FR2910926A1 - Systeme d'echantillonnage de fluide - Google Patents

Abstract

Un système d'échantillonnage de fluide récupère un échantillon de fluide de formation d'une formation (F) entourant un puits de forage (17) situé le long d'un axe du puits de forage, dans lequel la formation contient un fluide vierge et un fluide contaminé. Le système comprend une entrée d'échantillonnage (36), une première entrée de garde (38) adjacente à l'entrée d'échantillonnage et espacée de l'entrée d'échantillonnage dans une première direction le long de l'axe du puits de forage, et une seconde entrée de garde (40) adjacente à l'entrée d'échantillonnage et espacée de l'entrée d'échantillonnage dans une seconde direction opposée le long de l'axe du puits de forage. Au moins une conduite de nettoyage (58) est connectée de manière fluidique à la première et seconde entrées de garde (36, 38) pour transférer le fluide contaminé, et une conduite d'évaluation (52) est connectée de manière fluidique à l'entrée d'échantillonnage pour recueillir du fluide vierge.

Description

APPAREILS ET PROCÉDÉS D'ÉCHANTILLONNAGE DE FLUIDE DE FORMATION

ANTÉCÉDENTS Domaine technique Cette divulgation concerne généralement les études des formations souterraines, et plus particulièrement les appareils et procédés pour réduire la contamination des fluides de formation soutirés dans un outil d'échantillonnage et d'essai des formations en fond de puits.

Description de l'art pertinent Les puits sont généralement forés dans le sol ou le fond océanique pour récupérer des dépôts naturels de pétrole et de gaz, ainsi que d'autres matériaux désirables, qui sont piégés dans les formations géologiques de la croûte terrestre. Un puits est typiquement foré en utilisant un trépan fixé à l'extrémité inférieure d'une garniture de forage. Le fluide de forage, ou boue , est typiquement pompé vers le bas dans la garniture de forage jusqu'au trépan. Le fluide de forage lubrifie et refroidit le trépan, et il transporte les déblais de forage jusqu'à la surface dans l'espace annulaire entre la garniture de forage et la paroi du puits de forage. Pour que l'exploration du pétrole et du gaz donne des résultats, il est nécessaire d'avoir des informations sur les formations souterraines qui sont pénétrées par un puits de forage. Par exemple, un aspect de l'évaluation des formations standard concerne les mesures de la pression de la formation et de la perméabilité de la formation. Ces mesures sont essentielles pour prédire la capacité de production et la durée de production d'une formation souterraine. Une technique pour la mesure des propriétés de la formation et du fluide comprend la descente d'un outil au câble dans le puits pour mesurer des propriétés de la formation. Un outil au câble est un outil de mesure qui est suspendu à un câble métallique en communication électrique avec un système de contrôle situé en surface. L'outil est descendu dans un puits de manière à ce qu'il puisse mesurer des propriétés de la formation aux profondeurs souhaitées. Un outil au câble typique peut comprendre une sonde qui peut être appuyée contre la paroi du puits de forage pour établir une communication fluidique avec la formation. Ce type d'outil au câble est souvent appelé un tester de formation . En utilisant la sonde, un tester de formation mesure la pression des fluides de la formation et génère une impulsion de pression qui est utilisée pour déterminer la perméabilité de la formation. Le tester de formation soutire également typiquement un échantillon du fluide de formation qui est ensuite soit transporté jusqu'à la surface pour analyse, soit analysé en fond de puits. Afin d'utiliser n'importe quel outil au câble, que l'outil soit un outil de résistivité, de porosité ou d'essai de couche, la garniture de forage doit être retirée du puits de manière à ce que l'outil puisse être descendu dans le puits. Ceci est appelé une manoeuvre . De plus, les outils au câble doivent être descendus jusqu'à la zone d'intérêt, généralement au fond du trou, ou près du fond du trou. Une combinaison de retrait de la garniture de forage et de descente des outils au câble jusqu'en fond de puits sont des opérations qui prennent du temps, parfois jusqu'à plusieurs heures, en fonction de la profondeur du puits de forage. À cause de la dépense et du temps d'appareil de forage importants nécessaires pour effectuer une manoeuvre de la tige de forage et descendre les outils au câble jusqu'au fond du puits de forage, les outils au câble sont généralement utilisés seulement quand l'information est absolument nécessaire ou quand une manoeuvre de la garniture de forage est effectuée pour une autre raison, comme pour changer le trépan. Des exemples de testers de formation au câble sont décrits, par exemple, dans les brevets US n 3934468, 4860581, 4893505, 4936139 et 5622223. Pour éviter ou minimiser le temps mort associé à la manoeuvre de la garniture de forage, une autre technique pour mesurer des propriétés de la formation a été mise au point dans laquelle des outils et dispositifs sont placés à proximité du trépan dans un système de forage. Par conséquent, les mesures de la formation sont effectuées au cours du procédé de forage et la terminologie généralement utilisée dans l'art est la mesure en cours de forage (MWD) et la diagraphie en cours de forage (LWD). Une variété d'outils de forage de MWD et de LWD en fond de puits est disponible commercialement.

La MWD concerne typiquement la mesure de la trajectoire du trépan ainsi que de la température et de la pression du puits de forage, alors que la LWD concerne la mesure des paramètres ou propriétés de la formation, telles que la résistivité, la porosité, la perméabilité et la vitesse du son, entre autres. Des données en temps réel, telles que la pression de la formation, permettent à la compagnie de forage de prendre des décisions concernant la densité et la composition de la boue de forage, ainsi que des décisions sur la vitesse d'avancement et le poids sur l'outil, au cours du procédé de forage. Bien que la LWD et la MWD aient des significations différentes pour l'homme de métier, cette distinction ne fait pas partie de cette divulgation, et par conséquent cette divulgation ne fait pas de distinction entre les deux termes. L'évaluation de la formation, que ce soit au cours d'une opération au câble ou en cours de forage, exige souvent que le fluide de la formation soit soutiré dans un outil de fond pour essai et/ou échantillonnage. Différents dispositifs d'échantillonnage, typiquement appelés sondes, sont déployés à partir de l'outil de fond pour établir une communication fluidique avec la formation entourant le puits de forage et pour soutirer du fluide dans l'outil de fond. Une sonde typique est un élément circulaire déployé à partir de l'outil de fond et placé contre la paroi du puits de forage. Une garniture d'étanchéité en caoutchouc à l'extrémité de la sonde est utilisée pour créer un joint avec la paroi du puits de forage. Un autre dispositif utilisé pour former un joint avec la paroi latérale du puits de forage est dénommé garniture d'étanchéité double. Avec une garniture d'étanchéité double, deux bagues en élastomère sont déployées radialement autour de l'outil pour isoler une partie du puits de forage comprise entre les deux. Les bagues forment un joint avec la paroi du puits de forage et permettent que du fluide soit soutiré de la partie isolée du puits de forage dans une entrée de l'outil de fond.

Le dépôt de boue recouvrant le puits de forage est souvent utile pour aider la sonde et/ou les garnitures d'étanchéité doubles à assurer l'étanchéité avec la paroi du puits de forage. Une fois que l'étanchéité est assurée, du fluide de la formation est soutiré dans l'outil de fond à travers une entrée en réduisant la pression dans l'outil de fond. Des exemples de sondes et/ou de garnitures d'étanchéité utilisées dans des outils de fond sont décrits dans les brevets U.S. n 6301959, 4860581, 4936139, 6585045, 6609568 et 6719049 et la demande de brevet U.S. n 2004/0000433. L'évaluation du gisement peut être effectuée sur des fluides soutirés dans l'outil de fond alors que l'outil reste en fond de puits. Des techniques existent actuellement pour effectuer différents essais préliminaires, mesures et/ou collectes d'échantillons des fluides qui pénètrent dans l'outil de fond. Cependant, il a été découvert que lorsque le fluide de la formation passe dans l'outil de fond, différents contaminants, tels les fluides du puits de forage et/ou la boue de forage principalement sous la forme de filtrat de boue provenant de la zone envahie de la formation, peuvent pénétrer dans l'outil avec les fluides de la formation. La zone envahie est la partie de la formation s'étendant radialement au-delà de la couche de dépôt de boue recouvrant le puits de forage où le filtrat de boue a pénétré dans la formation, laissant la couche de dépôt de boue derrière lui. Ces contaminants du filtrat de boue peuvent affecter la qualité des mesures et/ou des échantillons de fluide de la formation. De plus, la contamination peut entraîner des retards onéreux dans les opérations du puits de forage en imposant des délais supplémentaires pour obtenir les résultats des essais et/ou des échantillons représentatifs du fluide de la formation. De plus, de tels problèmes peuvent aboutir à de faux résultats qui sont erronés et/ou inutilisables. Par conséquent, il est souhaitable que le fluide de la formation entrant dans l'outil de fond soit suffisamment propre ou vierge pour effectuer des essais valides. En d'autres mots, le fluide de la formation doit être peu ou pas contaminé. Des tentatives ont été faites pour empêcher les contaminants de pénétrer dans l'outil de fond avec le fluide de la formation. Par exemple, comme illustré dans le brevet U.S. n 4951749, des filtres ont été placés dans les sondes pour bloquer les contaminants et les empêcher de pénétrer dans l'outil de fond avec le fluide de la formation. De plus, comme illustré dans le brevet U.S. n 6301959, une sonde est équipée d'une bague de garde pour détourner les fluides contaminés du fluide propre lorsqu'il pénètre dans la sonde. Plus récemment, la demande de brevet U.S. n 2006/0042793 dévoile une sonde d'échantillonnage centrale avec une sonde de garde annulaire disposée autour d'une périphérie extérieure de la sonde d'échantillonnage, dans le but de détourner les fluides contaminés de la sonde d'échantillonnage. Malgré l'existence de techniques pour effectuer l'évaluation des formations et pour tenter de tenir compte de la contamination, il subsiste le besoin de manipuler l'écoulement des fluides à travers l'outil de fond pour réduire la contamination lorsqu'il pénètre dans l'outil de fond et/ou le traverse. Il est souhaitable que de telles techniques puissent détourner les contaminants du fluide propre. De plus, dans les applications en cours de forage, l'appareil de mesure est exposé à des forces extrêmes présentes au cours des opérations de forage. Tout appareil traversant transversalement la paroi d'une structure de garniture de forage, telle une sonde, affaiblira également cette structure. Par conséquent, il est souhaitable de concevoir un appareil de sondage tel que non seulement il minimise les forces en cours de forage, et/ou y résiste, mais également minimise toute faiblesse structurelle dans la garniture de forage causée par la présence de l'appareil de sondage.

SOMMAIRE DE LA DIVULGATION Un système d'échantillonnage de fluide est fourni pour récupérer un échantillon de fluide de formation d'une formation entourant un puits de forage situé le long d'un axe du puits de forage, la formation contenant un fluide vierge et un fluide contaminé. Le système comprend une entrée d'échantillonnage, une première entrée de garde adjacente à l'entrée d'échantillonnage et espacée de l'entrée d'échantillonnage dans une première direction parallèle à l'axe du puits de forage, et une seconde entrée de garde adjacente à l'entrée d'échantillonnage et espacée de l'entrée d'échantillonnage dans une seconde direction opposée parallèle à l'axe du puits de forage. Au moins une conduite de nettoyage est connectée de manière fluidique aux première et seconde entrées de garde pour laisser passer le fluide contaminé, et une conduite d'évaluation est connectée de manière fluidique à l'entrée d'échantillonnage pour recueillir du fluide vierge.

Dans une amélioration, l'entrée d'échantillonnage est prévue sur un ensemble sonde d'échantillonnage comprenant un mécanisme d'extension des entrées d'échantillonnage, la première entrée de garde est prévue sur un ensemble première sonde de garde comprenant un mécanisme d'extension de la première entrée de garde, et la seconde entrée de garde est prévue sur un ensemble seconde sonde de garde comprenant un mécanisme d'extension de la seconde entrée de garde, disposition selon laquelle l'entrée d'échantillonnage et les mécanismes d'extension de la première entrée de garde et de la seconde entrée de garde peuvent fonctionner indépendamment les uns des autres. Dans une amélioration associée, l'ensemble sonde d'échantillonnage comprend une garniture d'étanchéité d'entrée d'échantillonnage entourant complètement une périphérie extérieure de l'entrée d'échantillonnage, l'ensemble première sonde de garde comprend une garniture d'étanchéité de la première entrée de garde entourant complètement une périphérie extérieure de la première entrée de garde, et l'ensemble seconde sonde de garde comprend une garniture d'étanchéité de la seconde entrée de garde entourant complètement une périphérie extérieure de la seconde entrée de garde. Dans une autre amélioration, la garniture d'étanchéité d'entrée d'échantillonnage, la garniture d'étanchéité de la première entrée de garde et la garniture d'étanchéité de la seconde entrée de garde sont formées par des segments d'une garniture d'étanchéité en matériau composite ayant une périphérie extérieure essentiellement contiguë. Dans une amélioration, l'ensemble sonde d'échantillonnage, l'ensemble première sonde de garde et l'ensemble seconde sonde de garde sont prévus sur une lame de stabilisation d'un outil de forage.

Dans encore une autre amélioration, l'entrée d'échantillonnage, la première entrée de garde et la seconde entrée de garde sont intégralement prévues sur un ensemble sonde unique comprenant un mécanisme d'extension des entrées.

Dans encore une autre amélioration, la garniture d'étanchéité d'entrée comprend un segment de première garniture d'étanchéité situé entre l'entrée d'échantillonnage et la première entrée de garde et un second segment de garniture d'étanchéité situé entre l'entrée d'échantillonnage et la seconde entrée de garde.

Dans une amélioration associée, les premier et second segments de garniture d'étanchéité comprennent de plus un matériau de renfort. Dans une amélioration, une face extérieure de la 5 garniture d'étanchéité d'entrée comprend un canal de garde. Dans une autre amélioration, le système est associé à un outil au câble. Dans une autre amélioration, le système est 10 associé à un outil de forage. Un ensemble sonde est également dévoilé pour utilisation avec un système d'échantillonnage de fluide pour récupérer un échantillon de fluide de formation d'une formation entourant un puits de forage situé le 15 long d'un axe du puits de forage, la formation contenant un fluide vierge et un fluide contaminé. L'ensemble sonde comprend un mécanisme d'extension des entrées et une entrée d'échantillonnage couplée au mécanisme d'extension des entrées. Une première entrée 20 de garde est couplée au mécanisme d'extension des entrées, la première entrée de garde étant adjacente à l'entrée d'échantillonnage et espacée de l'entrée d'échantillonnage dans une première direction parallèle à l'axe du puits de forage. Une seconde entrée de garde 25 est couplée au mécanisme d'extension des entrées, la seconde entrée de garde étant adjacente à l'entrée d'échantillonnage et espacée de l'entrée d'échantillonnage dans une seconde direction opposée parallèle à l'axe du puits de forage. Une garniture 30 d'étanchéité d'entrée entoure complètement les périphéries extérieures de l'entrée d'échantillonnage, de la première entrée de garde et de la seconde entrée de garde. Dans une amélioration associée, la garniture d'étanchéité de sonde comprend un segment de première garniture d'étanchéité situé entre la sonde d'échantillonnage et la première sonde de garde et un second segment de garniture d'étanchéité situé entre la sonde d'échantillonnage et la seconde sonde de garde, disposition selon laquelle les premier et second segments de garniture d'étanchéité comprennent de plus un matériau de renfort. Dans une autre amélioration, une face extérieure de la garniture d'étanchéité de sonde comprend un canal de garde.

Dans une autre amélioration, le canal de garde comprend une section bague centrale entourant complètement une périphérie extérieure de la sonde d'échantillonnage, une section première bague de garde entourant complètement une périphérie extérieure de la première sonde de garde, une section seconde bague de garde entourant complètement une périphérie extérieure de la seconde sonde de garde, une première section lien comprise entre la section bague centrale et la section première bague de garde, et une seconde section lien comprise entre la section bague centrale et la section seconde bague de garde. Dans encore une autre amélioration, le canal de garde comprend une section bague de garde entourant complètement une périphérie extérieure de la première sonde de garde et au moins une première section ailes connectée à la section bague de garde et dirigée à l'écart de cette dernière. Dans encore une autre amélioration, le canal de garde comprend de plus une seconde section ailes connectée à la section bague de garde et dirigée à l'écart de cette dernière. Dans une amélioration, un second canal de garde est prévu ayant une section bague de garde entourant complètement une périphérie extérieure de la seconde sonde de garde et au moins une première section ailes connectée à la section bague de garde et dirigée à l'écart de cette dernière. Dans une amélioration associée, le canal de garde est défini par un insert de canal couplé à la garniture 15 d'étanchéité de sonde. Dans une autre amélioration, l'insert du canal est couplé mécaniquement à la garniture d'étanchéité de sonde. Dans encore une autre amélioration, l'entrée 20 d'échantillonnage, la première entrée de garde et la seconde entrée de garde sont couplées de manière pivotante au mécanisme d'extension des entrées. Un outil de fond est dévoilé qui est connecté à une garniture de forage placée dans un puits de forage 25 pénétrant une formation souterraine le long d'un axe du puits de forage. L'outil comprend une masse-tige ayant au moins une lame de stabilisation définissant un axe de la lame, un mécanisme d'extension des entrées abrité à l'intérieur de la lame de stabilisation et un 30 ensemble sonde couplé au mécanisme d'extension des entrées. L'ensemble sonde comprend une entrée d'échantillonnage ayant une portion d'embouchure avec une première dimension de profil dans une direction parallèle à l'axe de la lame et une seconde dimension de profil dans une direction perpendiculaire à l'axe de la lame, disposition selon laquelle la première dimension de profil est supérieure à la seconde dimension de profil. Une garniture d'étanchéité intérieure entoure complètement une périphérie extérieure de l'entrée d'échantillonnage, une entrée de garde est située complètement autour d'une périphérie extérieure de la garniture d'étanchéité intérieure et une garniture d'étanchéité extérieure entoure complètement une périphérie extérieure de l'entrée de garde.

Dans une amélioration, l'ensemble sonde est couplé de manière pivotante au mécanisme d'extension des entrées. Dans une autre amélioration, la portion d'embouchure présente un profil transversal de forme généralement ovale, avec la première dimension de profil constituant un axe majeur et la seconde dimension de profil constituant un axe mineur. Dans encore une autre amélioration, la seconde dimension de profil est inférieure à environ 90 mm. 25 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Pour une meilleure compréhension des procédés et appareils dévoilés, il convient de se référer aux réalisations illustrées en plus amples détails sur les 30 dessins joints, dans lesquels : La Figure 1 est une vue schématique, partiellement en coupe, d'un outil de fond avec un ensemble sonde conforme à la présente divulgation, dans lequel l'outil de fond est un outil de forage de fond; La Figure 2 est une vue schématique, partiellement en coupe, d'un outil de fond avec un ensemble sonde conforme à la présente divulgation, dans lequel l'outil de fond est un outil au câble; La Figure 3 illustre une réalisation d'un système 10 d'échantillonnage du fluide de formation fabriqué conformément à cette divulgation; La Figure 4 est une vue en coupe schématique du système d'échantillonnage du fluide de formation de la Figure 3; 15 Les Figures 5 et 6 illustrent schématiquement d'autres dispositions des sondes pour un système d'échantillonnage du fluide de formation similaire à celui de la Figure 3; La Figure 7 illustre d'autres systèmes 20 d'échantillonnage du fluide de formation; La Figure 8 illustre schématiquement l'écoulement du fluide en cours d'utilisation du système d'échantillonnage du fluide de formation de la Figure 7; 25 La Figure 9 illustre un autre système d'échantillonnage du fluide de formation; La Figure 10 est une vue détaillée d'une garniture d'étanchéité utilisée dans le système d'échantillonnage du fluide de formation de la Figure 9; 30 La Figure 11 est une vue en plan d'encore une autre réalisation d'un système d'échantillonnage du fluide de formation fabriqué conformément à cette divulgation; La Figure 12 est une vue en coupe du système d'échantillonnage du fluide de formation selon la ligne 5 A-A de la Figure 11; La Figure 13 est une vue en plan d'encore une autre réalisation d'un système d'échantillonnage du fluide de formation fabriqué conformément à cette divulgation; 10 La Figure 14 est une illustration schématique du système d'échantillonnage du fluide de formation abrité dans une lame de stabilisation inclinée d'une masse-tige; La Figure 15 est une illustration schématique d'un 15 autre système d'échantillonnage du fluide de formation similaire à celui de la Figure 14 abrité dans une lame de stabilisation verticale d'une masse-tige; La Figure 16 est une vue en plan agrandie du système d'échantillonnage du fluide de formation de la 20 Figure 15; Les Figures 17A et 17B sont des illustrations schématiques d'un système d'échantillonnage du fluide de formation ayant un ensemble sonde pivotant, fabriqué conformément à cette divulgation; et 25 La Figure 18 est une illustration schématique d'encore une autre réalisation de l'ensemble sonde, dans laquelle l'entrée est allongée pour utilisation sur une lame de stabilisation d'une masse-tige. Il doit être entendu que les dessins ne sont pas 30 nécessairement à l'échelle et que les réalisations dévoilées sont parfois illustrées schématiquement et en vues partielles. Dans certains cas, des détails qui ne sont pas nécessaires pour une compréhension des procédés et appareils dévoilés ou qui rendent d'autres détails difficiles à percevoir peuvent avoir été omis.

Il doit être entendu, évidemment, que cette divulgation n'est pas limitée aux réalisations particulières illustrées aux présentes.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE Cette divulgation concerne les configurations et ensembles sondes décrits ci-dessous qui peuvent être utilisés avec un outil de fond, soit dans un environnement de forage, soit dans un environnement au câble. Les appareils et procédés dévoilés aux présentes réduisent la contamination des échantillons de fluide de formation. Dans certaines améliorations, cette divulgation concerne le positionnement relatif de multiples ensembles sondes utilisables de manière indépendante. Dans une ou plusieurs autres améliorations, un système d'échantillonnage de fluide comprend un ensemble unique ayant de multiples sondes. De plus, une configuration de sonde particulièrement adaptée aux applications en cours de forage est dévoilée.

L'expression évaluation des formations en cours de forage concerne différentes opérations d'échantillonnage et d'essai qui peuvent être effectuées au cours du procédé de forage, telles que la collecte d'échantillons, le pompage de fluide, les essais préliminaires, les essais de pression, les analyses de fluide et les essais de résistivité, etc.

Il est souligné que évaluation des formations en cours de forage ne signifie pas obligatoirement que les mesures sont effectuées alors que le trépan est effectivement en train de percer la formation. Par exemple, la collecte et le pompage des échantillons sont habituellement effectués au cours de brefs arrêts du procédé de forage. C'est-à-dire que la rotation du trépan est arrêtée brièvement de manière à ce que les mesures puissent être effectuées. Le forage peut continuer une fois que les mesures ont été effectuées. Même dans les réalisations où les mesures ne sont faites qu'une fois le forage arrêté, les mesures peuvent encore être effectuées sans avoir à effectuer une manoeuvre de la garniture de forage.

Dans les réalisations données à titre d'exemple, un ensemble sonde conformément à la présente divulgation est transporté par un outil de fond, tel l'outil de forage 10 de la Figure 1 ou l'outil au câble 10' de la Figure 2. L'ensemble sonde peut également être utilisé dans d'autres outils de fond adaptés pour soutirer du fluide dans ces derniers, tels un tube d'intervention enroulé, un outil de perforation du tubage et d'autres variations d'outils de fond. La Figure 1 illustre un outil de forage de fond 10 déployé à partir d'un appareil de forage 5 et avancé dans la terre pour former un puits de forage 14. Le puits de forage pénètre une formation souterraine F contenant un fluide de formation 21. L'outil de forage de fond est suspendu à l'appareil de forage par une ou plusieurs masses-tiges 11 qui forment une garniture de forage 28. De la boue est pompée dans la garniture de forage 28 pour ressortir par le trépan 30 de l'outil de forage 10. La boue est pompée dans le puits de forage pour être renvoyée à la surface pour filtration et recirculation. Au fur et à mesure que la boue passe dans le puits de forage, elle forme une couche de boue ou dépôt de boue 15 le long du puits de forage 17. Une partie de la boue infiltre la formation pour former une zone envahie 25 de la formation F. Dans la réalisation illustrée, l'outil de forage 10 est équipé d'une sonde 26 pour établir une communication fluidique avec la formation F et soutirer le fluide 21 dans l'outil de fond, comme indiqué par les flèches. Comme illustrée à la Figure 1, la sonde est placée dans une lame de stabilisateur 23 de l'outil de forage et déployée à partir de celle-ci pour s'engager dans la paroi du puits de forage. La lame de stabilisateur 23 comprend une ou plusieurs lames qui sont en contact avec la paroi du puits de forage pour limiter le tremblement du trépan 30. Le tremblement est la tendance de la garniture de forage, lorsqu'elle tourne, à dévier de l'axe du puits de forage 17 et à causer le trépan à changer de direction. De manière avantageuse, une lame de stabilisateur 23 est déjà en contact avec la paroi du puits de forage, nécessitant ainsi moins d'extension d'une sonde pour établir une communication fluidique avec les fluides de la formation si la sonde est placée dans la lame de stabilisateur 23. Le fluide soutiré dans l'outil de fond en utilisant la sonde 26 peut être mesuré pour déterminer, par exemple, des paramètres d'essai préliminaire et/ou de pression. De plus, l'outil de fond peut être équipé de dispositifs, telles des chambres à échantillon, pour recueillir des échantillons de fluide pour récupération en surface. Des pistons de renfort 8 peuvent également être prévus pour aider à appliquer une force pour forcer l'outil de forage et/ou la sonde contre la paroi du puits de forage. L'outil de forage peut être l'un d'une variété d'outils de forage, tels un outil de mesure en cours de forage (MWD), un outil de diagraphie en cours de forage (LWD), un outil de perforation du tubage ou un autre système. Un exemple d'outil de forage utilisable pour effectuer différents essais en fond de puits est illustré dans la demande de brevet U.S.n 10/707152, déposée le 24 novembre 2003.

L'outil de forage de fond 10 peut être retiré du puits de forage et un outil au câble 10' (Figure 2) peut être descendu dans le puits de forage par l'intermédiaire d'un câble métallique 18. Un exemple d'un outil au câble capable d'effectuer des échantillonnages et/ou des essais est illustré dans les brevets U.S. n 4936139 et 4860581. L'outil de fond 10' est déployable dans le sondage 14 et suspendu dans celui-ci avec un câble métallique traditionnel 18 ou d'autres moyens de transport en dessous de l'appareil de forage 5. L'outil illustré 10' est équipé de différents modules et/ou composants 12 comprenant, mais sans s'y limiter, une sonde 26' pour établir une communication fluidique avec la formation F et soutirer le fluide 21 dans l'outil de fond comme illustré par les flèches. Des pistons de renfort 8 peuvent être prévus pour pousser davantage l'outil de fond contre la paroi du puits de forage et aider la sonde à s'engager dans la paroi du puits de forage. Les outils des Figures 1 et 2 peuvent être modulaires comme illustrés à la Figure 2 ou unitaires comme illustrés à la Figure 1, ou des combinaisons de ces derniers. En se référant à la Figure 3, un ensemble sonde 30 est renfoncé à l'intérieur d'une lame de stabilisation 32 d'une masse-tige 34. L'ensemble sonde 30 comprend une entrée d'échantillonnage 36, une première entrée de garde 38 et une seconde entrée de garde 40. Chacune des entrées 36, 38, 40 est orientée généralement transversalement par rapport à un axe longitudinal de la masse-tige 34 et est normalement dans une position rétractée de manière à ce que les entrées 36, 38, 40 soient abritées à l'intérieur d'une ou plusieurs cavités formées dans la lame de stabilisation 32. Un mécanisme d'extension des sondes dédié, tel un mécanisme hydraulique comme décrit dans les brevets U.S. n 6230557, 4860581 et 4936139 communément cédés au cessionnaire de la présente demande, est couplé en fonctionnement à chaque entrée 36, 38, 40 pour amener de manière sélective et indépendante l'entrée associée dans une position déployée. Dans la position déployée, l'entrée 36, 38 ou 40 peut être à l'extérieur de la cavité pour placer l'entrée dans une meilleure position pour contacter la paroi du puits de forage 17. Des pistons de renfort 42a-c sont extensibles pour déplacer l'ensemble sonde 30 vers la formation F. Alors que la réalisation donnée à titre d'exemple décrit des entrées qui sont extensibles, il sera apprécié que les entrées peuvent être nonextensibles et par conséquent fixes par rapport à la position de la masse-tige 34. De plus, l'ensemble sonde 30 peut comprendre un protecteur qui assure une protection mécanique des entrées au cours des opérations de forage et/ou des manoeuvres et qui assure une protection mécanique du dépôt de boue contre l'érosion générée par l'écoulement de la boue. Un tel protecteur est décrit dans le brevet U.S. n 6729399 communément cédé au cessionnaire de la présente demande.

Comme illustrées à la Figure 4, des conduites de fluide sont connectées aux entrées pour transporter soit du fluide de rejet, soit du fluide propre. Dans la réalisation illustrée, l'entrée d'échantillonnage 36 est connectée de manière fluidique à une conduite d'évaluation 52 par une conduite d'entrée 54a. Une conduite de dérivation 56a assure une communication fluidique entre la sonde d'échantillonnage 38 et une conduite de nettoyage 58. La première entrée de garde 38 est également connectée de manière fluidique aux conduites d'évaluation et de nettoyage 52, 58 par une conduite d'entrée 54b et une conduite de dérivation 56b, respectivement. De même, la seconde entrée de garde 40 est en communication fluidique avec les conduites d'évaluation et de nettoyage 52, 58 par une conduite d'entrée 54c et une conduite de dérivation 56c. Des vannes 60a-f sont prévues sur les conduites d'entrée et de dérivation 54, 56 pour diriger l'écoulement de fluide vers les conduites d'évaluation et de nettoyage 52, 58, selon les besoins. Des capteurs de fluide, tels des analyseurs optiques de fluide 46a, 46b, sont associés aux conduites 52, 58 pour fournir une rétroaction sur les caractéristiques ou d'autres informations concernant le fluide circulant dans les conduites. Une pompe 62 est couplée de manière fluidique aux conduites d'évaluation et de nettoyage 52, 58. Un ensemble de stockage d'échantillon (non illustré) peut communiquer de manière fluidique avec la conduite d'évaluation 52 en amont du point où la conduite d'évaluation 52 et la conduite de nettoyage 58 sont connectées pour assurer des moyens de collecte d'un échantillon de fluide propre. Une conduite de refoulement de pompe 64 peut assurer la communication entre la pompe et le puits de forage 14 pour rejeter le fluide de formation contaminé. La pompe 62 et les vannes 60a-f peuvent être commandées de différentes manières pour éliminer le fluide de formation contaminé du voisinage immédiat des sondes 36, 38, 40 et pour soutirer du fluide de formation propre dans la conduite d'évaluation 52, tels les procédés dévoilés dans la demande de brevet U.S. n 2006-0042793. Chacune des entrées 36, 38, 40 de l'ensemble sonde 30 comprend une garniture d'étanchéité pour assurer l'étanchéification avec la paroi du puits de forage 17. Comme illustrée aux Figures 3 et 4, une garniture d'étanchéité d'entrée d'échantillonnage 80 est prévue, qui entoure complètement une périphérie extérieure de l'entrée d'échantillonnage 36. De même, les garnitures d'étanchéité des première et seconde entrées de garde 82, 84 entourent complètement les périphéries extérieures des première et seconde entrées de garde 38, 40, respectivement.

Les entrées 36, 38, 40 sont placées l'une par rapport à l'autre de manière à réduire la quantité de contaminants qui atteint l'entrée d'échantillonnage 36. Dans la réalisation illustrée, la première entrée de garde 38 est adjacente à, et au-dessus de l'entrée d'échantillonnage 36 alors que la seconde entrée de garde 40 est adjacente à, et en dessous de l'entrée d'échantillonnage 36. Cette disposition des entrées minimise ou empêche le fluide provenant de la zone envahie de pénétrer dans l'entrée d'échantillonnage 36. La zone envahie 25 est la zone où le filtrat de boue est entré dans la formation F radialement à partir du puits de forage 14, laissant une couche de dépôt de boue recouvrant la paroi du puits de forage 17. Une fois que le fluide de formation souillé de filtrat provenant de la zone envahie a été retiré de la zone circonférentielle entourant les entrées 36, 38, 40, les première et seconde entrées de garde 38, 40 empêchent le filtrat de boue et le fluide contaminé de migrer axialement vers l'entrée d'échantillonnage 36. Par conséquent, l'entrée d'échantillonnage 36 recueille du fluide de formation contenant peu ou pas de contamination par le filtrat. La distance entre les entrées 36, 38, 40 doit assurer un équilibre entre performance et considérations structurelles. D'une part, il est souhaitable de positionner les entrées 36, 38, 40 aussi près l'une de l'autre que possible pour minimiser ainsi le volume de fluide qui doit être initialement pompé de la formation avant qu'un écoulement de fluide propre soit obtenu à l'entrée d'échantillonnage 36. D'autre part, chaque entrée 36, 38, 40 nécessite qu'une ouverture soit aménagée à travers un extérieur de l'outil de forage. Dans les applications en cours de forage, la masse-tige transportant l'ensemble sonde doit être structurellement saine pour résister aux forces subies au cours des opérations de forage. De plus, des entrées plus espacées 36, 38, 40 réduisent la probabilité de contamination croisée des écoulements dans chaque entrée. Pratiquement, par conséquent, il est préférable d'avoir un espacement entre chaque paire d'entrées adjacente d'au moins un diamètre d'entrée. Différentes autres configurations et combinaisons d'entrées peuvent être utilisées sans s'écarter du domaine d'application de cette divulgation. Par exemple, au lieu de fournir des entrées alignées verticalement comme illustrées aux Figures 3 et 4, l'entrée d'échantillonnage 36 peut être décalée azimuthalement par rapport aux première et seconde entrées de garde 38, 40, comme illustrées à la Figure 5. Dans cette réalisation, l'entrée d'échantillonnage 36 est située d'un premier côté de la masse-tige 11 alors que les première et seconde entrées de garde 38, 40 sont situées d'un second côté opposé de la masse-tige 11. Cette configuration est encore efficace pour empêcher le filtrat d'atteindre l'entrée d'échantillonnage 36 car les première et seconde entrées de garde 38, 40 retirent le fluide d'une zone de la formation comprise dans une bande annulaire entourant chaque entrée. À la place, une entrée de garde supplémentaire 86 peut être prévue comme illustrée à la Figure 6.

Une autre réalisation d'un ensemble sonde ayant de multiples entrées commandées par un mécanisme d'extension unique est illustrée aux Figures 7 et 8. Un ensemble sonde 100 est illustré comme étant renfoncé à l'intérieur d'une lame de stabilisateur 101 d'une masse-tige 103. L'ensemble sonde 100 comprend une entrée d'échantillonnage 102, une première entrée de garde 104 et une seconde entrée de garde 106. Les entrées 102, 104, 106 peuvent être couplées en fonctionnement à un mécanisme d'extension unique qui avance et rétracte simultanément les sondes ou, à la place, les entrées peuvent être non-extensibles. L'ensemble sonde 100 comprend de plus une garniture d'étanchéité unique 110 qui entoure complètement les périphéries extérieures de l'entrée d'échantillonnage 102, de la première entrée de garde 104 et de la seconde entrée de garde 106. Les entrées 102, 104, 106 sont généralement alignées verticalement, avec l'entrée d'échantillonnage 102 placée entre les première et seconde entrées de garde 104, 106. Un piston de renfort 107 est prévu pour positionner l'ensemble 100 adjacent à la paroi du puits de forage 17. En fonctionnement, la masse-tige 103 transportant l'ensemble sonde 100 est placée à l'intérieur du puits de forage 14, comme illustrée à la Figure 8. Pour effectuer un essai, l'ensemble sonde 100 est placé adjacent à la paroi du puits de forage 17, soit en déployant les entrées 102, 104, 106 à partir de la masse-tige 103, soit en déployant le piston de renfort 107, soit les deux, jusqu'à ce que la garniture d'étanchéité 110 entre en contact avec la paroi du puits de forage 17 et forme un joint avec le dépôt de boue 15. Comme discuté ci-dessus, la boue de forage s'infiltre dans la formation à travers la paroi du puits de forage 17 et crée une zone envahie 25 autour du puits de forage 14, laissant une couche de dépôt de boue 15 qui recouvre la paroi du puits de forage 17. La zone envahie 25 contient de la boue et d'autres fluides du puits de forage qui contaminent la formation avoisinante, y compris la formation F contenant une zone de fluide de formation propre 114. Comme illustré à la Figure 8, le fonctionnement de l'ensemble sonde 100 retirera le fluide de formation contaminé de la zone entourant immédiatement les entrées 102, 104, 106. En cours de fonctionnement, le filtrat peut continuer à migrer axialement à travers la zone envahie 25, soit vers le haut, soit vers le bas. Un tel filtrat migrant éventuel sera retiré par les première et seconde entrées de garde 104, 106 avant d'atteindre l'entrée d'échantillonnage 102, permettant ainsi à l'entrée d'échantillonnage 102 de recueillir des échantillons de fluide de formation essentiellement propres. Les Figures 9 et 10 illustrent une autre réalisation d'un ensemble sonde unique présentant de multiples entrées. Un ensemble sonde 120 est illustré couplé à une masse-tige 122. L'ensemble sonde 120 comprend une entrée d'échantillonnage 124, une première entrée de garde 126 et une seconde entrée de garde 128. Une garniture d'étanchéité unique 130 est prévue avec une partie extérieure 132 entourant les parties extérieures de l'entrée d'échantillonnage 124, de la première entrée de garde 126 et de la seconde entrée de garde 128. La garniture d'étanchéité 130 comprend également un premier segment intérieur 134 compris entre l'entrée d'échantillonnage 124 et la première entrée de garde 126, et un second segment intérieur 136 compris entre l'entrée d'échantillonnage 124 et la seconde entrée de garde 128. Dans la réalisation illustrée, les périphéries extérieures des entrées 124, 126, 128 définissent une forme ovale qui est interrompue par les premier et second segments de garniture d'étanchéité 134, 136. Dans cette disposition, les entrées 124, 126, 128 sont placées plus proches les unes des autres dans la direction verticale, ce qui peut améliorer la clarté de l'échantillon de fluide de formation récupéré par la sonde d'échantillonnage 124. Les premier et second segments de garniture d'étanchéité 134, 136 peuvent être renforcés pour améliorer leur résistance aux différences de pression. Un matériau de renfort, tel un métal, matériau composite ou autre matériau à haute résistance, peut être moulé sur les premier et second segments 134, 136 de la garniture d'étanchéité en caoutchouc 130. Les premier et second segments 134, 136 empêchent le filtrat de migrer verticalement dans l'entrée d'échantillonnage 124. Alors que les sections latérales droite et gauche de l'entrée d'échantillonnage 124 sont laissées relativement non-protégées, il a été déterminé que la zone circonférentielle entourant l'entrée d'échantillonnage 124 reste relativement exempte de filtrat une fois qu'il a été initialement évacué, et que les première et seconde entrées de garde 126, 128 empêchent la migration verticale dans cette zone de la formation. De plus, la configuration de l'entrée d'échantillonnage 124 illustrée aux Figures 9 et 10 permet que ces sections latérales non-protégées soient relativement petites, minimisant ainsi davantage la possibilité pour le filtrat ou le fluide de formation contaminé par le filtrat d'atteindre l'entrée d'échantillonnage 124. Alors que les entrées 124, 126, 128 sont illustrées avec des formes qui s'engagent dans une partie extérieure d'une garniture d'étanchéité de forme ovale 132, il sera apprécié que d'autres formes peuvent être utilisées sans s'écarter du domaine d'application de cette divulgation. Une autre amélioration est illustrée aux Figures 11 et 12 qui représentent un ensemble sonde 150 avec un canal de garde 152 formé dans une face extérieure d'une garniture d'étanchéité 154. L'ensemble sonde 150 comprend une entrée d'échantillonnage 156, une première entrée de garde 158 et une seconde entrée de garde 160.

La garniture d'étanchéité 154 entoure complètement les périphéries extérieures des entrées 156, 158, 160. Le canal de garde 152 est formé par un renfoncement dans la surface extérieure de la garniture d'étanchéité 154. Le canal de garde 152 comprend une section bague centrale 162 qui est espacée de, et entoure complètement une périphérie extérieure de l'entrée d'échantillonnage 156, une section première bague de garde 164 qui borde et entoure complètement une périphérie extérieure de la première entrée de garde 158, et une section seconde bague de garde 166 qui borde et entoure complètement une périphérie extérieure de la seconde entrée de garde 160. Une première section lien 168 est comprise entre la section bague centrale 162 et la section première bague de garde 164, et une seconde section lien 170 est comprise entre la section bague centrale 162 et la section seconde bague de garde 166. Dans la réalisation illustrée, le canal de garde 152 est formé dans un insert de canal 172 qui est couplé à la garniture d'étanchéité 154. Par exemple, l'insert du canal 172 peut être couplé mécaniquement à la garniture d'étanchéité 154, par exemple en formant des languettes 174 qui sont reçues dans des fentes d'ancrage 176 pour former une connexion de type à tenons et mortaises, comme cela est bien illustré à la Figure 12. L'insert du canal 172 peut être fabriqué en un matériau à faible module d'élasticité, tel un alliage de titane, pour mieux se conformer à la paroi du puits de forage. Il sera apprécié que des matériaux à faible module d'élasticité autres qu'un alliage de titane peuvent être utilisés sans s'écarter du domaine d'application de cette divulgation. Le canal peut être défini par un conduit structurel comme illustré à la Figure 12, ou peut être défini par un matériau poreux avec des passages d'écoulement intégraux.

Un autre ensemble utilisant une configuration différente du canal de garde est illustrée à la Figure 13. Un ensemble sonde de garde 180 comprend une entrée d'échantillonnage 182, une première entrée de garde 184 et une seconde entrée de garde 186. Une garniture d'étanchéité 188 entoure complètement les périphéries extérieures de l'entrée d'échantillonnage et des première et seconde entrées de garde 182, 184, 186. Un canal d'entrée d'échantillonnage 190 est prévu sur une surface extérieure de la garniture d'étanchéité 188 qui borde et entoure complètement une périphérie extérieure de l'entrée d'échantillonnage 182. Un premier canal de garde 191 comprend une section première bague de garde 192 qui borde et entoure complètement une périphérie extérieure de la première entrée de garde 184. Les première et seconde ailes 193, 194 communiquent de manière fluidique avec la section première bague de garde 192 et sont dirigées latéralement vers l'extérieur à partir de côtés opposés de la section première bague de garde 192. Les première et seconde sections ailes 193, 194 sont incurvées pour se diriger vers l'entrée d'échantillonnage 182, comme illustrées à la Figure 13. Un second canal de garde 195 comprend une section seconde bague de garde 196 qui borde et entoure complètement une périphérie extérieure de la seconde entrée de garde 186. Le second canal de garde 195 comprend des première et seconde sections ailes 197, 198 qui communiquent de manière fluidique avec, et sont dirigées à partir de côtés opposés de la section seconde bague de garde 196. Les première et seconde ailes 197, 198 sont également incurvées pour se diriger vers l'entrée d'échantillonnage 182. D'autres réalisations d'un ensemble sonde sont illustrées aux Figures 14 et 15. La Figure 14 illustre un ensemble sonde 200 placé sur une sonde/lame de stabilisateur 202 d'une masse-tige 204, qui comprend également des lames de stabilisateur 202a. La sonde/lame de stabilisateur 202 est inclinée par rapport à un axe vertical de la masse-tige 204. À la Figure 14, un ensemble sonde 210 est illustré couplé à une sonde/lame de stabilisateur 212 d'une masse-tige 214, disposition selon laquelle la sonde/lame de stabilisateur 212 est essentiellement parallèle à un axe vertical de la masse-tige 214. La masse-tige 214 comprend également des lames de stabilisateur supplémentaires 212a. L'ensemble sonde 210 est illustré en plus amples détails à la Figure 16. L'ensemble sonde 210 comprend une entrée d'échantillonnage 220, une première entrée de garde 222 et une seconde entrée de garde 224. De même que dans les réalisations précédentes, les entrées 220, 222, 224 sont alignées essentiellement verticalement, avec l'entrée d'échantillonnage 220 placée entre les première et seconde sondes de garde 222, 224. Une garniture d'étanchéité en matériau composite 226 entoure complètement les périphéries extérieures de l'entrée d'échantillonnage 220, de la première entrée de garde 222 et de la seconde entrée de garde 224. La garniture d'étanchéité en matériau composite 226 peut comprendre des segments qui permettent l'extension ou la rétraction indépendante de chaque entrée 220, 222, 224. Dans la réalisation illustrée, la garniture d'étanchéité en matériau composite 226 comprend un segment d'entrée d'échantillonnage 230, un segment de première entrée de garde 232 et un segment de seconde entrée de garde 234. Pour commander chaque sonde indépendamment, un dispositif d'extension d'entrée d'échantillonnage est couplé en fonctionnement à l'entrée d'échantillonnage 220, un dispositif d'extension de la première entrée de garde est couplé en fonctionnement à la première entrée de garde 222 et un dispositif d'extension de la seconde entrée de garde est couplé en fonctionnement à la seconde entrée de garde 224. Les segments 230, 232, 234 sont formés de manière à ce que la garniture d'étanchéité en matériau composite 226 présente une périphérie extérieure essentiellement contiguë. Dans la réalisation illustrée, la périphérie extérieure a une forme ovale. L'entrée d'échantillonnage 220 peut être formée pour maximiser le soutirage de fluide dans une direction circonférentielle tout en minimisant le soutirage de fluide de la formation dans une direction verticale. Dans la réalisation illustrée, l'entrée d'échantillonnage 220 a une forme ovale avec un axe majeur situé dans une direction essentiellement horizontale et un axe mineur situé dans une direction essentiellement verticale, parallèle à l'axe du puits de forage. Bien qu'une forme ovale soit illustrée, d'autres formes, y compris des profils allongés ou oblongs, peuvent être utilisées sans s'écarter du domaine d'application de cette divulgation. Les Figures 17A et 17B illustrent une autre réalisation d'un ensemble sonde d'échantillonnage qui peut pivoter pour se conformer au contour de la paroi du puits de forage, formant ainsi un joint plus fiable avec celle-ci. Il sera apprécié que la paroi du puits de forage 17 n'est pas toujours parallèle à un axe 250 d'un outil de fond. Par conséquent, la garniture d'étanchéité d'un ensemble sonde peut être présentée en faisant un angle avec le puits de forage, réduisant ainsi la possibilité de réaliser un joint suffisant avec la paroi du puits de forage. Comme illustré à la Figure 17A, un ensemble sonde 252 est couplé à une masse-tige 254 par un dispositif d'extension de sonde 256. L'ensemble sonde 252 comprend une plaque de renfort support extrémité plaque de 264, une entrée de Le dispositif d'extension de sonde 256 peut être équipé d'un cylindre de commande qui est couplé en fonctionnement à une source d'énergie, telle une source de fluide hydraulique 272. En fonctionnement, le dispositif d'extension de sonde 256 peut être commandé pour déplacer l'ensemble sonde 252 d'une position rétractée dans laquelle l'ensemble est espacé de la paroi du puits de forage 17, illustrée à la Figure 17A, à une position déployée dans laquelle l'ensemble s'engage dans la paroi du puits de forage 17, illustrée à la Figure 17B. La connexion pivotante entre le dispositif d'extension 256 et la plaque de renfort 258 permet à la garniture d'étanchéité 264 de s'incliner pour s'adapter à la paroi du puits de forage 17, formant ainsi un joint plus fiable avec la paroi. La Figure 18 illustre une autre réalisation d'un ensemble sonde 300 ayant un profil allongé pour assurer un meilleur écoulement du fluide, tout en respectant 258 ayant un support 260 fixé 260 est couplé de manière pivotante à à celle-ci. Le une du dispositif d'extension de sonde 256. La renfort 258 porte une garniture d'étanchéité entrée d'échantillonnage 266, une première garde 268 et une seconde entrée de garde 270. les contraintes de taille associées à l'utilisation d'une lame de stabilisation 302 d'un outil de forage, telle une masse-tige 307. L'ensemble sonde 300 est abrité à l'intérieur d'une cavité 309 formée dans la lame 302 de manière à ce que l'ensemble 300 puisse être renfoncé au cours des opérations de forage. Un mécanisme d'extension (non illustré) est prévu pour amener l'ensemble 300 en contact avec la paroi du puits de forage pour effectuer les opérations d'échantillonnage. L'ensemble 300 comprend une entrée d'échantillonnage 304 ayant une portion d'embouchure étendue 306. La portion d'embouchure 306 est allongée le long d'un axe longitudinal 303 de la lame 302 pour assurer une plus grande surface de communication pour s'engager avec la formation. Plus précisément, la portion d'embouchure présente une première dimension de profil dans une direction parallèle à l'axe de la lame 303 et une seconde dimension de profil dans une direction perpendiculaire à l'axe de la lame 303, disposition selon laquelle la première dimension de profil est supérieure à la seconde dimension de profil. Dans la réalisation illustrée, la portion d'embouchure présente un profil transversal de forme généralement ovale, avec la première dimension de profil constituant un axe majeur et la seconde dimension de profil constituant un axe mineur. Pour respecter les restrictions d'espace imposées par la lame de stabilisateur, la seconde dimension de profil peut être inférieure à environ 90 mm.

L'entrée d'échantillonnage 304 est entourée par une garniture d'étanchéité intérieure 308. Une entrée de garde de forme ovale 310 entoure complètement la garniture d'étanchéité intérieure 308 et l'entrée d'échantillonnage 304. L'entrée de garde 310 présente un profil qui est allongé le long de l'axe longitudinal de la lame, similaire à l'entrée d'échantillonnage 304. Une garniture d'étanchéité extérieure 312 entoure une périphérie de l'entrée de garde 310. Les garnitures d'étanchéité intérieure et extérieure 308, 312 ont une épaisseur et/ou sont formées en un matériau qui offre une résistance suffisante pour résister aux différences de pression générées au cours du fonctionnement de l'ensemble sonde 300.

L'ensemble sonde 300 illustré à la Figure 18 est particulièrement adapté pour utilisation dans une lame de stabilisation 302 dans des applications en cours de forage. Comme indiqué ci-dessus, il est souhaitable de minimiser la taille des entrées pour maintenir l'intégrité structurelle de la masse-tige. Quand elle est prévue à l'intérieur d'une lame de stabilisation, la taille de l'entrée est restreinte encore davantage par les dimensions de la lame, particulièrement la largeur relativement faible de la lame. Par conséquent, l'entrée de garde doit être réduite d'une largeur de 100-125 mm ou plus (comme c'est typiquement le cas pour les applications au câble) à environ 90 mm ou moins pour s'adapter à l'intérieur de la lame de stabilisation. Cette divulgation n'est pas limitée à ces dimensions particulières, puisque la taille de l'entrée de garde peut être adaptée aux dimensions globales du puits de forage ou de l'outil dans lequel est installée l'entrée de garde. Après avoir laissé suffisamment de place pour la garniture d'étanchéité intérieure 308, il ne reste qu'un espace relativement étroit pour l'entrée d'échantillonnage 304. L'entrée d'échantillonnage 304, cependant, doit avoir une zone de communication qui s'engage sur la formation qui est suffisamment grande pour assurer un écoulement adéquat du liquide. La forme ovale allongée de la portion d'embouchure 306 augmente la zone de communication de l'entrée d'échantillonnage 304 tout en respectant les restrictions d'espace imposées par la structure de la lame. Avec une zone de communication plus importante permise par la portion d'embouchure 306, il peut s'avérer plus difficile de former un joint suffisant entre les garnitures d'étanchéité 308, 312 et la formation, puisque la zone de contact plus importante aura plus tendance à rencontrer une rugosité ou d'autres déformations de la surface de la formation. La tête de la sonde pivotante discutée ci-dessus dans le cadre des Figures 17A et 17B peut être utilisée avec le profil allongé pour minimiser les effets des irrégularités de surface de la formation.

Bien que seules certaines réalisations aient été définies, d'autres réalisations et des modifications seront apparentes à l'homme de métierd'après la description ci-dessus. Ces variations et d'autres sont considérées équivalentes et dans l'esprit et l'étendue de cette divulgation et des revendications jointes. 37

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Système d'échantillonnage de fluide est fourni pour récupérer un échantillon de fluide de formation d'une formation entourant un puits de forage situé le long d'un axe du puits de forage, la formation contenant un fluide vierge et un fluide contaminé, comprenant : une entrée d'échantillonnage (36) ; une première entrée de garde (38) adjacente à l'entrée d'échantillonnage et espacée de l'entrée d'échantillonnage dans une première direction le long de l'axe du puits de forage ; une seconde entrée de garde (40) adjacente à l'entrée d'échantillonnage et espacée de l'entrée d'échantillonnage dans une seconde direction opposée le long de l'axe du puits de forage ; au moins une conduite de nettoyage (58) connectée de manière fluidique aux première et seconde entrées de garde pour transférer le fluide contaminé; et une conduite d'évaluation (52) connectée de manière fluidique à l'entrée d'échantillonnage pour recueillir du fluide vierge.

2. Système d'échantillonnage de fluide de la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée d'échantillonnage (36) est prévue sur un ensemble entree d'échantillonnage comprenant un mécanisme d'extension des entrées d'échantillonnage, la première entrée de garde (38) est prévue sur un ensemble 38 2910926 première entrée de garde comprenant un mécanisme d'extension de la première entrée de garde (38), et la seconde entrée de garde (40) est prévue sur un ensemble seconde entrée de garde comprenant un mécanisme 5 d'extension de la seconde entrée de garde, dans lequel les mécanismes d'extension des entrées d'échantillonnage (36), de la première entrée de garde (38) et de la seconde entrée de garde (40) sont utilisables indépendamment les uns des autres. 10

3. Système d'échantillonnage de fluide de la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble sonde d'échantillonnage (30) comprend une garniture d'étanchéité d'entrée d'échantillonnage (80) entourant 15 complètement une périphérie extérieure de l'entrée d'échantillonnage (36), l'ensemble première entrée de garde comprend une garniture d'étanchéité de la première entrée de garde (82) entourant complètement une périphérie extérieure de la première entrée de 20 garde (38), et l'ensemble seconde entrée de garde comprend une garniture d'étanchéité de la seconde entrée de garde (84) entourant complètement une périphérie extérieure de la seconde entrée de garde (40). 25

4. Système d'échantillonnage de fluide de la revendication 3, caractérisé en ce que la garniture d'étanchéité d'entrée d'échantillonnage (80), la garniture d'étanchéité de la première entrée de garde 30 (82) et la garniture d'étanchéité de la seconde entrée de garde (84) sont formées respectivement par un 39 2910926 segment de garniture d'étanchéité d'entrée (230), un segment de première garniture d'étanchéité de garde (232) et un segment de seconde garniture d'étanchéité de garde (234) d'une garniture d'étanchéité en matériau 5 composite ayant une périphérie extérieure essentiellement contiguë.

5. Système d'échantillonnage de fluide de la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble 10 entrée d'échantillonnage présente un diamètre, et dans lequel les premier et second ensembles entrée de garde sont espacés longitudinalement de l'ensemble entrée d'échantillonnage par une distance essentiellement égale ou supérieure au diamètre. 15

6. Système d'échantillonnage de fluide de la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins l'un des ensembles entrée de garde présente un diamètre, et dans lequel le au moins un ensemble entrée de garde est 20 espacé longitudinalement de l'ensemble entrée d'échantillonnage par une distance essentiellement égale ou supérieure au diamètre.

7. Système d'échantillonnage de fluide de la 25 revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble entrée d'échantillonnage, l'ensemble première entrée de garde et l'ensemble seconde entrée de garde sont prévus sur une lame de stabilisation (302) d'un outil de forage. 30 • 4 0 2910926

8. Système d'échantillonnage de fluide de la revendication 2, caractérisé en ce que l'entrée d'échantillonnage (36) est décalée azimuthalement par rapport aux première et seconde entrées de garde (38, 5 40).

9. Système d'échantillonnage de fluide de la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée d'échantillonnage (36), la première entrée de garde 10 (38) et la seconde entrée de garde (40) sont intégralement prévues sur un ensemble sonde (120) unique comprenant un mécanisme d'extension des entrées.

10. Système d'échantillonnage de fluide de la 15 revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée d'échantillonnage (36) présente un profil transversal de forme ovale, avec un axe majeur perpendiculaire à l'axe du puits de forage (17) et un axe mineur parallèle à l'axe du puits de forage (17). 20

11. Système d'échantillonnage de fluide de la revendication 1, caractérisé en ce que le système est associé à un outil au câble (10') ou à un outil de forage (10). 25