FR2892448A1

FR2892448A1 - Systeme et methode de telemetrie dans les puits de forage hystorique de l'invention.

Info

Publication number: FR2892448A1
Application number: FR0607945A
Authority: FR
Inventors: Raghu Madhavan; David Santoso; Kanu Chadha; Lise Hvatum
Original assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Current assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2007-04-27
Also published as: GB0618078D0; DE102006043346A1; NO20064110L; GB2430449A; US20070063865A1; CN1940252A; CA2558942A1

Abstract

Un ensemble de télémétrie pour transférer des signaux entre une unité de contrôle en surface et un outil de fond par l'intermédiaire d'un système de télémétrie par tiges de forage câblées est fourni. L'ensemble comporte une première borne connectable en fonctionnement au système de télémétrie par tiges de forage câblées pour communication avec celui-ci, une seconde borne connectable en fonctionnement à l'unité de contrôle en surface ou à l'outil de fond pour communication avec ceux-ci, et au moins un élément de transmission connectant en fonctionnement la première borne à la seconde borne. L'ensemble de télémétrie est positionnable de manière à ce que l'ensemble de télémétrie traverse au moins une partie de l'outil de fond et/ou du système de télémétrie par tiges de forage câblées, disposition grâce à laquelle les signaux court-circuitent la partie de ces derniers.

Description

-1- SYSTÈME ET MÉTHODE DE TÉLÉMÉTRIE DANS LES PUITS DE FORAGE HISTORIQUE

DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne des systèmes de télémétrie pour utilisation dans les opérations des puits de forage. Plus particulièrement, la présente invention concerne des systèmes de télémétrie pour fournir de l'énergie pour les opérations de fond de trou et/ou pour transférer des signaux entre une unité de contrôle en surface et un outil de fond positionnable dans un puits de forage pénétrant une formation souterraine. Art antérieur La récupération des hydrocarbures provenant d'une formation souterraine demande le déploiement d'un outil de forage dans le sol. L'outil de forage est enfoncé dans le sol à partir d'un appareil de forage afin de créer un puits à travers lequel sont transférés les hydrocarbures. Pendant le procédé de forage, il est souhaitable de recueillir des données relatives à l'opération de forage et aux formations souterraines. Des capteurs sont prévus dans différentes parties des systèmes en surface et/ou en fond de trou afin de générer des données relatives, entre autres choses, au puits, aux formations terrestres et aux conditions d'exploitation. Les données sont recueillies et analysées afin de permettre les prises de décision concernant l'opération de forage et les formations terrestres. Les systèmes de télémétrie sont utilisés pour l'analyse et le contrôle des opérations dans les puits de forage et permettent l'analyse et le contrôle à partir d'une station de contrôle en surface qui peut être située sur le site, ou qui peut en être éloignée. Les informations recueillies permettent un contrôle plus efficace du système de forage et fournissent de plus des informations utiles pour l'analyse des propriétés de la formation et d'autres facteurs affectant le forage. En outre, ces données peuvent être utilisées pour déterminer une trajectoire de forage souhaitée, les conditions optimales ou d'autres avantages bénéfiques au procédé de forage.

Différents outils de télémétrie permettent de mesurer et de relever différentes données et de transmettre de telles données jusqu'à un système de contrôle en surface. Des -2- composants de mesure en cours de forage (MWD) et de diagraphie en cours de forage (LWD) peuvent être placés dans une garniture de forage pour recueillir les informations souhaitées. Différentes approches ont été utilisées pour transférer des données et/ou des signaux d'énergie de la surface aux composants de mesure et de diagraphie placés dans la garniture de forage. Ceux-ci peuvent comprendre, par exemple, une télémétrie par transmission d'impulsions par la boue telle que décrite dans le brevet US n 5517464, une tige de forage câblée telle que décrite dans le brevet US n 6641434, et d'autres. Malgré le développement et les progrès effectués dans le domaine des dispositifs de télémétrie dans les opérations dans les puits de forage, le besoin subsiste pour une meilleure fiabilité et des capacités de télémétrie supplémentaires. Tout comme n'importe quel autre dispositif de puits de forage, un dispositif de télémétrie peut tomber en panne. De plus, l'énergie fournie par les dispositifs de télémétrie peut être insuffisante pour alimenter les opérations dans les puits de forage souhaitées. De plus, il est souvent difficile de faire passer les liens de communication à travers certains outils de fond, tels que les coulisses de forage.

De plus, les accouplements utilisés dans les lignes de transmission d'énergie et/ou de données dans une garniture de forage sont souvent exposés à un milieu difficile, comprenant des variations de pression et de température et des pressions et des températures extrêmes, contribuant à la défaillance de tels systèmes de transmission. Par conséquent, le besoin subsiste pour des systèmes de télémétrie capables de traverser des parties des dispositifs de télémétrie et/ou de l'outil de fond. Dans certains cas, il est souhaitable d'assurer une redondance du système de télémétrie existant et/ou de court-circuiter des parties des systèmes existants. Il est de plus souhaitable qu'un tel système assure un fonctionnement simple et fiable, et soit compatible avec une variété d'outils et d'assemblages de fond (BHA). De telles techniques fournissent de préférence un ou plusieurs des avantages suivants, sans que cette liste soit limitative : vitesse supérieure, meilleure fiabilité, meilleures capacités de transfert d'énergie et meilleures capacités de diagnostic. RÉSUMÉ DE L'INVENTION

Un ensemble de télémétrie pour transférer des signaux entre une unité de contrôle en surface et un outil de fond par l'intermédiaire d'un système de télémétrie par tiges de forage -3- câblées est fourni. L'ensemble comporte une première borne connectable en fonctionnement au système de télémétrie par tiges de forage câblées pour communication avec celui-ci, une seconde borne connectable en fonctionnement à l'unité de contrôle en surface et/ou à l'outil de fond pour communication avec ceux-ci, et au moins un élément de transmission connectant en fonctionnement la première borne à la seconde borne. L'ensemble de télémétrie est positionnable de manière à ce que l'ensemble de télémétrie traverse au moins une partie de l'outil de fond et/ou du système de télémétrie par tiges de forage câblées, disposition grâce à laquelle les signaux court-circuitent la partie de ces derniers. Selon un autre aspect, l'invention concerne un système de communication pour un site de forage ayant une unité de contrôle en surface et un outil de fond. L'outil de fond est déployé par l'intermédiaire d'une garniture de forage dans un puits de forage pénétrant une formation souterraine. Le système comporte au moins un système de télémétrie par tiges de forage câblées placé dans au moins une partie de la garniture de forage et au moins un ensemble de télémétrie. Le système de télémétrie par tiges de forage câblées est adapté pour transférer des signaux entre l'unité de contrôle en surface et l'outil de fond. L'ensemble de télémétrie comporte une première borne connectable en fonctionnement au système de télémétrie par tiges de forage câblées pour communication avec celui-ci, une seconde borne connectable en fonctionnement à l'unité de contrôle en surface ou à l'outil de fond pour communication avec ceux-ci, et au moins un élément de transmission connectant en fonctionnement la première borne à la seconde borne. L'ensemble de télémétrie est positionnable de manière à ce que l'ensemble de télémétrie traverse au moins une partie de l'outil de fond ou du système de télémétrie par tiges de forage câblées ou d'une combinaison de ces derniers, disposition grâce à laquelle les signaux court-circuitent au moins la partie de ces derniers.

Selon un autre aspect, l'invention concerne une méthode de communication entre une unité de contrôle en surface et un outil de fond par l'intermédiaire d'un système de télémétrie par tiges de forage câblées. L'outil de fond est déployé par l'intermédiaire d'une garniture de forage dans un puits de forage pénétrant une formation souterraine. La méthode concerne la connexion en fonctionnement d'une première borne d'un ensemble de télémétrie au système de télémétrie par tiges de forage câblées pour communication avec celui-ci, la connexion en -4- fonctionnement d'une seconde borne du ensemble de télémétrie à un outil de fond ou à une unité de contrôle en surface pour communication avec ceux- ci et la connexion en fonctionnement d'un élément de transmission entre les première et seconde bornes de manière à ce que l'ensemble de télémétrie traverse au moins une partie de l'outil de fond et/ou du système de télémétrie par tiges de forage câblées et transfère un signal entre l'unité de contrôle en surface et l'outil de fond par l'intermédiaire de la tige de forage câblée et de l'ensemble de télémétrie. D'autres aspects et avantages de l'invention seront apparents à partir de la description suivante et des revendications jointes.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Certains exemples sont illustrés sur les dessins joints afin que les caractéristiques et avantages des exemples de la présente invention indiqués ci-dessus soient mieux compris. Les dessins joints illustrent uniquement des exemples typiques de l'invention et ne sont par conséquent pas considérés comme limitant sa portée, car l'invention peut admettre des exemples efficaces supplémentaires. La Figure 1 est un diagramme schématique d'un système pour site de forage ayant un outil de fond déployé à partir d'un appareil de forage par l'intermédiaire d'une garniture de forage, le site de forage étant équipé d'un système de communication sur puits de forage ayant une réduction de télémétrie en surface et un système de télémétrie par tiges de forage câblées. La Figure 2 illustre une partie du système de télémétrie par tiges de forage câblées de l'art antérieur de la Figure 1 dépeignant une pluralité de tiges de forage câblées. La Figure 3A illustre une partie du système de communication sur puits de forage de la Figure 1 dépeignant une réduction de télémétrie en surface.

La Figure 3B illustre une autre version de la réduction de télémétrie en surface de la Figure 3A. La Figure 4 illustre un ensemble de télémétrie utilisable comme partie du système de communication sur puits de forage de la Figure 1. -5- La Figure 5A illustre une partie du système de communication sur puits de forage de la Figure 1 équipé d'un premier ensemble de télémétrie placé dans une partie de l'outil de fond et un second ensemble de télémétrie placé dans une partie de la garniture de forage. La Figure 5B illustre une partie du système de communication sur puits de forage de la Figure 1 ayant un ensemble de télémétrie traversant une partie de l'outil de fond et de la garniture de forage. La Figure 6A illustre le système de communication sur puits de forage ayant un ensemble de télémétrie placé entre le système de télémétrie par tiges de forage câblées et l'outil de fond.

La Figure 613 illustre le système de communication sur puits de forage ayant un ensemble de télémétrie placé entre le système de télémétrie par tiges de forage câblées et la réduction de télémétrie en surface. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Les exemples de l'invention qui sont actuellement préférés sont illustrés aux figures indiquées ci-dessus et décrites en détail ci-dessous. En décrivant les exemples préférés, des numéros de référence identiques ou similaires sont utilisés pour identifier des éléments communs ou similaires. Les figures ne sont pas nécessairement à l'échelle et certaines caractéristiques et certaines vues des figures peuvent être représentées à une échelle exagérée ou de manière schématique dans un but de clarté et de concision.

La Figure 1 illustre un exemple d'un système pour site de forage 1 avec lequel la présente invention peut être avantageusement utilisée. Le système pour site de forage 1 comprend un système en surface 2, un système en fond de trou 3 et une unité de contrôle en surface 4. Un sondage I l est formé par forage rotary. L'homme de métier ayant le privilège de cette divulgation appréciera toutefois que la présente invention peut également être utilisée dans des opérations de forage autres que le forage rotary classique (p. ex., le forage directionnel par moteur à boue) et n'est pas limité aux appareils de forage terrestres. Également, des variations du type de système de forage peuvent être utilisées, telles qu'un mécanisme d'entraînement supérieur, une tige d'entraînement ou d'autres systèmes. -6- Le système en fond de trou 3 comporte une garniture de forage 12 suspendue dans le sondage 11 et munie d'un outil de forage 15 à son extrémité inférieure. Le système en surface 2 comprend un ensemble plate-forme et derrick terrestre 10 placé au-dessus du sondage 11 pénétrant une formation souterraine F. La garniture de forage 12 est entraînée par une table de rotation 16, qui engage une tige d'entraînement 17 située à l'extrémité supérieure de la garniture de forage 12. 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 18.

Le système en surface comprend de plus du fluide ou de la boue de forage 26 stocké(e) dans une fosse 27 aménagée sur le site de forage. Une pompe 29 délivre le fluide de forage 26 à l'intérieur de la garniture de forage 12 par l'intermédiaire d'un orifice dans la tête d'injection 19, forçant le fluide de forage 26 à s'écouler vers le bas à travers la garniture de forage 12. Le fluide de forage 26 sort de la garniture de forage 12 par des orifices aménagés dans l'outil de forage 15, puis circule vers le haut à travers la région comprise entre l'extérieur de la garniture de forage et la paroi du sondage, dénommée l'espace annulaire. De cette manière, le fluide de forage 26 lubrifie l'outil de forage 15 et transporte les déblais de la formation jusqu'à la surface lorsqu'il est renvoyé à la fosse 27 pour recirculation.

La garniture de forage 12 comprend de plus un outil de fond ou assemblage de fond (BHA), indiqué de manière générale par 30, à proximité de l'outil de forage 15. Le BHA 30 comprend des moyens de mesure, de traitement et de stockage des informations, ainsi que de communication avec la surface. Le BHA 30 peut par conséquent comprendre, entre autres choses, au moins un outil de mesure, tel qu'un outil de diagraphie en cours de forage (LWD) et/ou un outil de mesure en cours de forage (MWD) pour la détermination et la communication d'une ou plusieurs propriétés de la formation F entourant le sondage 11, telles que la résistivité (ou conductivité) de la formation, la radiation naturelle, la densité (rayons gamma ou neutrons), la pression de couche et autres. Le MWD peut être configuré pour générer et/ou de toute autre manière fournir de l'énergie électrique à différents systèmes en fond de trou et peut également comprendre différents composants de mesure et de -7- transmission. Des outils de mesure peuvent également être placés en d'autres emplacements le long de la garniture de forage 12. Les outils de mesure peuvent également comprendre un composant de communication, tel qu'un outil ou système de télémétrie par transmission d'impulsions par la boue, pour communication avec le système en surface 2. Le composant de communication est adapté pour envoyer des signaux à la surface, et en recevoir. Le composant de communication peut comporter, par exemple, un émetteur qui génère un signal, tel qu'un signal électrique, acoustique ou électromagnétique, représentatif des paramètres de forage mesurés. Le signal généré est reçu en surface par un transducteur ou appareil similaire, représenté par le numéro de référence 31, un composant du lien de communication en surface (représenté de manière générale par 14), qui convertit un signal reçu en un signal électronique souhaité pour traitement, stockage, encodage, transmission et usage ultérieurs. L'homme de métier comprendra qu'il est possible d'utiliser différents systèmes de télémétrie tels que des tiges de forage câblées et des systèmes électromagnétiques ou d'autres systèmes de télémétrie connus. Un lien de communication peut être établi entre l'unité de contrôle en surface 4 et le système en fond de trou 3 pour manipuler l'opération de forage et/ou recueillir des informations des capteurs situés dans la garniture de forage 12. Dans un exemple, le système en fond de trou 3 communique avec l'unité de contrôle en surface 4 par l'intermédiaire du système en surface 2. Les signaux sont typiquement transmis au système en surface 2, puis transférés du système en surface 2 à l'unité de contrôle en surface 4 par l'intermédiaire du lien de communication en surface 14. Les signaux peuvent aussi être transférés directement d'un outil de forage de fond à l'unité de contrôle en surface 4 par l'intermédiaire du lien de communication 5 en utilisant une télémétrie électromagnétique (non illustrée) éventuelle.

Des systèmes de télémétrie supplémentaires, tels que des systèmes de télémétrie par transmission d'impulsions par la boue, acoustiques, électromagnétiques, sismiques et autres systèmes connus peuvent également être incorporés dans le système en fond de trou 3. L'unité de contrôle en surface 4 peut renvoyer des commandes au système en fond de trou 3 (par l'intermédiaire, par exemple, du lien de communication 5 ou du lien de communication en surface 14) pour activer et/ou contrôler un ou plusieurs composants du -8- BHA 30 ou un autre outil situé dans la garniture de forage 12, et effectuer différents réglages et/ou opérations en fond de trou. De cette manière, l'unité de contrôle en surface 4 peut alors manipuler le système en surface 2 et/ou le système en fond de trou 3. La manipulation de l'opération de forage peut être accomplie manuellement ou automatiquement.

Comme illustré à la Figure 1, le système pour site de forage 1 est équipé d'un système de communication sur puits de forage 33. Le système de communication sur puits de forage 33 comprend une pluralité de tiges de forage câblées (WDP) reliées les unes aux autres pour former un système de télémétrie par WDP 58, pour transmettre un signal à travers la garniture de forage 12. Le système de télémétrie par WDP peut aussi être un système sans fil traversant une pluralité de tiges de forage à l'aide d'un signal conducteur. Les signaux sont typiquement transférés du BHA 30 par l'intermédiaire du système de télémétrie par tiges de forage câblées 58 à une réduction de télémétrie en surface 45. Comme illustrée, la réduction de télémétrie en surface 45 est placée à l'extrémité supérieure du système de télémétrie par WDP 58. Cependant, dans certains cas, la réduction de télémétrie en surface 45 peut être placé au-dessus de la tige d'entraînement 17 ou adjacente à celle-ci. Les signaux mentionnés aux présentes peuvent être des signaux de communication et/ou d'énergie. La Figure 2 illustre une partie détaillée d'un système de télémétrie par WDP optionnel utilisable comme le système de télémétrie par WDP de la Figure 1. Le système de télémétrie par WDP peut être un système tel que celui décrit dans le brevet US n 6641434. Comme illustré à la Figure 2, un WDP 40 comprend typiquement un premier élément d'accouplement 41 à une extrémité et un second élément d'accouplement 42 à une seconde extrémité. Les éléments d'accouplement 41, 42 sont configurés pour transmettre un signal à travers l'interface entre deux composants adjacents de la garniture de forage 12, tels que deux longueurs de WDP 40. La transmission du signal à travers l'interface peut utiliser n'importe quel moyen connu dans l'art, y compris mais sans s'y limiter, une transmission inductive, conductrice, optique, câblée ou sans fil. Le WDP 40 comprend typiquement un conduit interne 43 renfermant un câble électrique interne 44. Par conséquent, une pluralité de longueurs de WDP 40 connectées en fonctionnement peuvent être utilisées dans une garniture de forage 12 pour transmettre un signal le long de toute longueur souhaitée de la garniture de forage 12. De cette manière, un signal peut être transféré entre l'unité de contrôle en surface 4 du système pour site de forage 1 et un ou plusieurs outils placés dans le sondage 11, y compris des MWD et des LWD. La Figure 3A illustre la réduction de télémétrie en surface 45 de la Figure 1 en plus amples détails. La réduction de télémétrie en surface 45 est connectée en fonctionnement au système de télémétrie par WDP 58 pour communication avec celui-ci. La réduction de télémétrie en surface 45 peut alors être connectée en fonctionnement à l'unité de contrôle en surface 4 (Figure 1). La réduction de télémétrie en surface 45 peut être située à ou à proximité du haut de la garniture de forage 12, et peut comprendre un émetteur et/ou récepteur (tel que l'émetteur/récepteur 48 de la Figure 3B) pour échanger des signaux avec l'unité de contrôle en surface 4, et/ou un ou plusieurs composants du système en surface 2 en communication avec une ou plusieurs unités de contrôle en surface 4. Comme illustrée, la réduction en surface 45 peut communiquer sans fil avec l'unité de surface. Comme illustrée à la Figure 3B, la réduction de télémétrie en surface 45a du système pour site de forage 1 peut aussi comprendre des bagues collectrices et/ou un convertisseur tournant qui peuvent être connectés en fonctionnement à l'unité de contrôle en surface 4 (Figure 1) au moyen d'un câble 47, d'un émetteur/récepteur 48, d'une combinaison de ces derniers, et/ou de n'importe quel autre moyen connu dans l'art. En fonction de la configuration et d'autres facteurs, la réduction de télémétrie en surface 45a peut être placée dans une partie supérieure du système en fond de trou 3, dans le système en surface 2 du système pour site de forage 1, ou dans une interface entre ces derniers. La réduction de télémétrie en surface est connectée en fonctionnement au système de télémétrie par WDP 58 et à l'unité de contrôle en surface 4 (Figure 1). N'importe laquelle des configurations de la réduction de télémétrie en surface (45, 45a) peut être équipée de capacités de transmission sans fil et/ou câblée pour communication avec l'unité de contrôle en surface 4. Les configurations peuvent également comprendre du matériel et/ou du logiciel pour le diagnostique du WDP, la mémoire, les capteurs et/ou un générateur d'énergie. La Figure 4 dépeint un exemple d'un ensemble de télémétrie 50. L'ensemble de 30 télémétrie comprend une borne 52 et une borne 54 pour la connexion en fonctionnement - 10 - d'un élément de transmission (représenté de manière générale en 56) pour la transmission d'un signal entre celles-ci. L'une quelconque ou les deux bornes 52, 54 peuvent comprendre une réduction, ou peut à la place comprendre une configuration d'un ou plusieurs composants d'une garniture de forage (par exemple, une masse-tige, tige de forage, réduction ou outil) telle que le composant soit connecté en fonctionnement à l'élément de transmission 56. La connexion opérationnelle entre l'élément de transmission 56 et la borne 52, 54 peut être réversible. Par exemple, la borne 52 peut être à une extrémité supérieure et la borne 54 à une extrémité inférieure comme illustré. Quand des connecteurs d'extrémité sont prévus pour établir des connexions avec des dispositifs adjacents, les bornes peuvent être interverties de manière à ce que la borne 54 soit à une extrémité supérieure et la borne 52 soit à une extrémité inférieure. Une connexion réversible facilite avantageusement le placement de l'élément de transmission 56 dans la garniture de forage 12 pendant ou après le vissage d'une section particulière de la garniture de forage 12.

La transmission à travers et/ou par un ensemble de télémétrie 50 peut être inductive, conductrice, optique, câblée ou sans fil. Le mode de transmission n'est pas conçu pour limiter l'ensemble de télémétrie 50 et par conséquent les exemples décrits aux présentes, sauf indication contraire, peuvent être utilisés avec n'importe quel mode de transmission. Comme illustré, l'ensemble comprend de préférence un câble 56a reliant les bornes.

Cependant, dans certains cas, un câble peut ne pas être nécessaire. Par exemple, dans certains cas, une tige spécialisée 56b peut être utilisée. Une tige spécialisée, telle qu'une tige conductrice, peut être utilisée pour transférer des signaux entre les bornes. Dans certains cas, il peut être possible d'avoir une transmission sans fil entre les bornes. D'autres appareils, tels que des systèmes de communication électromagnétiques capables de transférer des signaux à travers la formation et/ou l'ensemble, peuvent être utilisés pour la transmission d'un signal entre les bornes 52, 54. Quand un câble 56a est utilisé comme élément de transmission 56, le câble peut être de n'importe quel type connu dans l'art, y compris mais sans s'y limiter un câble métallique à sept conducteurs, un câble coaxial et un câble mono. Le câble peut également comprendre un ou plusieurs conducteurs, et/ou une ou plusieurs fibres optiques (par exemple, une fibre -11- optique monomode, fibre optique multimodes ou toute autre fibre optique connue dans l'art). Des câbles peuvent être utilisés pour court-circuiter avantageusement les stabilisateurs, les coulisses et les tiges de forage à parois épaisses placés dans le BHA 30. Il est également avantageux d'avoir un câble qui puisse résister au milieu de forage, et qui puisse supporter une terminaison sur place for repêchage et retrait du câble. Les bornes 52, 54 peuvent être configurées pour conduire les signaux à travers une connexion fonctionnelle avec des composants voisins. La borne 54 peut être utilisée pour être connectée en fonctionnement à l'outil de fond ou au BHA. Une interface peut être fournie pour une connexion fonctionnelle avec ces derniers. Les bornes peuvent être raccordées, directement ou par l'intermédiaire d'un ou plusieurs composants supplémentaires, à une réduction de télémétrie en fond de trou (non illustrée à la Figure 4) placée en fond de trou. La borne 52 peut être configurée pour être connectée en fonctionnement à un système de télémétrie par WDP 58. Dans un exemple, la ou les bornes peuvent être configurées pour supporter le poids de différents autres composants de l'ensemble de télémétrie 50 par l'intermédiaire par exemple, d'un cône de repêchage, et peuvent comprendre un mécanisme électrique et/ou mécanique quand elles sont utilisées avec un câble pour supporter le câble et y être connectées, tout en permettant la transmission à travers ces derniers. La ou les bornes peuvent également comprendre une interface pour être connectées en fonctionnement au système de télémétrie par WDP 58 (Figure 1). Il peut également être souhaitable de placer d'autres dispositifs, tels que des modems câble, un ou plusieurs capteurs, des horloges, un processeur, des mémoires, des diagnostics, des générateurs d'énergie et/ou d'autres dispositifs capables d'opérations en fond de trou, dans la ou les bornes et/ou l'ensemble. La ou les bornes, par exemple quand elles sont utilisées avec un câble comme l'élément de transmission 56, peuvent comprendre un verrou pour verrouiller de manière réversible l'extrémité du câble et être également configurées de manière à transférer un signal. Le mécanisme de verrouillage réversible du verrou peut être de n'importe quel type connu dans l'art, et peut être configuré pour s'ouvrir en cas de tension suffisante sur le câble. Quand le câble n'est pas utilisé comme élément de transmission 56, il peut être souhaitable d'inclure une configuration à travers l'alésage dans la borne 54, pour permettre le -1.2- repêchage des composants de fond. Un modem câble, un ou plusieurs capteurs, une mémoire, des diagnostics et/ou un générateur d'énergie peuvent également être placés dans la seconde borne 54. L'ensemble de télémétrie 50 peut être configuré pour comprendre une ou plusieurs longueurs standard de tige de forage et/ou d'élément de transmission 56. La longueur de l'ensemble peut être variable. Différentes longueurs peuvent être obtenues en coupant ou en enroulant cette partie de l'élément de transmission 56 qui excède la distance nécessaire pour connecter en fonctionnement les bornes 52, 54, ou en laprolongeant sur un nombre variable de tiges de forage. Dans une configuration où l'élément de transmission 56 comprend un câble, une ou plusieurs des bornes 52, 54 peuvent comprendre une bobine ou une configuration similaire pour l'enroulement du câble excédentaire. La bobine ou la configuration similaire peut être contrainte à exercer et/ou à maintenir une pression voulue sur le câble, protégeant le câble avantageusement des dégâts dus aux variations de la distance entre les bornes 52, 54. De telles configurations permettent de plus avantageusement d'utiliser des longueurs sub-optimales de câble pour une longueur de transmission particulière, et d'utiliser des longueurs standardisées de câble pour traverser des distances variables. Quand ils sont utilisés avec un câble ou d'autres éléments de transmission qui ne sont pas des tiges 56a, une ou plusieurs tiges de forage peuvent également être placées entre les bornes 52, 54 de l'ensemble de télémétrie 50. Cette tige de forage peut être utilisée pour protéger l'élément de transmission 56 placé entre ces dernières et/ou y abriter les composants. L'ensemble de télémétrie 50 peut être placé pour traverser au moins une partie du système de télémétrie par WDP. En traversant une partie du système WDP, au moins une partie du système WDP peut être éliminée et remplacée par l'ensemble de télémétrie. Dans certains cas, l'ensemble fait double emploi avec le système WDP existant pour assurer une redondance. Cette redondance peut être utilisée pour offrir une assurance supplémentaire pour la communication et/ou les diagnostics. Par exemple, une telle configuration peut également fournir avantageusement un système pour diagnostiquer une longueur de WDP en fournissant un autre système pour la transmission des signaux de manière à ce que les signaux transmis par l'ensemble de télémétrie 50 puissent être comparés à ceux transmis par - 13 - une partie faisant double emploi du système de télémétrie par WDP. Les différences entre les signaux transmis par l'ensemble de télémétrie 50 et ceux transmis par la partie faisant double emploi du système de télémétrie par WDP peuvent être utilisées pour identifier et/ou localiser les erreurs de transmission dans une ou plusieurs WDP. De plus, de telles différences peuvent également être utilisées pour identifier et/ou localiser les erreurs de transmission dans l'ensemble de télémétrie 50. L'ensemble de télémétrie 50 peut traverser une ou plusieurs tiges de forage dans différentes parties de la garniture de forage 12 et/ou de l'outil de fond. Différents composants, outils ou dispositifs peuvent être placés dans une ou plusieurs de ces tiges de forage. De cette manière, l'ensemble de télémétrie 50 peut faire double emploi avec les parties du BHA et/ou de la garniture de forage et contenir différents composants utilisés pour des fonctions de mesure, télémétrie, énergie ou autre en fond de trou. Les Figures 5A et 5B dépeignent un ou plusieurs ensembles de télémétrie 50 placés sur ou aux alentours de différentes parties du système de télémétrie par tiges de forage câblées 58 et de l'outil de fond pour transférer des signaux entre ceux-ci. Dans l'exemple illustré, ces ensembles sont équipés de câbles 56a. Les ensembles de télémétrie 50 peuvent être situés dans la garniture de forage 12 et/ou une partie supérieure du BHA 30. La Figure 5A dépeint schématiquement une partie en fond de trou du système de communication sur puits de forage 33 de la Figure 1. Comme illustré à la Figure 5A, le système de télémétrie par WDP 58 est connecté en fonctionnement au BHA 30 par l'intermédiaire de deux ensembles de télémétrie 50a, 50b. Les ensembles de télémétrie 50a, 50b sont placés en dessous du WDP 58. Les ensembles de télémétrie peuvent être connectés en fonctionnement au système de télémétrie par WDP 58 et/ou au BHA 30 par l'intermédiaire d'une variété de connexions fonctionnelles. Comme illustrée, la connexion fonctionnelle peut être une réduction de télémétrie 60, un adaptateur de télémétrie 62 et/ou des tiges de forage supplémentaires 64 ayant un lien de communication pour transférer des signaux du ou des ensembles au système de télémétrie par WDP et/ou à l'outil de fond. La réduction de télémétrie 60 est adaptée pour connexion avec différents composants dans le BHA 30 pour communication avec celui-ci. - 14 - La réduction de télémétrie 60 peut être équipée d'un processeur pour analyser les signaux la traversant. Les tiges de forage supplémentaires 64 sont équipées de dispositifs de communication et de processeurs pour analyser les signaux et communiquer avec les ensembles. L'adaptateur de télémétrie 62 est adapté pour connexion au système de télémétrie par WDP 58 pour communication avec celui-ci. Les différentes connexions fonctionnelles peuvent fonctionner pour, entre autres choses, assurer une interface avec le système de télémétrie par WDP 58, le BHA 30 et d'autres composants pour permettre la communication entre ces derniers. Les connexions fonctionnelles peuvent comprendre des diagnostics n'utilisant des WDP et/ou n'utilisant pas de WDP, des capteurs, des horloges, des processeurs, une mémoire et/ou un générateur d'énergie. Optionnellement, les connexions fonctionnelles 62, 64 et 60 peuvent être adaptées pour connexion à un ou plusieurs types de systèmes de télémétrie par WDP. Une borne 52 d'un ensemble de télémétrie supérieur 50a est connecté en fonctionnement au système de télémétrie par WDP 58 par l'intermédiaire d'un adaptateur de télémétrie 62. Le système de télémétrie par WDP et/ou l'ensemble peut comprendre une ou plusieurs réductions répétitrices (non illustrées) pour amplifier, reformer et/ou moduler/démoduler un signal transmis par l'ensemble de télémétrie 50 et le système de télémétrie par WDP 58.

Dans l'exemple de la Figure 5A, deux ensembles de télémétrie 50a, 50b sont illustrés. Quand une pluralité d'ensembles de télémétrie 50 sont utilisés, une ou des tiges de forage supplémentaires 64, contenant des outils tels que des outils de mesure et/ou des réductions de capteur 64, peuvent être placées entre les ensembles de télémétrie 50. Une borne inférieure 54 de l'ensemble de télémétrie inférieur 50b est connectée en fonctionnement à une réduction de télémétrie en fond de trou 60 de l'outil de fond. La réduction de télémétrie en fond de trou 60 est un composant de la connexion fonctionnelle entre l'ensemble de télémétrie 50 et un ou plusieurs outils situés dans le BHA 30. Les communications entre une réduction de télémétrie en fond de trou 60 et de tels outils peuvent utiliser un langage standardisé entre les outils, tels qu'un protocole de signaux, ou peuvent avoir différents langages avec un adaptateur entre ces derniers pour la traduction. Comme illustrée à la - 15 - Figure 5A, la réduction de télémétrie en fond de trou 60 peut être placée dans le BHA 30 de manière à ce que l'ensemble de télémétrie inférieur 50b traverse une partie supérieure du BHA 30. La réduction de télémétrie en fond de trou 60 peut aussi être située entre la garniture de forage 12 et le BHA 30 de manière à ce que l'ensemble de télémétrie inférieur connecté en fonctionnement 50b soit placé au-dessus du BHA 30, dans la garniture de forage 12. Les outils auxquels la réduction de télémétrie en fond de trou 60 peut être connectée en fonctionnement peuvent comprendre un ou plusieurs LWD, MWD, systèmes de forage rotary orientable (RSS), moteurs, stabilisateurs et/ou autres outils de fond typiquement situés dans le BHA 30. Le court-circuitage d'un ou plusieurs de ces composants élimine le besoin d'établir un lien de communication à travers de tels composants. Dans certains cas, la possibilité de court-circuiter certains composants, tels que des coulisses de forage, stabilisateurs et autres tiges de forage à parois épaisses, permet de réduire certains coûts et d'améliorer la performance.

Comme illustré à la Figure 5B, un ensemble de télémétrie 50 peut traverser une partie de la garniture de forage 12, en dessous d'une partie du système de télémétrie par WDP 58 et dans une partie supérieure du BHA 30. En court-circuitant la partie supérieure du BHA 30, l'ensemble de télémétrie 50 est conçu pour traverser la partie de la garniture de forage 12 occupée par de tels composants.

Comme illustré à la Figure 5B, une ou plusieurs des connexions fonctionnelles peuvent être incorporées dans l'ensemble 50. L'adaptateur de télémétrie 62 est fonctionnellement placé à l'intérieur de l'ensemble de télémétrie 50 pour assurer la connexion de communication avec le système WDP 58. De manière similaire, bien que la réduction de télémétrie 60 soit illustrée comme un élément séparé de l'ensemble de télémétrie, la réduction de télémétrie 60 pourrait faire partie intégrante de l'ensemble. Une réduction de télémétrie en fond de trou 60 est placée dans le BHA 30 et est connectée en fonctionnement à un ou plusieurs composants (non illustrés) placés dans la partie inférieure du BHA 30 (par exemple, LWD, MWD, systèmes de forage rotary orientable, moteurs et/ou stabilisateurs). Optionnellement, la réduction de télémétrie en fond de trou 60 peut être située au-dessus ou entre différents outils, tels que les outils -16-LWD/MWD du BHA 30, et connectée en fonctionnement à l'ensemble 50 et aux outils du BHA 30. Comme discuté ci-dessus, la réduction de télémétrie en fond de trou 60 est connectée en fonctionnement à la borne 54 de l'ensemble de télémétrie 50, et peut être intégrée à la borne 54 de l'ensemble de télémétrie 50.

Bien que les Figures 5A et 5B dépeignent des configurations spécifiques pour le placement d'un ensemble de télémétrie 50 dans un système de communication sur puits de forage, il sera apprécié qu'un ou plusieurs ensembles de télémétrie 50 peuvent être placés dans une ou plusieurs masses-tiges. Le ou les ensembles de télémétrie 50 peuvent traverser une partie de la garniture de forage 12 et/ou une partie de l'outil de fond. L'ensemble de télémétrie 50 est de préférence placé pour assurer un lien de communication entre le système de télémétrie par tiges de forage câblées 58 et les composants de fond. De cette manière, l'ensemble de télémétrie 50 peut court-circuiter les dispositifs qui peuvent empêcher les communications et/ou assurer un lien efficace entre les parties de la garniture de forage 12 et/ou de l'outil de fond.

En se référant maintenant aux Figures 6A et 6B, des configurations supplémentaires dépeignant un ensemble de télémétrie 50 sont fournies. Dans les exemples illustrés aux Figures 6A et 6B, l'ensemble de télémétrie ne nécessite pas de fil 56a. Cet ensemble de télémétrie 50 comporte une tige spécialisée 56b à la place de l'élément de transmission câblé 56a (par exemple, câble) de l'ensemble de télémétrie 50 utilisé aux Figures 5A et 5B. Cette tige de forage spécialisée peut être, par exemple, une tige de forage conductrice ayant une partie métallique reliant les bornes. La partie métallique est adaptée pour transférer un signal entre les bornes. Des exemples de telles techniques pour transférer des signaux entre des bornes utilisant une tuyauterie métallique sont dévoilés dans les brevets US n 4953636 et 4095865. Au moins un ensemble de télémétrie 50 est connecté en fonctionnement à un système de télémétrie par WDP 58 de la garniture de forage 12 de manière à ce qu'un signal puisse être transféré entre la réduction de télémétrie en surface (45 à la Figure 1) et le BHA 30. Comme illustré à la Figure 6A, l'ensemble de télémétrie 50 est placé entre le système de télémétrie par WDP 58 et le BHA 30. Un adaptateur de télémétrie 62 connecte en fonctionnement le système de télémétrie par WDP 58 à la borne 52 de l'ensemble de -17- télémétrie 50. Une réduction de télémétrie en fond de trou 60 est connecté à, ou fait partie intégrante d'une borne inférieure 54 de l'ensemble de télémétrie 50. La réduction de télémétrie en fond de trou 60 forme une connexion fonctionnelle entre l'ensemble de télémétrie 50 et un ou plusieurs composants du BHA 30.

Comme décrit ci-dessus, l'ensemble de télémétrie 50 peut être placé de manière à ce qu'il traverse une partie supérieure du BHA 30, et soit connecté en fonctionnement à un ou plusieurs outils placés dans la partie inférieure du BHA 30. Les signaux transférés à travers des exemples utilisant une tige de forage spécialisé faisant office d'élément de transmission 56 circulent typiquement de manière conductrice, cependant, les bornes 52, 54 peuvent être configurées pour transférer le signal à des composants adjacents de la garniture de forage 12. L'exemple illustré à la Figure 6A dépeint un ensemble traversant une partie du BHA 30. Cependant, l'ensemble peut traverser au moins une partie du système de télémétrie par WDP et/ou du BHA selon les besoins. En se référant maintenant à la Figure 6B, l'ensemble de télémétrie 50 est situé au- dessus du système de télémétrie par WDP 58. La borne inférieure 54 de l'ensemble de télémétrie 50 est connectée en fonctionnement au WDP 58 par l'intermédiaire de l'adaptateur de télémétrie 62. À son extrémité supérieure, une borne supérieure 52 de l'ensemble de télémétrie 50 est connectée en fonctionnement à la réduction de télémétrie en surface (45 à la Figure 1). Un adaptateur de télémétrie supplémentaire peut être placé entre l'ensemble et la réduction de télémétrie en surface et l'ensemble pour transférer un signal entre ces derniers. La réduction de télémétrie en surface 45 peut faire partie intégrante de la borne supérieure 52 de l'ensemble de télémétrie 50 et/ou l'adaptateur de télémétrie. À son extrémité inférieure, le système de télémétrie par WDP 58 est connecté en fonctionnement au BHA 30 au moyen d'une réduction de télémétrie 60, comme décrit ci-dessus.

Il peut être souhaitable dans différentes configurations de configurer les réductions et/ou les adaptateurs de télémétrie du système de fond pour comprendre un ou plusieurs émetteurs et/ou capteurs afin de maintenir des communications à un ou deux sens avec une unité de contrôle en surface 4. Dans différentes configurations, il peut être souhaitable de connecter en fonctionnement des réductions 45, 60 et/ou un adaptateur de télémétrie 62 à une ou aux deux extrémités d'un ensemble de télémétrie, d'un système de télémétrie par -18- WDP 58, ou d'une tige spécialisée (par exemple, conductrice). Un ou plusieurs des différents connecteurs fonctionnels peuvent faire partie intégrante ou être séparés des parties de l'ensemble, telle qu'une borne adjacente, et/ou des parties du système de télémétrie par WDP et/ou du BHA. Différentes combinaisons de différents ensembles avec un ou plusieurs systèmes de télémétrie par WDP, BHA et/ou connexions fonctionnelles sont possibles. Par exemple, un ensemble avec un câble peut être placé au-dessus du système de télémétrie par WDP comme illustré à la Figure 6B. Sauf spécification contraire, l'ensemble de télémétrie, le WDP, les réductions de télémétrie, les adaptateurs de télémétrie et/ou d'autres composants décrits dans différents exemples des présentes peuvent être placés à n'importe quel autre emplacement dans la garniture de forage, et l'un par rapport à l'autre. De plus, il peut être avantageux de combiner des ensembles de télémétrie 50 avec ou sans câble 56a à l'intérieur du même système pour site de forage 1. Les configurations et dispositions particulières décrites ne sont pas conçues pour être compréhensives, mais seulement représentatives d'un nombre limité de configurations concrétisant les technologies décrites. Bien que l'invention ait été décrite par rapport à un nombre restreint d'exemples, l'homme de métier, ayant le bénéfice de cette divulgation, comprendra que d'autres exemples peuvent être conçus sans qu'ils s'écartent pas du domaine d'application de l'invention tel que dévoilé aux présentes. Par conséquent, le domaine d'application de l'invention ne doit être limité que par les revendications jointes.20

Claims

Revendications

: 1. Un ensemble de télémétrie pour transférer des signaux entre une unité de contrôle en surface et un outil de fond par l'intermédiaire d'un système de télémétrie par tiges de forage câblées, l'outil de fond déployé par l'intermédiaire d'une garniture de forage dans un puits de forage pénétrant une formation souterraine, comprenant : une première borne connectable en fonctionnement au système de télémétrie par tiges de forage câblées pour communication avec ce dernier ; une seconde borne connectable en fonctionnement à soit l'unité de contrôle en surface, soit l'outil de fond pour communication avec ces derniers ; et au moins un élément de transmission connectant en fonctionnement la première borne à la seconde borne ; caractérisé en ce que l'ensemble de télémétrie est positionnable de manière à ce que l'ensemble de télémétrie traverse au moins une partie de l'outil de fond ou du système de télémétrie par tiges de forage câblées ou d'une combinaison de ces derniers, disposition grâce à laquelle les signaux court-circuitent au moins la partie de ces derniers.
2. L'ensemble de télémétrie de la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde borne est connectable en fonctionnement à l'unité de contrôle en surface par l'intermédiaire d'une réduction en surface.
3. L'ensemble de télémétrie de la revendication 2, caractérisé en ce que l'au moins un élément de transmission est extensible à travers au moins une partie du système de télémétrie par tiges de forage câblées.
4. L'ensemble de télémétrie de la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde borne est connectable en fonctionnement à l'outil de fond.-20-
5. L'ensemble de télémétrie de la revendication 4, caractérisé en ce que l'au moins un élément de transmission est extensible à travers au moins une partie du système de télémétrie par tiges de forage câblées.
6. L'ensemble de télémétrie de la revendication 4, caractérisé en ce que l'au moins un élément de transmission est extensible à travers au moins une partie de l'outil de fond.
7. L'ensemble de télémétrie de la revendication 4, caractérisé en ce que l'au moins un élément de transmission est extensible à travers au moins une partie de l'outil de fond et au moins une partie du système de télémétrie par tiges de forage câblées.
8. L'ensemble de télémétrie de la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde borne est connectable en fonctionnement à l'outil de fond par l'intermédiaire d'une réduction de télémétrie.
9. L'ensemble de télémétrie de la revendication 1, caractérisé en ce que la première borne est connectable en fonctionnement au système de télémétrie par tiges de forage câblées par l'intermédiaire d'un adaptateur de télémétrie.
10. L'ensemble de télémétrie de la revendication 1, caractérisé en ce qu'un mode de transmission de l'ensemble de télémétrie est au moins conducteur, inductif ou optique.
11. L'ensemble de télémétrie de la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de transmission comprend un câble.
12. L'ensemble de télémétrie de la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de transmission comprend au moins une tige de forage conductrice, la tige de forage conductrice formant au moins une partie de la garniture de forage, de l'outil de fond ou d'une combinaison de ces derniers.
13. L'ensemble de télémétrie de la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de télémétrie traverse une partie supérieure de l'outil de fond.-21 -
14. L'ensemble de télémétrie de la revendication 13, caractérisé en ce que la seconde borne est connectée en fonctionnement à au moins un composant situé dans une partie inférieure de l'outil de fond.
15. Un système de communication pour un site de forage ayant une unité de contrôle en surface et un outil de fond, l'outil de fond déployé par l'intermédiaire d'une garniture de forage dans un puits de forage pénétrant une formation souterraine, comprenant : au moins un système de télémétrie par tiges de forage câblées placé dans au moins une partie de la garniture de forage, l'au moins un système de télémétrie par tiges de forage câblées adapté pour transférer des signaux entre l'unité de contrôle en surface et l'outil de fond ; et au moins un ensemble de télémétrie comprenant : une première borne connectable en fonctionnement au système de télémétrie par tiges de forage câblées pour communication avec ce dernier ; une seconde borne connectable en fonctionnement à soit l'unité de contrôle en surface, soit l'outil de fond pour communication avec ces derniers ; et au moins un élément de transmission connectant en fonctionnement la première borne à la seconde borne ; caractérisé en ce que l'ensemble de télémétrie est positionnable de manière à ce que l'ensemble de télémétrie traverse au moins une partie de l'outil de fond ou du système de télémétrie par tiges de forage câblées ou d'une combinaison de ces derniers, disposition grâce à laquelle les signaux court-circuitent au moins la partie de ces derniers.
16. Le système de communication sur puits de forage de la revendication 15, comprenant de plus au moins une réduction de télémétrie connectée en fonctionnement à l'au moins un ensemble de télémétrie et l'au moins un outil de fond.
17. Le système de communication sur puits de forage de la revendication 15, comprenant de plus au moins une tige de forage supplémentaire positionnable entre au moins deux des au moins un ensembles de télémétrie.- 22 -
18. Le système de communication sur puits de forage de la revendication 15, caractérisé en ce qu'un élément de transmission de l'ensemble de télémétrie comprend un câble.
19. Le système de communication sur puits de forage de la revendication 15, caractérisé en ce qu'un élément de transmission de l'ensemble de télémétrie comprend une tige de forage conductrice.
20. Le système de communication sur puits de forage de la revendication 15, comprenant de plus un adaptateur de télémétrie pour connecter en fonctionnement l'ensemble de télémétrie au système de télémétrie par tiges de forage câblées.
21. Le système de communication sur puits de forage de la revendication 15, comprenant de plus une réduction en surface connectée en fonctionnement entre l'unité de contrôle en surface et le système de télémétrie par tiges de forage câblées.
22. Le système de communication sur puits de forage de la revendication 21, caractérisé en ce que l'ensemble de télémétrie est connecté en fonctionnement à l'unité de contrôle en surface par l'intermédiaire de la réduction en surface.
23. Le système de communication sur puits de forage de la revendication 15, caractérisé en ce que le système de télémétrie par tiges de forage câblées est câblé, sans fil ou une combinaison de ces derniers.
24. Une méthode de communication entre une unité de contrôle en surface et un outil de fond par l'intermédiaire d'un système de télémétrie par tiges de forage câblées, l'outil de fond déployé par l'intermédiaire d'une garniture de forage dans un puits de forage pénétrant une formation souterraine, comprenant : la connexion en fonctionnement d'une première borne d'au moins un ensemble de télémétrie au système de télémétrie par tiges de forage câblées pour communication avec ce dernier ; la connexion en fonctionnement d'une seconde borne de l'au moins un ensemble de télémétrie à un outil de fond ou une unité de contrôle en surface pour communication avec ces derniers ; et- 23 - la connexion en fonctionnement d'un élément de transmission entre les première et seconde bornes de manière à ce que l'au moins un ensemble de télémétrie traverse au moins une partie de l'outil de fond, du système de télémétrie par tiges de forage câblées ou d'une combinaison de ces derniers ; et le transfert d'un signal entre l'unité de contrôle en surface et l'outil de fond par l'intermédiaire de la tige de forage câblée et de l'ensemble de télémétrie.
25. La méthode de la revendication 24, caractérisée en ce qu'une partie de la garniture de forage, de l'outil de fond ou de combinaisons de ces derniers est court-circuitée lorsque les signaux sont transférés à travers l'ensemble de télémétrie.10