FR3061504A1 - Commande en mode actif pour outils de champ petrolifere - Google Patents
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Abstract
La commutation d'un outil de fond de puits entre un premier mode de fonctionnement, un deuxième mode de fonctionnement et un troisième mode de fonctionnement, les modes de fonctionnement peuvent comprendre un mode veille dans lequel d'outils de fond de puits consomment moins d'énergie, un mode crépuscule dans lequel l'outil de fond de puits consomme plus d'énergie que dans le mode veille et/ou peut réaliser des fonctions limitées, et un mode actif dans lequel l'outil de fond de puits consomme plus d'énergie que dans le mode veille et dans le mode crépuscule et peut réaliser des fonctions d'outils additionnelles.
Description
Mandataire(s) :
Titulaire(s) :
INC..
HALLIBURTON ENERGY SERVICES,
GEVERS & ORES Société anonyme.
® COMMANDE EN MODE ACTIF POUR OUTILS DE CHAMP PETROLIFERE.
FR 3 061 504 - A1 (57) La commutation d'un outil de fond de puits entre un premier mode de fonctionnement, un deuxième mode de fonctionnement et un troisième mode de fonctionnement, les modes de fonctionnement peuvent comprendre un mode veille dans lequel d'outils de fond de puits consomment moins d'énergie, un mode crépuscule dans lequel l'outil de fond de puits consomme plus d'énergie que dans le mode veille et/ou peut réaliser des fonctions limitées, et un mode actif dans lequel l'outil de fond de puits consomme plus d'énergie que dans le mode veille et dans le mode crépuscule et peut réaliser des fonctions d'outils additionnelles.
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COMMANDE EN MODE ACTIF POUR OUTILS DE CHAMP PÉTROLIFÈRE CONTEXTE
La présente divulgation concerne généralement des opérations de forage et, plus particulièrement, la détermination de la commande et de l'actionnement des outils de fond de puits.
La complétion représente le procédé général qui consiste à mettre un puits en production après le forage dans une formation souterraine qui contient un réservoir d'hydrocarbures. Un puits unique peut être complété de multiples fois, créant de multiples « zones » pour la communication des fluides entre le réservoir et le puits de forage.
Lors de la complétion d'une zone donnée, il peut s'avérer nécessaire d'isoler la zone des autres zones. Par exemple, lorsqu'une zone doit subir une fracturation hydraulique, il peut s'avérer nécessaire d'isoler la zone par rapport à des zones non complétées pour éviter leur fracturation prématurée et des zones précédemment complétées pour éviter des pertes de fluide dans la formation.
Les zones sont généralement isolées par des outils de fond de puits. Les outils de fond de puits peuvent inclure du ciment ou des obturateurs pour boucher des zones, des manchons coulissants qui fonctionnent pour permettre l'écoulement de et à partir des zones spécifiques, des clapets de commande pour commander et orienter l'écoulement, et divers autres outils pour réaliser d'autres fonctions. Afin de permettre l'isolement sélectif des zones individuelles, on peut faire fonctionner les outils de fond de puits entre différentes positions ou différents modes de fonctionnement.
On peut faire fonctionner certains outils de fond de puits en partie par des composants électroniques intégrés qui nécessitent une alimentation électrique. En raison des complications liées à la fourniture d'une alimentation électrique à travers un câblage de fond de puits, certains outils de fond de puits peuvent utiliser des batteries comme source d'alimentation. Cependant, étant donné que l'outil de fond de puits doit fonctionner pendant des périodes de temps prolongées en dessous de la surface terrestre, les exigences en matière de taille et de poids associées à l'ajout de batteries supplémentaires, les conditions de fond de puits qui sont généralement hostiles, et divers autres facteurs, la durée de vie opérationnelle utile des outils de fond de puits qui fonctionnent par batteries peut représenter un souci. Par conséquent, un moyen fiable de prolonger la durée de vie utile des outils de fond de puits fonctionnant par batterie est souhaitable.
FIGURES
Certains exemples de modes de réalisation spécifiques de la divulgation peuvent être compris en se référant, en partie, à la description suivante et aux illustrations ci-jointes.
La figure 1 est un schéma d'un système de puits suivant une opération de complétion multizones.
La figure 2 est un organigramme illustrant un mode de réalisation des composants électroniques intégrés, des actionneurs et d'autres composants électroniques d'un outil de fond de puits.
Les figures 3A, 3B, 3C et 3D sont une série de graphiques représentant différents modes de réalisation de signaux magnétiques.
La figure 4 est une vue schématique d’un mode de réalisation d'un outil à source magnétique.
La figure 5 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un outil à source magnétique.
Les figures 6A, 6B et 6C sont des vues schématiques d'un mode de réalisation utilisant des billes magnétiques pour la signalisation de l'outil de fond de puits.
La figure 7 est un organigramme des transitions du mode veille en mode actif déclenchées par la détection de certains signaux.
La figure 8 est un graphique illustrant un exemple de mode de transition lorsque certains signaux sont détectés.
La figure 9 est un organigramme des transitions du mode veille en mode crépuscule et en mode actif déclenchées par la détection de certains signaux.
La figure 10 est un graphique illustrant un exemple de mode de transition lorsque certains signaux sont détectés.
Alors que des modes de réalisation de cette divulgation ont été illustrés et décrits et sont définis par référence à des exemples de modes de réalisation de la divulgation, de telles références n'impliquent pas une limite sur la divulgation, et aucune limite de la sorte ne doit être déduite. L'objet de l'invention divulgué est capable de modifications, altérations et d'équivalents considérables dans la forme et dans la fonction, comme il sera apparent aux spécialistes du domaine pertinent et qui bénéficient de cette divulgation. Les modes de réalisation illustrés et décrits de cette divulgation ne sont que des exemples, et ne sont pas une description exhaustive de la divulgation.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La présente divulgation concerne généralement des opérations de forage et, plus particulièrement, la détermination de la commande et de l'actionnement des outils de fond de puits.
La figure 1 est un schéma d'un système de puits suivant une opération de complétion multizones. Un puits de forage se prolonge à partir d'une surface et à travers des formations souterraines. Le puits de forage comporte une section sensiblement verticale 104 et une section sensiblement horizontale 106, la section verticale 104 et la section horizontale 106 étant reliées par un coude 108. La section horizontale 106 se prolonge à travers une formation contenant des hydrocarbures. Une ou plusieurs colonnes de cuvelage 110 sont insérées et cimentées dans la section verticale 104 afin de prévenir l'entrée des fluides de la formation dans le puits de forage.
Le système de puits illustré dans la figure 1 est généralement connu comme un puits à trou ouvert parce que les colonnes de cuvelage 110 ne se prolongent pas à travers le coude 108 et la section horizontale 106 du puits de forage. Par conséquent, le coude 108 et la section horizontale 106 du puits de forage sont « ouverts » à la formation. Dans un autre mode de réalisation, le système de puits peut être d'un type à trou fermé dans lequel une ou plusieurs colonnes de cuvelage sont insérées dans le coude 108 et la section horizontale 106 est cimentée en place.
Le mode de réalisation de la figure 1 comprend un obturateur de production supérieur 112 placé dans la section verticale 104 du puits de forage qui forme un joint contre la colonne de cuvelage la plus interne. Une colonne de production 114 se prolonge de l'obturateur de production 112, le long du coude 108 et se prolonge le long de la section horizontale 106 du puits de forage. On retrouve divers outils de fond de puits déposés le long de la colonne de production 114, comprenant des obturateurs 116A-E et des manchons 118A-F. Les obturateurs 116A-E entrent en contact avec la surface interne de la section horizontale 106, divisant la section horizontale 106 en une série de zones de production 120 A-F.
On peut généralement faire fonctionner chacun des manchons 118A-F entre une position ouverte et une position fermée de sorte que dans la position ouverte, les manchons 118A-F permettent la communication des fluides entre la colonne de production 114 et les zones de production 120 A-F.
Au cours de la production, la communication des fluides se fait généralement de la formation, à travers les manchons ouverts, et jusque dans la colonne de production. Les obturateurs 116 A-F et l'obturateur de production supérieur 112 isolent le puits de forage de sorte que les fluides qui entrent dans le puits de forage en dessous de l'obturateur de production 112 sont orientés à travers les manchons 118 A-F, la colonne de production 114 et l'obturateur de production supérieur
112 et jusque dans la section verticale 104 du puits de forage.
La communication des fluides peut également se faire à partir de la colonne de production 114, à travers les manchons 118 A-F et jusque dans la formation, comme c'est le cas au cours de la fracturation hydraulique. La fracturation hydraulique est un procédé de stimulation de la production d'un puits et implique généralement le pompage des fluides de fracturation spécialisés au fond du puits et jusque dans la formation. Au fur et à mesure que la pression de fluide est augmentée, le fluide de fracturation crée des fissures et des fractures dans la formation et entraîne leur propagation à travers la formation. Par conséquent, la fracturation crée des trajets de communication additionnels entre le puits de forage et la formation.
Dans les puits ayant de multiples zones, tels que le puits illustré dans la figure 1, il est souvent nécessaire de fracturer chaque zone individuellement. Afin de fracturer seulement une zone à la fois, la zone est isolée des autres zones et on empêche le fluide de fracturation de pénétrer dans les autres zones. L'isolation de la zone qui est fracturée pourrait nécessiter l'actionnement d'un ou de plusieurs outils de fond de puits entre différentes configurations, positions ou modes. Par exemple, l'isolation de la zone peut nécessiter le déplacement d'un outil de manchon coulissant entre une configuration fermée et une configuration ouverte, peut nécessiter la mise en contact ou le désengagement d'un obturateur avec le puits de forage ou une soupape de commande doit changer sa configuration pour réorienter le fluide de fracturation.
En règle générale, un outil de fond de puits peut comprendre des composants électroniques intégrés et un ou plusieurs actionneurs pour faciliter le fonctionnement de l'outil de fond de puits. La figure 2 est un organigramme illustrant une configuration des composants électroniques intégrés, des actionneurs et d'autres composants électroniques d'un outil de fond de puits. Les composants électroniques intégrés 202 peuvent comprendre un contrôleur 204 pour stocker et exécuter les instructions. En règle générale, le contrôleur 204 comprend un processeur 206 pour exécuter des instructions et une mémoire 208 pour stocker des instructions qui doivent être exécutées par le processeur 206 et peut également comprendre un ou plusieurs modules « Entrée/Sortie » (E/S) 209 pour la communication entre le contrôleur 204 et d'autres composants électroniques de l'outil de fond de puits.
Dans un mode de réalisation, le contrôleur 204 communique avec un actionneur 210 pour faire fonctionner l'outil de fond de puits entre les configurations, les positions ou les modes. Dans un mode de réalisation, l'actionneur 210 transforme l'énergie électrique provenant d'une source d'alimentation 212 pour déplacer un ou plusieurs composantes d'outils de fond de puits. Par exemple, un actionneur peut être un actionneur linéaire qui rétracte ou prolonge une goupille pour permettre ou restreindre le mouvement d'un composant d’outils de fond de puits. Dans certains modes de réalisation, un second actionneur peut faire pivoter un corps de soupape pour réorienter un écoulement de fluide à travers l’outil de fond de puits. Dans certains modes de réalisation, l’actionneur peut entrer en prise avec un manchon coulissant de l’outil de fond de puits et être structuré et disposé pour ouvrir le manchon coulissant. Dans certains modes de réalisation, l’actionneur peut déplacer un déflecteur placé sur l’outil de fond de puits d’une première position du déflecteur (par ex., dans laquelle le déflecteur n’est pas en position d’attraper un projectile de puits de forage, tel qu’une bille ou une fléchette) vers une deuxième position du déflecteur (par ex., dans laquelle le déflecteur est positionné pour attraper un tel projectile de puits de forage).
Les composants électroniques intégrés 202 et l’actionneur 210 peuvent être reliés à une source d'alimentation 212. Dans un mode de réalisation, la source d’alimentation 212 peut être une batterie intégrée à l’outil de fond de puits ou intégré à un autre outil de fond de puits électriquement relié à l’outil de fond de puits. La source d'alimentation 212 peut également être un générateur de fond de puits incorporé à l'outil de fond de puits ou qui fait partie d'un autre équipement de fond de puits.
L'outil de fond de puits peut comprendre au moins un capteur 216 pour la détection d'une propriété physique et la transformation de la propriété en un signal électrique. Le capteur 216 communique le signal électrique aux composants électroniques intégrés 202. Après réception du signal électrique, le contrôleur 204 peut exécuter des instructions en se basant sur le signal électrique. Une ou plusieurs des instructions exécutées par le contrôleur 204 peuvent comprendre l'envoi de signaux vers l'actionneur 210, entraînant l'actionnement des actionneurs.
Dans le cadre de cette divulgation, les un ou plusieurs capteurs 216 peuvent comprendre un capteur de température, un capteur de pression, un capteur du débit, un accéléromètre, un capteur de contrainte, un capteur sonore, un capteur magnétique, ou une quelconque combinaison de ceux-ci. Le capteur peut fonctionner pour détecter des changements, une série de changements qui se produit au cours du temps ou peut fonctionner pour détecter des changements simultanés. Par exemple, le capteur peut détecter une diminution de la température et une augmentation du bruit acoustique lorsque le fluide est pompé dans le puits de forage. Dans un autre exemple, le capteur peut détecter une diminution de la température lorsque le fluide est pompé dans le puits de forage et, ultérieurement, détecter un champ magnétique introduit par un aimant permanent placé dans le flux de fluide. Dans certains modes de réalisation, le capteur magnétique peut être un capteur à effet de Hall, un capteur magnétorésistif géant, ou un capteur similaire qui détecte la puissance du champ magnétique. Dans d'autres modes de réalisation, le capteur magnétique peut être un magnétomètre ou un capteur semblable qui détecte la direction et la puissance du champ magnétique.
Le capteur 216 transforme les signaux détectés en signaux électriques qui reflètent les caractéristiques des signaux détectés. Par conséquent, différents signaux peuvent être utilisés pour générer des signaux électriques. Étant donné que les composants électroniques intégrés 202 exécutent des instructions en se basant sur les signaux électriques provenant du capteur 216, différents signaux peuvent être utilisés pour amener le contrôleur à exécuter différentes instructions et à réaliser différentes fonctions de l'outil de fond de puits. Par exemple, dans un mode de réalisation, un signal magnétique peut amener le contrôleur 204 à exécuter une instruction émettant une commande à un actionneur pour se déplacer dans une première direction, alors qu'un deuxième signal magnétique peut amener le contrôleur 204 à émettre une commande à l'actionneur pour se déplacer dans une deuxième direction. Dans un autre mode de réalisation, un premier signal peut amener les composants électroniques intégrés à entrer dans un mode « veille » dans lequel les composants électroniques intégrés sont placés dans un mode de puissance plus faible pour préserver la durée de vie de la batterie, dans lequel l'outil ne peut pas fonctionner pour réaliser des fonctions de fond de puits, et un deuxième signal peut « réveiller » les composants électroniques intégrés pour permettre à l'outil de réaliser des fonctions de fond de puits.
Les figures 3A-D sont des graphiques illustrant des champs magnétiques au cours du temps pour illustrer différents signaux magnétiques. Les signaux magnétiques des figures 3A-D sont de nature illustrative seulement et ne limitent pas les types appropriés de signaux magnétiques.
Un signal magnétique est un quelconque champ magnétique ou un changement au niveau d'un champ magnétique qui est transformé en un signal électrique par le capteur de l'outil de fond de puits, le signal électrique amenant le contrôleur à exécuter une ou plusieurs instructions. Les signaux magnétiques sont différenciés par des caractéristiques détectables du signal magnétique. Une caractéristique détectable peut être une quelconque caractéristique d'un signal magnétique qui peut être détectée par le capteur magnétique, captée dans le signal électrique produit par le capteur magnétique et reconnue par les composants électroniques intégrés 202.
La figure 3A est un graphique illustrant les signaux magnétiques dans lesquels la caractéristique détectable est basée sur une série d'impulsions magnétiques. Pour les signaux magnétiques basés sur des impulsions, les composants électroniques intégrés peuvent être configurés pour exécuter des instructions en réponse à différentes quantités ou à différents schémas d'impulsions magnétiques. Par exemple, dans certains modes de réalisation, les composants électroniques intégrés peuvent répondre à une quantité totale d'impulsions, à un nombre spécifique d'impulsions dans une période de temps, à un délai entre les impulsions, à un schéma spécifique d'impulsions et de délais, ou à un quelconque signal semblable. Plusieurs signaux magnétiques possibles peuvent être représentés par les impulsions illustrées dans la figure 3A. Par exemple, les signaux magnétiques dans la figure 3A peuvent comprendre cinq impulsions au total, trois impulsions rapides en succession rapide, ou un délai, suivi de trois impulsions rapides.
Dans certains modes de réalisation, les signaux magnétiques peuvent être générés avec un aimant ayant une puissance stable et/ou constante, où les signaux magnétiques peuvent être des impulsions créées par la modification de la distance entre l'aimant et le capteur. Par exemple, dans certains modes de réalisation, l'aimant peut être encapsulé à l’intérieur d'une bille pour former une bille magnétique, la bille magnétique pouvant être déplacée au-delà du capteur pour créer une impulsion magnétique. Dans de tels modes de réalisation, un nombre spécifique d'impulsions peut être généré en lâchant un nombre correspondant de billes magnétiques au-delà du capteur.
La figure 3B est un graphique illustrant les signaux magnétiques dans lesquels la caractéristique détectable est la fréquence. Pour les signaux magnétiques basés sur la fréquence, les composants électroniques intégrés peuvent être configurés pour exécuter des instructions en réponse à une fréquence spécifique d'un champ magnétique, un changement spécifique de la fréquence d'un champ magnétique, un schéma de fréquences d'un champ magnétique, ou une quelconque autre caractéristique mesurable de la fréquence d'un champ magnétique. Plusieurs signaux magnétiques peuvent être représentés par le champ magnétique sinusoïdal illustré dans la figure 3B. Par exemple, un signal pourrait être la fréquence sinusoïdale la plus élevée dans le milieu du graphique.
La figure 3C est un graphique illustrant les signaux magnétiques dans lesquels la caractéristique détectable est la puissance de champ. Pour les signaux magnétiques basés sur la puissance de champ, les composants électroniques intégrés peuvent être configurés pour exécuter des instructions en réponse à un champ magnétique qui est au-dessus d'une puissance de seuil, qui est à l'intérieur d'une fourchette de puissances, qui subit un changement de puissance, ou un quelconque schéma de puissances de champ ou de changement dans la puissance de champ.
Dans certains modes de réalisation, le signal magnétique peut comprendre un champ magnétique magnétostatique, qui comporte des lignes de champ magnétique qui voyagent dans un trajet fermé. Dans un tel champ magnétique magnétostatique, le champ magnétique peut émettre à partir du pôle nord de l'aimant et former un trajet fermé vers le pôle sud de l'aimant.
Dans certains modes de réalisation, le signal magnétique peut comprendre un champ électromagnétique (ou un rayonnement électromagnétique), qui a un champ variant dans le temps qui peut irradier vers l'extérieur. Un tel champ magnétique électromagnétique peut se propager à travers l'espace.
La figure 3D est un graphique illustrant des signaux magnétiques dans lesquels la caractéristique détectable est la durée ou le temps de séjour d'un champ magnétique. Pour les signaux magnétiques basés sur le temps de séjour, les composants électroniques intégrés peuvent être configurés pour exécuter des instructions en réponse à la présence d'un champ magnétique pendant une période de temps donnée, l'absence pendant une période de temps donnée, ou un quelconque schéma de présence et d'absence.
Pour les outils de fond de puits conçus pour répondre à deux ou plusieurs signaux magnétiques, les deux ou plusieurs signaux magnétiques peuvent être les mêmes types de signaux ou non. Par exemple, dans un mode de réalisation, un premier signal magnétique peut être basé sur la fréquence, alors qu'un deuxième signal magnétique peut être basé sur une série d'impulsions magnétiques. Dans un autre mode de réalisation, un premier signal magnétique peut être basé sur une première fréquence, alors qu'un deuxième signal magnétique peut être basé sur une deuxième fréquence différente.
Les composants électroniques intégrés peuvent également prendre en compte un ordre dans lequel les signaux magnétiques sont reçus par les composants électroniques intégrés. Par exemple, les composants électroniques intégrés peuvent répondre à un signal magnétique basé sur un champ magnétique mais seulement après avoir d'abord détecté un autre signal magnétique basé sur une série d'impulsions magnétiques.
Au moins une source magnétique peut être utilisée pour générer les signaux magnétiques. La source magnétique peut comprendre au moins un aimant. L'aimant peut être un aimant permanent ou bien un électroaimant.
La figure 4 est une vue schématique d'un outil à source magnétique conformément à un mode de réalisation. L'outil à source magnétique 400 comprend de multiples aimants permanents 402A-C placés sur un corps central 404. Comme le démontre la figure 4, l'outil à source magnétique 400 peut être descendu dans un puits de forage par un câble 406 ou une ligne similaire comme un câble enroulé. L'outil à source magnétique peut être descendu dans le puits de forage par la force gravitationnelle ou peut être pompé en bas du puits de forage. La figure 4 comprend également un outil de fond de puits 408 avec un capteur 410 pour la détection des signaux magnétiques générés par l'outil à source magnétique 400.
Différents signaux magnétiques avec différentes caractéristiques détectables peuvent être obtenus en modifiant la quantité, le positionnement et la puissance des aimants permanents 402A-C, ou en modifiant la façon dont l'outil à source magnétique 400 est inséré dans le puits de forage. Par exemple, un signal magnétique composé d'une série de trois impulsions peut être généré en déplaçant l'outil à source magnétique 400 au-delà du capteur 410, chaque impulsion étant générée lorsque chacun des aimants permanents 402A-C passe par le capteur 410. L'outil à source magnétique 400 peut également être utilisé pour générer un deuxième signal magnétique basé sur le temps de séjour en positionnant l'outil à source magnétique 400 de sorte que l'un des aimants permanents 402A-C est maintenu à proximité du capteur 410.
La figure 5 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation dans lequel l'outil à source magnétique comprend un électroaimant 502. La figure 5 comprend également un outil de fond de puits 508 ayant un capteur 510 pour détecter des signaux magnétiques générés par l'électroaimant 502. L'électroaimant 502 est alimenté par une source d'alimentation à travers un câble électrique 504. Dans un mode de réalisation alternatif, l'outil à source magnétique peut comprendre une source d'alimentation intégrée telle qu'une batterie. La source d'alimentation est connectée à l'électroaimant de sorte que lorsque la source d'alimentation est activée, du courant est transmis à l'électroaimant et l'électroaimant génère un champ magnétique. Un câble 506 peut être fixé à l'électroaimant 502. La ligne électrique 504 et le câble 506 peuvent être des lignes distinctes, comme il est illustré, ou peuvent être intégrés dans un câble unique.
L'électroaimant 502 génère un champ magnétique lorsqu'il reçoit un courant électrique provenant de l'alimentation électrique. En faisant varier l'alimentation fournie par la source d'alimentation, l'électroaimant peut produire divers champs magnétiques et divers signaux magnétiques. Par exemple, la fréquence ou la forme d'onde de l'alimentation fournie à l'électroaimant peut être modifiée pour créer différents champs magnétiques et différents signaux avec des changements de fréquence ou de forme d'onde correspondant à ceux du courant fourni. Afin de modifier le courant fourni par la source d'alimentation, des composants électroniques de puissance peuvent être incorporés directement dans la source d'alimentation ou autrement compris dans un système d'alimentation plus large.
Dans un autre mode de réalisation, la source magnétique peut comprendre un ou plusieurs projectiles magnétiques de puits de forage, par ex., une bille magnétique. Les une ou plusieurs billes magnétiques peuvent être un quelconque Les un ou plusieurs projectiles magnétiques du puits de forage sont conçus pour qu'ils puissent être lâchés dans ou projetés dans le puits de forage par un lanceur de billes. Les capteurs de l'outil de fond de puits détectent les champs magnétiques des un ou plusieurs projectiles magnétiques du puits de forage lorsque les un ou plusieurs projectiles magnétiques du puits de forage se déplacent à travers le puits de forage et audelà de l'outil de fond de puits. Parmi d'autres choses, on peut faire varier la quantité des projectiles ίο magnétiques, la fréquence à laquelle les un ou plusieurs projectiles magnétiques du puits de forage sont introduits, et la puissance magnétique des un ou plusieurs projectiles magnétiques du puits de forage pour produire différents signaux magnétiques.
La figure 6A illustre une partie d'un puits de forage horizontal ayant une colonne de production sur laquelle une série d'outils de fond de puits est déposée. Les outils de fond de puits comprennent quatre obturateurs 604A-D et trois outils de manchon coulissant 606 A-C.
Les figures 6B et 6C procurent chacune des vues illustratives de l'outil de manchon coulissant 606A, dans lesquelles la figure 6B illustre l'outil de manchon coulissant dans une position fermée. La figure 6C illustre l'outil de manchon coulissant dans une position ouverte. Étant donné que les outils de manchon coulissant 606A-C sont sensiblement les mêmes, la description de la structure et du fonctionnement d'un outil de manchon coulissant 606A, ci-dessus, s'applique généralement aux autres outils de manchon coulissant 606B-C.
Comme le démontre la figure 6B, l'outil de manchon coulissant comprend un actionneur 614 et des composants électroniques intégrés 608, qui comprennent également un capteur 609. L'outil de manchon coulissant peut comprendre un manchon 622, qui peut également comprendre un déflecteur 615 placé sur le manchon 622. Dans certains modes de réalisation, le déflecteur 615 peut être un siège de bille.
Le manchon 622 peut être dans une position fermée (non illustrée dans la figure 6B) dans laquelle le manchon 622 peut empêcher un écoulement de fluide à travers un orifice de communication 620. Le manchon 622 peut être conçu pour se déplacer ou s'affaisser dans une position ouverte (illustrée dans la figure 6C). Dans certains modes de réalisation, le fluide se trouvant à l'intérieur de la chambre 616 peut empêcher le manchon 622 de se déplacer vers la position ouverte. Dans certains modes de réalisation, l'actionneur 614 peut ouvrir un orifice (non illustré) permettant au fluide de se déplacer à partir de l'intérieur de la chambre 616, permettant ainsi au manchon 622 de se déplacer de la position fermée vers la position ouverte.
L'outil de manchon coulissant comprend une série d'orifices de communication 620 autour de sa circonférence. Avec le manchon 622 dans la position ouverte, le fluide peut s'écouler à travers les ports de communication 620, qui peuvent relier, par ex., un trajet d'écoulement interne du tubage et une formation. Dans certains modes de réalisation, le manchon 622 peut être déplacé de la position fermée vers la position ouverte par un projectile de puits de forage, tel qu'une bille 624. Si le manchon 622 se trouve dans la position ouverte, la bille 624 passe simplement à travers l'outil de manchon coulissant plus bas dans le puits de forage. Lorsque le manchon 622 est fermé, la bille 624 peut entrer en contact avec le déflecteur 615. Par exemple, dans certains modes de réalisation, lorsque le manchon 622 se trouve en position fermée, le déflecteur 615 peut empêcher la bille 624 de se déplacer plus loin vers le bas du puits de forage.
Dans certains modes de réalisation, lorsque la bille 624 entre en contact avec le déflecteur 615, la bille 624 peut empêcher l'écoulement de fluide à travers l'outil de manchon coulissant. Par exemple, dans certains modes de réalisation, la bille 624 et le déflecteur 615 peuvent former un joint. Dans de tels modes de réalisation, le fluide peut appliquer une force (par ex., à travers une pression hydraulique) sur la bille 624, qui à son tour peut appliquer une force sur le déflecteur 615 et le manchon 622. Le fluide peut appliquer une force suffisante au manchon 622 à travers la bille 624 et le déflecteur 615 pour déplacer le manchon 622 vers la position ouverte.
Dans un mode de réalisation, les billes peuvent être des billes magnétiques qui comprennent des composants magnétiques et possèdent un champ magnétique. Lorsque les billes magnétiques passent à travers les outils de manchon coulissant, le capteur 609 détecte le champ magnétique de la bille magnétique passante comme une impulsion magnétique et transmet un signal électronique correspondant aux composants électroniques intégrés 608. Chaque outil de manchon coulissant est conçu pour affaisser son déflecteur respectif après le passage d'un certain nombre de billes, c.-à-d., après que les composants électroniques intégrés reçoivent un certain nombre de signaux électroniques provenant du capteur 609 générés par le capteur 609 en réponse au passage des billes magnétiques.
Par exemple, en se référant de nouveau à la figure 6A, le manchon 606C se trouvant le plus bas vers le fond du puits peut commencer avec son déflecteur en position affaissée pour attraper la première bille magnétique et ouvrir le manchon avec cette première bille magnétique. Lorsque la première bille magnétique passe à travers les outils de manchon coulissant 606A et 606B, les composants électroniques intégrés des outils de manchon coulissant 606A et 606B enregistrent une première impulsion magnétique.
Les composants électroniques intégrés de l’outil de manchon coulissant 606B peuvent être conçus pour faire affaisser le déflecteur de l'outil de manchon coulissant 606B lorsque les composants électroniques intégrés enregistrent une impulsion magnétique unique à travers le capteur 609. Par conséquent, après la détection de la première impulsion magnétique générée par la première bille magnétique, le déflecteur de l'outil de manchon coulissant 606B va s'affaisser, permettant à l'outil de manchon coulissant 606B d'attraper et d'être ouvert par une deuxième bille magnétique introduite dans le puits de forage. Lorsque la deuxième bille magnétique passe à travers l'outil de manchon coulissant 606A, les composants électroniques intégrés de l'outil de manchon coulissant 606A enregistreraient une deuxième impulsion magnétique.
Les composants électroniques intégrés de l'outil de manchon coulissant 606A peuvent être conçus pour affaisser le déflecteur de l'outil de manchon coulissant 606A lorsque les composants électroniques intégrés détectent un signal magnétique composé de deux impulsions magnétiques. Par conséquent, après la détection de la deuxième impulsion générée par la deuxième bille magnétique, le déflecteur de l'outil de manchon coulissant 606A va s'affaisser, permettant à l'outil de manchon coulissant 606A d'attraper et d'être ouvert par une troisième bille magnétique.
En configurant les outils de manchon coulissant 606A-C comme il est décrit, les outils de manchon coulissant peuvent être séquentiellement ouverts en introduisant des billes magnétiques. Ceci permet une complétion séquentielle des zones de production adjacentes à chaque outil de manchon coulissant.
Même si l'opération de complétion présentée ci-dessus implique seulement un signal magnétique par outil de manchon coulissant, des problèmes peuvent survenir au cours de la complétion, qui pourraient nécessiter la réalisation de fonctions additionnelles par les outils de manchon coulissant.
Par exemple, si la fracturation d'une zone donnée de la formation est réalisée mais qu’elle est jugée insuffisante, il pourrait être nécessaire d'investiguer la zone qui est fracturée avant de passer à une autre zone. Certains outils d'investigation examinent la formation en utilisant un champ magnétique à puissance élevée. Un tel champ pourrait entraîner la détection de fausses impulsions et l’actionnement hors séquence par les composants électroniques intégrés des outils de manchon coulissant.
Un autre exemple est lorsqu’un équipement de fond de puits est endommagé ou déplacé. Pour récupérer l'équipement, un outil de récupération magnétique peut être utilisé pour récupérer l'équipement du puits de forage. Semblable à l'outil d'investigation, le champ magnétique de l'outil de récupération magnétique peut amener les outils de manchon coulissant à détecter de fausses impulsions et à s'actionner hors séquence.
Conformément à un mode de réalisation, les outils de manchon coulissant surmontent les problèmes susmentionnés en étant conçus pour s'actionner de plusieurs façons en réponse à de multiples signaux magnétiques. Par conséquent, plusieurs options existent pour s'assurer que les outils de manchon coulissant 606A, 606B et 606C ne soient pas actionnés hors séquence ou peuvent être réinitialisés, s'ils le sont.
Afin de prévenir un actionnement hors séquence, les outils de manchon coulissant peuvent être conçus pour répondre à un deuxième signal magnétique qui bascule l'outil de manchon coulissant en et hors mode « veille ». Au cours du mode veille, toutes les fonctions de l'outil de manchon coulissant, y compris le comptage des impulsions magnétiques, sont suspendues jusqu'à ce que le deuxième signal magnétique soit utilisé pour « réveiller » l'outil de manchon coulissant. Un outil à source magnétique, tel que décrit précédemment dans cette divulgation, peut être introduit dans le puits de forage et utilisé pour produire le deuxième signal magnétique.
Un alternatif au mode veille serait que les outils de manchon coulissant répondent à un deuxième signal magnétique en se réinitialisant. Dans un mode de réinitialisation, la réinitialisation pourrait être une réinitialisation mécanique du déflecteur. Dans ce mode de réalisation, le deuxième signal magnétique pourrait être utilisé pour entraîner l'ouverture d'un orifice de décharge par l'actionneur qui diminue la pression de fluides à l'intérieur de la chambre 616 et renvoie le déflecteur dans sa position déployée. Dans un autre mode de réalisation, la réinitialisation pourrait être une réinitialisation de la logique à l'intérieur des composants électroniques intégrés. Spécifiquement, le deuxième signal magnétique peut être utilisé pour réinitialiser le comptage des impulsions magnétiques pour un ou plusieurs des outils de manchon coulissant. Comme il est décrit plus en détail ici, l'outil peut entrer dans un mode veille jusqu'à ce qu'un signal secondaire de capteur soit atteint, par ex., un capteur de température s'élevant au-dessus d'une mesure de température prédéterminée.
La figure 7 est un organigramme illustrant des transitions de l'outil du mode veille au mode actif déclenchées par la détection de certains signaux. Un outil de fond de puits, tel qu'un outil de manchon coulissant, est préparé pour être inséré dans le puits de forage à l'étape 702. La préparation de l'outil peut comprendre la programmation de l'outil pour répondre aux signaux de déclenchement souhaités, pour tester des signaux pour s'assurer du bon fonctionnement de l'outil, ou pour ajouter de nouvelles batteries à l'outil pour s'assurer d'avoir la durée de vie opérationnelle la plus longue possible de l'outil. Il peut être souhaitable de placer l'outil en mode veille avant qu'il ne soit placé dans le puits de forage, comme il est démontré à l'étape 704. Le fait de placer l'outil en mode veille peut préserver la charge de la batterie jusqu'à ce qu’elle atteigne l’emplacement dans le puits de forage dans lequel il peut réaliser les fonctions de fond de puits. Une fois que l'outil atteint sa destination dans le puits de forage, un ou plusieurs signaux peuvent être détectés 706 par le capteur de l'outil. Certains signaux 722 peuvent déclencher une transition vers un mode actif 708. Sinon, l'outil peut demeurer 720 en mode veille 704 et attendre d'autres signaux 706.
En mode actif 708, l'outil peut fonctionner pour réaliser les fonctions de fond de puits lorsque certains signaux sont détectés 710. Par exemple, si l'outil est un outil de manchon coulissant, une fonction de fond de puits peut comprendre l’ouverture ou la fermeture d'un manchon coulissant pour détourner le fluide. Un opérateur en surface peut générer un signal pour activer l'outil pour déclencher une fonction de fond de puits. Comme exemple et non pas comme limitation, un opérateur peut introduire un fluide dans le puits de forage entraînant un changement ou le dépassement d'un seuil au niveau de la température, du bruit acoustique, de la pression ou du débit de sorte que le capteur puisse détecter le signal 710. D'autres signaux peuvent comprendre un champ magnétique avec une amplitude ou une fréquence suffisante, un champ électrique avec une amplitude ou une fréquence suffisante. Par ailleurs, un changement au niveau des conditions environnementales, en absence d'une influence de l'opérateur, peut être détecté par le capteur 710. Par exemple, une diminution du débit du fluide peut se produire lorsqu'un réservoir est asséché ou si le fluide de fracturation est détourné vers un nouveau réservoir. Certains signaux 732 peuvent déclencher l'outil pour réaliser une fonction de fond de puits 712, telle que l'ouverture ou la fermeture d'un manchon coulissant sur un outil de manchon coulissant. Après la réalisation de la fonction de fond de puits, l'outil peut rester 740 en mode actif 708 de sorte qu'il soit préparé à recevoir d'autres signaux 710. Cependant, il peut être souhaitable que des signaux spécifiques 734 remettent l'outil en mode veille 704. Comme l'illustre la figure 7, l'outil peut fonctionner pour passer entre le mode veille et le mode actif de multiples fois. Si l'outil est alimenté par batterie, de telles transitions peuvent survenir de façon répétée avant qu'une puissance suffisante ne soit indisponible pour permettre les fonctions de fond de puits. Étant donné que la fonction de fond de puits consomme la charge de la batterie, une utilisation judicieuse du mode veille pourrait permettre le fonctionnement de l'outil pendant plus longtemps que si l'outil reste actif tout le temps. Comme exemple et non pas comme limitation, un délai inattendu dans la production, tel qu'un ensablement, peut pousser un opérateur à générer un signal pour déclencher l'outil de fond de puits pour entrer en mode veille afin de conserver la durée de vie de la batterie. Une fois que la production peut continuer, l'opérateur peut générer un autre signal pour déclencher l'outil de fond de puits pour entrer en mode actif. Dans certains modes de réalisation, l'outil peut commencer à réaliser des opérations immédiatement après le passage vers le mode actif, alors que dans d'autres modes de réalisation, l'outil de fond de puits peut nécessiter des stimuli additionnels, tels qu'un signal généré par l'opérateur, pour initier la réalisation d'une fonction de fond de puits.
La figure 8 est un graphique illustrant un exemple de mode de transition lorsque certains signaux sont détectés. À ti, un premier signal 802 est détecté entraînant le passage de l'outil de fond de puits du mode veille au mode actif, comme il est démontré par la ligne 810. Un deuxième signal 804 à t2 entraîne le passage de l’outil du mode actif au mode veille. Dans cet exemple, l'outil est programmé pour réagir seulement lorsque le signal détecté dépasse le seuil 806 indiqué par l'absence d'un changement dans le mode de l'outil lorsque le signal 808 ne réussit pas à dépasser le seuil défini 806.
Dans encore un autre mode de réalisation, l'outil de fond de puits peut avoir trois modes de fonctionnement comme il est illustré dans les figures 9 et 10. La figure 9 est un organigramme des transitions du mode veille au mode crépuscule et au mode actif déclenchées par la détection de certains signaux. L'outil de fond de puits est préparé pour l'insertion dans le puits de forage à 902 et placé en mode veille 904 pour des raisons présentées ci-dessus. Lorsqu'il détecte un signal 906, l'outil détermine s'il satisfait certaines conditions pour la transition 922 vers le mode crépuscule 908 ou si le signal ne correspond pas à une condition prédéterminée 920, l'outil peut rester en mode veille 904.
Une fois que l'outil est en mode crépuscule 908, d'autres signaux détectés 910 peuvent déclencher des transitions en mode actif ou revenir vers le mode veille. Si le signal 910 satisfait certaines conditions 934, l'outil peut revenir en mode veille 904. Un autre signal 932 peut déclencher l'outil pour passer en mode actif 912. Si aucune des conditions n'est satisfaite 930, l'outil peut rester en mode crépuscule 908. Tout comme le mode veille, l'outil peut détecter d'autres signaux dans le mode crépuscule, mais il ne peut pas fonctionner pour réaliser des fonctions de fond de puits.
Lorsque l'outil fonctionne en mode actif 912, certains signaux 944 peuvent déclencher une transition pour revenir en mode crépuscule 908. Par ailleurs, un signal différent 942 peut déclencher l'outil pour réaliser une fonction de fond de puits 916. L'outil peut réaliser la fonction de fond de puits 916 et revenir 950 en mode actif 912 pour attendre d'autres signaux 914. Si aucune des conditions du signal n'est satisfaite 940, l'outil peut rester en mode actif 912 pour attendre d'autres signaux 914.
La figure 10 est un graphique illustrant un exemple de mode de transition lorsque certains signaux sont détectés. La figure 10 illustre des signaux détectés déclenchant des transitions du mode veille vers le mode crépuscule, et du mode crépuscule vers le mode actif. À ti, un premier signal A 1002 est détecté entraînant le passage de l'outil de fond de puits vers un mode crépuscule, comme il est illustré par le mode d'outil 1010. Un deuxième signal B 1006 à t2 initie une transition du mode crépuscule vers le mode actif. Les premier et deuxième signaux peuvent être, mais pas nécessairement, du même type et peuvent comprendre des signaux de température, de pression, de débit, d'audio ou des signaux magnétiques, ou une quelconque combinaison de ceux-ci. Comme illustration mais pas de limitation, le signal A peut représenter un changement rapide de température, alors que le signal B peut représenter un changement rapide du bruit acoustique. Dans cet exemple, une fois que l'outil entre en mode actif, un second changement au niveau du signal A
1004 ne déclenche pas une transition pour sortir du mode actif. Dans d'autres modes de réalisation, les transitions entre les modes peuvent être initiées par un ou plusieurs signaux d'un ou de plusieurs types. En outre, l'outil peut passer du mode actif au mode crépuscule et du mode crépuscule au mode veille lorsqu'il détecte d'autres signaux.
En mode veille, les composants électroniques de l'outil peuvent consommer sensiblement moins de courant et/ou d'énergie en comparaison à un mode de fonctionnement normal de l'outil. Dans certains modes de réalisation, l'outil peut passer en mode veille en réduisant la vitesse d'horloge du ou des processeurs de l'outil, en désactivant des composants électriques sélectifs (tels que des capteurs ou des processeurs) et/ou en évitant ou en interdisant des procédés consommant du courant, tels que l'enregistrement dans la mémoire. Par exemple, dans certains modes de réalisation, en mode veille, seulement une minuterie de surveillance et une interruption externe sont alimentées. Le mode veille peut également être appelé l'hibernation.
Dans certains modes de réalisation, l'outil peut entrer dans un mode crépuscule entre le mode veille et le mode actif normal (ou le mode actif total). En mode crépuscule, des modes de consommation de courant sélectifs peuvent être désactivés alors que d'autres modes ou procédés de consommation de courant sélectifs sont actifs.
Même si de nombreuses caractéristiques et avantages des modes de réalisation de la présente invention ont été décrits dans la description précédente et les figures ci-jointes, cette description est de nature illustrative seulement. Les modifications au niveau des détails concernant la structure et l'agencement qui ne sont pas spécifiquement comprises dans cette description peuvent, néanmoins, être englobées par l'étendue complète décrite par les revendications.
Par conséquent, la présente invention est bien adaptée pour atteindre les finalités et obtenir les avantages mentionnés ici aussi bien que ceux qui sont inhérents à la présente description. Les modes de réalisation particuliers divulgués ci-dessus sont de nature illustrative seulement, et les enseignements de la présente divulgation peuvent être modifiés et pratiqués de façons différentes mais équivalentes qui seront évidentes pour un spécialiste du domaine qui bénéficie de ces enseignements. De plus, aucune limitation n'est prévue aux détails de construction ou de conception décrits ici, autres que ceux décrits dans les revendications ci-dessous. Il est donc évident que les modes de réalisation illustratifs donnés divulgués ci-dessus peuvent être altérés ou modifiés et toutes les variations de ce type sont considérées comme étant dans la portée et l'esprit de la présente divulgation. En outre, les termes dans les revendications ont leur signification claire et ordinaire, sauf en cas d'indication explicite et claire autrement définie par le demandeur.
Claims (17)
- REVENDICATIONS1. Procédé d’utilisation d’un outil de fond de puits, comprenant :la production d’un premier signal ;la détection (706, 710; 906, 910, 914) du premier signal à l’aide d’au moins un capteur (216, 410 ,510, 609) ;le basculement de l’outil de fond de puits (408, 508) en un premier mode de fonctionnement en réponse à la détection du premier signal ;la production d’un deuxième signal ;la détection (706, 710; 906, 910, 914) du deuxième signal à l’aide du au moins un capteur ; et le basculement de l’outil de fond de puits en un deuxième mode de fonctionnement en réponse à la détection du deuxième signal.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier mode de fonctionnement comprend un mode actif, dans lequel l’outil de fond de puits (408, 508) a une consommation d’énergie plus élevée dans le mode actif que dans le deuxième mode de fonctionnement.
- 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le deuxième mode de fonctionnement comprend un mode veille, dans lequel l’outil de fond de puits (408, 508) consomme moins d’énergie dans le mode veille que dans le premier mode de fonctionnement.
- 4. Procédé selon la revendication 3, l’outil de fond de puits (408, 508) comprend également un actionneur (210, 614), dans lequel l’actionneur est désactivé pendant le mode veille.
- 5. Procédé de la revendication 1, comprenant également :la production d’un troisième signal ;la détection (706, 710; 906, 910, 914) du troisième signal à l’aide d’au moins un capteur (216, 410 ,510, 609) ;le basculement de l’outil de fond de puits (408, 508) en un troisième mode de fonctionnement en réponse à la détection du troisième signal ;dans lequel le premier mode de fonctionnement comprend un mode crépuscule ; dans lequel l’outil de fond de puits dans le mode crépuscule consomme de l’énergie à un taux plus faible que18 dans le deuxième mode de fonctionnement et consomme de l’énergie à un taux plus élevé que dans le troisième mode de fonctionnement.
- 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’outil de fond de puits (408, 508) doit être basculé du premier mode de fonctionnement vers le deuxième mode de fonctionnement, avant de basculer du deuxième mode de fonctionnement vers le troisième mode de fonctionnement.
- 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le basculement de l’outil de fond de puits (408, 508) vers le troisième mode de fonctionnement en réponse à la détection du troisième signal, comprend également le basculement du mode crépuscule vers le troisième mode de fonctionnement.
- 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier signal (722, 732; 922; 932; 942) comprend un changement d’une température, d’une pression, d’un débit, d’un champ acoustique, d’un champ magnétique, ou d’une quelconque combinaison de ceux-ci.
- 9. Procédé selon la revendication I, dans lequel la détection (706, 710; 906, 910, 914) du premier signal comprend la détection d’un changement dans le champ électromagnétique.
- 10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détection (706, 710; 906, 910, 914) du premier signal comprend la détection d’un changement dans le champ de température.
- 11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier mode de fonctionnement comprend un mode de fonctionnement crépuscule, le deuxième mode de fonctionnement comprend un mode actif, le troisième mode de fonctionnement comprend un mode veille, et dans lequel l’outil de fond de puits (408, 508) dans le mode crépuscule consomme de l’énergie à un taux plus faible que dans le deuxième mode de fonctionnement et consomme de l’énergie à un taux plus élevé que dans le troisième mode de fonctionnement.
- 12. Système d’utilisation d’un outil de fond de puits, comprenant :un outil de fond de puits (408, 508), comprenant :un capteur (216, 410 ,510, 609) conçu pour détecter au moins un signal (722, 732;922, 932, 942);un contrôleur (204) relié au capteur et à un actionneur (210, 614) ; et un actionneur ; dans lequel l’actionneur est conçu pour réaliser une première action d’outil en réponse à la détection d’un premier signal par le capteur et une deuxième action d’outil en réponse à la détection d’un deuxième signal par le capteur ; dans lequel la première action d’outil comprend le basculement de l’outil de fond de puits en un premier mode de fonctionnement, et dans lequel la deuxième action d’outil comprend le basculement de l’outil de fond de puits en un deuxième mode de fonctionnement ;une source d’énergie (212) reliée à au moins l’un du contrôleur, de Γ actionneur et du capteur ; et au moins une source pour créer le signal.
- 13. Système selon la revendication 12, dans lequel le signal (722, 732; 922, 932, 942) comprend un changement prédéterminé dans le champ électromagnétique.
- 14. Système selon la revendication 12, dans lequel le signal (722, 732; 922, 932, 942) comprend un changement prédéterminé dans la température.
- 15. Système selon la revendication 12, dans lequel le premier mode de fonctionnement comprend un mode veille dans lequel l’outil de fond de puits (408, 508) consomme moins d’énergie que dans le deuxième mode de fonctionnement.
- 16. Système selon la revendication 12, dans lequel le deuxième mode de fonctionnement comprend un mode actif dans lequel l’outil de fond de puits (408, 508) consomme plus d’énergie que dans le premier mode de fonctionnement.
- 17. Système selon la revendication 12, dans lequel le capteur (216, 410 ,510, 609) peut détecter un changement dans la température, la pression, le débit de fluide, les champs acoustiques, le champ électromagnétique, ou une quelconque combinaison de ceux-ci1/102/103/10
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