fatigue des fils s'ils ne sont pas fixés de manière rigide. La dilatation thermique, les chocs ou les débris peuvent endommager ou couper le fil qui est enroulé autour du noyau toroïdal.
La Figure 16B illustre schématiquement une paire de liens câblés indépendants pour - 37 - utilisation par un conduit tel qu'un joint TFC conforme à la présente invention. Par conséquent, une paire de transformateurs toroïdaux opposés 1626, 1636, comprend chacun un système de bobine ayant deux enroulements de bobine indépendants, chaque enroulement de bobine reposant essentiellement à l'intérieur d'un arc de 180 du système de bobine. Plus particulièrement, le transformateur toroïdal 1626 comporte un premier enroulement de bobine 1626a et un second enroulement de bobine 1626b, chacun d'eux étant indépendamment et uniformément bobiné autour de la moitié de la circonférence du noyau toroïdal du transformateur 1626. De manière similaire, le transformateur toroïdal 1636 comporte un premier enroulement de bobine 1636a et un second enroulement de bobine 1636b, chacun d'eux étant indépendamment et uniformément bobiné autour de la moitié de la circonférence du noyau toroïdal du transformateur 1636. Une paire de fils conducteurs isolés, dénommée câble 1614a, est disposée entre, et est connectée à ses extrémités respectives, aux enroulements de bobine 1626a, 1636a au moyen de quatre joints soudés isolés 1615a. De manière similaire, une paire de fils conducteurs isolés, dénommée câble 1614b, est disposée entre, et est connectée à ses extrémités respectives, aux enroulements de bobine 1626b, 1636b au moyen de quatre joints soudés isolés 1615b. Le câble 1614a est acheminé indépendamment du câble 1614b (c'est-à-dire par des trajets électriques séparés, mais pas nécessairement dans des emplacements d'acheminement éloignés à l'intérieur d'un TFC) de manière à ce que les câbles et leurs enroulements (le bobine interconnectés respectifs établissent deux liens câblés de manière indépendante.
Il sera apprécié que la fiabilité des TFC peut être améliorée en utilisant une configuration à double enroulement (ou une autre configuration à multiple enroulement) comme illustré à la Figure 16B. Dans cette conception, il existe un second circuit redondant.
- 38 - Chaque noyau toroïdal est enroulé de deux enroulements de bobine séparés (indiqués par les lignes en tirets et en pointillés). Dans une réalisation particulière, chaque enroulement a le même nombre de spires (M). Cependant, les deux enroulements peuvent avoir un nombre de spires différent tout en offrant la plupart des avantages de la redondance. Si M=N, les propriétés électromagnétiques de la nouvelle conception sont alors essentiellement les mêmes que dans la conception précédente.
Puisque les deux circuits sont en parallèle, si un circuit tombe en panne, l'autre circuit peut encore transporter le signal de télémétrie. De plus, l'impédance caractéristique de la ligne de transmission ne changera pas de manière importante, si bien qu'une telle défaillance n'augmentera pas l'atténuation. La résistance en série des fils de connexion augmentera dans cette section de la tige de forage si un circuit est tombé en panne, mais de toute manière, la résistance en série des fils de connexion ne domine pas la perte de transmission. Le flux de perte du noyau toroïdal augmentera également légèrement si un circuit tombe en panne, mais ceci aura également un effet mineur. Puisque la perméabilité magnétique des noyaux est très importante, la majeure partie du flux de cet enroulement restera encore dans le noyau.
Les défaillances non corrélées seraient réduites de manière importante. Par exemple, supposons que les joints à soudure froide ne sont pas corrélés, avec un taux de survenance de 10"3 par opération de soudage. Supposons 660 tiges de forage (6100 mètres) avec un circuit unique et quatre joints soudés/tige de forage. Le nombre de joints à soudure froide pour ce système est donc (10"3)(660)(4)3. Si seul l'un de ces joints à soudure froide casse au cours d'une manoeuvre, le système TFC sera défaillant. Considérons maintenant un TFC avec le second circuit redondant. Chaque tige de forage a maintenant 8 joints soudés, si bien qu'une - 39 - garniture de forage de 6100 mètres aura (10-3)(660)(8)6 joints à soudure froide. Cependant, si l'un de ces joints soudés casse, le second circuit continue de transporter le signal. La probabilité que le second circuit devienne défaillant du fait d'un joint à soudure froide est maintenant -10-3.
Un autre type de défaillance peut résulter si une pierre ou un autre petit objet vient en contact avec un enroulement de bobine et écrase ou coupe le fil. Si chacun des deux enroulements repose essentiellement à l'intérieur d'un arc de 180 clans les moitiés opposées du transformateur toroïdal, la probabilité que les deux enroulements soient endommagés est alors grandement réduite. La séparation physique des deux enroulements est par conséquent préférable, mais il est également possible d'intercaler les deux enroulements de manière à ce que chacun occupe les 360 du noyau toroïdal.
Si les deux circuits sont acheminés sur deux trajets différents le long de la tige de forage entre les transformateurs toroïdaux, la probabilité que les deux circuits soient endommagés simultanément est encore plus réduite. Par exemple, s'il existe des bords coupants dans les canaux qui transportent les fils le long de la tige de forage, les chocs et les vibrations peuvent forcer les fils à frotter contre de tels bords coupants et les couper. De tels bords coupants peuvent résulter d'un ébarbage incomplet des pièces mécaniques en cours de fabrication.
Il est entendu d'après la description précédente que diverses modifications et changements peuvent être apportés aux réalisations préférées et autres de la présente invention sans s'écarter de son caractère vrai. Par exemple, dans l'aspect à liens câblés indépendants de la présente invention, trois ou plusieurs circuits pourraient être utilisés dans des tiges de forage câblées pour un degré de redondance plus important. Dans ce cas, chaque - 40 - enroulement reposerait essentiellement à l'intérieur d'un arc de 120 du transformateur toroïdal. Par conséquent, même si deux circuits tombaient en panne dans une tige de forage, le troisième circuit transporterait encore le signal.
D'autres types de couplage inductif pourraient de même tirer profit de circuits redondants. Par exemple, les systèmes à TFC connus utilisent des coupleurs inductifs à chaque extrémité d'une tige de forage, chaque coupleur comprenant une ou plusieurs boucles de fil à l'intérieur de noyaux magnétiques. Cependant, de tels systèmes ne contiennent qu'un circuit par tige de forage. Conformément à l'aspect à liens câblés indépendants de la présente invention, deux ou plusieurs circuits indépendants pourraient être utilisés, dans lesquels chaque circuit est composé d'une boucle de fil par coupleur et des fils de connexion entre les deux coupleurs.
Ceux versés dans l'art apprécieront de plus que la présente invention, conformément à ses différents aspects et réalisations, ne sera pas limitée aux applications à TFC. Par conséquent, par exemple, les liens câblés et les aspects associés de la présente invention peuvent être appliqués en fond de trou de manière avantageuse au tube de production, au tubage, etc. qui n'est pas utilisé pour le forage. Une telle application pourrait concerner les installations souterraines permanentes qui utilisaient des capteurs pour surveiller différents paramètres de la formation en fonction du temps. Par conséquent, la présente invention pourrait être utilisée dans de telles applications de surveillance permanentes pour réaliser la communication entre la surface et les capteurs souterrains permanents.
Cette description n'est donnée qu'à des fins d'illustration et ne doit pas être interprétée dans un sens limitatif La portée de la présente invention ne doit être déterminée que par le texte des revendications qui suivent. Le terme comprenant dans les - 41 - revendications est entendu signifier comprenant au moins , de telle sorte que la liste d'éléments indiquée dans une revendication constitue un ensemble ou groupe ouvert. De même, les termes contenant , ayant et y compris sont tous utilisés pour signifier un groupe ou un ensemble ouvert d'éléments.
Un , une et les autres termes au singulier sont entendus inclure leurs formes au pluriel, sauf exclusion expresse. De plus, les revendications de la méthode ne sont pas limitées par l'ordre ou la. séquence dans lequel ou laquelle les étapes de telles revendications sont présentées. Par conséquent, par exemple, une étape énoncée en premier dans une revendication de la méthode n'a pas nécessairement à être effectuée avant une étape énoncée en second dans cette revendication.
Claims (29)
1. Une méthode pour fabriquer un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur, comprenant les étapes suivantes: équipement d'un corps tubulaire avec un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des deux extrémités du corps tubulaire; positionnement d'un manchon tubulaire extensible à l'intérieur du corps tubulaire, le manchon ayant une portion qui est pré-positionnée pour provoquer l'expansion de ce dernier sur application d'une pression de fluide interne; placement d'un ou plusieurs fils conducteurs entre la paroi intérieure du corps tubulaire et le manchon tubulaire; connexion des un ou plusieurs fils entre les coupleurs de communication de manière à établir un lien câblé ; et expansion du corps tubulaire à l'intérieur du corps tubulaire par application d'une pression de fluide sur la paroi intérieure du manchon tubulaire.
2. La méthode de la revendication 1, selon laquelle la portion prépositionnée du manchon tubulaire est préformée par application localisée d'une force mécanique sur la paroi intérieure du manchon tubulaire.
3. La méthode de la revendication 1, selon laquelle la portion prépositionnée du manchon tubulaire est préformée par application localisée d'une force mécanique sur la paroi extérieure du manchon tubulaire.
4. Une méthode pour fabriquer un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur, comprenant les étapes suivantes: - 43 -équipement d'un corps tubulaire avec un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des deux extrémités du corps tubulaire; positionnement d'un patin allongé au niveau, ou à proximité, d'une paroi intérieure du corps tubulaire; placement des un ou plusieurs fils conducteurs le long du patin de manière à ce que les un ou plusieurs fils soient placés entre la paroi intérieure du corps tubulaire et au moins une portion du patin; connexion des un ou plusieurs fils entre les coupleurs de communication de manière à établir un lien câblé ; et fixation du patin allongé sur le corps tubulaire.
5. La méthode de la revendication 4, selon laquelle l'étape de fixation comprend: le positionnement d'un manchon tubulaire extensible à l'intérieur du corps tubulaire de manière à ce que le patin soit placé entre le corps tubulaire et le manchon extensible; et l'expansion du manchon extensible pour s'engager avec le corps tubulaire, disposition selon laquelle le patin est fixé entre le manchon extensible et le corps tubulaire.
6. La méthode la revendication 4, selon laquelle le corps tubulaire est un joint de tige de forage ayant une extrémité mâle et une extrémité femelle, chacune équipée d'un coupleur de communication; et l'étape de connexion comprend: la formation d'ouvertures dans les extrémités mâle et femelle du joint de tige de forage, allant des coupleurs de communication respectifs jusqu'à la paroi intérieure de la tige de forage; et - 44 - le placement des un ou plusieurs fils conducteurs à travers les ouvertures.
7 La méthode de la revendication 5, selon laquelle l'étape d'expansion comprend l'application d'une pression de fluide sur la paroi intérieure du manchon tubulaire.
8. La méthode de la revendication 5, selon laquelle l'étape d'expansion comprend l'application mécanique d'une force sur la paroi intérieure du manchon tubulaire.
9. La méthode la revendication 5, selon laquelle l'étape d'expansion comprend la mise à feu d'un explosif à l'intérieur du manchon tubulaire de manière à appliquer une force explosive sur la paroi intérieure du manchon tubulaire.
10. Une méthode pour fabriquer un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur, comprenant les étapes suivantes: équipement d'un corps tubulaire avec un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des deux extrémités du corps tubulaire; formation d'une ou plusieurs rainures dans au moins l'une des parois intérieure et extérieure du corps tubulaire disposées essentiellement entre les coupleurs de communication; placement des un ou plusieurs fils conducteurs à travers les une ou plusieurs rainures; connexion des un ou plusieurs fils entre les coupleurs de communication de manière à établir un ou plusieurs liens câblés; et fixation des un ou plusieurs fils à l'intérieur des une ou plusieurs rainures intérieures.
11. La méthode de la revendication 10, selon laquelle les une ou plusieurs rainures sont formées dans la paroi intérieure du corps tubulaire.
12. La méthode la revendication 11, selon laquelle l'étape de fixation comprend le placement des un ou plusieurs fils à travers un ou plusieurs seconds conduits, chacun fixé par adhésion à l'une des rainures, avec chaque second conduit formé et orienté - 45 - de manière à ce qu'il soit disposé essentiellement entre les coupleurs de communication.
13. La méthode de la revendication 10, selon laquelle les une ou plusieurs rainures sont formées dans la paroi extérieure du corps tubulaire.
14. Un manchon tubulaire extensible pour chemiser un élément tubulaire de fond, comprenant: un corps tubulaire ayant une portion qui est prépositionnée pour provoquer l'expansion de ce dernier par application d'une pression de fluide interne.
15. Le manchon de la revendication 14, dans lequel la portion prépositionnée du corps est une portion déformée de manière plastique, formée par application localisée d'une force mécanique sur une paroi intérieure du corps.
16. Le manchon de la revendication 14, dans lequel la portion prépositionnée du corps est une portion déformée de manière plastique, formée par application localisée d'une force mécanique sur une paroi extérieure du corps.
17. Un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur dans un environnement de sondage, comprenant: un corps tubulaire équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune de ses deux extrémités, chacun des coupleurs de communication comprenant une bobine ayant deux ou plusieurs enroulements de bobine indépendants; et deux ou plusieurs conducteurs disposés de manière indépendante 1,e long de, ou à travers, la paroi du corps tubulaire et connectés entre les enroulements de bobine respectifs de manière à établir deux ou plusieurs liens câblés de manière indépendante, chaque conducteur comprenant un ou plusieurs fils conducteurs.
- 46 -
18. Le conduit de la revendication 17, dans lequel la bobine de chaque coupleur de communication a deux enroulements de bobine indépendants, et chaque enroulement réside essentiellement à l'intérieur d'un arc discret de 180 de la bobine.
19. Le conduit de la revendication 17, dans lequel la bobine de chaque coupleur de communication a trois enroulements de bobine indépendants, et chaque enroulement réside essentiellement à l'intérieur d'un arc de 120 discret de la bobine.
20. Une méthode pour transmettre des signaux le long de la longueur d'un corps tubulaire, comprenant les étapes suivantes: l'équipement d'un corps tubulaire avec un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune de ses deux extrémités, chacun des coupleurs de communication comprenant une bobine ayant deux ou plusieurs enroulements de bobine indépendants; et le placement indépendant de deux ou plusieurs conducteurs le long de ou à travers la paroi du corps tubulaire et la connexion des conducteurs indépendants entre les enroulements de bobine respectifs de manière à établir deux ou plusieurs liens câblés de manière indépendante, chaque conducteur comprenant un ou plusieurs fils conducteurs.
21. Un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur dans un environnement de sondage, comprenant: un corps tubulaire équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune de ses deux extrémités; un patin allongé fixé le long d'une paroi intérieure du corps tubulaire; et - 47 - un ou plusieurs fils conducteurs disposés le long du patin de manière à ce que les un ou plusieurs fils soient disposés entre la paroi intérieure du corps tubulaire et au moins une portion du patin, et les un ou plusieurs fils connectés entre les coupleurs de communication de manière à établir un lien câblé.
22. Le conduit de la revendication 21, dans lequel le patin allongé est fixé par un manchon tubulaire dilaté à l'intérieur du corps tubulaire.
23. Le conduit de la revendication 21, dans lequel le corps tubulaire est un joint de tige de forage ayant une extrémité mâle et une extrémité femelle, chacune équipée d'un coupleur de communication; et le joint de tige de forage comprend une ouverture dans chacune des extrémités mâle et femelle allant des coupleurs de communication respectifs jusqu'à la paroi intérieure de la tige de forage, disposition selon laquelle les fils conducteurs sont disposés à travers les ouvertures pour connexion aux coupleurs de communication.
24. Le conduit de la revendication 21, dans lequel le patin est en métal, polymère, matériau composite, fibre de verre, céramique ou une combinaison de ces derniers.
25. Un conduit pour transmettre des signaux le long de sa longueur dans un environnement de sondage, comprenant: un corps tubulaire équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des ses deux extrémités, le corps tubulaire ayant une ou plusieurs rainures dans au moins soit la paroi intérieure, soit la paroi extérieure de ce dernier qui sont disposées essentiellement entre les coupleurs de communication; et - 48 - un ou plusieurs fils conducteurs sont disposés à travers, et fixés à l'intérieur des une ou plusieurs rainures, les un ou plusieurs fils étant connectés entre les coupleurs de communication de manière à établir un ou plusieurs liens câblés.
26. Le conduit de la revendication 25, dans lequel le corps tubulaire comporte une ou plusieurs rainures dans la paroi intérieure de ce dernier.
27. Le conduit de la revendication 26, dans lequel les un ou plusieurs fils sont fixés en disposant les un ou plusieurs fils à travers un ou plusieurs seconds conduits, chacun étant fixé par adhésion à l'une des rainures, avec chaque second conduit formé et orienté de manière à ce qu'il soit disposé essentiellement entre les coupleurs de communication.
28. Le conduit de la revendication 25, dans lequel le corps tubulaire comporte une ou plusieurs rainures dans la paroi extérieure de ce dernier.
29. Un système de conduits interconnectés pour transmettre des signaux dans un environnement de sondage, chacun des conduits comprenant: un corps tubulaire équipé d'un coupleur de communication au niveau, ou à proximité, de chacune des deux extrémités du corps tubulaire, les coupleurs de communication permettant aux signaux d'être transmis entre des conduits interconnectés adjacents; un patin allongé positionné le long d'une paroi intérieure du corps tubulaire; un ou plusieurs fils conducteurs disposés le long du patin de manière à ce que les un ou plusieurs fils soient disposés entre la paroi intérieure du corps tubulaire et au moins une portion du patin, et les un ou plusieurs fils connectés entre les.coupleurs de communication de manière à établir un lien câblé ; et 49 - un manchon tubulaire dilaté à l'intérieur du corps tubulaire de manière à ce que le patin soit fixé entre le corps tubulaire et le manchon extensible.
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