FR3067382A1 - Etalonnage des outils de detection de la corrosion electromagnetiques par saturation de noyau - Google Patents
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Abstract
Des procédés et des dispositifs utilisés pour étalonner des outils de détection de la corrosion EM peuvent estimer les effets de la présence d un noyau sur les mesures pour permettre une détection de la corrosion plus précise dans un conduit de puits. Les procédés peuvent comprendre l envoi de tensions vers un noyau d un outil de puits placé dans le conduit de puits pour obtenir des signaux lorsque le noyau se trouve dans un état saturé et non saturé. Des mesures ultérieures utilisant le noyau peuvent être étalonnées à l aide d une constante résultant de la division des signaux obtenus au niveau du noyau dans les états saturés et non saturés.
Description
ÉTALONNAGE DES OUTILS DE DETECTION DE LA CORROSION ELECTROMAGNETIQUES PAR SATURATION DE NOYAU
DOMAINE TECHNIQUE DE LA DIVULGATION
Cette invention concerne un procédé permettant d'étalonner l'effet des noyaux magnétiques utilisés dans les bobines émettrice/réceptrice des outils de détection de la corrosion électromagnétiques (EM).
CONTEXTE
La détection précoce de la corrosion dans les tubages de puits est l'une parmi plusieurs paramètres permettant d'assurer l'intégrité et la sécurité d'un puits.
Des procédés à la pointe de la technologie pour la détection de la corrosion au fond du trou impliquent la descente d'outils de détection de la corrosion dans le tube de production. Différents types d'outils de détection de la corrosion comprennent des palpeurs mécaniques, des outils acoustiques ultrasoniques, des caméras, la dispersion de flux électromagnétique et des outils à induction électromagnétique. Parmi les outils à la pointe de la technologie, seuls les outils à induction électromagnétique peuvent être utilisés pour détecter la corrosion dans les tubages externes au-delà de l'endroit où l'outil est descendu.
Les outils de détection de la corrosion à induction électromagnétique (EM) existants comprennent au moins une bobine émettrice et au moins une bobine réceptrice. La bobine émettrice induit des courants de Foucault à l'intérieur des tuyaux métalliques, et la bobine réceptrice enregistre des champs secondaires générés à partir des tuyaux. Ces champs secondaires contiennent des informations concernant les propriétés électriques et le contenu métallique des tuyaux, et peuvent être traités (par ex., par inversion) pour la détection de toute corrosion ou perte dans le contenu métallique des tuyaux.
L'inversion décrit une technique utilisée pour produire un échantillon caractéristique des tensions qui indiquent l'épaisseur de chaque composant dans un système de puits, qui peut comprendre des tubages, des tubes, des tuyaux et d'autres composants fonctionnels du puits de forage (composants d'un «conduit de puits»). Souvent, les tensions enregistrées peuvent impliquer différents récepteurs et sont obtenus à des fréquences différentes. En compilant une collection de données de tension qui indiquent l'épaisseur des parties d'un conduit de puits, d'autres aspects des composants du puits peuvent être observés et/ou estimés, tels que des sections endommagées, la taille du défaut et la quantité de perte de métal. L'inversion basée sur le modèle a pour objectif de trouver l'épaisseur optimale et la perméabilité relative de chaque section du conduit de puits qui minimisent l'inadéquation entre les mesures prises par l'outil à induction EM et des données synthétiques générées à l'aide d'un modèle informatique qui simule l'outil et les tubages de puits.
Les outils à induction EM peuvent être des outils à domaine de fréquence qui fonctionnent à des jeux de fréquences discrètes (fréquences plus élevées pour inspecter les tuyaux internes et fréquences plus faibles pour inspecter les tuyaux externes). Un exemple de ce type d'outil est le « EM Pipe Scanner », commercialisé par Schlumberger Limited, Houston, Texas. Par ailleurs, les outils à induction EM peuvent fonctionner dans le domaine temporel en transmettant des impulsions transitoires et en mesurant la réponse de décomposition au cours du temps (un temps précoce correspond aux tuyaux internes et un temps tardif correspond aux tuyaux externes). Un exemple de ceci est le « EM Defectoscope » commercialisé par GOWell Petroleum Equipment Co. Houston, Texas. Ces outils peuvent être appelés outils de détection de la corrosion à courant de Foucault pulsé.
Les bobines émettrices (et quelquefois réceptrices) dans les outils de détection de la corrosion EM sont enroulées autour des noyaux fabriqués en matériaux magnétiques qui ont une perméabilité magnétique élevée. L'utilisation de noyaux magnétiques amplifie le rapport signal/bruit (SNR) et réduit la diaphonie entre différents canaux (récepteurs/fréquences). Cependant, l'effet du noyau sur le niveau du signal doit être étalonné pour au moins les raisons suivantes.
D'abord, l'étalonnage permet l'utilisation de modèles synthétiques rapides dans l'inversion. Afin de détecter des défauts qui peuvent se trouver dans les tuyaux à partir des mesures de la tension du récepteur, un algorithme d'inversion est appliqué afin de trouver l'épaisseur optimale et la perméabilité relative de chaque tuyau. L'algorithme d'inversion minimise l'inadéquation entre les mesures à chaque profondeur et les données synthétiques générées à l'aide d'un modèle informatique. Généralement, des modèles radiaux unidimensionnels («R-1D») sont utilisés en raison de leur plus grande rapidité que les modèles en 2D, qui implémentent un noyau. Cependant, les modèles R-1D ne peuvent pas expliquer les caractéristiques en 2D dans l'outil, telles que la présence d'un noyau magnétique à l'intérieur des bobines émettrices et/ou réceptrices. Par conséquent, l'étalonnage est nécessaire pour compenser l'effet du noyau.
Deuxièmement, une bonne caractérisation de la perméabilité magnétique du noyau n'est pas toujours possible en raison du comportement non linéaire des matériaux magnétiques. La perméabilité du noyau dépend de la puissance du champ magnétique pénétrant le noyau, qui peut être dépendante des propriétés géométriques et électriques des tuyaux à l'intérieur desquels l'outil collecte des données.
D'autres outils d'étalonnage apparentés destinés à une utilisation avec des applications de détection de la corrosion EM du matériau ferromagnétique comprennent ceux divulgués dans les brevets américains no. 8,958,989, 4,292,589, et dans les articles scientifiques suivants : M. Rourke, Y. Li, G. Roberts, « Multi-tubular corrosion inspection using a pulsed eddy current », IPTC 16645, 2013 and Acuna, Irlec Alexandra, Alan Monsegue, Thilo M. Brill, Hilbrand Graven, Frans Mulders, Jean-Luc Le Calvez, Edward A. Nichols, Fernando Zapata Bermudez, Dian M. Notoadinegoro, and Ivan Sofronov. « Scanning for downhole corrosion ». Oilfield Review 22, no.l (2010) : 42-50.
Cependant, même si les techniques d'étalonnage existant peuvent être appropriées aux fins prévues, il existe un besoin pour un procédé et un système améliorés pour étalonner les outils de détection de la corrosion EM.
Brève description des figures
La figure 1A est un exemple de vue en coupe d'un émetteur d'outil de détection de la corrosion.
La figure IB est un exemple de boucle d'hystérèse magnétique d'un matériau de noyau.
La figure 2 est un exemple de flux de travail selon les modes de réalisation divulgués.
La figure 3A est un exemple de schéma d’un exemple de circuit de saturation selon les modes de réalisation divulgués.
La figure 3B est un autre exemple de schéma d'un exemple de circuit de saturation selon les modes de réalisation divulgués.
La figure 4 est un exemple d'une représentation schématique d'un outil de détection de la corrosion dans un exemple de fonctionnement selon les modes de réalisation divulgués.
Les figures 5 à 10 sont des exemples de graphiques représentant des exemples de valeurs des réponses brutes obtenues avec un outil de détection de la corrosion avec ou sans noyau.
Dans les figures, les mêmes caractères de référence désignent des parties correspondantes dans les différentes figures. Les schémas, les figures, les éléments et autres illustrations doivent être compris comme étant en interrelation et comme étant interchangeables et peuvent être associés avec et/ou modifiés en fonction des uns et des autres, réorganisés par rapport aux uns et aux autres, et autrement modifiés d'une quelconque façon pour atteindre un ou plusieurs des objectifs souhaités divulgués d'une quelconque façon semblable cohérente avec les divulgations et les objectifs décrits ici.
Description détaillée
Les procédés et dispositifs divulgués ici peuvent être utilisés pour étalonner des outils de détection de la corrosion EM qui utilisent des noyaux magnétiques pour amplifier le rapport signal/bruit. En règle générale, les procédés et les dispositifs dérivent un poids ou un coefficient d'étalonnage à partir des journaux générés lorsque l'outil fonctionne en mode de saturation et en mode de fonctionnement normal. Le journal de mode de saturation peut être considéré comme l'équivalent d'un journal généré par un outil qui n'utilise pas un noyau magnétique (c.-à-d., un outil basé sur un noyau d'air). Dans certains modes de réalisation, le poids d'étalonnage est dérivé en prenant le rapport du journal du mode saturé par rapport au journal du mode normal moyenné sur une section donnée du tubage. Le poids d'étalonnage peut ensuite être appliqué aux mesures réalisées par l'outil pour factoriser l'effet du noyau magnétique. Les dispositifs et procédés décrits ici peuvent être utilisés à l’intérieur d’un conduit de puits (étalonnage in situ), par ex., dans des applications à base de câble métallique. De tels dispositifs et procédés peuvent être utilisés en association avec des exemples d'outils de fond de trou, comprenant une tige de forage câblée, un tube enroulé (câblé ou non), une ligne câblée, un câble lisse et un tracteur de fond de trou et d'autres moyens de transport de fond de trou. Même si les dispositifs et procédés divulgués ici peuvent être particulièrement utiles dans des puits de forage, leur utilisation peut également englober d'autres applications comprenant celles impliquant des applications sousmarines/offshore.
Dans certains modes de réalisation, les procédés et dispositifs divulgués peuvent être utilisés pour estimer les effets de la présence d'un noyau sur les mesures de détection de l'érosion en absence de connaissances précédentes des propriétés du tuyau de puits, telles que, par ex., l'épaisseur nominale du ou des tuyaux. Pour référence, le noyau est identifié à 10, 310, 305 et 410 dans les figures 1 A, 3A, 3B et 4, respectivement. En outre, les procédés et dispositifs divulgués peuvent permettre une détection plus précise de la corrosion à travers rutilisation de systèmes impliquant des facteurs d'étalonnage obtenus par l'utilisation d'un noyau magnétique. Dans un exemple de mode de réalisation, les procédés et dispositifs divulgués peuvent estimer l'effet d'un noyau sur les mesures de détection de l'érosion sans avoir à résoudre un problème d'inversion et évite ainsi des problèmes de nonunicité associés aux problèmes d'inversion sous-déterminés.
En se référant à la figure IA, un site de puits fonctionnel 100 peut comprendre une colonne de tubage 1, une colonne tubulaire 3 et un système de détection de la corrosion 101 placés à l'intérieur du site fonctionnel 100. La colonne de tubage 1 et la colonne tubulaire 3 peuvent faire partie d'un conduit de puits. Le système de détection 101 peut comprendre un noyau 10 avec une ou plusieurs bobines 20 enroulées autour de la surface du noyau. Un tel système 101 peut être un système autonome ou il peut faire partie d'un outil plus complet. L'exemple de noyau 10 peut posséder une perméabilité magnétique relative (ci-après « perméabilité ») dans la fourchette d'environ 70 à environ 300 ou plus dans certains cas. Dans un autre exemple de mode de réalisation, le noyau 10 peut être fabriqué en un matériau magnétique ou posséder des propriétés magnétiques. L'exemple de noyau 10, aussi bien que tout autre noyau décrit ou divulgué ici, peut avoir une quelconque forme et être constitué de conducteurs et d'isolateurs. Dans un exemple, le noyau 10 peut être fabriqué en matériaux magnétiques stratifiés.
La figure IB illustre un exemple de relation entre la densité du flux magnétique (B) et l'intensité du champ magnétique (H), également appelée par les spécialistes du domaine une boucle d'hystérèse magnétique 51, qui peut être présente dans un système 101. Les augmentations dans le courant de magnétisation (7) à travers les bobines 20 autour du noyau 10 d'un système 101 dans la direction positive augmenteront les valeurs B et H du système 101 d'une façon sensiblement linéaire vers le point 53. Dans un exemple de système 101 ayant une boucle d'hystérèse 51, le point 53 peut également être le point au niveau duquel le noyau 10 devient saturé, par ex., le point de saturation. Après saturation, le courant dans les bobines 20 du système 101 peut être diminué afin de réduire la valeur H du système 101 à zéro, tel qu'indiqué par le point 50. Cependant, en raison du magnétisme résiduel dans le noyau 10 du système 101, le flux magnétique (ou la valeur B) est réduit seulement au point 52a. Un effet semblable peut également être observé au niveau du point 52b dans la boucle d'hystérèse 51.
En raison du comportement illustré dans la figure IB, les mesures dérivées de l'utilisation du système 101 pour détecter les épaisseurs de la colonne de tubage 1 et du tube 3 au niveau du site fonctionnel 100 peuvent varier entre les sections de tubage et peuvent également varier en fonction de la présence du noyau 10 dans une telle section de colonne. Par conséquent, l'étalonnage peut être nécessaire pour s'adapter aux effets du noyau
10.
Dans l'exemple précédent, on suppose que la perméabilité du noyau 10 au niveau du point 52a est suffisamment grande pour permettre un fonctionnement normal du système 101, c.-à-d., lorsque le noyau 10 n'est pas saturé. Lorsque la perméabilité du noyau 10 au niveau du point 52a est suffisamment grande, un exemple de fonctionnement normal (non saturé) peut être obtenu en générant une intensité de champ égal à zéro, tel que dans le cas dans lequel le noyau 10 peut être constitué de matériaux ferromagnétiques souples. De tels matériaux sont connus des spécialistes du domaine comme ayant des boucles d'hystérèse magnétique étroites et des quantités relativement petites de magnétisme résiduel. Il doit être noté ici que le champ de magnétisation est généralement choisi pour être un champ statique ou de très faible fréquence (généralement inférieure à 1 Hz). Dans un exemple de mode de réalisation, le noyau 10 peut être constitué de fer. Dans un autre exemple de mode de réalisation, le noyau 10 peut être constitué d'acier au silicium.
Lorsque le noyau 10 peut être constitué de matériaux qui sont plus durs que les matériaux ferromagnétiques, par ex., ceux avec des quantités plus grandes de magnétisme résiduel et/ou des boucles d'hystérèse plus larges, une procédure de démagnétisation de noyau peut être utilisée pour déplacer le point de fonctionnement sur la boucle d'hystérèse respective 51 à partir du point 53 lorsque le noyau 10 est saturé au point 50 à travers une courbe de fonctionnement 55.
La démagnétisation peut être réalisée de plusieurs façons, parmi lesquelles on retrouve la démagnétisation par champ alternatif. Un exemple de démagnétisation par champ alternatif peut comprendre l'alternance de la magnétisation du noyau 10 par un champ magnétique alterné ayant une amplitude qui diminue lentement vers zéro. Dans le cas présent, la valeur maximale de l'amplitude du champ de démagnétisation alterné ne doit généralement pas être inférieure au champ de magnétisation. L'efficacité de la démagnétisation peut dépendre de la fréquence du champ de démagnétisation, de la vitesse de diminution du champ, de l'épaisseur du composant qui est démagnétisé et/ou de la profondeur de pénétration du champ. Dans un exemple, plus le noyau 10 est épais, plus faible sera la fréquence du champ de démagnétisation. Plus la perméabilité du matériau du noyau 10 est élevée, plus la vitesse de démagnétisation est faible. En d'autres termes, lorsque le nombre de cycles de démagnétisation augmente, le noyau 10 peut subir une vitesse de démagnétisation plus faible.
Dans un exemple de mode de réalisation, un matériau composé de plaques de feuilles d'acier électrique d'environ 0,35 à environ 0,5 mm d'épaisseur peut être utilisé comme noyau 10. Un tel matériau peut être démagnétisé en diminuant lentement un champ magnétique de 50 Hz à partir d'une puissance de champ maximale de 2000 à 2500 A/m à environ 0 A/m en environ une minute. Selon ce mode de réalisation, environ 30 à environ 60 cycles de magnétisation alternés sont généralement suffisants pour la démagnétisation.
La figure 2 illustre un exemple de procédé d'étalonnage 200 selon les modes de réalisation divulgués. Dans l'exemple de procédé d'étalonnage 200 de la figure 2, le système 101 peut fonctionner en deux modes : un mode de saturation et un mode de fonctionnement normal. Dans l'exemple de mode de saturation, qui pourrait être obtenu à l'étape 205, une polarisation CC est appliquée en sus d'une tension CA au noyau 10 pour amener le noyau 10 en saturation, par ex., point 53 de la figure IB. La perméabilité de l'exemple de noyau 10 au niveau d'un tel point de saturation, par ex., point 53 de la figure IB, peut être sensiblement la même que celle de l'air.
Lorsque le noyau 10 atteint une perméabilité qui est sensiblement la même que celle de l'air, le système 101 peut enregistrer ou stocker les mesures de tension du mode de saturation mCOre,sat, par ex., sous forme de données numériques, analogiques, ou sous une autre forme de données, connue des spécialistes du domaine (par ex., dans le domaine de l’acquisition des données) à l'étape 210. Ces mesures de tension sont effectivement équivalentes (sensiblement les mêmes) aux mesures de tension réalisées avec un outil à noyau d'air (c.-à-d., les mesures peuvent démontrer un rapport signal/bruit faible et/ou une diaphonie non négligeable entre les différents canaux récepteurs/fréquence). Néanmoins, une moyenne ou un mode pris sur une section de la colonne de tubage 1 peut encore est utilisé comme une estimation des mesures réalisées par un outil à noyau d'air pour une section donnée de la colonne de tubage 1.
Un exemple de mode normal peut être obtenu en enlevant la polarisation CC au système 101 pour réduire le courant à l'étape 215. Dans un exemple de mode de réalisation, le système 101 fonctionnera au niveau du point 52a le long de la boucle d'hystérèse 51 lorsque la polarisation CC est enlevée à la suite de la saturation au niveau du point 53. Les mesures de tension en mode normal mCOre peuvent être acquises et stockées sous forme d'un second jeu de mesures d'une façon semblable ou similaire à celles des mesures de tension en mode saturation mcore,sat à l'étape 225. D'une façon semblable, un exemple de mode de réalisation peut déterminer une moyenne ou un mode pour le journal de mode normal enregistré sur la même section de la colonne de tubage 1.
Afin d'étalonner le système 101 pour prendre en compte le magnétisme résiduel du noyau 10, un poids ou un coefficient d'étalonnage Wcai peut être calculé à l'étape 230. Dans certains modes de réalisation, le poids d'étalonnage Wcai peut être calculé sous forme d'un rapport entre les mesures en mode saturé moyennées sur une section de la colonne de tubage 1 (/nCore,sat) par rapport aux mesures en mode normal moyennées sur la même section de la colonne de tubage 1 (/»Core) (OTcore,sat) ^cal—TE,—Γ core/
Une pluralité de poids d'étalonnage Wcai peut être obtenue, par ex., sur une pluralité de sections de tubage, respectivement, à l'aide de l'équation précédente. Les poids d'étalonnage Wcai peuvent ensuite être stockés, par ex., dans un support lisible par ordinateur approprié (non explicitement illustré), tel qu'une mémoire volatile, une mémoire non volatile, une mémoire optique, une mémoire magnétique, etc.
Avec un ou plusieurs des poids d'étalonnage ainsi obtenus, les poids d'étalonnage peuvent être appliqués aux mesures de tension mCOre obtenues par le système 101 pour la section respective de la colonne de tubage 1 lorsque le noyau 10 est non saturé pour obtenir des mesures étalonnées, mcai. Les poids d'étalonnage peuvent être appliqués par une multiplication par point, par exemple :
tTlcal Wcai X mcore
Dans l'équation précédente, mcai représente une quelconque mesure mcore acquise avec un noyau non saturé 10 (c.-à-d., des mesures caractérisées par un rapport signal/bruit élevé et une faible diaphonie) qui a été étalonné pour factoriser l'effet du noyau 10 sur les niveaux de signal.
Les mesures étalonnées znca/ peuvent ensuite être utilisées dans des procédés d'inversion qui emploient généralement un modèle à noyau d'air de l'outil de puits pour détecter la corrosion et déterminer d'autres propriétés du site du puits 100. Dans un exemple de mode de réalisation, le procédé d'inversion peut être celui qui utilise un résolveur R-1D connu des spécialistes du domaine.
Dans un exemple de mode de réalisation, les mesures de tension en mode saturé peuvent être acquises lorsque le système 101 est descendu dans la colonne de tubage 1, et les mesures de tension en mode normal peuvent être acquises lorsque le système 101 est récupéré de la colonne de tubage 1. Dans un autre exemple de mode de réalisation, les mesures de tension en mode normal peuvent être acquises lorsque le système 101 est descendu dans la colonne de tubage 1, et les mesures de tension en mode normal peuvent être acquises lorsque le système 101 est récupéré de la colonne de tubage 1. Dans l'un ou l'autre des exemples de modes de réalisation précédents, les poids d'étalonnage Wcai peuvent être générés pour chaque section du tubage 3 à l'endroit où ces tensions ont été mesurées. Mais également, dans certains modes de réalisation, les mesures de tension en mode saturé peuvent être acquises à l'avance en anticipant l'utilisation future du système 101.
Dans un autre exemple de mode de réalisation, après l'étalonnage (étape 235), les tensions mesurées par un exemple de système 101 peuvent comprendre d'autres étapes de traitement telles que, par ex., l'estimation de la perméabilité de la colonne de tubage 1 ou du train de tubages 3 à partir d'une mesure de tension de référence. Dans un exemple, la mesure de référence peut être obtenue en prenant une moyenne ou un mode de tension mesuré sur la totalité de la longueur ou une section suffisamment longue de la colonne de tubage 1 ou du train de tubages 3. La mesure de référence aide à minimiser l'effet des dommages présents et/ou permet l'identification des sections non endommagées. Dans un autre exemple, une mesure de référence différente peut être choisie pour chaque articulation de la colonne de tubage 1 et/ou du tube de production 3. Dans un autre exemple, une mesure de référence calculée à partir d'une articulation de la colonne de tubage 1 et/ou du tube de production 3 peut être utilisée pour évaluer une autre articulation du tubage 1 et/ou du tube 3. Un histogramme du signal reçu à l'intérieur de chaque articulation du tubage 1 et/ou du tube 3 peut être utilisé pour identifier la valeur de référence (sous forme d'un exemple de point 53 dans un exemple d'histogramme 51).
Il est à noter que dans l'exemple de procédé de la figure 2, lors de l'enlèvement de la polarisation CC du noyau, la démagnétisation du noyau peut être réalisée sans introduction d'un courant de démagnétisation comme dans l'étape 220. Ceci peut s'appliquer lorsque la composition du noyau et/ou la grandeur de la tension de polarisation ne demanderait pas un courant d'auto-démagnétisation.
Les exemples d'étapes fournis dans la figure 2 et autrement divulgués peuvent être réalisés à l'aide d'une machinerie informatisée connue des spécialistes du domaine, et peuvent être réalisés à la surface ou au fond du trou à travers des supports informatiques basés sur un processeur appropriés, connus des spécialistes du domaine.
Les modes de réalisation divulgués ici peuvent également être utilisés pour améliorer la résolution du système 101 pour enlever des effets fantômes connus des spécialistes du domaine. De tels effets fantômes peuvent être plus remarquables lorsque les systèmes 101 fonctionnent dans des outils à domaine de fréquence et lorsque les récepteurs ont de grands espaces entre eux. Des exemples de procédés permettant d'améliorer la résolution des tensions mesurées par un système 101 sont divulgués dans des applications détenues en commun intitulées « Electromagnetic (EM) Defect Détection Methods and Systems with Enhanced Inversion Options » (no. de dossier2015-IP-099071) et « Thickness Value Restoration in Eddy Current Pipe Inspection » (no. de dossier 2015-IP-099396).
En faisant référence aux figures 3A et 3B, deux modes de réalisation illustratifs d'un noyau saturable sont observés qui peuvent être utilisés pour détecter la corrosion conformément à la présente divulgation. Dans le mode de réalisation illustratif de la figure 3A, un système 300 comprend une tension de polarisation CC 301 ajustable reliée en série à un générateur de signal CA 302 qui fournit une tension CA au noyau 310 autour duquel est enroulé une ou plusieurs bobines 320. Dans ce mode de réalisation, lorsque la tension de polarisation CC au niveau de 301 est augmentée, le courant dans la bobine 320 augmente et, par conséquent, le champ magnétique H augmente. Pour amener le noyau jusqu'à la saturation, la tension de polarisation CC 301 peut être ajustée de sorte que le noyau 310, qui peut suivre un exemple de boucle d'hystérèse 51, est amené à un point de saturation 53. Tel que précédemment décrit, un exemple de mode normal pour le noyau 310 peut être obtenu en ajustant la tension de polarisation 301 à zéro, par ex., en obtenant un exemple de point de fonctionnement 52a sur l'exemple de la boucle d'hystérèse 51.
Dans le mode de réalisation illustratif de la figure 3B, un courant de polarisation CC peut être utilisé à la place d'une tension de polarisation CC. Dans la figure 3B, un système 350 peut comprendre un noyau à double bobine 305 autour duquel se trouvent deux jeux de bobines 320 et 321. Selon cet exemple de mode de réalisation, un courant de polarisation CC 303 ajustable peut être couplé en induction avec le générateur de signal CC 302 tel qu'illustré. Par conséquent, le noyau 305 peut être amené en saturation, par ex., pour obtenir un exemple de point de saturation 53 sur un exemple de boucle d'hystérèse 51, en ajustant le courant de polarisation 303. Afin de restaurer le mode normal de fonctionnement du système 350, le courant de polarisation peut être défini comme étant égal à zéro.
Selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, les mécanismes de transmission de courant peuvent être remplacés et leurs équivalents incorporés pour obtenir des résultats semblables. Par exemple, le courant peut être obtenu à partir des batteries stockées à l'intérieur du système 300, 350, ou être transporté à partir de câbles et de composants électroniques jusqu'à l'outil dans lequel on retrouve de tel systèmes 300, 350. En outre, des exemples de systèmes 300 et 350 peuvent utiliser des outils de conversion de CA en CC pour s'adapter aux sources de courant et aux types de noyaux 305/310 qui sont utilisés dans cet outil donné.
En référence au mode de réalisation illustratif de la figure 4, un exemple d'outil de détection de la corrosion EM 450 peut être situé dans une longueur de tubage 401 et d'un tubage 404, qui peuvent être des composants ou des sections d'un conduit de puits. Dans cet exemple de mode de réalisation, l'outil 450 peut comporter un système de détection de la corrosion EM 400 placé sur celui-ci, le système 400 comprenant une bobine émettrice 420 autour d'un noyau 410 et trois bobines réceptrices, 425a, 425b et 425c. Chacune des bobines réceptrices est espacée par des distances dl, d2 et d3 par rapport à la bobine émettrice 420. En outre, un axe du noyau 410 peut être situé à une distance 440 de la surface externe du tube 403 et d'une distance 445 de la surface externe du tubage 402. Dans un mode de réalisation alternatif, le noyau 410 peut se trouver dans une ou plusieurs des bobines émettrices 420 et au moins une bobine réceptrice 425a, 425b et/ou 425c. Dans un autre mode de réalisation, le noyau 410 peut être localisé à l'intérieur de la même bobine émettrice et/ou réceptrice ou peut partager une ou plusieurs de la ou des bobines émettrice et/on réceptrice. Dans un exemple de mode de réalisation, le noyau 410 peut être désolidarisé des bobines réceptrices.
Dans l'exemple de mode de réalisation, l'outil de puits 450 peut avoir un noyau 410 avec une perméabilité relative de 70, une conductivité de 0,01 S/m et un diamètre externe de 0,8 po. (environ 2,0cm). Les récepteurs 425a, 425b et 425c sont démunis de noyau. Les mesures respectives pour dl, d2 et d3 sont de 15 po. (environ 38,1cm), 22 po. (environ 55,9cm) et 30 po. (environ 76,2cm). Les mesures sont réalisées aux fréquences suivantes 0,1 Hz, 0,5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 4 Hz, 8 Hz et 20 Hz. L'outil 450 dans ce mode de réalisation est descendu dans trois tuyaux concentriques ayant les paramètres suivants
Tableau 1 :
TABLEAU 1
Tuyau 12 3
Diamètre externe 4,500 po. (11,430cm) 7,000 po. (17,780cm) 9,625 po. (environ
24,447cm)
Épaisseur 0,300 po. (0,762cm) 0,400 po. (1,016cm) 0,400 po. (1,016cm)
Perméabilité relative 82,0 76,0 85,0
Défaut(s) Aucun Aucun 0,1 po. (0,254cm) x 2 pds. (60,960cm) (25%)
En outre, selon cet exemple de mode de réalisation, l'effet de la présence du noyau 410 sur la mesure de référence peut être illustré dans le Tableau 2. L'effet du noyau est affiché sous forme de rapport entre une mesure de référence en absence de noyau 410 (noyau saturé ou « noyau d'air ») et la mesure de référence réelle en présence du noyau 410 :
| TABLEAU 2 | ||||||||
| ., c&re s Abs( ) ®COTfi | Tïl . f /“πο cargv Ah S ( ) [ray. ] | |||||||
| xl (15 po. (environ 38,1cm)) | x2 (22 po. (environ 55,9cm)) | x3 (30 po. (environ 76,2cm)) | xl (15 po. (environ 38,1cm)) | x2 (22 po. (environ 55,9cm)) | x3 (30 po. (environ 76,2cm)) | |||
| 0,1Hz | 0,0302 | 0,0271 | 0,0263 | 0,1Hz | -0,002 | -0,001 | -0,001 | |
| 0,5 Hz | 0,0302 | 0,0272 | 0,0264 | 0,5 Hz | -0,010 | -0,006 | -0,005 |
| 1 Hz | 0,0302 | 0,0272 | 0,0264 | 1Hz | -0,020 | -0,012 | -0,009 | |
| 2 Hz | 0,0303 | 0,0272 | 0,0264 | 2 Hz | -0,040 | -0,025 | -0,018 | |
| 4 Hz | 0,0305 | 0,0273 | 0,0265 | 4 Hz | -0,078 | -0,049 | -0,035 | |
| 8 Hz | 0,0312 | 0,0276 | 0,0267 | 8 Hz | -0,147 | -0,093 | -0,065 | |
| 20 Hz | 0,0342 | 0,0290 | 0,0271 | 20 Hz | -0,297 | -0,218 | -0,135 |
Les figures 5 à 10 montrent des graphiques d'exemples de mesures de la tension réalisées conformément aux modes de réalisation divulgués suivant les étapes du procédé divulguées dans la figure 2. Dans les exemples de graphiques, les lectures de tension sur une longueur de 20 pieds (6,096m) d'un site de puits ont été enregistrées pour comparer la pluralité des mesures de la tension, identifiées comme les signaux 61, 62, 63, 64, 65, 66 et 67 pour chacune des mesures à 0,1 Hz, 0,5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 4 Hz, 8 Hz et 20 Hz, respectivement, avec ou sans noyau saturé. Les figures 5 à 7 montrent des mesures du domaine temporel alors que les figures 8 à 10 montrent des mesures du domaine de la fréquence.
Dans l'exemple de mode de réalisation illustré dans la figure 5, le signal du noyau saturé 77 et le signal du noyau non saturé 67 montrent une amplification importante en raison de la présence du noyau et de l'opération de mesure, tel que divulgué. De la même façon, les signaux du noyau saturé 71 à 76 et les signaux du noyau non saturé 61 à 66 correspondants, respectivement, montrent également des amplifications semblables.
Dans les exemples de mode de réalisation illustrés dans les figures 6 à 7, les signaux du noyau saturé 71 à 77 sont collectés vers la partie du tracé dans laquelle la mesure du signal plus faible sans noyau 61 est visible. Encore une fois, les signaux du noyau non saturé 62 à 67 correspondants montrent une amplification importante en raison de la présence du noyau et de l'opération de mesure, tel que divulgué.
Dans les exemples de mode de réalisation illustrés dans les figures 8 à 9, une comparaison des signaux du noyau saturé 72 à 77 avec les signaux du noyau non saturé 62 à 67 correspondants montrent une amplification importante en raison de la présence du noyau et de l'opération de mesure, tel que divulgué.
Dans les exemples de mode de réalisation illustrés dans la figure 10, les signaux du noyau saturé 76 à 77 correspondants aux signaux du noyau non saturé 66 à 67, respectivement, montrent une amplification importante en raison de la présence du noyau et de l'opération de mesure, tel que divulgué.
Dans un exemple de mode de réalisation, la présence du noyau dans l'outil de détection de la corrosion EM peut amplifier les niveaux du signal jusqu'à un facteur d'environ 30, afin d'améliorer la détection et la visibilité des défauts dans le conduit de puits. En outre, un exemple de poids d'étalonnage (c.-à-d., coefficient) pour un exemple de noyau (10, 305, 310 et 410) peut être déterminé de façon optimale le long des parties sensiblement plates des signaux de mesure obtenus par l'outil de détection EM, par ex., les sections sensiblement verticales des signaux 61 à 67 et des signaux 71 à 77.
Les procédés divulgués fournissent des estimations de l'effet d'un noyau (10, 305, 310 et 410) à travers une division directe des réponses du noyau saturé et non saturé. Un avantage des procédés divulgués est qu'ils peuvent éviter le besoin de résoudre un problème d'inversion dans lequel une connaissance précédente du tuyau entraîne tout de même plusieurs inconnues, par ex., une équation qui ne peut pas être résolu. Un autre avantage des procédés divulgués est qu'ils peuvent éviter le besoin de résoudre la perméabilité du tuyau simultanément avec la prise des mesures du poids d'étalonnage.
Les procédés et dispositifs divulgués peuvent être utilisés dans un procédé d'étalonnage qui peut être facilement implémenté dans des outils de détection de la corrosion existant à travers une modification mineure au niveau du circuit de la bobine émettrice. En outre, les procédés et dispositifs susmentionnés peuvent permettre des modèles d'inversion synthétique plus rapides en faisant correspondre les réponses mesurées avec des outils ayant des géométries en 2D avec des modèles synthétiques radiaux en 1D de ces outils.
Les procédés et dispositifs divulgués peuvent également permettre une estimation plus précise de la perméabilité du tuyau à l'aide d'une mesure de référence et des informations connues d'avance sur l'épaisseur nominale des tuyaux suite à l'étalonnage de l'effet du noyau. Les procédés et dispositifs divulgués peuvent être applicables à la fois dans des outils de détection de la corrosion du domaine de la fréquence et du domaine temporel.
Ainsi, les procédés et dispositifs divulgués fournissent une façon pratique et efficace d'étalonner des mesures de détection de la corrosion EM pour prendre en compte et/ou compenser l'effet d'un noyau magnétique afin d'améliorer de façon importante la précision de l'inversion et de permettre une meilleure visualisation des données brutes.
En règle générale, dans un aspect, un exemple de procédé de détection de conduit de puits (200) peut comprendre les étapes suivantes d'envoi d'une première tension vers un noyau d'un outil de puits placé dans le conduit de puits (étape 205), l'enregistrement d'au moins un premier signal lorsque la première tension est appliquée au noyau (étape 210) ; l'enlèvement de la première tension du noyau de l'outil de puits lorsque l'outil est placé dans le conduit de puits (étape 215) ; l'enregistrement d'au moins un second signal lorsque la première tension est enlevée du noyau (étape 225) ; et l'étalonnage d'au moins une mesure (étape 235) utilisant à la fois le premier signal et le second signal (étape 230).
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, l'étalonnage comprend le fait de prendre un produit de l'au moins une mesure et un ou plusieurs de l'au moins un premier signal divisé par un ou plusieurs de l'au moins un second signal.
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, la première tension est appliquée à une fréquence en CC.
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le procédé de détection du conduit de puits (200) peut également comprendre l'étape de détermination d'au moins l'un d'un défaut, tel que la corrosion, la perméabilité du conduit de puits, les propriétés électriques du conduit de puits et le contenu métallique du conduit de puits (étape 235).
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le procédé de détection du conduit de puits (200) peut utiliser la moyenne d'une pluralité de signaux pour générer la constante d'étalonnage utilisée pour étalonner des mesures futures utilisant l'outil de puits avec le noyau magnétique.
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le procédé de détection du conduit de puits (200) peut également comprendre la démagnétisation du noyau de d'outil de puits (étape 220), laquelle démagnétisation peut se faire après l'enlèvement de la première tension (étape 215).
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le procédé de détection du conduit de puits (200) peut être réalisé dans des domaines de fréquence ou temporel.
En règle générale, dans un autre aspect, un système de détection électromagnétique (300, 350, 400) pour un outil de puits (450) peut comprendre un noyau magnétique (10, 305, 310, 410), au moins une bobine émettrice (420) placée autour du noyau magnétique ; et au moins une bobine réceptrice (425a, 425b, 425c) espacée par une distance prédéfinie de la bobine émettrice. Le noyau magnétique peut fonctionner en mode saturé (53) et en mode non saturé (50).
Le système de détection électromagnétique (300, 350, 400) pour un outil de puits (450), comprend également une source d'alimentation (301, 303) couplée à l'outil de puits (450) pour saturer le noyau magnétique (10, 305, 310, 410).
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le système de détection électromagnétique (300, 350, 400) pour un outil de puits (450), comprend également une seconde source d'alimentation (303) couplée à l'outil de puits pour démagnétiser le noyau magnétique saturé (10, 305, 310, 410).
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le système de détection électromagnétique (300, 350, 400) pour un outil de puits (450), dans lequel l'au moins une bobine émettrice (420) et l'au moins une bobine réceptrice (425a, 425b, 425c) sont des bobines distinctes. (Figure 4).
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le système de détection électromagnétique (300, 350, 400) pour un outil de puits (450), dans lequel l'au moins une bobine émettrice (420) entoure et l'au moins une bobine réceptrice (425a, 425b, 425c). L'au moins une bobine réceptrice (425a, 425b, 425c) peut également être placée autour du noyau magnétique (10, 305, 310, 410).
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le système de détection électromagnétique (300, 350, 400) pour un outil de puits (450), comprend également une constante d'étalonnage stockée sur un support lisible par ordinateur découlant d'au moins une mesure (étape 230) obtenue à l'aide de l'outil de puits (450) avec un noyau magnétique saturé et non saturé (10, 305, 310, 410).
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le système de détection électromagnétique (300, 350, 400) pour un outil de puits (450), comprend également un signal amplifié (61 à 67) reçu à l'aide d'un noyau magnétique saturé démagnétisé (52a). Dans un exemple de mode de réalisation, le signal amplifié (61 à 67) peut être amplifié par un facteur d'environ 30 en comparaison à un signal reçu à l'aide d'un noyau magnétique saturé (71 à 77).
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le système de détection électromagnétique (300, 350, 400) pour un outil de puits (450), dans lequel le noyau magnétique (10, 305, 310, 410) peut avoir une forme cylindrique.
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, le système de détection électromagnétique (300, 350, 400) pour un outil de puits (450), dans lequel le noyau magnétique (10, 305, 310, 410) est couplé en série à la fois à la première source d'alimentation (301) et à la seconde source d'alimentation (303).
En règle générale, dans encore un autre aspect, un outil de puits ayant un système de détection électromagnétique selon l'un ou plusieurs des modes de réalisation précédents peut être conçu pour enregistrer au moins un premier signal lorsqu'une première tension est appliquée au noyau magnétique saturable et enregistrer au moins un second signal lorsque la première tension est enlevée du noyau magnétique saturable, dans lequel au moins une mesure réalisée par l'outil de puits est étalonnée en utilisant à la fois le premier signal et le second signal.
Dans un ou plusieurs des modes de réalisation précédents, l'au moins une mesure est étalonnée en prenant un produit de l'au moins une mesure et un ou plusieurs de l'au moins un premier signal divisé par un ou plusieurs de l'au moins un second signal.
Plusieurs autres variations et modifications peuvent se suggérer aux spécialistes du domaine lorsqu'on fait référence à la divulgation précédente et aux modes de réalisation illustratifs interreliés et interchangeables précédents, qui sont décrits comme exemples seulement, et qui ne sont pas destinés à limiter la portée et l'esprit des modes de réalisation interreliés de l'invention décrite ici.
Claims (10)
1. Procédé de détection de conduit de puits (200) comprenant les étapes suivantes :
l'application d'une première tension à un noyau (10 ; 305 ; 310 ; 410) d'un outil de puits placé dans le conduit de puits (205);
l'enregistrement d'au moins un premier signal à l'aide de l'outil de puits lorsque la première tension est appliquée au noyau (210);
l'enlèvement de la première tension du noyau de l'outil de puits lorsque l'outil est placé dans le conduit de puits (215);
l'enregistrement d'au moins un second signal à l'aide de l'outil de puits lorsque la première tension est enlevée du noyau (225); et l'étalonnage d'au moins une mesure (235) utilisant à la fois le premier signal et le second signal (230).
2. Procédé de détection de conduit de puits (200) selon la revendication 1, dans lequel l’étalonnage (235) comprend le fait de prendre un produit de l’au moins une mesure et un ou plusieurs de l’au moins un premier signal divisé par un ou plusieurs de l’au moins un second signal, et la première tension est appliquée à une fréquence CC.
3. Procédé de détection de conduit de puits (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant également l’étape de détermination d’au moins un défaut, tel que la corrosion, une perméabilité de conduit de puits, des propriétés électriques de conduit de puits et du contenu métallique de conduit de puits.
4. Procédé de détection de conduit de puits (200) selon la revendication 3, dans lequel l’étape d’étalonnage (235) comprend également l’utilisation d’une moyenne d’une pluralité de signaux pour générer une constant d’étalonnage.
5. Procédé de détection de conduit de puits (200) selon la revendication 3, dans lequel la au moins une mesure utilise un produit d’une moyenne d’une pluralité de premiers signaux divisé par une moyenne d’une pluralité de seconds signaux.
6. Procédé de détection de conduit de puits (200) selon la revendication 3, comprenant également la démagnétisation (220) du noyau (10 ; 305 ; 310 ; 410) de l’outil de puits, dans lequel l’étape de démagnétisation est réalisée après enlèvement (215) de la première tension.
7. Procédé de détection de conduit de puits (200) selon la revendication 3, dans lequel l’au moins une mesure est réalisée dans l’un du : domaine temporel ou du domaine de fréquence.
8. Outil de puits (450) ayant un système de détection (300 ; 3550 ; 400) électromagnétique comprenant :
un noyau (10;305;310;410) magnétique saturable ;
au moins une bobine émettrice (420) placée autour du noyau magnétique saturable ; et au moins une bobine réceptrice (425a, 425b, 425c) espacée par une distance (dl, d2, d3) prédéfinie de l’au moins une bobine émettrice, l’outil de puits étant conçu pour enregistrer au moins un premier signal lorsqu’une première tension est appliquée au noyau (10; 305; 310; 410) magnétique saturable et enregistrer au moins un second signal lorsque la première tension est enlevée du noyau magnétique saturable, dans lequel au moins une mesure réalisée par l’outil de puits est étalonnée en utilisant à la fois le premier signal et le second signal.
9. Outil de puits (450) selon la revendication 8, le système de détection (300 ; 3550 ; 400) électromagnétique comprenant également une première source d’alimentation (301) couplée à l’outil de puits et reliée pour saturer le noyau (10 ; 305 ; 310 ; 410) magnétique saturable et une seconde source d’alimentation (303) couplée à l’outil de puits et reliée pour démagnétiser le noyau magnétique saturable.
10. Outil de puits (450) selon la revendications, dans lequel l’au moins une mesure est étalonnée en prenant un produit de l'au moins une mesure et un ou plusieurs de l'au moins un premier signal divisé par un ou plusieurs de l'au moins un second signal.
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