FR3057901B1 - Inversion a plage dynamique elevee pour inspection de tuyau - Google Patents
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Abstract
La modélisation à fréquence hybride/domaine temporel peut être utilisée pour calculer la réponse transitoire synthétique d'une impulsion de courant de Foucault pour une utilisation dans un procédé d'inversion efficace et à plage dynamique élevée pour les outils d'inspection de tuyau à courants de Foucault pulsés. Conformément à certains modes de réalisation, les signaux de réponse du domaine de fréquences sont calculés pour une pluralité de fréquences et transformés, par la transformation du domaine de fréquences-en-domaine temporel, en un premier signal de réponse transitoire synthétique. Une limite temporelle associée à l'apparition des oscillations parasites dans le premier signal de réponse transitoire synthétique est ensuite automatiquement déterminée, et un second signal de réponse transitoire synthétique commençant au niveau de la limite temporelle déterminée est déterminé directement avec une technique numérique du domaine temporel. Une partie du premier signal de réponse transitoire synthétique se terminant au niveau de la limite temporelle peut être combinée avec le second signal de réponse transitoire synthétique.
Description
INVERSION À PLAGE DYNAMIQUE ÉLEVÉE POUR INSPECTION DE TUYAU
CONTEXTE
[0001] Dans les opérations de champs gazière et pétrolifère, la détection précoce de toute corrosion dans le ou les cuvelages de puits et/ou colonnes de production est importante pour assurer l'intégrité et la sécurité du puits de gaz et de pétrole. Des procédés à la pointe de la technologie pour la détection de la corrosion a.1 fond du puits impliquent généralement la descente d'un outil d'inspection de tuyau dans la colonne de production. Différents types d'outils d'inspection de tuyaux comprennent des palpeurs mécaniques, des outils acoustiques ultrasoniques, des caméras, des outils à dispersion de flux électromagnétique et des outils à induction électromagnétique. Parmi ces outils, seuls les outils à induction électromagnétique peuvent être utilisés pour détecter la corrosion dans les cuvelages externes au-delà de l'endroit où l'outil est descendu.
[0002] Les outils d'inspection de tuyau à induction électromagnétique existant comprennent généralement au moins une bobine émettrice et au mpins une bobine réceptrice. L'émetteur produit un champ primaire variant dans le temps qui induit des courants de Foucault à l'intérieur des tuyaux métalliques, et le récepteur enregistre des champs secondaires générés par les tuyaux. Ces champs secondaires contiennent des informations concernant les propriétés électriques et le contenu métallique des tuyaux, et peuvent être inversés par toute corrosion ou perte dans le contenu métallique des tuyaux. Les outils à induction électromagnétique peuvent être des outils à domaine de fréquence qui fonctionnent à un jeu de fréquences discrètes (avec les fréquences plus élevées pour inspecter les tuyaux internes et les fréquences plus faibles pour inspecter les tuyaux externes). Par ailleurs, les outils à induction électromagnétique peuvent fonctionner dans le domaine temporel en transmettant des impulsions transitoires et en mesurant la réponse de décomposition versus le temps (dans lequel les temps précoces correspondent aux tuyaux internes et les temps postérieurs correspondent aux tuyaux externes) ; ces outils sont appelés des outils d'inspection de tuyaux à courant de Foucault pulsé.
[0003] Quel que soit le type d'outils d'inspection de tuyau, une inversion basée sur le modèle est généralement utilisée pour estimer les propriétés physiques et électriques de chaque tuyau dans le train de tubages à partir des réponses mesurées. L'inversion basée sur le modèle utilise un modèle informatique avancé qui simule l'outil et les tuyaux du puits et comprend divers paramètres ajustables (tels que l'épaisseur et la perméabilité magnétique relative de chaque tuyau, ou d'autres paramètres de tuyaux), et implique une procédure itérative pour rechercher des valeurs des paramètres de modèles ajustables qui minimisent le mésappariement entre les mesures et les données synthétiques produites à partir du modèle. Le modèle avancé peut être invoqué à la volée à l'intérieur du procédé de minimisation, ou, par ailleurs, les-données synthétiques peuvent être précalculées pour différentes combinaisons de valeurs des paramètres du modèle et stockées dans une base des données. Dans les deux cas, un procédé d'inversion efficace dépend d'un modèle rapide et précis.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0004] La figure 1 est un diagramme d'un système d'inspection de tuyau déployé dans un exemple d'environnement de trou de forage, conformément aux divers modes de réalisation.
[0005] Les figures 2A et 2B sont des vues en coupe transversale et latérale, respectivement, d'un exemple de configuration d'un outil d'inspection de tuyau à induction électromagnétique descendu dans un tuyau, conformément aux divers modes de réalisation.
[0006] La figure 3 est un graphique d'un exemple de réponse dépendant du temps pour un courant de Foucault pulsé, conformément aux divers modes de réalisation.
[0007] La figure 4 est un organigramme d'un procédé pour l'inspection du tuyau utilisant des courants de Foucault pulsés, conformément aux divers modes de réalisation.
[0008] La figure 5 est un organigramme d'un procédé pour le calcul d'un signal de réponse transitoire synthétique hybride, conformément aux divers modes de réalisation.
[0009] La figure 6 est un graphique du pourcentage d'erreur dans le signal de réponse impulsionnelle synthétique résultant de l'amplification de la conductivité du fluide du trou de foragé à diverses valeurs augmentées, conformément aux divers modes de réalisation.
[0010] Les figures 7A est un graphique d'une vraie réponse impulsionnelle synthétique et les réponses impulsionnelles fixées à zéro correspondantes à divers temps, conformément à divers modes de réalisation.
[0011] La figure 7B est un graphique du pourcentage d'erreurs des réponses impulsionnelles fixées à zéro de la figure 7A par rapport à la vraie réponse impulsionnelle, conformément aux divers modes de réalisation.
[0012] Les figures 8 sont un organigramme d'un exemple de système informatique pour calculer les signaux de réponse transitoire synthétique hybrides conformément aux divers modes de réalisation.
[0013] Les figures 9A-9C sont des graphiques des signaux de réponses impulsionnelles synthétiques basées sur le domaine temporel et basé sur le domaine de fréquences, un signal de réponse impulsionnelle hybride calculé à partir de celui-ci conformément aux divers modes de réalisation, et des signaux de réponse impulsionnelle hybrides et basés sur le domaine de fréquence correspondants, respectivement, pour un exemple de configuration de tuyau comprenant un tuyau.
[0014] Les figures 10A-10C sont des graphiques de signaux de réponse impulsionnelle synthétique basée sur le domaine temporel et basé sur le domaine de fréquences, un signal de réponse impulsionnelle hybride calculé à partir de celui-ci conformément aux divers modes de réalisation, et les signaux de répdnse impulsionnelle hybrides et basés sur le domaine de fréquence correspondants, respectivement, pour un exemple de configuration de tuyau comprenant deux tuyaux emboîtés.
[0015] Les figures 11A-11C sont des graphiques de signaux'de réponse impulsionnelle synthétiques basés sur le domaine temporel et basés sur le domaine de fréquences, un signal de réponse impulsionnelle hybride calculé à partir de celui-ci conformément aux divers modes de réalisation, et les signaux de réponse impulsionnelle hybrides et basés sur le domaine de fréquence correspondants, respectivement, pour un exemple de configuration de tuyau comprenant trois tuyaux emboîtés.
[0016] Les figures 12A-12C sont des graphiques de signaux de réponse impulsionnelle synthétiques basés sur le domaine temporel et basé sur le domaine de fréquences, un signal de réponse impulsionnelle hybride calculé à partir de celui-ci conformément aux divers modes de réalisation, et les signaux de réponse impulsionnelle hybrides et basés sur le domaine de fréquences correspondants, respectivement, pour un exemple de configuration de tuyau comprenant quatre tuyaux emboîtés.
DESCRIPTION
[0017] La présente divulgation décrit un procédé d'inversion efficace et à plage dynamique élevée pour des outils d'inspection de tuyau à courant de Foucault pulsé (c.-à-d., le domaine temporel) qui est basé sur la modélisation de la fréquence hybride/domaine temporel pour calculer les réponses transitoires synthétiques à une impulsion de courant de Foucault.
[0018] Par convention, il existe deux approches pour calculer un signal de réponse transitoire synthétique pour un outil à courant de Foucault pulsé : une conversion fréquence-sur-domaine temporel et un calcul direct du domaine temporel. Dans la première approche, un solveur du domaine de fréquences (tel que, par ex., une méthode semi-analytique ou une méthode des éléments finis (FEM)) est utilisé pour calculer le signal de réponse transitoire dans le domaine de fréquences, à partir duquel le signal de réponse transitoire du domaine temporel est ensuite calculé en utilisant une transformation fréquence-sur-domaine temporel (telle que, par ex., une transformée de Fourier inverse). Avec cette approche, le signal du domaine temporel n'est généralement pas stable, étant donné qu'il subit des oscillations parasites, pour des retards de temps, particulièrement dans des configurations de tuyaux avec une faible teneur en métal, par ex., avec un petit nombre de tuyaux concentriques, des tuyaux avec des parois fines ou des tuyaux avec une perméabilité réelle faible. (Ici, la perméabilité réelle est la perméabilité équivalente d'un espace entier qui produira un signal avec la même grandeur de signal qu'un tuyau qui possède une certaine valeur de perméabilité relative. La perméabilité réelle est une fonction de la géométrie·d'enroulement, de la géométrie du tuyau et de la perméabilité relative du tuyau alors que la perméabilité relative du tuyau est la propriété du matériel et ne dépend pas d'une quelconque géométrie). Dans la seconde approche, un solveur du domaine temporel (tel que, par ex., une méthode de domaine temporel à différence finie (FDTD)) est utilisée pour calculer directement le signal de réponse transitoire du domaine temporel. Cette approche peut être excessivement lente étant donné que des très petits pas de temps sont nécessaires pour obtenir des réponses stables à des temps précoces.
[0019] Dans divers modes de réalisation décrits ici, une approche hybride est utilisée pour résoudre les problèmes dont souffrent les approches classiques lorsqu'elles sont individuellement utilisées. Dans ce type d'approche hybride, d'abord, le signal de réponse transitoire du domaine de fréquences est calculé et transformé en un signal de réponse transitoire du domaine temporel (par ex., de façon classique) pour fournir une réponse transitoire du domaine temporel synthétique qui est précise à des temps précoces. La limite temporelle au niveau de laquelle le signal de réponse transitoire du domaine temporel synthétique résultant de la transformation fréquence-sur-domaine temporel commence à défaillir (c.-à-d., qui est associée à l'apparition d'une oscillation parasite) est automatiquement détectée. Un solveur du domaine temporel est ensuite exécuté pour la partie du signal de réponse du domaine temporel synthétique commençant au niveau de la limite temporelle détectée pour fournir une réponse précise à des temps tardifs ; le pas de temps utilisé dans le solveur du domaine temporel peut être calculé en se basant sur la limite temporelle. La partie du signal du domaine temporel calculée à partir du signal de domaine de fréquences et se terminant au niveau de la limite temporelle et la partie du signal du domaine temporel directement calculée dans le domaine temporel et commençant au niveau de la limite temporelle sont ensuite combinés dans un signal de réponse de domaine temporel synthétique global qui est précis à la fois pour le temps précoce et le temps tardif.
[0020] Le procédé hybride fournit généralement une plage dynamique plus grande du signal de réponse synthétique (c.-à-d., un rapport plus grand entre le temps le plus long et le temps le plus court au niveau duquel le signal de réponse synthétique est précis) plutôt que purement la ' solution de domaine de fréquences, et il est plus rapide que la solution purement du domaine temporel étant donné que des pas de temps plus grands peuvent être utilisés dans le solveur du domaine temporel, ce qui est avantageux dans diverses applications. Par exemple, un procédé à plage dynamique élevée permet un traitement plus poussé des signaux de réponse de courant de Foucault pulsé, par ex., pour résoudre des paramètres tels que l'excentricité de l'outil ou des tuyaux, ou pour estimer simultanément la perméabilité magnétique et l'épaisseur de chaque tuyau. Il est bien établi dans la théorie d'inversion que, lorsque le nombre de paramètres inconnus (c.-à-d., ajustables) dans le modèle de la configuration de l'outil et du tuyau augmente, des mesures plus indépendantes sont généralement nécessaires pour résoudre ces inconnus. L'augmentation de la fourchette dynamique du signal de réponse synthétique fournit des mesures plus indépendantes (en raison d'une réponse plus longue avec des échantillons de temps plus indépendants), permettant ainsi l'utilisation d'un grand nombre de paramètres ajustables dans le modèle. Un procédé efficace à plage dynamique élevée permet également de créer un planificateur plus précis. Un planificateur peut être utilisé pour optimiser divers paramètres du fonctionnement de l'outil et de l'algorithme d'inversion, tels que la durée du signal de réponse transitoire mesurée qui doit être utilisée dans l'inversion, ou les poids appliqués dans l'inversion à différents échantillons temporels et différents réseaux d ' émetteur/récepteur, basé sur la modélisation synthétique de la sensibilité de l'outil à une configuration de tuyau donnée. Pour une planification précise, le modèle doit permettre le calcul de la réponse transitoire sur l'intégralité de la plage dynamique mesurable par l'outil.
[0021] La description précédente sera plus facilement comprise à la lumière de la description suivante et des figures ci-jointes.
[0022] La figure 1 est un diagramme d'un système d'inspection de tuyau déployé dans un exemple d'environnement de trou de forage, conformément aux divers modes de réalisation. Le trou de forage 100 est illustré au cours d'une opération de diagraphie câblée, qui est réalisée après l'achèvement du forage et l'enlèvement de la colonne de forage. Comme il est illustré, le trou de forage 100 a été complété avec un cuvelage de surface 102 et un cuvelage intermédiaire 104, les deux cimentés en place. En outre, une colonne de production 106 a été installée dans le trou de forage 100. Le fluide de l'anneau remplit l'espace entre la colonne de production 106 et le cuvelage 104. Les tuyaux 102, 104, 106 sont généralement fabriqués en métal, généralement en acier. L'espacement entre les tuyaux peut être rempli avec du ciment, de la boue et d'autres fluides du trou de forage.
Alors que trois tuyaux 102, 104, 106 sont illustrés dans cet exemple, le nombre de tuyaux emboîtés peut généralement varier, dépendamment, par ex., de la profondeur du trou de forage 100. Les procédés d'inspection du tuyau décrits ici sont des jeux de tuyaux généralement applicables comprenant un quelconque nombre de tuyaux, tel qu'un tuyau unique ou deux ou plusieurs tuyaux emboîtés.
[0023] La diagraphie câblée implique généralement la mesure des paramètres physiques du trou de forage 100 et de la formation environnante, tels que, dans le cas présent, l'état des tuyaux 102, 104, 106, en fonction de la profondeur à l'intérieur du trou de forage 100. Les mesures du tuyau peuvent être réalisées en descendant un outil d'inspection de tuyau à induction électromagnétique 108 dans le trou de forage 100, par ex., sur une ligne câblée 110 enroulée autour d'un treuil 112 monté sur un camion grumier. La ligne câblée 110 est un câble électrique qui, en sus de descendre l'outil 108 au fond du puits, peut servir à transmettre du courant à l'outil 108 et à transmettre des signaux de commande et/ou des données entre l'outil 108 et une unité de diagraphie 116 (implémentée avec une combinaison appropriée de matériel et/ou de logiciels, par ex., avec un ordinateur polyvalent correctement programmé comprenant un ou plusieurs processeurs et une mémoire) située au-dessus de la surface, par ex., à l'intérieur du camion grumier. Dans certains modes de réalisation, l'outil 108 est descendu au fond de la région d'intérêt et, ultérieurement, est ramené vers le haut, par ex., à une vitesse sensiblement constante. Au cours de ce voyage vers le haut, l'outil 108 peut réaliser des mesures sur les tuyaux, soit à des positions différentes au niveau desquelles l'outil 108 s'arrête, ou continuellement lorsque les tuyaux défilent.
[0024] Pour les mesures du courant de Foucault pulsé, l'outil 108 comprend un émetteur électromagnétique, tel qu'une bobine transportant du courant 118 et un pilote associé et un circuit de mesure 119, qui peut fonctionner pour émettre des impulsions électromagnétiques vers les tuyaux 102, 104, 106 pour induire des courants de Foucault pulsés dans ceux-ci. Les ondes électromagnétiques diffractées à partir des trains de tubages 102, 104, 106 sont captées, sous forme de signal de réponse électromagnétique transitoire, avec une bobine réceptrice 120 reliée au pilote et à un circuit de mesure 119. Par ailleurs, changements au niveau du courant passant à travers la bobine 118 qui résultent de la réponse du cuvelage au courant de Foucault induit peuvent être mesurés, permettant à la bobine émettrice 118 de fonctionner également comme une bobine réceptrice. Ci-après, aucune distinction n'est faite entre les signaux de réponse électromagnétique acquis par un émetteur/récepteur ou un récepteur distinct, étant donné que les procédés de traitement décrits ci-dessus sont également applicables aux deux.
[0025] L'outil 108 peut également comprendre un circuit de télémétrie 122 pour transmettre les signaux de réponse transitoire mesurés à l'unité de diagraphie 116 pour le traitement et/ou le stockage au niveau de celle-ci, ou la mémoire (non-illustrée) pour le stockage des signaux de réponse au fond du puits pour une récupération ultérieure des données une fois l'outil ramené à la surface. Éventuellement, l'outil 108 peut contenir un circuit de traitement analogique ou numérique 124 (par ex., un microcontrôleur intégré exécutant un logiciel approprié) qui permet le traitement du signal de réponse mesuré au moins partiellement au fond du trou (par ex., avant la transmission à la surface). Dans un quelconque cas, un journal, c.-à-d., une séquence de mesures corrélée avec les profondeurs le long du trou de forage 100 au niveau duquel elles sont prises, sera produit. L'ordinateur, ou un autre circuit utilisé pour traiter les signaux de réponse électromagnétique transitoire mesurés afin d'obtenir des paramètres de. tuyaux basés sur ceux-ci, est ci-après appelé l'unité de traitement, indépendamment du fait qu'il soit contenu à l'intérieur de l'outil 108 sous forme de circuit de traitement 124, qu'il soit fourni sur un dispositif distinct tel qu'une unité de diagraphie 116, ou en partie dans les deux. Collectivement, l'outil d'inspection de tuyau 108 et l'unité de traitement (par ex., 124 et/ou 116) sont désignés ici sous le nom du système d'inspection de tuyau.
[0026] Au lieu d'être transporté au fond du trou sur une ligne câblée, comme il est décrit ci-dessus, l'outil d'inspection de tuyau 108 peut être déployé en utilisant d'autres types de transport, comme il sera facilement compris par les hommes du métier. Par exemple, l'outil 108 peut être descendu dans le trou de forage par un câble lisse (un câble mécanique solide qui ne permet généralement pas la transmission de courant et de signal), et peut comprendre une batterie ou une autre alimentation de courant indépendante aussi bien qu'une mémoire pour stocker les mesures jusqu'à ce que l'outil 108 soit ramené vers la surface et les données récupérées. Les moyens alternatifs de transport comprennent, par ex., un tube enroulé, un tracteur de fond de puits ou une colonne de forage (par ex., utilisée comme une partie d'un train d'outil à l'intérieur de ou proche du module de fond de puits au cours des opérations de diagraphie/de mesure pendant le forage).
[0027] Les figures 2A et 2B illustrent davantage, dans des vues en coupe transversale et latérale, respectivement, un exemple, de configuration d'un outil à induction électromagnétique 108 descendu dans un tuyau 200 (par ex., correspondant à la colonne de production 106). L'exemple de l'outil 108 comprend un (comme illustré) ou plusieurs réseaux de bobines émettrices coaxiales 202 et de bobines réceptrices 204 avec des longueurs axiales données, et éventuellement un cœur magnétique 206 d'un matériau à perméabilité élevée, tel que la ferrite. Un logement d'outil non magnétique 208 peut renfermer les bobines 202, 204 et le cœur 206, aussi bien qu'un quelconque circuit associé (tel que, par ex., un pilote et un circuit de mesure 119, un circuit de télémétrie 122 et un circuit de traitement 124).
[0028] La figure 3 est un graphique de la réponse dépendante du temps à un courant de Foucault pulsé de fonction en échelon, par ex., mesurée par la bobine réceptrice 120. Au cours des temps t < τ, un courant alternatif passant à travers la bobine émettrice 118 génère un champ magnétique primaire alternatif, qui induit des courants de Foucault alternatifs dans le ou les tuyaux entourant la bobine émettrice 118. Ces courants de Foucault, à leur tour, créent un champ magnétique secondaire alternatif, .qui induit une tension à travers ou un courant à travers la bobine réceptrice 120. Une amplitude constante du courant à travers la bobine émettrice 118 produira l'amplitude constante illustrée., du courant dans la bobine réceptrice 120. À t = τ, le courant à travers la bobine émettrice 118 est éteint (par ex., conformément à une fonction en l'échelon approximative), entraînant la formation d'une impulsion de courant de Foucault qui entraîne la formation de champs magnétiques secondaires transitoires en décomposition reflété en un signal de réponse de décomposition transitoire 300 (par ex., un signal « réponse impulsionnelle ») mesuré au niveau de la bobine réceptrice 120. La puissance de ce signal de réponse transitoire 300 à différents moments est sensible aux paramètres des différents tuyaux à l'intérieur d'un jeu de multiples tuyaux emboîtés.
Par exemple, le signal aux temps précoces est plus sensible aux tuyaux les plus à l'intérieur, alors que le signal aux temps tardifs est sensible à la fois aux tuyaux interne et externe. Par conséquent, le signal de réponse transitoire 300 peut être subdivisé en multiples tranches de temps (indiquées par des lignes pointillées), et échantillonné et inversé pour différentes tranches de temps pour estimer les paramètres des différents tuyaux.
[0029] La figure 4 est un organigramme d'un procédé 400 pour l'inspection du tuyau utilisant des courants de Foucault pulsés, conformément aux divers modes de réalisation. Le procédé comprend la pose d'un outil à induction électromagnétique (tel que l'outil 108) dans un trou de forage (action 402) et l'acquisition d'un journal en induisant des courants de Foucault pulsés et en mesurant le signal de réponse transitoire à de multiples profondeurs à l'intérieur du trou de forage (action 404), par ex., à des intervalles de profondeur réguliers lorsque l'outil est descendu dans ou remonté du trou de forage. En outre, un modèle informatique de l'outil et de la configuration du tuyau du trou de forage, qui peut comprendre un tuyau unique ou un jeu de multiples tuyaux emboîtés, est créé (action 406). Le modèle informatique est basé sur une connaissance à priori de la configuration du tuyau (telle que sur le nombre de tuyaux, leur diamètre externe, l'épaisseur nominale et la conductivité électrique), et comprend un ou plusieurs paramètres de tuyaux ajustables dont les valeurs doivent être déterminées au cours du procédé d'inversion mécanique ultérieure pour minimiser un mésappariement entre le signal de réponse transitoire mesuré et un signal de réponse transitoire synthétique calculé en se basant sur le modèle, comme il est décrit en détail ci-dessous. (Le terme « minimiser », dans le présent contexte, décrit une réduction du mésappariement à une valeur en dessous d'un seuil défini, par ex., mesurée en termes d'une fonction de coût, et il n'est pas destiné à impliquer qu'un minimum absolu soit atteint). Les paramètres ajustables peuvent comprendre, par ex., les perméabilités magnétiques relatives des tuyaux, qui ne sont généralement pas connues avec précision à priori et peuvent varier de façon importante d'une section de cuvelage à une autre, et l'épaisseur du tuyau, qui peut dévier de l'épaisseur nominale en raison, par ex., de la corrosion. Les perméabilités relatives des tuyaux utilisés dans le cuvelage du puits se situent généralement entre 1 à 120.
[0030] Dans certains modes de réalisation, le journal est traité en multiples parties, par ex., chacune correspondant à une section de cuvelage, en empilant les points du journal de cette partie dans un tampon des données d'entrée. Le journal, ou chaque partie tamponnée du journal, peut être calibré (action 408) pour compenser toute divergence entre l'outil réel et le modèle informatique de l'outil. Dans divers modes de réalisation, la connaissance précédente de l'épaisseur nominale des tuyaux est exploitée pour déterminer les constantes de calibration de l'outil. Les constantes de calibration peuvent être à valeur réelle ou à valeur complexe.
Chaque émetteur, récepteur ou émetteur/récepteur peut avoir une constante associée. Une perméabilité magnétique moyenne pour les tuyaux, (ou des sections de ceux-ci) peut être également déterminée en faisant correspondre la réponse transitoire mesurée pour une section de tuyaux nominale (c.-à-d., une section de tuyaux qu'on peut supposer comme n'ayant pas subie de corrosion) à la réponse transitoire synthétique calculée à partir du modèle informatique de cette section. Les constantes de calibration déterminées sont ensuite appliquées à la partie complète du journal dans le tampon des données d'entrée, et la perméabilité magnétique moyenne calculée est utilisée comme point de départ dans le procédé d'inversion. Dans certains modes de réalisation, une technique d'amélioration de la résolution qui implique la déconvolution de la réponse impulsionnelle de l'outil est appliquée pour affûter le signal de réponse transitoire mesuré (action 410).
[0031] Le journal calibré, à résolution améliorée (ou la partie du journal) est alimenté point par point (dans l'action 412) dans le procédé d'inversion numérique. (Un « point de journal » se rapporte au signal de réponse transitoire mesuré à une profondeur donnée). L'inversion numérique (action 414) sert à transformer les signaux de réponse transitoire mesurés en valeur du ou des paramètres de tuyaux ajustables qui minimisent un mésappariement entre les signaux de réponse mesurés et synthétiques. Afin de calculer le signal de réponse synthétique, un modèle avancé de l'induction des courants de Foucault et de la création du champ magnétique secondaire et le signal de réponse résultant au niveau du récepteur est utilisé. Comme il est illustré, l'inversion numérique (action 414) peut comprendre un procédé itératif dans lequel, au cours de chaque itération, les valeurs pour les paramètres de tuyau ajustables à la profondeur à laquelle le point de journal alimenté a été acquis sont définies (action 416) (commençant, dans la première itération, avec une supposition initiale, qui peut être basée sur les paramètres du tuyau nominaux et peut comprendre la perméabilité moyenne telle qu'elle a été estimée dans l'action 404), et le signal de réponse transitoire synthétique calculé à partir du modèle informatique avec les valeurs du paramètre défini est obtenu (action 418). Le signal de réponse synthétique pour un jeu donné de valeurs de paramètre de tuyau peut être calculé à la volée au cours de l'itération respective. Par ailleurs, des signaux de réponse synthétiques peuvent être précalculés pour de multiples jeux de valeurs de paramètres de tuyau, et le signal de réponse synthétique précalculé pour le jeu donné de valeurs de paramètres de tuyau simplement récupéré au cours du procédé itératif. Qu'il soit précalculé ou calculé à la volée, lé signal de réponse transitoire synthétique (provenant de l'action 418) est comparé au signal de réponse transitoire mesuré (saisie au niveau de 412) pour déterminer le mésappariement, par ex., en termes d'une fonction de coût (calculé dans l'action 420). Les valeurs de paramètres sont ajustées de façon itérative jusqu'à la convergence des signaux de réponse transitoire mesuré et synthétique (tel que déterminé dans l'action 422) comme il est reflété, par ex., dans la valeur de la fonction de coût qui tombe en dessous d'un seuil de convergence spécifié. Les valeurs des paramètres du tuyau qui minimisent le mésappariement (dans le sens qu'ils ont donné la convergence des signaux de réponse mesuré et synthétique) peuvent ensuite être renvoyées. L'inversion numérique (action 414) est répétée pour des points de journal ultérieurs jusqu'à ce que le dernier point de journal ait été traité (tel qu'il est déterminé dans l'action 424).
[0032] Dans certains modes de réalisation, la fonction de coût F utilisée pour quantifier le mésappariement entre les signaux de réponse transitoire mesuré et synthétique est formée à partir de la combinaison linéaire d'une fonction de mésappariement et d'une fonction de stabilisation (également appelée le terme de régularisation), par ex., comme suit :
ici, x est un vecteur à N inconnus correspondant aux paramètres ajustables du modèle (par ex.,
r qui comprennent l'épaisseur et les perméabilités magnétiques relatives des tuyaux NP) , xnorn est un vecteur des paramètres nominaux du modèle, m est un vecteur des mesures à valeurs réelles M à différentes tranches de temps et des récepteurs (avec M = Nr* · NTS, où NRx est le nombre de récepteurs NTS est le nombre de tranches de temps dans le signal de réponse transitoire), s(x) est le vecteur à valeur M correspondant du signal de réponse transitoire synthétique, Wm est une matrice MXM des poids de mesure, Wcai est une matrice diagonale MXM des constantes de calibration à valeur réelle, et est une matrice diagonale MXM des poids de régularisation. La fonction de mésappariement est formée comme la L2 normalisée au carré de la différence pondérée entre les mesures calibrées Wcaifn et les données prédites par le modèle synthétique s(x), et elle est normalisée par le nombre de mesures M pour rendre la fonction de coût F indépendente du nombre de mesures. La fonction de stabilisation est formée comme la L1 normalisée de la différence pondérée entre les paramètres x du modèle et les paramètres nominaux du modèle xnom. De cette façon, la régularisation pénalise les grandes variations des épaisseurs à partir des épaisseurs nominales, et aide à atténuer le problème de non-unicité qui pourrait survenir dans les cas impliquant beaucoup de tuyaux (par ex., 4 ou plus).
[0033] La figure 5 est un organigramme d'un procédé 500 pour le calcul d'un signal de réponse transitoire
synthétique, conformément aux divers modes de réalisation. Comme il est mentionné en référence à la figure 4, ce procédé 500 peut être utilisé pour calculer les signaux de réponse transitoire synthétiques à la volée au cours de l'inversion numérique itérative (action 418), ou pour précalculer les signaux de réponse synthétiques pour une récupération ultérieure de l'un des signaux précalculés au cours de chaque itération. Le procédé 500 prend un jeu de valeurs de paramètre de tuyau (par ex., les diamètres du tuyau, les épaisseurs et les perméabilités magnétiques réelles) comme entrée, et comprend d'abord la réalisation d'une modélisation avancée du domaine de fréquences pour calculer des signaux de réponse du domaine de fréquences pour une pluralité de fréquences (action 502) et l'utilisation de la transformation du domaine de fréquences-en-domaine temporel pour transformer la pluralité des signaux de réponse de domaine de fréquences calculée en un premier signal de réponse transitoire synthétique du domaine temporel (action 504). À partir du premier signal de réponse transitoire synthétique du domaine temporel, une limite temporelle associée à la survenue des oscillations parasites à l'intérieur du signal est automatiquement déterminée (action 506). La modélisation avancée du domaine temporel (par ex., à l'aide d'une simulation FDTD ou d'une autre technique numérique du domaine temporel) est enfin de compte utilisée pour calculer un second signal de réponse transitoire synthétique commençant directement au niveau de la limite temporelle déterminée (action 508). Le pas de temps et la discrétisation spatiale utilisés dans la modélisation avancée du domaine temporel peuvent être déterminés, dans l'action 510 (avant l'action 508), en se basant sur la limite temporelle ; dans certains modes de réalisation, ceci implique l'amplification de la permittivité électrique du matériau remplissant l'anneau entre les tuyaux pour permettre d'avoir un pas de temps plus grand (comme il est expliqué plus en détail ci-dessous). Suivant le calcul du domaine temporel du second signal de réponse transitoire synthétique, une partie du signal de réponse transitoire synthétique se terminant au niveau dé la première limite est associée au second signal de réponse transitoire synthétique pour donner un signal de réponse transitoire synthétique globale (action 512). Dans certains modes de réalisation, le premier et le second signaux de réponse transitoire, et, par conséquent, également le signal de réponse transitoire combinée, sont des réponses d'impulsion, qui correspondent au signal acquis au niveau du récepteur en réponse à une brève impulsion provenant de l'émetteur. Dans ce cas, la réponse transitoire combinée peut être intégrée (action 514) pour obtenir un signal de réponse impulsionnelle synthétique, qui capte la façon dont le signal de réception se décompose dans le temps suivant une mise hors tension abrupte (par étapes) de l'émetteur. Dans un autre mode de réalisation, le premier et le second signaux de réponse transitoire sont au départ des signaux de réponse transitionnels.
[0034] Avec plus de détails, un solveur de domaine de fréquences, tel qu'une méthode semi-analytique ou une FEM, est utilisé pour calculer la réponse dans le domaine de fréquences (actions 502), et ensuite une technique de transformation du domaine de fréquences-en-domaine temporel, telle que la transformée inverse de Fourier, est utilisée pour calculer le signal de réponse du domaine temporel transitoire (action 504). Le signal de réponse du domaine temporel produit souffre d'instabilité, sous la forme d'oscillations, et des temps tardifs en raison de la précision finie de la technique de transformation de la fréquence-en-domaine temporel. Ces instabilités tendent à être plus prononcées dans les scénarios impliquant peu de tuyaux (par ex., seulement un ou deux tuyaux) et /ou des tuyaux avec une faible perméabilité réelle. Le moment où le signal de réponse du domaine temporel obtenu par la transformation de la fréquence-en-domaine temporel commence osciller (c.-à-d., la limite temporelle entre les parties stables et instables du signal) est automatiquement détecté, dans l'action 506, et ci-après désigné par tmax (indiquant le temps maximal jusqu'où la réponse du domaine temporel calculée peut être considérée comme précise, et après quoi la réponse devient instable). La limite temporelle tmax peut être déterminée de façon algorithmique, par ex., en examinant une réponse impulsionnelle synthétiquement générée IR, qui devrait, théoriquement, être une fonction de. décomposition monotonique du temps, et le choix du temps le plus précoce pour lequel une augmentation de la réponse impulsionnelle peut être observée, de sorte que IR(tmax + 5t) > IR(tmax) , dans laquelle δt est un petit pas de temps fixe.
[0035] Suite à la détermination de la limite temporelle tmax (action 506), un solveur du domaine temporel, tel qu'un FDTD, un domaine temporel des éléments finis (FETD), ou un autre procédé basé sur le domaine temporel qui est précis et procure une plage dynamique élevée à des temps tardifs, est utilisé· pour calculer directement les parties de temps tardif de la réponse (c. -à-d., la partie pour t > tmax) . Pour garantir la stabilité numérique, le pas de temps utilisé par le solveur est choisi pour ne pas dépasser une valeur maximale déterminée par la condition de stabilité bien connue de Courant :
dans laquelle c0 est la vitesse de la lumière dans l'espace libre, Gr est la permittivité relative du matériau qui remplit l'anneau entre les tuyaux, et Ax, Ay et Az sont les discrétisations spatiales dans les directions x, y, et z, adéquatement choisies pour résoudre les détails géométriques du problème modélisé (par ex., détail la configuration de l'outil et du tuyau) et/ou les composants principaux du
spectre des longueurs d'onde se propageant dans la grille numérigue. Conformément aux divers modes de réalisation, le fait que le solveur du domaine temporel soit exécuté seulement pour des temps supérieurs à tmax est exploité pour augmenter la discrétisation spatiale et/ou pour amplifier la permittivité relative afin de permettre des pas de temps plus grands tout en satisfaisant toujours la condition de Courant.
[0036] Dans un support de dissipation, la discrétisation spatiale peut être choisie en se basant sur le spectre de fréquence du signal, par ex., de sorte que la profondeur de la peau (à l'intérieur des tuyaux) correspondant à la fréquence la plus élevée dans le spectre d'intérêt soit échantillonnée par au moins dix points de grilles. En utilisant la FDTD pour calculer la partie du temps tardif du signal de réponse transitoire, c. -à-d., la partie du signal pour t > tmaxi la fréquence d'intérêt maximale est inversement proportionnelle à tmax. En outre, pour une bobine réceptrice et un tuyau donnés, une mesure du domaine de fréquences Vfréquence (f) à fréquence f est, avec une bonne approximation, proportionnelle à une mesure du domaine temporel Vtemps(l/f) au temps t=l/f, en raison de la nature fortement dispersive du problème. Par conséquent, la fréquence d'intérêt maximale fmax peut être prise comme l/tmax (ou une valeur sensiblement similaire, telle qu'une quelconque valeur entre 1/(2tmax) et 2/tmax) . À partir de fmaxr en association avec les propriétés matérielles des tuyaux (telles que la perméabilité magnétique, la résistivité électrique et la permittivité électrique), la profondeur de la peau peut être calculée. La profondeur de la peau calculée, à son tour, détermine la discrétisation spatiale. Une fréquence d'intérêt maximale plus petite correspond à une longueur d'onde d'intérêt minimale plus grande et, par conséquent, une profondeur de peau plus grande et une discrétisation spatiale plus grande. Ainsi, l'utilisation d'un solveur du domaine de fréquences pour calculer la partie de temps précoce de la réponse (c. -à-d., la réponse pour t < tmax) peut significativement accélérer la simulation FDTD en permettant une discrétisation spatiale plus grande et, par conséquent, un pas de temps plus grand. En outre, lorsque la simulation progresse vers les temps tardifs, la fréquence d'intérêt maximale diminue. Dans certains modes de réalisation, la discrétisation spatiale et le pas de temps sont adaptivement augmentés, une ou plusieurs fois lors du calcul du second signal de réponse synthétique, basé sur cette diminution de la fréquence d'intérêt maximal pour les temps tardifs, qui accélère d'autant plus la simulation FDTD.
[0037] Comme il est apparent à partir des conditions de stabilité de Courant décrites ci-dessus, le pas de temps pour la simulation FDTD, et, ainsi, le temps de simulation total pour calculer la réponse pour une durée donnée, est proportionnel à la racine carrée de la permittivité relative Er. Il est donc souhaitable d'amplifier la permittivité pour réduire le temps de simulation, aussi longtemps que ceci puisse se faire sans impacter la physique du problème. À partir de l'équation de Maxwell (en particulier, la loi d'Ampère) la permittivité électrique complexe du fluide du trou de forage remplissant les espaces annulaires entre les tuyaux est donnée par
dans laquelle e0 est la permittivité électrique dans l'espace libre (8. 85 x 10~12 F/m) , er est la permittivité relat"ive“^Îr fluide du'irroOT de forage (par ex., la boue), ω est la fréquence angulaire (ω = 2iif) , et ab fi est la conductivité électrique du fluide du trou de forage. Pour la plage de fréquences généralement contenue dans la réponse transitoire vers les courants de Foucault pulsés dans les scénarios d'application envisagés ici, le second terme imaginaire dans l'équation susmentionnée est généralement beaucoup plus grand
que le premier terme. Par conséquent, aux fins de la simulation FDTD, la valeur actuelle er de la perméabilité relative peut être amplifiée sans danger (c. -à-d., sans affecter la physique) à une valeur « mathématique » eampif » er (par ex., eamplif > 10 · er) aussi longtemps que
dans laquelle est la fréquence angulaire la plus grande utilisée dans le calcul- de la réponse FDTD
. Par exemple, eampiif. peut être choisie comme :
qui permet de s'assurer que eampiif. ne dépasse pas 10 % du second terme imaginaire à l'intérieur de la gamme de fréquence d'intérêt. Avec une telle valeur amplifiée, la simulation FDTD fournira une réponse impulsionnelle numériquement stable pour les temps t > tmax. Avantageusement, la permittivité amplifiée accélère la simulation du domaine temporel en permettant des pas de temps plus grands. Dans certains modes de réalisation, l'efficacité de la simulation est davantage augmentée en implémentant une amplification adaptative de la permittivité, c. -à-d., £ampiif. est progressivement augmenté (une ou plusieurs fois) au fur et à mesure de la progression de la modélisation du domaine temporel. Par exemple, à certains temps t > tmax, eampiif. peut être recalculé conformément à
pour utiliser des pas de temps successivement plus grands à des temps tardifs.
[0038] Comme le reflète ‘la formule précédente, la valeur la plus élevée que peut assumer eboostest principalement limitée par la conductivité ab fi du fluide du fait trou de forage. Dans beaucoup d'applications pratiques, cette conductivité est plutôt faible ; par ex., pour une boue à base de pétrole, elle peut être aussi faible qu'environ 10“3 S/m,
qui entraîne des temps de simulation longs (possiblement prohibitivement longs). Il a été observé, cependant, que la physique du problème d'inspection de tuyau change seulement légèrement si une conductivité boueuse « mathématique » élevée de façon irréaliste (ou plus généralement, une conductivité du fluide du trou de forage) est utilisée à la place de la vraie conductivité. Ceci est illustré dans les graphiques de la figure 6, qui démontrent, pour les conductivités mathématiques de 102 S/m, 103 S/m, et 104 S/m, respectivement, le pourcentage d'erreur dans le signal impulsionnel synthétique par rapport à un signal de réponse impulsionnelle synthétique calculé pour une valeur de conductivité type, réaliste de 10-2 S/m, rapportée sur une durée de temps de 200 ms. La légende indique aussi le temps de simulation total pour les trois cas rapportés, qui diminue de 135 minutes pour la plus petite conductivité mathématique à 14 minutes pour une conductivité mathématique qui est supérieure de deux ordres de grandeur. La simulation qui sous-tend. la figure 6 est basée sur une configuration de quatre tuyaux emboîtés avec des propriétés qui sont résumées dans le Tableau 1 suivant. Comme on peut le voir dans la figure 6, une conductivité de 103 S/m permet d'assurer une erreur en dessous de 10% sur la totalité de l'intervalle de temps d'intérêt tout en obtenant un temps de simulation raisonnable. Par conséquent, dans divers modes de réalisation, la conductivité ji du fluide du trou de forage est amplifiée, par ex., par un facteur d'au moins 10 (et dans certains cas par 2 ou plusieurs ordres de grandeur), tout en maintenant une erreur résultante dans le signal de réponse transitoire synthétique en dessous d'un seuil de tolérance, par ex., en dessous de 10%.
[0039] En calculant le signal de la réponse du domaine temporel transitoire pour les temps précoces (t ^ tmax) provenant des signaux de réponse du domaine de fréquences p et pour les temps tardifs (t > tmax) directement par une simulation du domaine temporel, l'équilibre entre la précision et l'efficacité peut être grandement amélioré, en comparaison à l'utilisation de seulement une modélisation basée sur le domaine de fréquences ou seulement la modélisation basée sur le domaine temporel. À partir du premier signal de réponse transitoire basé sur le domaine de fréquences pour t < tmax et du second signal transitoire basé sur le domaine temporel pour t > tmax, un signal de réponse transitoire hybride peut être calculé (action 512). Si le signal de réponse hybride est une réponse impulsionnelle, il peut être également intégré (action 514) pour donner le signal de réponse impulsionnelle synthétique hybride. Le signal de réponse impulsionnelle synthétique hybride peut ensuite être comparé à un signal de réponse impulsionnelle mesuré pour minimiser un mésappariement entre les deux dans une procédure d'optimisation numérique, par laquelle la réponse mesurée est inversée pour donner des valeurs pour les paramètres de tuyau ajustables du modèle.
[0040] Lors du calcul du signal de réponse impulsionnelle hybride en intégrant le signal de réponse impulsionnel hybride, tout mésappariement léger entre les parties de temps précoce (basé sur le domaine de fréquences) et le temps tardif (basé sur le domaine temporel) de la réponse impulsionnelle hybride peut entraîner une erreur significative dans la réponse impulsionnelle à des temps tardifs. Pour atténuer ce problème, le fait que la réponse impulsionnelle dans un support de dissipation se décompose de façon monotone avec le temps (en raison de la physique) peut être utilisé pour ancrer le signal de réponse impulsionnelle à zéro, à un temps suffisamment plus grand que le temps d'intérêt maximal dans le signal synthétique, sans compromettre la précision de la solution dans le temps d'intervalle d'intérêt. (Le temps maximal d'intérêt correspond à la fin de l'intervalle de temps utilisé pour calculer le mésappariement entre les signaux de réponse transitoire synthétique et mesuré). Les figures 7A et 7B illustrent un tel ancrage à zéro. La simulation qui sous-tend les figures 7A et 7B est basée sur une configuration de quatre tuyaux emboîtés avec des propriétés qui sont résumées dans le Tableau 1 suivant. Dans la figure 7A, un exemple de vraie réponse impulsionnelle est illustré avec trois courbes pour la réponse impulsionnelle ancrée à 200 ms, 300 ms et 400 ms, respectivement. La légende indique également les temps de simulations respectifs, qui augmentent pour les temps d'ancrage à zéro tardifs. Dans la figure 7B, le pourcentage d'erreur entre les réponses impulsionnelles vraie et ancrée à zéro et rapporté pour les trois cas pour l'intervalle de temps d'intérêt, qui est pris comme étant l'intervalle jusqu'à 200 ms. Comme on peut le voir, l'ancrage à zéro au temps tancrage > 300 ms permet d'avoir une erreur en dessous de 10 % à travers tout l'intervalle d'intérêt. Dans certains modes de réalisation, tancrage est choisi pour être au moins deux fois le temps d'intérêt maximal.
[0041] La figure 8 est un organigramme d'un exemple d'unité de traitement 800 pour calculer les signaux de réponse transitoire synthétique hybrides conformément aux divers modes de réalisation. L'unité de traitement 800 peut être implémentée, par ex., dans une unité de diagraphie en surface 116 ou un ordinateur communiquant avec l'unité de diagraphie en surface, ou dans un circuit de traitement 124 intégré dans l'outil d'inspection de tuyau 108. L'unité de traitement 800 comprend un ou plusieurs processeurs 802 (par ex., une unité de traitement central classique (UC), une unité de traitement graphique, ou d'autres composants) conçus pour exécuter les programmes logiciels stockés dans la mémoire oui 804 (qui peut être, par ex., une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), une mémoire flash, etc.). Le ou les processeurs 802 peuvent être des processeurs à cœur unique ou à multi-cœurs. Les multiples cœurs de processeurs peuvent être utilisés avantageusement, par ex., pour accélérer la simulation du domaine temporel en l'exécutant par parallélisation dans les cœurs. Dans certains modes de réalisation, l'unité de traitement 800 comprend également des dispositifs entrées/sorties d'utilisateur 806 (par ex., un écran, un clavier, une souris, etc.), des dispositifs de stockage de données permanents 808 (comprenant, par ex., un support lisible par ordinateur à semi-conducteur, optique et/ou magnétique tel que des disques durs, des CD-ROM, des DVD-ROM, etc., des interfaces de dispositifs 810 pour communiquer directement ou indirectement avec l'outil d'inspection de tuyau 108, une interface de réseau 814 qui facilite la communication avec d'autres systèmes informatiques et/ou des référentiels de données, et un système de bus (non illustré) à travers lequel les autres composants de l'unité de traitement 800 communiquent. L'unité de traitement 800 peut, par ex. être un ordinateur polyvalent avec un logiciel approprié installé pour implémenter les méthodes de calcul décrites ici. Alors qu'une seule unité est illustrée, l'unité de traitement 800 peut également être distribuée sur de multiples ordinateurs reliés les uns aux autres à travers un réseau sans fil ou sur fil, tel qu'un réseau local ou l'Internet.
[0042] Les programmes logiciels stockés dans la mémoire 804 comprennent des instructions exécutables par le processeur pour réaliser les procédés décrits ici, et peuvent être implémentés dans un quelconque des divers langages de programmation, par ex., sans limitation, C, C++, Object C, Pascal, Basic, Fortran, Matlab et Python. La mémoire 804 peut également stocker, en sus de ou comme une partie des programmes logiciels, des données sur lesquelles les instructions fonctionnent, telles que le modèle de calcul 820 de l'outil et du jeu de tuyaux, qui comprend un ou plusieurs paramètres de tuyaux ajustables, et les signaux de réponse transitoire mesurés 822.'Les instructions elles-mêmes peuvent être regroupées en divers modules fonctionnels, par ex., dans un but de réutilisation et de partage de la fonctionnalité de certains modules avec d'autres modules. Conformément au mode de réalisation illustré, les modules comprennent, par ex., un module de calibration 824 et un module d'amélioration de la résolution 826 pour préparer les journaux pour une inversion ultérieure (conformément aux actions 408, 410 du procédé illustré dans la figure 4) ; un module d'inversion 828 pour optimiser numériquement les paramètres de tuyaux ajustables du modèle de calcul 820 basé sur une fonction de coût quantifiant le mésappariement entre les signaux de réponse transitoire mesuré et synthétique ; un module de modélisation du domaine de fréquences 830, un module de modélisation du domaine temporel 832 et un module de transformation du domaine de fréquences-en-domaine temporel 834 pour calculer les signaux de réponse transitoire synthétiques basé sur le domaine de fréquences et basé sur le domaine temporel (c. -à-d., le premier et le second) ; et un module de réponse hybride 840 pour combiner le premier et le second signaux de réponse transitoire dans le signal de réponse transitoire hybride. Le module de réponse hybride 840 peut comprendre de multiples sous-modules, tels qu'un module de limite temporelle 842 pour déterminer la limite temporelle à laquelle la modélisation du domaine temporel commence ; un module de discrétisation 844 pour déterminer le pas de temps et la discrétisation spatiale utilisée par le module de modélisation du domaine temporel 832, qui peut comprendre l'amplification de la permittivité électrique et (éventuellement) la conductivité du fluide du trou de forage qui entre dans le calcul du pas de temps ; un module d'ancrage à zéro 846 pour faire correspondre les parties basées sur le domaine de fréquences et basées sur le domaine temporel des signaux de réponse impulsionnelle synthétique ; et un module d'intégration 848 pour obtenir les signaux de réponse impulsionnelle synthétiques à partir des signaux de réponse impulsionnelle.
[0043] Bien sûr, la fonctionnalité de calcul décrite ici peut être groupée et organisée de plusieurs façons différentes, le groupement illustré n'étant qu'un exemple. En outre, les divers modules de calcul illustrés dans la figure 8 ne doivent pas tous faire partie du même programme logiciel ou même être stockés sur le même ordinateur. Au lieu de cela, certains groupes de modules peuvent fonctionner indépendamment des autres et fournir des sorties de données qui peuvent être stockées et ultérieurement fournies comme entrée aux autres modules. Par exemple, les modules 830, 832, 834, 836 de calcul des signaux de réponse synthétiques peuvent être exécutés sur un ordinateur pour précalculer les signaux de réponse synthétiques pour diverses combinaisons de valeurs de paramètres de tuyau et pour entraîner le stockage des signaux de réponse synthétiques dans une base de données. La base de données peut ultérieurement être accédée par le module d'inversion 828, qui peut être stocké sur un autre ordinateur, pour rechercher le signal de réponse synthétique pour un jeu de valeurs de paramètres de tuyaux utilisé dans une itération donnée du procédé d'inversion. En outre, comme il sera facilement compris par les hommes du métier, les programmes logiciels implémentant les procédés décrits ici (par ex., organisés en modules fonctionnels tels qu'illustré dans la figure 8) peuvent être stockés, séparément d'une quelconque unité de traitement, sur un ou plusieurs supports non volatiles lisibles par ordinateur (tels que, sans limitation, un support de stockage à semi-conducteur, optique ou magnétique), à partir duquel ils peuvent être téléchargés dans ce système de mémoire (volatile) d'une unité de traitement pour l'exécution.
[0044] En général, l'unité de traitement qui exécute la fonctionnalité de calcul décrit ici (éventuellement organisé en divers modules fonctionnels) peut être implémentée avec une quelconque combinaison appropriée de matériel, de micrologiciel et/ou de logiciels. Par exemple, l'unité de traitement peut être configurée de façon permanente (par ex., avec un circuit câblé) ou configurée de façon temporaire (par ex., programmé), ou les deux en partie, pour implémenter la fonctionnalité décrite. Une entité tangible configurée, de façon permanente et/ou temporaire, pour fonctionner d'une certaine façon ou pour réaliser certaines opérations décrites ici, est ici appelé un « module implémenté sur matériel » ou « un module matériel », et un module matériel utilisant un ou plusieurs processeurs est appelé un « module implémenté par processeur ». Les modules matériels peuvent comprendre, par ex., un circuit ou une logique spécialisée qui est configurée de façon permanente pour réaliser certaines opérations, telles , qu'un réseau prédiffusé programmable (FPGA), circuit intégré à application spécifique (ASIC), ou un autre processeur spécialisé.· Un module matériel peut également comprendre une logique ou un circuit programmable, tel qu'un processeur polyvalent, qui est temporairement configuré par un logiciel pour réaliser certaines opérations. En regardant les exemples de modes de réalisation dans lesquels les modules matériels sont temporairement configurés, les modules matériels implémentant collectivement la fonctionnalité décrite ne doivent pas tous coexister en même temps, mais peuvent être configurés ou instancés à différents moments. Par exemple, lorsqu'un module matériel comprend un processeur polyvalent configuré par logiciel pour implémenter un module spécialisé, le processeur polyvalent peut être configuré pour respectivement différents modules polyvalents à différents moments.
[0045] Les figures 9A-12C sont des graphiques des signaux de réponse impulsionnelle synthétiques et hybrides basés sur le domaine de fréquences et basés sur le domaine temporel calculés conformément à un mode de réalisation pour un exemple de configuration de tuyau. Les figures 9A-9C illustrent les signaux de réponse pour une configuration de quatre tuyaux emboîtés, les figures 10A-10C pour trois tuyaux emboîtés, les figures 11A-11C pour deux tuyaux emboîtés, et les figures 12A-12C pour un tuyau unique. Le modèle de calcul qui sous-tend le calcul des signaux de réponse est résumé dans les Tableaux 1 et 2, le Tableau 1 montrant les paramètres du tuyau des quatre tuyaux et le Tableau 2 montrant les dimensions de l'émetteur et du récepteur de l'outil d'inspection de tuyau. ' ' '
TABLEAU 1 ' '
TABLEAU 2
Les signaux de réponse basés sur le domaine temporel ont été calculés par la modélisation FDTD pour un domaine spatial défini à 15 m dans la direction radiale -
(mesuré à partir du centre du trou de forage) et 30 m dans la direction axiale. La grille de discrétisation spatiale a été générée automatiquement par l'échantillonnage de la profondeur de la peau correspondant à la fréquence d'intérêt la plus élevée dans chaque support par au moins 10 points de grilles. Les bobines avec une longueur finie ont été modélisées en plaçant quinze bobines émettrices et réceptrices indépendantes également espacées à l'intérieur de l'étendue des bobines étendues. L'outil a été modélisé sur un outil sans fer (c. -à-d., sans noyau magnétique), qui présente un cas de test plus difficile qu'un outil avec un noyau magnétique étant donné qu'il entraîrie généralement une réponse avec une plage dynamique plus élevée.
[0046] Les figures 9A, 10A, 11A et 12A démontrent des signaux de réponse impulsionnelle synthétiques calculés avec les solveurs de domaine temporel et de domaine de fréquences. Les signaux de réponse impulsionnelle basés sur le domaine de fréquences pour les quatre configurations de tuyaux démontrent des instabilités au temps tardifs, manifestées par des oscillations parasites. L'amplitude et l'étalement de ces oscillations augmentent avec la diminution du nombre de tuyaux. La solution FDTD permet d'avoir des signaux de réponse impulsionnelle stables et sans oscillation pour t > tmax. Aux temps précoces, la discrétisation spatiale choisie n'est pas adéquate pour résoudre la faible profondeur de peau associée au spectre à fréquence élevée de la réponse de décomposition, et, par conséquent, le signal basé sur FDTD démontre des oscillations parasites. Les figures 9B, 10B, 11B, et 12B illustrent les signaux de réponse impulsionnelle hybrides, qui sont stables à la fois pour les temps précoces et tardifs. Les signaux de réponse impulsionnelle hybrides calculés à partir des signaux de réponse impulsionnelle par intégration sont illustrés dans les figures 9C, 10C, 11C et 12C, avec, pour comparaison, les signaux de réponse impulsionnelle basés sur le domaine de fréquences.
[0047] Les exemples numérotés suivants sont des modes de réalisation illustrés.
[0048] 1. Un procédé comprenant : l'utilisation d'un outil à induction électromagnétique placé à l'intérieur d'un jeu de tuyaux, induisant des courants de Foucault pulsés dans le jeu de tuyaux et la mesure d'un signal de réponse transitoire dépendant du temps ; la création d'un modèle de calcul de l'outil et du jeu de tuyaux, le modèle comprenant un ou plusieurs paramètres de tuyaux ; et l'utilisation de l'inversion numérique pour déterminer les valeurs de l'un ou des plusieurs paramètres de tuyaux qui minimisent un mésappariement entre le signal de réponse transitoire mesuré et un signal de réponse transitoire synthétique calculé en se basant sur le modèle, le calcul du signal de réponse transitoire synthétique comprenant le calcul des signaux de réponse de domaine de fréquences pour une pluralité de fréquences, et l'utilisation de la transformation du domaine de fréquences-en-domaine temporel pour transformer la. pluralité des signaux de réponse du domaine de fréquences calculée en un premier signal de réponse transitoire synthétique, la détermination automatique d'une limite temporelle associée à l'apparition des oscillations parasites dans le premier signal de réponse transitoire synthétique, le calcul d'un second signal de réponse transitoire synthétique commençant au niveau de la limite temporelle déterminée directement par une technique numérique du domaine temporel, et en combinant une partie du premier signal de réponse transitoire synthétique se terminant au niveau de la limite temporelle avec le second signal de réponse transitoire synthétique.
[0049] 2. Le procédé de l'exemple 1, dans lequel le premier et le second signaux de réponse transitoire synthétiques sont des signaux de réponse impulsionnelle.
[0050] 3. Le procédé de l'exemple 1, dans lequel le premier et le second signaux de réponse transitoire synthétiques sont des signaux de réponse impulsionnelle, le procédé comprenant également l'intégration du premier et du second signaux de réponse transitoire synthétiques pour obtenir un signal de réponse impulsionnelle synthétique.
[0051] 4. Le procédé de l'exemple 3, comprenant également l'ancrage du signal de réponse impulsionnelle synthétique à zéro au niveau d'un point dans le temps supérieur à un temps d'intérêt maximal.
[0052] 5. Le procédé de l'un quelconque des exemples précédents, dans lequel le second signal de réponse transitoire synthétique est calculé en utilisant des discrétisations spatiales et temporelles déterminées en se basant au moins en partie sur une fréquence d'intérêt maximale, la fréquence d'intérêt maximale étant définie au moins initialement à sensiblement une valeur inverse de la limite temporelle.
[0053] 6. Le procédé de l'exemple 5, comprenant également l'augmentation des discrétisations spatiales et temporelles au moins une fois au cours du calcul du second signal de réponse transitoire synthétique basé sur une diminution de la fréquence d'intérêt maximale pour les temps tardifs.
[0054] 7. Le procédé de l'un quelconque des exemples précédents, dans lequel le second signal de réponse transitoire synthétique est calculé en utilisant une discrétisation temporelle déterminée en se basant au moins en partie sur une permittivité relative d'un matériau remplissant un espace entre les tuyaux, la permittivité relative étant amplifiée par un facteur d'au moins 10, le facteur étant déterminé en se basant au moins en partie sur la limite temporelle et une conductivité d'un fluide de trou de forage à l'intérieur des tuyaux.
[0055] 8. Le procédé de l'exemple 7, dans lequel la conductivité du fluide du trou de forage est amplifiée par un facteur d'au moins 10, une erreur dans le second signal de réponse synthétique résultant du maintien de l'amplification en dessous de 10%.
[0056] 9. Le procédé de l'exemple 7 ou de l'exemple 8, dans lequel le facteur est ajusté à une valeur plus élevée au moins une fois au cours du calcul du second signal de réponse transitoire synthétique.
[0057] 10. Le procédé de l'un quelconque des exemples précédents, dans lequel l'inversion numérique comprend l'ajustement par itération des valeurs de l'un ou des plusieurs paramètres de tuyau, le calcul du signal de réponse transitoire synthétique à partir des paramètres ajustés et la détermination du mésappariement entre le signal de réponse transitoire mesuré et le signal de réponse transitoire synthétique.
[0058] 11. Le procédé de l'un quelconque des exemples précédents, dans lequel l'inversion numérique comprend le précalcul d'une pluralité de signaux de réponse de décomposition synthétique pour une pluralité respective des jeux de valeurs de l'un ou des plusieurs paramètres de tuyau, et la sélection, parmi la pluralité des signaux de réponse transitoire synthétiques précalculée, le signal de réponse transitoire synthétique qui minimise le mésappariement.
[0059] 12. Un système comprenant : un outil à induction électromagnétique pour le placement à l'intérieur d'un jeu de tuyaux, l'outil comprenant au moins un émetteur, au moins un récepteur et le circuit associé collectivement configurés pour induire des courants de Foucault pulsés dans le jeu de tuyaux emboîtés et la mesure d'un signal de réponse transitoire dépendant du temps ; une unité de traitement conçue pour stocker un modèle de calcul de l'outil et du jeu de tuyaux, le modèle comprenant un ou plusieurs paramètres de tuyaux, et l'utilisation de l'inversion numérique pour déterminer les valeurs de l'un ou des plusieurs paramètres de tuyaux qui minimisent un mésappariement entre le signal de réponse transitoire mesuré et un signal de réponse transitoire synthétique calculé en se basant sur le modèle, le calcul d'un signal de réponse transitoire synthétique comprenant le calcul des signaux de réponse de domaine de fréquences pour une pluralité de fréquences, et l'utilisation de la transformation du domaine de fréquences-en-domaine temporel pour transformer la pluralité des signaux de réponse du domaine de fréquences calculé en un premier signal de réponse transitoire synthétique, la détermination automatique d'une limite temporelle associée à l'apparition des oscillations parasites dans le premier signal de réponse transitoire synthétique, le calcul d'un second signal de réponse transitoire synthétique commençant au niveau de la limite temporelle déterminée directement par une technique numérique du domaine temporel, et en combinant une partie du premier signal de réponse transitoire synthétique se terminant au niveau de la limite temporelle avec le second signal de réponse transitoire synthétique.
[0060] 13. Le système de l'exemple 12, dans lequel l'unité de traitement est configurée pour déterminer les discrétisations spatiales et temporelles pour calculer le second signal de réponse transitoire synthétique basé au moins en partie sur une fréquence d'intérêt maximale, la fréquence d'intérêt maximale étant définie au moins initialement à sensiblement une valeur inverse de la limite temporelle.
[0061] 14. Le système de l'exemple 12 ou de l'exemple 13, dans lequel l'unité de traitement est configurée pour déterminer un pas de temps pour le calcul du second signal de réponse transitoire synthétique en se basant au moins en partie sur une permittivité relative d'un matériau remplissant un espace entre les tuyaux, la permittivité relative étant amplifiée par un facteur d'au moins 10, le facteur étant déterminé en se basant au moins en partie sur la limite temporelle et une conductivité d'un fluide de trou de forage à l'intérieur des tuyaux.
[0062] 15. Un support lisible par ordinateur stockant des instructions exécutables par un processeur qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, amènent l'un ou les plusieurs processeurs à simuler l'induction des courants de Foucault pulsés dans un jeu d'un ou de plusieurs tuyaux caractérisés par un ou plusieurs paramètres ajustables de tuyau, et pour calculer un signal de réponse transitoire synthétique résultant pour une pluralité de jeux de valeurs de l'un ou des plusieurs paramètres de tuyau ajustables, le calcul du signal de réponse transitoire synthétique pour chacun des jeux de valeurs comprenant : le calcul des signaux de réponse de domaine de fréquences pour une pluralité de fréquences, et l'utilisation de la transformation du domaine de fréquences-en-domaine temporel pour transformer la pluralité des signaux de réponse du domaine de fréquences calculée en un premier signal de réponse transitoire synthétique ; la détermination automatique d'une limite temporelle associée à l'apparition des oscillations parasites dans le premier signal de réponse transitoire synthétique ; le calcul d'un second signal de réponse transitoire synthétique commençant au niveau de la limite temporelle déterminée directement par une technique numérique du domaine temporel et la combinaison d'une partie du premier signal de réponse transitoire synthétique se terminant au niveau de la limite temporelle avec le second signal de réponse transitoire synthétique.
[0063] 16. Le support lisible par ordinateur de l'exemple 15, stockant également un modèle de calcul du jeu d'un ou de plusieurs tuyaux et d'un outil à induction électromagnétique placé à l'intérieur du jeu d'un ou de plusieurs tuyaux.
[0064] 17. Le support lisible par ordinateur de l'exemple 15 ou de l'exemple 16, stockant également un signal de réponse transitoire mesuré et des instructions exécutables par un processeur qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, amènent l'un ou les plusieurs processeurs à déterminer des valeurs de l'un ou des plusieurs paramètres de tuyau qui minimisent un mésappariement entre le signal de réponse transitoire mesuré et le signal de réponse transitoire synthétique.
[0065] 18. Le support lisible par ordinateur de l'un quelconque des exemples 15 à 17, dans lequel les instructions exécutables par le processeur amènent le ou les processeurs à calculer le second signal de réponse transitoire synthétique en utilisant des discrétisations spatiales et temporelles déterminées en se basant au moins en partie sur une fréquence d'intérêt maximale, la fréquence d'intérêt maximale étant définie au moins initialement à sensiblement une valeur inverse de la limite temporelle.
[0066] 19. Le support lisible par ordinateur de l'un quelconque des exemples 15 à 18, dans lequel les instructions exécutables par le processeur amènent le ou les processeurs à augmenter des discrétisations spatiales et temporelles au moins une fois au cours du calcul du second signal de réponse transitoire synthétique basé sur une diminution de la fréquence d'intérêt maximale pour les temps tardifs.
[0067] 20. Le support lisible par ordinateur de l'un quelconque des exemples 15 à 19, dans lequel les instructions exécutables par le processeur amènent le ou les processeurs à calculer le second signal de réponse transitoire synthétique en utilisant un pas de temps déterminé en se basant au moins en partie sur une permittivité relative d'un matériau remplissant un espace entre les tuyaux, la permittivité relative étant amplifiée par un facteur d'au moins 10, le facteur étant déterminé en se basant au moins en partie sur la limite temporelle et une conductivité d'un fluide de trou de forage à l'intérieur des tuyaux.
[0068] Plusieurs variations peuvent être apportées dans les systèmes, outils et procédés décrits et illustrés ici sans s'écarter de la portée de l'objet inventif. Par conséquent, les modes de réalisation et les exemples spécifiques décrits sont destinés à être illustratifs et non pas limitants.
Claims (12)
- Revendications1. Procédé (400) pour l'inspection de tuyau comprenant : l'utilisation (402, 404) d'un outil à induction électromagnétique (108) placé à l'intérieur d'un jeu de tuyaux (102, 104, 106 ; 200), induisant des courants de Foucault pulsés dans le jeu de tuyaux et mesurant un signal de réponse transitoire dépendant du temps ; la création (406) d'un modèle de calcul (820) de l'outil et du jeu de tuyaux, le modèle comprenant un ou plusieurs paramètres de tuyaux ,* et l'utilisation de l'inversion numérique (414) pour déterminer des valeurs de l'un ou des plusieurs paramètres de tuyaux qui minimisent un mésappariement entre le signal de réponse transitoire mesuré et un signal de réponse transitoire synthétique calculé en se basant sur le modèle, le calcul du signal de réponse transitoire synthétique comprenant : le calcul (502) des signaux de réponse de domaine de fréquences pour une pluralité de fréquences, et l'utilisation de la transformation du domaine de fréquences-en-domaine temporel (504) pour transformer la pluralité des signaux de réponse du domaine de fréquences calculée en un premier signal de réponse transitoire synthétique ; la détermination automatique (506) d'une limite temporelle associée à l'apparition des oscillations parasites dans le premier signal de réponse transitoire synthétique ; le calcul (508) d'un second signal de réponse transitoire synthétique commençant au niveau de la limite temporelle déterminée directement par une technique numérique du domaine temporel ; et la combinaison (512) d'une partie du premier signal de réponse transitoire synthétique se terminant au niveau de la limite temporelle avec le second signal de réponse transitoire synthétique.
- 2. Procédé (400) pour l'inspection de tuyau selon la revendication 1, dans lequel le premier et le second signaux de réponse transitoire synthétiques sont des signaux de réponse impulsionnelle.
- 3. Procédé (400) pour l'inspection de tuyau selon la revendication 1, dans lequel le premier et le second signaux de réponse transitoire synthétiques sont des signaux de réponse impulsionnelle, le procédé comprenant également : l'intégration (514) du premier et du second signaux de réponse transitoire synthétiques combinés pour obtenir un signal de réponse impulsionnelle synthétique ; et l'ancrage du signal de réponse impulsionnelle synthétique à zéro au niveau d'un point dans le temps supérieur à un temps d'intérêt maximal.
- 4. Procédé (400) pour l'inspection de tuyau selon la revendication 1, dans lequel le second signal de réponse transitoire synthétique est calculé en utilisant des discrétisations spatiales et temporelles déterminées en se basant au moins en partie sur une fréquence d'intérêt maximale, la fréquence d'intérêt maximale étant définie au moins initialement à sensiblement une valeur inverse de la limite temporelle.
- 5. Procédé (400) pour l'inspection de tuyau selon la revendication 4, comprenant également l’augmentation des discrétisations spatiales et temporelles au moins une fois au cours du calcul du second signal de réponse transitoire synthétique basé sur une diminution de la fréquence d'intérêt maximale pour les temps tardifs.
- 6. Procédé (400) pour l'inspection de tuyau selon la revendication 1, dans lequel le second signal de réponse transitoire synthétique est calculé en utilisant une discrétisation temporelle déterminée en se basant au moins en partie sur une permittivité relative d'un matériau remplissant un espace entre les tuyaux (102, 104, 106 ,- 200), la permittivité relative étant amplifiée par un facteur d'au moins 10, le facteur étant déterminé en se basant au moins en partie sur la limite temporelle et une conductivité d'un fluide de trou de forage à l'intérieur des tuyaux.
- 7. Procédé (400) pour l'inspection de tuyau selon la revendication 6, dans lequel la conductivité du fluide du trou de forage est amplifiée par un facteur d'au moins 10, une erreur dans le second signal de réponse synthétique résultant du maintien de l'amplification en dessous de 10 %.
- 8. Procédé (400) pour l'inspection de tuyau selon la revendication 6, dans lequel le facteur est ajusté à une valeur plus élevée au moins une fois au cours du calcul du second signal de réponse transitoire synthétique.
- 9. Procédé (400) pour l'inspection de tuyau selon la revendication 1, dans lequel l'inversion numérique (414) comprend au moins l'un de, l'ajustement itératif (416) des valeurs de l'un ou des plusieurs paramètres de tuyau, le calcul (418) du signal de réponse transitoire synthétique à partir des paramètres ajustés, et la détermination du mésappariement (420) entre le signal de réponse transitoire mesuré et le signal de réponse transitoire synthétique ; et le précalcul d'une pluralité de signaux de réponse de décomposition synthétiques pour une pluralité respective des jeux de valeurs de l'un ou des plusieurs paramètres de tuyau, et la sélection, parmi la pluralité des signaux de réponse transitoire synthétiques précalculés, le signal de réponse transitoire synthétique qui minimise le mésappariement.
- 10. Système pour l'inspection de tuyau comprenant : un outil à induction électromagnétique (108) pour être placé à l'intérieur d'un jeu de tuyaux (102, 104, 106 ; 200), l'outil comprenant au moins un émetteur (118), au moins un récepteur (120), et un circuit associé collectivement configuré pour induire des courants de Foucault pulsés dans le jeu de tuyaux emboîtés pour mesurer un signal de réponse transitoire dépendant du temps ; une unité de traitement (800) conçue pour stocker un modèle de calcul (820) de l'outil et du jeu de tuyaux, le modèle comprenant un ou plusieurs paramètres de tuyaux ; et utiliser l'inversion numérique pour déterminer des valeurs du ou des paramètres de tuyaux qui minimisent un mésappariement entre le signal de réponse transitoire mesuré et un signal de réponse transitoire synthétique calculé en se basant sur le modèle, le calcul du signal de réponse transitoire synthétique comprenant : le calcul des signaux de réponse de domaine de fréquences pour une pluralité de fréquences, et l'utilisation de la transformation du domaine de fréquences-en-domaine temporel pour transformer la pluralité des signaux de réponse du domaine de fréquences calculée en un premier signal de réponse transitoire synthétique ; déterminer automatiquement une limite temporelle associée à l'apparition des oscillations parasites à l'intérieur du premier signal de réponse transitoire synthétique ? le calcul d'un second signal de réponse transitoire synthétique commençant au niveau de la limite temporelle déterminée directement par une technique numérique du domaine temporel ; et la combinaison d'une partie du premier signal de réponse transitoire synthétique se terminant au niveau de la limite temporelle avec le second signal de réponse transitoire synthétique.
- 11. Système pour l'inspection de tuyau selon la revendication 10, dans lequel l'unité de traitement (800) est configurée pour déterminer les discrétisations spatiales et temporelles pour calculer le second signal de réponse transitoire synthétique basé au moins en partie sur une fréquence d'intérêt maximale, la fréquence d'intérêt maximale étant définie au moins initialement à sensiblement une valeur inverse de la limite temporelle.
- 12. Système pour l'inspection de tuyau selon la revendication 10, dans lequel l’unité de traitement (800) est configurée pour déterminer un pas de temps pour le calcul du second signal de réponse transitoire synthétique en se basant au moins en partie sur une permittivité relative d'un matériau remplissant un espace entre les tuyaux (102, 104, 106 ; 200), la permittivité relative étant amplifiée par un facteur d'au moins 10, le facteur étant déterminé en se basant au moins en partie sur la limite temporelle et une conductivité d'un fluide de trou de forage à l'intérieur des tuyaux.
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