FR3068382A1 - Utilisation du magnetisme pour evaluer l'integrite du tube de production dans un puits de forage comportant de multiples tubes de production - Google Patents
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Abstract
Un outil (50), un procédé et un système pour évaluer l'intégrité d'un ou de plusieurs tubes de production (20, 22, 24, 26, 28, 34) dans un puits de forage (12) contenant de multiples tubes de production. L'outil, le procédé et le système peuvent comprendre une source (100) magnétique qui peut irradier les tubes de production avec au moins un champ électromagnétique primaire, un capteur (120) qui peut détecter un champ magnétique secondaire produit par les courants de Foucault induits dans les tubes de production, et un magnétiseur (52) qui peut magnétiser une partie d'un tube de production le plus interne (26, 28) dans le puits de forage de sorte que la partie du tube de production le plus interne possède une transparence magnétique augmentée aux champs magnétiques primaire et secondaire lorsque le magnétiseur est activé, dans lequel le magnétiseur peut comprendre une source magnétique statique (112), et une structure (116) qui couple magnétiquement la source magnétique statique au tube de production le plus interne.
Description
UTILISATION DU MAGNÉTISME POUR ÉVALUER L’INTÉGRITÉ DU TUBE DE PRODUCTION DANS UN PUITS DE FORAGE COMPORTANT DE MULTIPLES TUBES DE PRODUCTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente divulgation concerne généralement l’équipement d’un champ pétrolifère et, en particulier, les outils de fond de trou, les systèmes de forage et les systèmes apparentés permettant d’évaluer l’intégrité des tubes de production dans une configuration multitubes. Plus particulièrement encore, la présente divulgation concerne les procédés et les systèmes permettant d’évaluer l’intégrité des tubes de production dans une configuration multitubes en créant un champ électromagnétique à l’intérieur d’un tube de production interne, comprenant des courant de Foucault dans les multiples tubes de production, la mesure d’un champ magnétique secondaire produit par les courants de Foucault dans le ou les tubes de production, et la détermination de l’intégrité des tubes de production en se basant sur les mesures de champ magnétique secondaire.
CONTEXTE
Une colonne de tubage est généralement un tube de production qui est placé à l’intérieur d’un puits de forage creusé pour protéger et soutenir la production de fluides vers la surface. En sus de fournir une stabilisation et empêcher les côtés du puits de forage de s’affaisser sur eux-mêmes, la colonne de tubage peut protéger la production de fluide des contaminants externes, comme, par ex., la séparation des réservoirs d’eau douce des fluides qui sont produits à travers le tubage. Le tubage d’un puits de forage, qui est également appelé pose de tuyau, comprend la descente d’un tuyau (tel qu’un tuyau d’acier) à l’intérieur de la partie récemment creusée du puits de forage. Le petit espace entre le tubage et les côtés non traités du puits de forage (généralement appelé un anneau) peut être rempli de ciment pour fixer, de façon permanente, le tubage en place. Un tube de gainage peut être descendu à partir du plancher d’une plateforme, connecté une articulation à la fois et enfoncé dans une colonne de tubage qui a été précédemment insérée dans le puits de forage'. Le tubage est posé lorsque le poids de la colonne de tubage est transféré à des supports de tubage qui sont positionnés à proximité de la partie supérieure du nouveau tubage, et peut utiliser des glissières ou des fils pour suspendre le nouveau tubage dans le puits de forage. Une suspension de ciment peut ensuite être pompée dans le puits de forage, qui se durcit ensuite pour fixer, de façon permanente, le tubage en place. Après durcissement du ciment, la partie inférieure du puits de forage peut être creusée et le procédé de complétion peut se poursuivre.
Quelquefois, le puits de forage est creusé en plusieurs étapes. Ici, un puits de forage est creusé jusqu’à une certaine profondeur, tubé et cimenté, et ensuite le puits de forage est creusé jusqu’à une plus grande profondeur, tubé et cimenté de nouveau, et ainsi de suite. À chaque fois que le puits de forage est tubé, un tubage d’un diamètre plus petit est utilisé. Ceci peut donner un puits de forage avec de multiples colonnes de tubage positionnées coaxialement à l’intérieur des unes et des autres. D’autres tubes de production, tels que des colonnes de production, peuvent également être installés dans le puits de forage, à l’exception que les colonnes de production ne seraient pas cimentées en place comme les colonnes de tubage. Au cours de la durée de vie du puits de forage, l’environnement du puits de forage peut éroder, corroder ou autrement dégrader les tubes de production. Par conséquent, il serait souhaitable de vérifier périodiquement l’intégrité des tubes de production (par ex., les colonnes de tubage, les colonnes de production, etc.) pour s’assurer que la dégradation n’a pas endommagé l’un quelconque des tubes de production jusqu’à un point de rupture ou de rupture imminente. Ainsi, il sera facilement compris que des améliorations dans les domaines de la détermination de l’intégrité des tubes dans les puits de forage contenant de multiples tubes de production sont continuellement nécessaires.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
Divers modes de réalisation de la présente divulgation seront mieux compris à la lumière de la description détaillée donnée ci-dessus et des illustrations ci-jointes des divers modes de réalisation de la divulgation. Dans les illustrations, les numéros de référence semblables peuvent indiquer des éléments identiques ou fonctionnellement semblables. Les modes de réalisation sont décrits en détail ci-après en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
La figure 1 est une vue en coupe transversale partielle représentative d’un système permettant de capter des données de mesure souterraine dans une opération de diagraphie dans un puits de forage contenant de multiples tubes de production, selon un ou plusieurs exemples de modes de réalisation ;
La figure 2 est une vue en coupe transversale partielle représentative d’une partie du puits de forage contenant de multiples tubes de production avec un outil de diagraphie descendu dans le puits de forage sur un moyen de transport ;
La figure 3 est un tracé de la densité de flux magnétique et de l’intensité de champ pour une boucle d’hystérèse magnétique ;
La figure 4 est une vue en coupe transversale partielle représentative du puits de forage contenant de multiples tubes de production avec un autre exemple d’outil de diagraphie qui interroge magnétiquement de multiples tubes de production dans le puits de forage sans utiliser un magnétiseur ;
La figure 5 est une vue en coupe transversale partielle représentative du puits de forage contenant de multiples tubes de production avec un autre exemple de l’outil de diagraphie qui interroge magnétiquement de multiples tubes de production dans le puits de forage en utilisant un magnétiseur ;
La figure 6 est une vue en coupe transversale partielle représentative du puits de forage contenant de multiples tubes de production avec un exemple de magnétiseur ;
La figure 7 est une vue en coupe transversale partielle représentative du puits de forage contenant de multiples tubes de production avec un autre exemple de magnétiseur ;
La figure 8 est une vue en coupe transversale partielle représentative du puits de forage contenant de multiples tubes de production avec encore un autre exemple de magnétiseur ;
La figure 9 est un tracé de la densité de flux magnétique et de l’intensité de champ pour une boucle d’hystérèse magnétique et un champ électromagnétique primaire d’interrogation au-dessus du point de saturation ;
La figure 10 est un ordinogramme représentatif d’un procédé classique pour évaluer magnétiquement l’intégrité de multiples tubes de production dans le puits de forage ;
La figure 11 est un ordinogramme représentatif d’un procédé amélioré pour évaluer magnétiquement l’intégrité de multiples tubes de production dans le puits de forage ;
La figure 12 est un ordinogramme représentatif du procédé amélioré pour évaluer magnétiquement l’intégrité de multiples tubes de production dans le puits de forage, dans lequel le procédé caractérise simultanément les tubes de production basé sur les données acquises ;
La figure 13 est un ordinogramme représentatif du procédé amélioré pour évaluer magnétiquement l’intégrité de multiples tubes de production dans le puits de forage, dans lequel le procédé caractérise séquentiellement les tubes de production basé sur les données acquises ;
DESCRIPTION DETAILLEE DE LA DIVULGATION
La divulgation peut répéter les numéros et/ou lettres de référence dans les divers exemples ou figures. Cette répétition a un objectif de simplification et de clarification et ne dicte pas elle-même une relation entre les divers modes de réalisation et/ou configurations présentées. En outre, les termes à connotation spatiale, tels que en dessous, en bas, plus bas, en haut, au-dessus, en haut du puits, au fond du puits, en amont, en aval, etc., peuvent être utilisés ici pour faciliter la description afin de décrire la relation d’un élément ou d’une caractéristique à un ou plusieurs éléments ou une ou plusieurs caractéristiques illustrées, la direction vers le haut étant vers le haut de la figure correspondante et la direction vers le bas étant vers le bas de la figure correspondante, la direction vers le haut du puits étant vers la surface du puits de forage, la direction vers le bas du puits étant vers le sabot du puits de forage. Sauf en cas d’indication contraire, les termes à connotation spatiale sont destinés à englober différentes orientations de l’appareil utilisé ou de l’opération en sus de l’orientation illustrée dans les Figures. Par exemple, si l’appareil dans les figures est retourné, des éléments qui sont décrits comme étant « en dessous » ou « en bas » d’autres éléments ou caractéristiques seront alors orientés « au-dessus » des autres éléments ou caractéristiques. Ainsi, l’exemple de terme « en dessous » peut englober à la fois une orientation d’au-dessus et d’en-dessous. L’appareil peut autrement être orienté (pivoté à 90° ou à d’autres orientations) et les descripteurs à connotation spatiale utilisés ici peuvent également être interprétés de la même façon.
En outre, même si une figure peut illustrer un puits de forage horizontal ou un puits de forage vertical, sauf en cas d’indication contraire, il doit être compris par les spécialistes du domaine que l’appareil selon la présente invention est également bien approprié pour une utilisation dans les puits de forage ayant d’autres orientations, y compris les puits de forages verticaux, les puits de forage inclinés les puits de forages multilatéraux ou etc. De la même façon, sauf en cas d’indication contraire, même si une figure peut illustrer une opération terrestre, il doit être compris par les spécialistes du domaine que le procédé et/ou le système selon la présente divulgation est également bien approprié pour des opérations offshores et inversement.
Dans le présent contexte, il est envisagé que les mots « comprend », « a », « inclut », et toutes les variations grammaticales de ceux-ci ont une signification ouverte et non limitante qui n’exclut pas les étapes ou les éléments additionnels. Bien que les compositions et les procédés soient décrits ici en termes de « comprenant », « contenant » ou « incluant » divers composants ou diverses étapes, les compositions et les procédés peuvent également être « composés essentiellement des » ou « composés des » divers composants et des diverses étapes. Il doit être compris que, dans le présent contexte, les termes « premier », « deuxième » et « troisième », sont attribués de façon arbitraire et n’ont pour but que de différencier entre deux ou plusieurs objets, etc., selon le cas, et n’indiquent aucune séquence. En outre, il doit être compris que l’utilisation du mot « premier » n’implique pas qu’il y ait un quelconque « deuxième », et l’utilisation du mot « deuxième » n’implique pas qu’il y ait un quelconque « premier » ou « troisième », etc.
Les termes dans les revendications ont une signification claire et ordinaire sauf en cas d’indication explicite est claire définie par le demandeur. En outre, les articles indéfinis « un » ou « une », utilisés dans les revendications, sont définis ici pour signifier un ou plusieurs de l’élément qu’ils introduisent. En cas de conflit dans les usages d’un mot ou d’un terme se trouvant de cette description et dans un ou plusieurs brevets ou autres documents qui pourraient être incorporés ici à titre de référence, les définitions qui sont cohérentes avec cette description doivent être adoptées.
De façon générale, cette divulgation fournit un outil, un procédé et un système pour évaluer l’intégrité d’un ou de plusieurs tubes de production dans un puits de forage contenant de multiples tubes de production. L’outil, le procédé et le système peuvent comprendre une source magnétique qui peut irradier les tubes de production avec au moins un champ électromagnétique primaire, un capteur qui peut détecter un champ magnétique secondaire produit par les courants de Foucault induits dans les tubes de production, et un magnétiseur qui peut magnétiser une partie d’un tube de production le plus interne dans le puits de forage de sorte que la partie du tube de production le plus interne possède une transparence magnétique augmentée aux champs magnétiques primaire et secondaire lorsque le magnétiseur est activé. Le magnétiseur peut comprendre une source magnétique statique et une structure qui couple magnétiquement la source magnétique statique au tube de production le plus interne. Un algorithme d’inversion peut être appliqué aux données recueillies à partir du capteur pour caractériser l’intégrité d’un ou de plusieurs tubes de production dans le puits de forage.
La figure 1 illustre une vue en élévation en coupe transversale partielle d’un système de puits de forage 10 qui peut être utilisé pour des opérations au câble et au câble lisse dans un puits de forage 12. Le puits de forage 12 peut se prolonger à travers diverses strates terrestres dans un gisement de gaz et de pétrole 14 situé en dessous de la surface de la terre 16. Le système de puits de forage 10 peut comprendre une plateforme (ou derrick) 18 et une tête de puits 40. Un moyen de transport 30 (tel qu’un câble, un câble lisse, un tubage enroulé, un tracteur de fond de trou, etc.), peut être utilisé pour remonter et descendre un outil de diagraphie 50 dans et hors du puits de forage 12. Même s’il n’est pas illustré, l’outil de diagraphie 50 pourrait également être transporté à travers une colonne de forage et peut, par ex., faire partie d’un BHA. L’outil de diagraphie 50 peut être utilisé pour évaluer l’intégrité des tubes de production dans un puits de forage 12 contenant de multiples tubes de production 20, 22, 24, 26, 34 jusqu’au nième.
Une colonne de tubage est un tube de production qui est placé à l’intérieur d’un puits de forage creusé 12 pour protéger et soutenir la production de fluides vers la surface 16. En sus de fournir une stabilisation et empêcher les côtés du puits de forage 12 de s’affaisser sur eux-mêmes, la colonne de tubage peut protéger la production de fluide des contaminants externes, comme, par ex., la séparation des réservoirs d’eau douce des fluides qui sont produits à travers le tubage. Le tubage d’un puits de forage 12, qui est également appelé pose de tuyau, comprend la descente d’un tuyau (tel qu’un tuyau d’acier) à l’intérieur de la partie récemment creusée du puits de forage 12. Le petit espace entre le tubage et les côtés non traités du puits de forage 12 (généralement appelé un anneau) peut être rempli de ciment pour fixer, de façon permanente, le tubage en place. Un tube de gainage peut être descendu à partir du plancher d’une plateforme 18, connecté une articulation à la fois et enfoncé dans une colonne de tubage qui a été précédemment insérée dans le puits de forage 12. Le tubage est posé lorsque le poids de la colonne de tubage est transféré à des supports de tubage qui sont positionnés à proximité de la partie supérieure du nouveau tubage, et peut utiliser des glissières ou des fils pour suspendre le nouveau tubage dans le puits de forage 12. Une suspension de ciment peut ensuite être pompée dans le puits de forage 12, qui se durcit ensuite pour fixer, de façon permanente, le tubage en place. Après durcissement du ciment, la partie inférieure du puits de forage 12 peut être creusée et le procédé de complétion peut se poursuivre.
Quelquefois, le puits de forage 12 est creusé en étapes. Ici, un puits de forage 12 est creusé jusqu’à une certaine profondeur, tubé et cimenté, et ensuite le puits de forage 12 est creusé jusqu’à une plus grande profondeur, tubé et cimenté de nouveau, et ainsi de suite. À chaque fois que le puits de forage 12 est tubé, un tubage d’un diamètre plus petit est utilisé. Le type de tubage le plus large peut être appelé le tubage conducteur 20, et il fait habituellement un diamètre d’environ 30 à 42 pouces pour les puits de forage offshore, et 12 à 16 pouces de diamètre pour les puits de forage terrestres 12. La taille suivante dans les colonnes de tubage peut être appelée la colonne de surface 22, qui peut avoir plusieurs milliers de pieds de longueur. Dans certains puits de forage 12, un tubage intermédiaire 24 peut être placé pour séparer des zones difficiles ou des zones à problèmes, telles que des zones de pression élevée ou de perte de circulation.
En règle générale, le dernier type de colonne de tubage qui est placé dans le puits de forage 12 est la colonne de tubage de production 26, et elle représente donc la colonne de tubage au diamètre le plus petit. La colonne de tubage de production 26 peut être posée directement dans le réservoir de production 15. En outre, une colonne perdue 34 peut être placée dans le puits de forage 12 à la place d’une colonne de tubage. Alors qu’une colonne perdue 34 est très semblable à d’autres colonnes de tubage en ce qu’elle peut être composée de plusieurs articulations distinctes de tubes, la colonne perdue 34 n’est pas placée sur la longueur complète du puits de forage 12. Une colonne perdue 34 peut être suspendue dans le puits de forage 12 par un support de colonne perdue (non illustré). Une colonne de production 28 peut ensuite être descendue dans le puits de forage 12 pour produire des fluides à partir d’une zone de production 15 vers la surface 16 et la plateforme 18. Chacune des colonnes de tubage 20, 22, 24, 26, 34 peut être fixée dans le puits de forage 12 par du ciment qui peut remplir au moins une partie d’un anneau (tel que les anneaux 74, 76, 78, 80, 82, etc.) radialement à l’extérieur des colonnes de tubage 20, 22, 24, 26, 34.
Une unité de diagraphie 44 peut recueillir des mesures provenant d’un outil de diagraphie 50, et peut comprendre un circuit de traitement 45 pour traiter et stocker les mesures recueillies par l’outil de diagraphie 50. Le circuit de traitement 45 peut être utilisé pour déterminer l’intégrité des tubes de production basé sur les mesures provenant de l’outil de diagraphie 50.
Au cours de la durée de vie du système de puits de forage 10, l’intégrité de plusieurs composants du système 10 est préférablement surveillée pour détecter et identifier des défaillances potentielles du composant aussi bien que des événements dangereux qui pourraient se produire en raison de la défaillance du composant. Un jeu de composants en particulier qu’il serait souhaitable de surveiller sont les tube de production susmentionnés, tels que les tubes de production 20, 22, 24, 26, 34, et la colonne de production 28. Il doit être compris qu’un nombre supérieur ou inférieur de ces tubes de production peut être utilisé dans le système de puits de forage 10, sans limiter la divulgation actuelle.
La surveillance de l’état de chaque tube de production dans des opérations de champ de gaz et de pétrole peut permettre d’évaluer l’intégrité du tube de production et indiquer si une défaillance du tube de production s’est produite ou pourrait très probablement se produire. De telles défaillances peuvent être une épaisseur réduite de la paroi du tube de production, une rupture de la paroi, la corrosion, la dégradation, etc. Les techniques électromagnétiques (EM) sont utiles dans l’inspection de ces types de composants, et l’une des techniques fonctionne sur la production et la détection de courants de Foucault (CF) dans ces tubes de production. Dans la technique CF, une source (par ex., une bobine de transmission et/ou un aimant permanent) peut créer des champs électromagnétiques primaires qui se prolongent de la source jusque dans les tubes de production environnants. Ces champs électromagnétiques primaires peuvent induire des courants de Foucault électriques dans les tubes environnants, qui, à leur tour, peuvent produire un champ magnétique secondaire qui peut contenir des signaux magnétiques provenant de chacun des tubes de production éclairés par les champs électromagnétiques primaires.
La caractérisation des tubes de production environnants peut être réalisée en mesurant et en traitant le champ magnétique secondaire. Les champs électromagnétiques éclairants (ou primaires) et le champ magnétique induit (ou secondaire) peuvent subir une atténuation élevée en raison des tubes de production les plus internes de sorte que les signaux mesurés pourraient ne pas être détectables par l’outil de diagraphie 50 pour les tuyaux les plus externes. La perméabilité magnétique élevée d’un tube de production le plus interne peut fournir un trajet pour une grande partie du flux magnétique des champs primaires pour fermer à l’intérieur du premier tuyau sans atteindre les tuyaux externes.
Cependant, cette divulgation fournit un système et un procédé pour prolonger les lignes de flux magnétique des champs primaires radialement vers l’extérieur pour permettre la mesure de plus de tubes de production les plus externes, et par conséquent, la surveillance de leur intégrité. L’outil de diagraphie 50 peut fournir une caractérisation de certains des tubes de production internes dans le puits de forage par l’intermédiaire des techniques de mesure par CF. L’outil de diagraphie 50 peut également utiliser un magnétiseur pour prolonger les techniques de mesure par CF en magnétisant le tube (ou les tubes) de production le plus interne, ce qui peut minimiser l’interférence des tubes de production les plus internes avec les champs primaire et secondaire et, par conséquent, permettre à ces champs de se prolonger jusqu’à des tubes de production additionnels. L’outil de diagraphie peut également fournir de multiples mesures des tubes de production, en prenant des mesures par CF des tubes de production sans utiliser le magnétiseur et ensuite en prenant des mesures par CF en utilisant le magnétiseur. Ces mesures multiples dans des conditions variées peuvent fournir une précision augmentée dans la détermination de l’intégrité des tubes de production. Une augmentation de la précision peut entraîner des améliorations importantes au niveau des procédés de production et d’entretien des systèmes de puits de forage à multiples tubes de production 10.
Fonctionnement et détails de l’outil de diagraphie :
La figure 2 illustre un outil de diagraphie 50 positionné au niveau d’un emplacement souhaité dans le puits de forage 12 et entouré de multiples tubes de production 28, 26, 34, 24, nième (également illustrés comme 1er, 2eme, 3emeet 4eme jusqu’au nième tube de production). L’outil de diagraphie 50 peut comprendre des émetteurs et des récepteurs, aussi bien des composants électroniques d’excitation et d’acquisition de données pour implémenter des mesures par courant de Foucault dans le domaine de fréquence ou le domaine temporel dans un module CF 54. La ou les sources peuvent produire des champs électromagnétiques primaires qui éclairent magnétiquement un ou plusieurs des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième environnants. Les récepteurs (ou capteurs) peuvent détecter le champ magnétique secondaire créé par les courants de Foucault électriques induits dans les tubes de production 28, 26, 34, 24, nième environnants. Si la ou les sources sont des bobines émettrices, alors, elles peuvent également être utilisées comme récepteurs. Par exemple, lorsque les champs électromagnétiques primaires sont pulsés, les émetteurs peuvent être utilisés pour recevoir/détecter le champ magnétique secondaire lorsqu’ils ne génèrent pas les champs électromagnétiques primaires. Les champs électromagnétiques primaires peuvent être générés par un courant alternatif à travers une bobine émettrice, déplaçant un champ magnétique généré par des aimants permanents, etc.
L’outil de diagraphie 50 peut comprendre un magnétiseur 52 qui peut créer un champ magnétique statique avec un ou plusieurs des tubes de production les plus internes 28, 26, permettant ainsi aux lignes de flux magnétique primaires de se prolonger radialement vers l’extérieur vers d’autres tubes de production les plus externes nième (tels que 3ieme, 4ieme, 5ieme, 6ieme, 7ieme, 8ieme, etc.). L’outil de diagraphie 50 peut également comprendre des capteurs 56 pour détecter des températures et des pressions de fond de trou, aussi bien que d’autres dispositifs de mesure (par ex., dispositifs de mesure du réseau à induction), et un module de télémétrie 58 pour transférer des données/des commandes de et vers la surface et vers d’autres emplacements distants à travers la télémétrie câblée et non câblée.
L’outil de diagraphie 50 peut être transporté dans le puits de forage 12 à travers un moyen de transport 30, qui est illustré dans les figures 1 et 2 sous forme d’un câble (ou d’un câble lisse) 30. Cependant, d’autres moyens de transport peuvent être utilisés tout en restant conforme aux principes de la présente divulgation. Des centreurs 32 peuvent être utilisés pour sensiblement centrer l’outil de diagraphie 50 à l’intérieur du tube de production le plus interne, mais les centreurs 32 pourraient ne pas être nécessaires si le magnétiseur 52 est utilisé pour centrer l’outil 50 dans le tube de production. L’outil de diagraphie 50 peut prendre des mesures d’évaluation au niveau de divers emplacements le long du puits de forage 12 en créant des champs électromagnétiques primaires et en détectant le champ magnétique secondaire. Un jeu de mesures d’évaluation peut être pris au niveau de l’emplacement avec l’outil de diagraphie 50 configuré comme un dispositif de mesure classique. Un second jeu de mesures d’évaluation peut être pris au niveau de l’emplacement avec l’outil de diagraphie 50 configuré pour magnétiser un ou plusieurs des tubes de production les plus internes, augmentant ainsi une distance radiale que les champs électromagnétiques primaires peuvent couvrir, et augmentant la quantité de champ magnétique secondaire retournée à l’outil 50. Ces jeux de mesures d’évaluation provenant des différentes configurations de l’outil 50 peuvent être utilisés pour améliorer la précision des mesures de l’intégrité du tube de production.
La figure 3 présente une boucle d’hystérèse magnétique 60 qui illustre graphiquement le comportement d’un matériau ferromagnétique tel qu’un tube de production 28, 26. Les paramètres B et //dénotent la densité du flux magnétique et l’intensité du champ magnétique, respectivement. La figure 3 montre que la relation entre B et H n’est pas linéaire. En commençant avec un tube de production non magnétisé 28, 26, à la fois B et H seront à zéro, ce qui correspond au point 0 sur la courbe de magnétisation. Si l’intensité du champ magnétique H augmente, la densité de flux B diminuera également tel que le démontre la courbe à partir du point 0 jusqu’au point a dans sa course vers la saturation. Maintenant, si le champ magnétique se réduit à zéro, le flux magnétique n’atteindra pas zéro en raison du magnétisme résiduel présent à l’intérieur du tube de production et ceci est démontré sur la courbe à partir du point a jusqu’au point b. Afin de réduire la densité de flux au point b à zéro, nous devons inverser le champ magnétique dans le tube de production.
La force de magnétisation qui doit être appliquée pour annuler la densité de flux résiduel est appelée une « force coercitive ». Cette force coercitive inverse le champ magnétique réarrangeant ainsi les aimants moléculaires jusqu’à ce que le tube de production devienne démagnétisé au point c. Une augmentation dans ce champ magnétique inversé entraîne la magnétisation du tube de production dans la direction opposée et l’augmentation de ce champ de magnétisation permettra également au tube de production d’atteindre son point de saturation mais dans la direction opposée (c.-à-d., point d sur la courbe). Si le champ de magnétisation est réduit encore une fois à zéro, le magnétisme résiduel présent dans le noyau sera inversé au niveau du point e. Encore une fois, l’inversion du champ de magnétisation à travers le tube de production 28, 26 dans une direction positive permettra au flux magnétique d’atteindre zéro (c.à-d., le point f sur la courbe) et, comme auparavant, l’augmentation du champ magnétique plus loin dans une direction positive permettra au tube de production d’atteindre la saturation au niveau du point a. Par conséquent, la courbe B-H suit le trajet de a-b-c-d-e-f-a lorsque le champ de magnétisation dans le tube de production alterne entre une valeur positive et une valeur négative, tel que le cycle d’une tension CA. Ce trajet est appelé une boucle d’hystérèse magnétique 60.
Pour les matériaux ferromagnétiques tels que les tubes de production en acier, le rapport de la densité de flux sur l’intensité du champ (B!H) n’est pas constant mais varie avec la densité de flux. Cependant, pour les matériaux non magnétiques tels que les bois ou les plastiques, ce rapport peut être considéré comme une constante et cette constante est appelée μθ, la perméabilité de l’espace libre, (μ0=4πχ10-7 H/m). En dessous du niveau de saturation, la perméabilité magnétique du tube de production est grande (par ex., les tubes de production 28, 26 dans les figures 4 et 5). Ainsi, un grand pourcentage du flux est attiré à l’intérieur du tube de production en raison d’une faible réluctance magnétique (ou résistance magnétique) du tube de production. Mais, au-dessus du niveau de saturation, le flux fuit à l’extérieur du tube de production en raison de la grande réluctance magnétique (ou résistance magnétique) du tube de production. Par conséquent, lors de l’inspection des tubes les plus externes 34, 24, et nième dans un scénario d’inspection de tubes de production concentriques multiples (par ex., la figure 2), il peut être souhaitable de magnétiser le premier et possiblement le deuxième des tubes de production les plus internes 28, 26, 34 au-delà du niveau de saturation de sorte qu’un pourcentage plus grand du flux d’interrogation passe à travers les tubes de production les plus internes 28, 26, 34, atteignant les tubes de production les plus externes 34, 24, nième, créant des courants de Foucault, et irradiant les champs magnétiques secondaires vers l’outil 50. En dessous des points de saturation, la grande perméabilité du tube de production 28, 26, 34 impose une grande atténuation sur les champs d’interrogation lorsqu’ils sont au-delà des points de saturation, la perméabilité magnétique chute drastiquement entraînant une atténuation beaucoup plus faible des champs passant à travers les tubes de production les plus internes avec plus de lignes de flux de champ électromagnétique primaire atteignant les tubes de production les plus externes.
La figure 4 illustre la configuration classique dans laquelle le magnétiseur 52 n’est pas utilisé. Une ou plusieurs sources 100 (c.-à-d., les bobines émettrices, les aimants permanents, etc.) peuvent être utilisées pour créer un ou plusieurs champs électromagnétiques primaires 200, avec des lignes de flux 202 qui éclairent les tubes de production 28, 26. Si le tube 28 est fabriqué en un matériau magnétique (tel que de l’acier), alors une plus grande partie 206 des lignes de flux 202 peut être attirée à l’intérieur du tube 28 et seulement une partie 204 des lignes de flux 202 peut se prolonger vers le deuxième tube 26. Les lignes de flux 206 et 204 peuvent induire des courants de Foucault 210 dans les tubes respectifs 28, 26 créant ainsi un champ magnétique secondaire 220 avec des lignes de flux secondaires 222 qui sont rétroirradiées vers les récepteurs 120. Les récepteurs 120 peuvent mesurer les lignes de flux secondaires 222 qui se prolongent en retournant vers l’outil 50. Ces mesures peuvent être analysées pour déterminer l’intégrité des tubes 28, 26. Avec moins de lignes de flux entrant dans le second tube 26, alors moins de courants de Foucault 210 peuvent être générés, générant ainsi un champ magnétique secondaire moins intense, qui peut entraîner une sensibilité réduite de l’outil 50 aux conditions du tube externe 26. Une partie 226 des lignes de flux secondaires 222 peut être attirée à l’intérieur du tube 28, réduisant le nombre de lignes de flux 222 qui atteignent les récepteurs 102. Comme on peut le voir, la pénétration radiale de l’outil 50 peut être affectée par la quantité de lignes de flux qui sont attirées à l’intérieur des tubes de production les plus internes 28, 26, réduisant ainsi la quantité de lignes de flux qui se prolongent au-delà du tube interne 28.
La figure 5 illustre une configuration qui utilise un magnétiseur 52 pour magnétiser un ou plusieurs des tubes 28, 26. Le magnétiseur 52 peut comprendre une structure 116 qui peut prendre plusieurs formes, telles qu’une forme en « C » illustrée dans la figure 5. La structure 116 peut fournir un support pour une source magnétique statique 112, qui peut être un aimant permanent (ou des aimants), une ou plusieurs bobines émettrices avec une tension CC, etc., pour produire un champ magnétique statique 110 et des lignes de flux magnétique statiques 114. La structure 116 peut être couplée au tube de production 28 de sorte que les lignes de flux 114 aient un trajet de retour dans le tube de production 28 pour fermer la boucle des lignes de flux 114. La source 112 peut produire suffisamment de lignes de flux 114 pour saturer magnétiquement le tube de production 28 avec le champ magnétique statique 110. Une fois que le tube 28 est magnétiquement saturé, le tube 28 devient virtuellement transparent aux champs magnétiques primaires 200 et au champ secondaire 220. Par conséquent, une partie plus grande (sinon toutes) les lignes de flux 202 des champs primaires et des lignes de flux 222 du champ secondaire peut passer à travers le tube 28, et se prolonger vers le tube de production 26 ou retourner vers l’outil 50, respectivement. Avec une plus grande quantité de lignes de flux primaires 202 atteignant le tube externe 26, plus de courant de Foucault peut être produit dans le tube 26, produisant ainsi un champ magnétique secondaire 220 plus intense, qui, à son tour, peut entraîner des mesures plus fortes du champ de flux magnétique secondaire 220 par les récepteurs 120 (ou les émetteurs 100, si la configuration est ainsi). Cette intensité améliorée du champ magnétique secondaire 220 peut fournir une précision augmentée des mesures de l’intégrité pour les tubes externes 26 jusqu’au nième (voir la figure 2).
En outre, pour augmenter davantage la distance radiale de l’outil 50, la source 112 peut augmenter l’intensité du champ magnétique statique 110 de sorte que le deuxième tube 26 devienne également saturé, augmentant ainsi la pénétration radiale des lignes de flux primaires 202 au-delà des tubes 28, 26 vers les tubes de production externes 34, 24, nième (se rapporter à la figure 2). La saturation magnétique du deuxième tubage peut être possible avec un espace entre le premier et le second tubages minimisé, de sorte que l’espace d’air entre les deux soit très petit et la réluctance de l’espace d’air n’est pas plus grande que toutes les réluctances dans le circuit magnétique. Le deuxième tube 26 peut être saturé par le champ magnétique statique 110 une fois que le tube le plus interne 28 est saturé et les lignes de flux s’échappent du tube 28 et entrent dans le tube 26. Avec un nombre suffisant de lignes de flux échappées entrant dans le tube 28, il peut devenir trop saturé. Il est prévisible que le premier et possiblement le second tubes de production internes peuvent être saturés par la source magnétique statique 112, améliorant ainsi de façon importante la pénétration radiale de l’outil de diagraphie 50.
La source 112 peut être utilisée comme un émetteur ou un récepteur, lorsque la source n’est pas utilisée pour produire le champ statique. La source 112 peut également comprendre de multiples bobines et/ou d’aimants permanents pour produire le champ magnétique statique 110. Les bobines ou les aimants permanents de la source 112 peuvent être distribués au niveau de divers emplacements sur et/ou dans les bras axiaux et non axiaux de la structure 116.
Les figures 6 à 8 illustrent divers modes de réalisation du magnétiseur 52. Les autres composants 54, 56 et 58 de l’outil de diagraphie 50 ne sont pas illustrés dans les figures 6 à 8 pour des raisons de clarté. Le magnétiseur 52 de la figure 6 est illustré comme étant positionné à l’intérieur d’un tube de production le plus interne 28 qui est également positionné à l’intérieur de multiples nièmes tubes de production. La structure 116 peut également agir comme centraliseur 32 en absence de l’utilisation d’autres centralisateurs. La structure 116 est illustrée comme ayant une forme de « I », avec les parties supérieure et inférieure 132, 134 se prolongeant radialement dans les deux directions et une partie centrale 130 reliant ensemble les parties supérieure et inférieure 132, 134. Les parties supérieure et inférieure 132, 134 prolongées peuvent comprendre des brosses 48 au niveau de leurs extrémités radiales qui peuvent fournir un couplage magnétique du magnétiseur 52 au tube de production 28. Une coupe transversale de ces parties 130, 132, 134 peut avoir diverses formes, telles que circulaire, triangulaire, rectangulaire, ovale, polygonale, etc. Les brosses 48 peuvent être extensibles/rétractables pour faciliter le parcours de l’outil 50 dans et hors du puits de forage 12, mais il n’est pas nécessaire que les brosses 48 soient extensibles/rétractables. Elles peuvent également être élastiques de sorte qu’elles soient adaptables à des dimensions variables à l’intérieur du tube de production 28 lorsque l’outil de diagraphie 50 se déplace à travers le puits de forage 12, alors que les brosses 48 maintiennent le couplage magnétique avec le tube de production 28.
La source 112 (qui peut être une ou plusieurs bobines et/ou un ou plusieurs aimants permanents) peut créer le champ magnétique statique 110 avec des lignes de flux 114. Dans cet exemple, les lignes de flux 114 se prolongent dans le tube de production 28 au niveau de multiples emplacements, saturant le tube de production 28 au niveau de ces emplacements et permettant aux champs électromagnétiques primaires 200 des émetteurs 100 de se prolonger radialement vers le nième tube de production, avec une perte minimale de lignes de flux 202 lorsqu’elles passent à travers le tube de production 28. Les parties 204 et 206 des lignes de flux 202 sont illustrées pour être les deux prolongées jusqu’au nième tube de production. Cependant, il n’est pas nécessaire que toutes les lignes de flux des parties 204 et 206 se prolongent jusqu’au nième tube de production. Certaines des lignes de flux 202 peuvent être attirées dans des tubes de production intermédiaires entre le tube 28 est le nième tube. Pourtant, en utilisant le magnétiseur 52 pour saturer le tube de production 28 le plus interne, une quantité augmentée de champs électromagnétiques primaires 200 sera prolongée vers le nième tube de production par l’émetteur source 100 que la quantité qui aurait pu été prolongée par la même source alimentée 100 en absence de l’utilisation du magnétiseur 52 dans la même configuration de tube de production. Comme il a été précédemment décrit, les lignes de flux 202 peuvent induire des courants de Foucault 210 dans le nième tube de production, ce qui peut créer un champ magnétique secondaire 220 qui peut être détecté par les récepteurs 120. Le champ magnétique détecté 220 peut être évalué pour déterminer l’intégrité du nième tube de production.
Il doit être clairement compris que la structure 116 peut avoir plusieurs autres configurations (ou formes) autres que celle illustrée dans la figure 6. La figure 6 illustre la structure 116 d’une structure en forme de « I » qui ressemble à une coupe transversale d’un faisceau en « I ». Cependant, la structure 116 peut également ressembler à une forme de «I» qui est pivotée autour d’un axe central, formant des disques pour les parties supérieure et inférieure 132,134 de la structure 116, et un cylindre pour une partie centrale 130 de la structure 116 (configuration semblable dans la figure 8). Dans cette configuration, les brosses 48 peuvent se prolonger circonférentiellement autour de chacune de la partie supérieure et de la partie inférieure 132, 134, fournissant un couplage magnétique autour de la circonférence des parties 132, 134 du tube de production 28. Les brosses 48 peuvent être continues ou à des emplacements espacés autour de la circonférence des parties 132, 134. Dans le présent contexte, le terme « brosses » décrit un quelconque matériau et/ou ensemble qui fournit un couplage élastique entre le magnétiseur 52 et le tube de production le plus interne, dans lequel les brosses 48 couplent magnétiquement le magnétiseur 52 au tube de production le plus interne (par ex., le tube de production 28).
La figure 7 illustre encore une autre configuration (ou forme) de la structure 116 avec une caractéristique en forme de double triangle formant la partie supérieure 132, une autre caractéristique en forme de double triangle formant la partie inférieure 134, avec une section centrale 130 reliant ensemble les deux caractéristiques de triangle double. Chaque caractéristique de double triangle comporte deux pièces en forme de triangle qui sont reliées au niveau de la base de chaque triangle, chaque triangle se prolongeant dans des directions opposées. La pointe de chaque triangle peut comprendre des brosses magnétiques 48 qui couplent de façon élastique le magnétiseur 52 au tube de production le plus interne (par ex., le tube 28). La source 112 (qui peut être une ou plusieurs bobines et/ou un ou plusieurs aimants permanents) peut créer le champ magnétique statique 110 avec des lignes de flux 114. Encore une fois, les lignes de flux 114 se prolongent dans le tube de production 28 au niveau de multiples emplacements, saturant le tube de production 28 au niveau de ces emplacements et permettant aux champs électromagnétiques primaires 200 de se prolonger radialement vers le nième tube de production, avec une perte minimale de lignes de flux 202 lorsqu’elles passent à travers le tube de production 28. Encore une fois, les lignes de flux 202 peuvent induire des courants de Foucault 210 dans le nième tube de production, ce qui peut créer le champ magnétique secondaire 220 qui peut être détecté par les récepteurs 120. Le champ magnétique détecté 220 peut être évalué pour déterminer l’intégrité du nième tube de production.
La forme en 2D illustrée dans la figure 7 peut également être pivotée autour d’un axe central pour former une forme en 3D qui peut apparaître comme deux formes « pivotées » liées ensemble dans le centre par la partie centrale 130, dans laquelle la source 112 est illustrée. Cependant, il doit être clair que de multiples sources 112 peuvent être distribuées dans et/ou sur la structure 116 le long des trajets des lignes de flux 114. La forme « pivotée » peut être représentée par deux assiettes plates collées ensemble et disposées dos à dos, et avec une structure centrale se prolongeant entre chaque assiette plate. Dans cette configuration, les brosses 48 peuvent se prolonger circonférentiellement autour de chacune de la partie supérieure et de la partie inférieure 132, 134, fournissant un couplage magnétique autour de la circonférence des parties 132, 134 au tube de production 28. Les brosses 48 peuvent être continues ou à des emplacements espacés autour de la circonférence des parties 132, 134. La structure 116 peut également être fabriquée à partir de deux sphères (non illustrées) formant les parties supérieure et inférieure 132, 134 liées ensemble par une partie centrale 130 avec des brosses 48 fixées à une partie externe d’une surface de chaque sphère qui est proche du tube de production le plus interne. Les lignes de flux 114 seraient formées de façon semblable dans les parties supérieure et inférieure 132, 134 et le tube de production le plus interne.
La figure 8 illustre la configuration du magnétiseur 52 qui est une forme de « I » pivotée autour d’un axe central formant des formes de disque pour les parties supérieure et inférieure 132, 134 et formant un cylindre pour la partie centrale 130. La ou les sources 112 peuvent créer le champ magnétique statique 110 avec les lignes de flux 114 qui voyagent à travers le magnétiseur 52 et un emplacement du tube de production 28 au niveau des emplacements azimuts autour du magnétiseur 52. Divers émetteurs/récepteurs 100, 120 peuvent être positionnés circonférentiellement autour de la partie centrale 130. Ces émetteurs/récepteurs 100, 120 peuvent être utilisés pour transmettre les champs électromagnétiques primaires 200 et détecter le champ secondaire 220. Il doit également être compris que ces émetteurs/récepteurs 100, 120 peuvent également être composés d’émetteurs spécialisés 100, et de récepteurs spécialisés 120, sans utilisation d’une même bobine pour les deux, ce qui peut être le cas lorsque les champs magnétiques sont pulsés. En positionnant les émetteurs/récepteurs 100, 120 autour de la partie centrale 130, l’orientation azimutale d’un état d’intégrité dégradée d’un tube de production externe (26, 34, 24, 22, etc.) peut être déterminée en sachant quel récepteur 120 a détecté l’état d’intégrité dégradée. Il doit être clairement compris que les émetteurs/récepteurs 100, 120 ne doivent pas nécessairement être positionnés entre les parties supérieure et inférieure 132, 134 du magnétiseur. Par exemple, ils peuvent être positionnés circonférentiellement autour d’un axe central du magnétiseur 52, mais positionnés axialement au-dessus de la partie supérieure 132 ou axialement en dessous de la partie inférieure 134. Cependant, il est préférable de les positionner entre les parties supérieure et inférieure 132, 134 étant donné que l’intensité du champ magnétique secondaire 220 renvoyé par les tubes de production externes peut y être plus élevée.
La figure 9 montre une boucle d’hystérèse magnétique 62 qui illustre graphiquement le comportement d’un matériau ferromagnétique tel qu’un tube de production 28, 26, accompagnée d’un champ électromagnétique primaire 200 d’interrogation avec une amplitude Hi. La boucle d’hystérèse magnétique 62 est semblable à la boucle d’hystérèse magnétique 60 de la figure 3. La figure 9 illustre l’intensité H0 du champ statique de magnétisation 110 et le champ électromagnétique primaire 200 d’interrogation lorsqu’on pousse les tubes de production 28, 26 profondément dans une région de saturation. Dans cet exemple, il est préféré que le champ magnétique d’interrogation 200 soit suffisamment petit pour ne pas entraîner des changements drastiques dans la perméabilité réelle des tubes de production magnétisés 28, 26 (c. -à-d., B/H ~ constant). L’intensité du champ statique de magnétisation 110 doit être suffisamment grande pour magnétiser un ou possiblement deux des tubes de production au-delà du niveau de saturation. Cependant, l’intensité des champs électromagnétiques primaires 200 d’interrogation, qui peuvent être des champs transitoires, doit être suffisamment petite pour ne pas amener les tubes de production hors du niveau de saturation.
Modes de fonctionnement :
La figure 10 illustre un organigramme d’un procédé 140 qui peut être appelé un schéma d’inversion classique qui peut comprendre des opérations pour transformer des données, provenant des récepteurs magnétiques 120, en une représentation d’un certain nombre de tubes de production dans le puits de forage à multiples tubes de production aussi bien que les propriétés et les dimensions des tubes de production. Au cours de l’opération 142, les données de mesure CF peuvent être acquises à partir de l’outil de diagraphie 50 qui est conçu sans activation du magnétiseur 52 (par ex., voir la figure 4). Les données acquises par les récepteurs
120 peuvent comprendre des données provenant du champ magnétique secondaire 220 provenant d’un ou de plusieurs des tubes de production 28, 26, 34, 24, 22 (voir les figures 1 et 2). Le magnétiseur peut également être utilisé dans le procédé 140, ce qui permettrait seulement à l’outil de diagraphie de recevoir les données de mesure CF à partir des tubes de production les plus externes supplémentaires.
Au cours de l’opération 144, les données stockées dans une banque peuvent être fournies pour la comparaison avec les données acquises provenant de l’opération 142. Les données de la banque auraient pu être créées à partir des données d’opérations de diagraphie précédente et/ou d’opérations de modélisation directe précédentes. Au cours de l’opération 146, la modélisation directe des multiples tubes de production dans le puits de forage 12 est réalisée et les résultats fournis à l’opération 148. Les résultats de la modélisation directe peuvent être comparés à l’inversion numérique des données acquises provenant de l’opération 142 pour déterminer les paramètres d’intégrité de chacun des tubes de production 28, 26, 34, 24, 22, nième. La modélisation directe peut réaliser de multiples itérations de modélisation pour produire les données modélisées qui correspondent sensiblement à l’inversion des données acquises. En peaufinant les paramètres de modélisation, tels que l’épaisseur de la paroi du tube de production, les trous d’air (ou anneaux), le ciment, le matériel de tube, etc., de sorte que les données modélisées correspondent sensiblement aux données inversées acquises, alors, les paramètres des données modélisées peuvent être utilisés pour estimer les paramètres réels des tubes de production 28, 26, 34, 24, 22, nième. Des résultats semblables peuvent être obtenus lorsque l’inversion des données acquises correspond sensiblement aux données de la banque. Lorsque ces données inversées sont mises en correspondance, alors l’opération 149 peut déterminer de telles choses comme l’existence de défauts, le type de défauts, les dimensions des défauts, les problèmes dans les perforations, etc., et peut fournir ces résultats à un opérateur et/ou un circuit de traitement 45 pour initier des actions correctives ou des activités de maintenance planifiées.
Les effets dus à la présence d’un boîtier de capteur, un noyau magnétique de l’émetteur, d’une structure de tampon, d’un couplage mutuel entre les capteurs, de la boue et du ciment peuvent être corrigés en utilisant des informations déjà connues sur ces paramètres, ou en solutionnant certains d’entre eux ou tous les paramètres au cours du procédé d’inversion dans l’opération 148. Etant donné que tous ces effets sont principalement additifs, ils peuvent être enlevés à l’aide de schémas d’étalonnage. Une partie multiplicative (ou de mise à l’échelle) des effets peut être enlevée dans le procédé d’étalonnage vers un journal existant. Tous les effets additifs, multiplicatifs ou tout autre effet non linéaire peut être résolu en les incluant dans le procédé d’inversion sous forme d’un paramètre.
La figure 11 illustre un organigramme d’un procédé 150 qui peut être appelé un schéma d’inversion complète qui peut comprendre des opérations permettant d’acquérir des données à partir de multiples tubes de production 28, 26, 34, 24, 22, nième en acquérant des données avec ou sans activation du magnétiseur. Le schéma d’inversion complète peut comprendre des opérations pour transformer les données, provenant des récepteurs magnétiques 120, en une représentation d’un certain nombre de tubes de production dans le puits de forage à multiples tubes de production aussi bien que les propriétés et les dimensions des tubes de production. Au cours de l’opération 152, les données de mesure CF sont acquises à partir de l’outil de diagraphie 50 qui est conçu sans activation du magnétiseur 52 (par ex., la figure 4). Les données acquises par les récepteurs 120 peuvent comprendre des données provenant du champ magnétique secondaire 220 provenant d’un ou de plusieurs des tubes de production internes 28, 26, 34, 24, 22. Encore une fois, dans cette configuration, le tube de production le plus interne 28 n’est pas magnétiquement saturé par un champ magnétique statique 110. Par conséquent, une partie 206 des lignes de flux 202 est attirée dans le tube de production le plus interne 28, le restant des lignes de flux 202 irradiant un ou plusieurs des autres tubes de production 26, 34, 24,22. Il est à noter que les tubes de production internes 28, 26, 34, 24, peuvent recouvrir l’appellation des tubes de production externes 26, 34, 24, 22, nième, le tube le plus interne se rapportant généralement au tube de production 28 (lorsque le tube 28 est installé) et le tube le plus externe se rapportant généralement au nième tube dans la configuration de multiples tubes de production illustrée dans les figures 1 et 2. Bien sûr, d’autres configurations de tube de production que celles présentées dans les figures 1 et 2 sont possibles, tout en se conformant aux principes de la présente divulgation.
Au cours de l’opération 154, les données acquises sont inversées et comparées à des données modélisées produites par modélisation directe. Des itérations de modélisation sont réalisées pour produire diverses données de modèle. Lorsque les données de modèle correspondent sensiblement à l’inversion des données acquises, les paramètres des tubes de production les plus internes 28, 26 peuvent être déterminés au cours de l’opération 156 à partir des paramètres du modèle direct qui a produit les données de modèle correspondantes.
Au cours de l’opération 158, les données de mesure CF sont encore acquises à partir de l’outil de diagraphie 50 qui est conçu pour activer le magnétiseur 52 (par ex., la figure 5). Les données acquises par les récepteurs 120 peuvent comprendre des données provenant du champ magnétique secondaire 220 provenant d’un ou de plusieurs des tubes de production externes 26, 34, 24, 22, nième. Dans cette configuration, le tube de production le plus interne 28 est magnétiquement saturé par un champ magnétique statique 110. Par conséquent, très peu ou aucune des lignes de flux 202 n’est attirée dans le tube de production le plus interne 28, avec la majorité, sinon toutes les lignes de flux 202 irradiant un ou plusieurs des tubes de production externes 26, 34, 24, 22, nième.
Au cours de l’opération 160, les données acquises provenant des tubes de production externes 26, 34, 24, 22, énième, proviennent de l’opération 158, et les résultats de paramètre pour les tubes de production les plus internes 28, 26 proviennent de l’opération 156. Le procédé d’inversion est appliqué aux données provenant du tube de production externe et combinées avec les résultats de paramètre du tube de production le plus interne pour produire des résultats de paramètre pour les tubes de production externes 26, 34, 24, 22, nième. Les dimensions et les propriétés des tuyaux les plus internes sont connues, et les tuyaux les plus externes peuvent être caractérisés en se basant sur les mesures du CF alors que les tuyaux les plus internes 28 et/ou 26 sont magnétisés au-delà du niveau de saturation. Les propriétés des tubes de production 26, 34, 24, 22, nième peuvent être estimées avant et/ou au cours de la caractérisation des défauts dans les tubes de production à l’aide d’algorithmes d’inversion. Une approche semblable est prise lors de la magnétisation des tuyaux pour les caractérisations du tuyau externe. Les propriétés des tubes de production 26, 34, 24, 22, nième, sont estimées avec la magnétisation des tubes de production internes 28, 26. Ainsi, les nouvelles propriétés magnétiques sont déterminées pour les tubes de production internes 28, 26 qui sont différentes de celles déterminées avant la magnétisation des tubes de production 28, 26. Les perméabilités magnétiques estimées pour les tubes de production internes seront beaucoup plus faibles lors de la magnétisation de ces tubes de production 28, 26.
La figure 12 illustre un organigramme d’un procédé 170 dans lequel la magnétisation des tubes de production internes 28, 26 peut être implémentée par une bobine excitée avec différents niveaux de courantIm, dans lequel m=\,.,.,M. Avec cette approche, M mesures sont implémentées, avec des mesures prises au niveau de chaque courant d’excitation Im. Des courants de magnétisation plus élevés donnent des champs magnétiques plus élevés et poussent ainsi le tube de production 28 (et possiblement 26) plus vers la saturation (diminuant leurs perméabilités réelles). Au cours de l’opération 172, m est défini à 1 et la valeur initiale de m est fournie à l’opération 174, dans laquelle les mesures du CF sont prises avec le courant de magnétisation de la source du champ magnétique statique Im = II. Les mesures CF acquièrent des données provenant du champ magnétique secondaire 220 provenant des tubes de production dans le système de puits de forage 10. Au cours de l’opération 176, la valeur de m est testée pour voir si elle est égale à la valeur maximale M. Dans le cas contraire, m est augmentée dans l’opération 178 et de nouvelles mesures CF sont prises dans l’opération 174 avec le courant de magnétisation Im = 12.
Ce procédé continu jusqu’à ce que toutes les mesures CF sont prises dans l’opération 174 pour tous les courants de magnétisation jusqu’à Im = IM. Avec m = M, l’opération 176 indique OUI, et donc toutes les données de mesure CF sont fournies à l’opération 180, dans laquelle l’algorithme d’inversion est appliqué aux données de mesure CF et les résultats pour tous les tubes de production dans la configuration de puits de forage sont déterminés dans l’opération 182. Le procédé 170 collecte toutes les mesures CF pour l’étendue des courants de magnétisation Im, et caractérise les tubes de production 28, 26, 34, 24, 22, nième simultanément en se basant sur les données de mesure CF acquises. Dans ce procédé 170, les propriétés magnétiques des tubes de production dépendent du courant de magnétisation et sont estimées pour chaque niveau de courant Im. D’autre part, les dimensions géométriques des tubes de production sont communes pour tous les niveaux de courant et ceux-ci sont des paramètres optimisables communs lors de l’utilisation de l’intégralité de l’ensemble de données pour la caractérisation de tous les tubes de production.
Comme dans la figure 12, la figure 13 illustre un organigramme d’un procédé 190 dans lequel la magnétisation du tube de production interne 28 (et possiblement 26) peut être implémentée par une bobine excitée avec des courants variables Im, dans lesquels m=l,..., M. Avec cette approche, M mesures sont implémentées, avec des mesures prises au niveau de chaque courant d’excitation Im. Des courants de magnétisation plus élevés donnent des champs magnétiques plus élevés et poussent ainsi le tube de production 28 plus vers la saturation (diminuant leurs perméabilités réelles). Au cours de l’opération 191, m est défini à 1 et la valeur initiale de m est fournie à l’opération 192, dans laquelle les mesures du CF sont prises avec le courant de magnétisation de la source du champ magnétique statique Im= II. Les mesures CF acquièrent des données provenant du champ magnétique secondaire 220 provenant des tubes de production dans le système de puits de forage 10. Au cours de l’opération 194, les données de mesure CF prises dans l’opération 192 sont traitées par l’algorithme d’inversion pour caractériser les tubes de production internes Nm, qui sont NI pour la première boucle logique.
Au cours de l’opération 196, la valeur de m est testée pour voir si elle est égale à la valeur maximale M. Dans le cas contraire, m est augmentée dans l’opération 198 et de nouvelles mesures CF sont prises dans l’opération 192 avec le courant de magnétisation Im = 12. Au cours de l’opération 194, les données de mesure CF nouvellement acquises prises dans l’opération 192 sont traitées par l’algorithme d’inversion pour caractériser les tubes de production internes N2. Ce procédé continu jusqu’à ce que toutes les mesures CF sont prises dans l’opération 192, et inversées dans l’opération 194 avec le courant de magnétisation Im = IM. Avec m = M, l’opération 196 indique OUI, et donc tous les résultats des inversions de données CF réalisées dans l’opération 194 peuvent être fournis à l’opération 199. Le procédé
190 collecte toutes les mesures CF pour l’étendue des courants de magnétisation Im, et caractérise les tubes de production 28, 26, 34, 24, 22, nième séquentiellement à partir des tubes de production internes vers les tubes de production externes basé sur les données de mesure CF acquises, de sorte qu’au niveau de l’opération 194 un ou plusieurs nouveaux tuyaux externes soient caractérisés alors que les résultats de caractérisation pour les tuyaux internes provenant des opérations précédentes 194 sont connus, ou peuvent être utilisés comme des valeurs initiales pour la caractérisation des tuyaux internes dans l’opération courante 194.
Par conséquent, un outil de diagraphie 50 permettant d’évaluer l’intégrité d’un tube de production 28, 26, 34, 24, nième dans un puits de forage 12 comportant de multiples tubes de production 28, 26, 34, 24, nième, est décrit. L’outil 50 peut comprendre au moins une source primaire 100 qui génère l’excitation électromagnétique à l’intérieur des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avec au moins un champ électromagnétique primaire 200, au moins un capteur de champ magnétique 120 qui détecte un champ magnétique secondaire 222 produit par au moins un des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième, un magnétiseur 52 qui peut magnétiser une partie d’un tube de production 28 le plus interne dans le puits de forage 12 de sorte que la partie du tube de production 28 le plus interne possède une transparence magnétique augmentée par rapport aux champs primaire et secondaire 200, 220 lorsque le magnétiseur 52 est activé. Le magnétiseur 52 peut comprendre au moins une source magnétique statique 112, et une structure 116 qui couple magnétiquement la source magnétique statique 112 au tube de production le plus interne 28. Le magnétiseur 52 peut également magnétiser une partie du tube de production interne 26 dans le puits de forage 12 de sorte que la partie du tube de production interne 26 possède une transparence magnétique augmentée par rapport aux champs primaire et secondaire 200, 220 lorsque le magnétiseur 52 est activé.
Pour l’un quelconque des modes de réalisation précédents, l’outil peut comprendre l’un quelconque des éléments suivants, seul ou en combinaison les uns avec les autres :
L’outil peut également comprendre une commande 118 qui reçoit des données de capteur provenant du capteur de champ magnétique 120 et détermine l’intégrité de l’au moins un des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième basé sur les données du capteur. L’intégrité peut comprendre une indication de la dégradation du tube de production, la dégradation du tube de production étant au moins l’un de l’érosion, de la corrosion, de la migration de métal, de l’oxydation, de la dégradation chimique, des dommages causés par des impacts physiques et/ou des dommages causés par le stress et/ou la contrainte sur le tube de production.
Une première bobine magnétique 100 peut sélectivement être la source magnétique primaire 100 et le capteur du champ magnétique secondaire 120. La source primaire
100 peut comprendre de multiples sources primaires 100 et le capteur de champ magnétique 120 peut comprendre de multiples capteurs de champ magnétique 120. Les sources primaires 100 et les capteurs de champ magnétique 120 peuvent être positionnés circonférentiellement au niveau de divers emplacements azimuts autour du magnétiseur 52. Les capteurs de champ magnétique 120 peuvent détecter le champ magnétique secondaire 220 au niveau de divers emplacements azimuts, et la commande 118 peut déterminer une direction azimutale d’une dégradation de l’intégrité d’un des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième, respectifs basé sur les données de capteur provenant des capteurs de champ magnétique 120.
La structure 116 peut comprendre des brosses magnétiques 48 qui peuvent coupler magnétiquement la structure 116 au tube de production le plus interne 28 (et possiblement le tube 26). La structure 116 peut comprendre des parties supérieure et inférieure 132, 134 et une partie centrale 130, dans laquelle la source magnétique statique 112 peut être positionnée à proximité de la partie centrale 130 et peut créer un champ magnétique statique 110 avec des lignes de flux magnétique statique 114 qui se forment à travers les parties supérieure et inférieure 132, 134 et à travers une partie du tube de production le plus interne 28 (et possiblement le tube 26), magnétisant ainsi la partie du tube de production le plus interne 28 (et possiblement le tube 26). La partie supérieure et inférieure 132, 134 peut chacune être formée sous une forme de disque, d’une forme pivotée, d’un ovoïde et d’une sphère qui se prolonge radialement à partir de la partie centrale 130. Les brosses magnétiques 48 peuvent être positionnées circonférentiellement sur une surface radiale la plus externe de chacune des parties supérieure et inférieure 132, 134.
Le magnétiseur 52 peut magnétiquement saturer la partie du tube de production le plus interne 28 (et possiblement le tube 26) de sorte que la partie du tube de production le plus interne 28 (et possiblement le tube 26) soit sensiblement transparente aux champs magnétiques primaire et secondaire 200, 220 lorsque le magnétiseur 52 est activé.
En outre, un procédé permettant d’évaluer l’intégrité d’un ou de plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième dans un puits de forage 12 est décrit qui peut comprendre les opérations de positionnement d’un outil de diagraphie 50 avec un magnétiseur 52 au niveau d’un emplacement dans le puits de forage 12, la magnétisation à travers le magnétiseur 52 d’une partie d’un tube le plus interne des tubes de production 28 avec un champ magnétique statique 110, l’excitation des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avec au moins un champ électromagnétique primaire 200 créé par une source primaire 100 de l’outil de diagraphie 50.
Les opérations peuvent également comprendre l’induction des courants de Foucault électriques 210 dans l’un ou les plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième, la détection à travers l’outil de diagraphie 50 d’un champ magnétique secondaire 222 créé par les courants de Foucault électriques 210 dans un ou plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avec le magnétiseur 52 activé, et la détermination de l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième basée sur la détection.
Pour l’un quelconque des modes de réalisation précédents, le procédé peut comprendre l’une quelconque des opérations suivantes, seule ou en combinaison les unes avec les autres :
Les opérations peuvent également comprendre l’augmentation de la magnétisation de la partie du tube de production le plus interne 28 de sorte que la partie soit magnétiquement saturée, rendant la partie sensiblement transparente aux champs primaire et secondaire 200, 220. La production de données détectées par la détection du champ magnétique secondaire 220 à travers au moins un capteur de champ magnétique 120, et la détermination de l’intégrité peuvent comprendre l’application d’un algorithme d’inversion aux données détectées pour caractériser l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième.
Les opérations peuvent également comprendre l’excitation des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avec l’au moins un champ électromagnétique primaire 200 avec le magnétiseur 52 désactivé et avant la magnétisation, l’induction de courants de Foucault électriques 210 dans l’un ou les plusieurs des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième, la détection à travers l’outil de diagraphie 50 du champ magnétique secondaire 220 créé par les courants de Foucault électriques 210 dans l’un ou les plusieurs des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avec le magnétiseur 52 désactivé, et la détermination de l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième basée sur la détection du second champ magnétique 220 avec le magnétiseur désactivé.
Les opérations peuvent également comprendre le fait que la détection du champ magnétique secondaire 220 avec le magnétiseur 52 désactivé peut comprendre la production de premières données détectées par la détection du champ magnétique secondaire 220 à travers le capteur de champ magnétique 120 avec le magnétiseur 52 désactivé, et que la détermination de l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avec le magnétiseur 52 désactivé peut comprendre l’application d’un algorithme d’inversion aux premières données détectées pour caractériser l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avant la magnétisation du tube de production le plus interne 28.
Les opérations peuvent également comprendre le fait que la détection du champ magnétique secondaire 220 avec le magnétiseur 52 activé peut comprendre la production de secondes données détectées par la détection du champ magnétique secondaire 220 à travers le capteur de champ magnétique 120 avec le magnétiseur 52 activé, et que la détermination de l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avec le magnétiseur activé peut comprendre l’application d’un algorithme d’inversion aux secondes données détectées pour caractériser l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avec le magnétiseur 52 activé et la combinaison de la caractérisation de l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production 28, 26, 34, 24, nième avec le magnétiseur 52 désactivé.
Les opérations peuvent également comprendre la répétition des opérations d’excitation, d’induction, de détection et de détermination tout en augmentant par incréments le champ magnétique statique 110 entre chaque itération de ces opérations, et la caractérisation des tubes de production 28, 26, 34, 24, nième en appliquant un algorithme d’inversion aux données acquises au cours de la détection après chaque itération de ces opérations ou à la suite d’une dernière itération de ces opérations.
Même si divers modes de réalisation ont été illustrés et décrits, la divulgation n’est pas limitée à de tels modes de réalisation et sera comprise comme incluant toutes les modifications et variations qui seront évidentes à un spécialiste du domaine. Par conséquent, il doit être compris que la divulgation n’est pas destinée à être limitée aux formes particulières 15 divulguées ; au lieu de cela, l’intention est de couvrir toutes les modifications, les équivalents et les alternatifs qui sont dans l’esprit et la portée de la divulgation telle que définie par les revendications ci-jointes.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Outil de diagraphie (50) permettant d'évaluer l'intégrité d'un tube de production dans un puits de forage (12) comportant de multiples tubes de production (20, 22, 24, 26, 28, 34), l'outil comprenant :au moins une source (100) primaire génère une excitation électromagnétique dans les tubes de production avec au moins un champ électromagnétique primaire ;au moins un capteur de champ magnétique (120) qui détecte un champ magnétique secondaire produit par au moins l'un des tubes de production ; et un magnétiseur (52) qui magnétise une partie d'un tube de production le plus interne (26, 28) dans le puits de forage de sorte que la partie du tube de production le plus interne ait une transparence magnétique augmentée aux champs primaire et secondaire lorsque le magnétiseur est activé, le magnétiseur comprenant :au moins une source magnétique statique (112), et une structure (116) qui couple magnétiquement la source magnétique statique au tube de production le plus interne.
- 2. Outil (50) selon la revendication 1, comprenant en outre un dispositif de commande (118) qui reçoit des données de capteur provenant du au moins un capteur de champ magnétique (120) et détermine l'intégrité d'au moins un des tubes de production (20, 22, 24, 26, 28, 34) sur la base des données de capteur, et, facultativement, dans lequel l’intégrité inclut une indication de la dégradation du tube de production, et dans lequel la dégradation du tube de production est au moins l'un d'un groupe comprenant l'érosion, la corrosion, la migration de métal, l'oxydation, la dégradation chimique, les dommages causés par des impacts physiques et/ou les dommages causés par l’effort et/ou la contrainte sur le tube de production.
- 3. Outil (50) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une première bobine magnétique comprend la au moins une source (100) primaire et le au moins un capteur de champ magnétique (120).
- 4. Outil (50) selon la revendication 2, dans lequel la au moins une source (100) primaire comprend de multiples sources primaires, et, facultativement, dans lequel le au moins un capteur de champ magnétique (120) comprend de multiples capteurs de champ magnétique.
- 5. Outil (50) selon la revendication 4, dans lequel les multiples sources (100) primaires et les multiples capteurs de champ magnétiques (120) sont positionnés circonférentiellement à divers emplacements azimutaux autour du magnétiseur (52), et facultativement dans lequel les multiples capteurs de champ magnétique détectent le champ magnétique secondaire à divers emplacements azimutaux, et le dispositif de commande (118) détermine une direction azimutale d’une dégradation de l’intégrité d’un des tubes de production (20, 22, 24, 26, 28, 34) respectif sur la base des données de capteur reçues des multiples capteurs de champ magnétique.
- 6. Outil (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la structure (116) comprend des brosses (48) magnétiques qui couplent magnétiquement la structure au tube de production le plus interne (26, 28).
- 7.Outil (50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la structure (116) comprend des parties supérieure (132) et inférieure (134), et une partie centrale (130), et dans lequel la source magnétique statique (112) est positionnée à proximité de la partie centrale et crée un champ magnétique statique avec des lignes de flux magnétique statiques qui se forment à travers les parties supérieure et inférieure et à travers une partie du tube de production le plus interne (26, 28), magnétisant ainsi la partie du tube de production le plus interne.
- 8. Outil (50) selon la revendication 7, dans lequel les parties supérieure (132) et inférieure (134) sont chacune formées comme l’un d’un disque, d’une forme pivotée, d’un ovoïde et d’une sphère qui se prolongent radialement à partir de la partie centrale (130), et facultativement dans lequel les brosses (48) magnétiques sont positionnées circonférentiellement sur une surface radiale la plus externe de chacune des parties supérieure et inférieure.
- 9. Outil (50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le magnétiseur (52) sature magnétiquement la partie du tube de production le plus interne (26, 28) de sorte que la partie du tube de production le plus interne soit sensiblement transparente aux champs primaire et secondaire lorsque le magnétiseur est activé, et, facultativement, dans lequel le magnétiseur sature magnétiquement une partie d’un tube de production adjacent qui est positionné radialement adjacent au tube de production le plus interne de sorte que la partie du tube de production adjacent soit sensiblement transparente aux champs primaire et secondaire lorsque le magnétiseur est activé.
- 10. Procédé permettant d'évaluer l'intégrité d'un ou de plusieurs tubes de production (20, 22, 24, 26, 28, 34) dans un puits de forage (12), le procédé comprenant les opérations consistant à :positionner un outil de diagraphie (50) avec un magnétiseur (52) au niveau d'un emplacement dans un puits de forage ;magnétiser à travers le magnétiseur une partie d'un tube le plus interne (26, 28) des tubes de production avec un champ magnétique statique ;exciter les tubes de production avec au moins un champ électromagnétique primaire créé par une source (100) primaire de l'outil de diagraphie ;induire des courants de Foucault électriques dans l'un ou les plusieurs tubes de production ;détecter à travers l'outil de diagraphie un champ magnétique secondaire créé par les courants de Foucault électriques dans l'un ou les plusieurs tubes de production avec le magnétiseur activé ; et déterminer l'intégrité de l'un ou des plusieurs tubes de production sur la base de la détection.
- 11. Procédé selon la revendication 10, comprenant en outre l'augmentation de la magnétisation de la partie du tube de production le plus interne (26, 28) de sorte que la partie soit saturée magnétiquement, rendant la partie sensiblement transparente aux champs primaire et secondaire.
- 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la détection comprend la production de données détectées par la détection du champ magnétique secondaire à travers au moins un capteur de champ magnétique (120), et dans lequel la détermination de l’intégrité comprend l’application d’un algorithme d’inversion aux données détectées pour caractériser l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production (20, 22, 24, 26, 28, 34).
- 13. Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre :avec le magnétiseur (52) désactivé et avant la magnétisation, l’excitation des tubes de production (20, 22, 24, 26, 28, 34) avec l’au moins un champ électromagnétique primaire ;l’induction de courants de Foucault électriques dans l’un ou les plusieurs tubes de production ;la détection à travers l’outil de diagraphie (50) du champ magnétique secondaire créé par les courants de Foucault électriques dans l’un ou les plusieurs tubes de production avec le magnétiseur désactivé ; et la détermination de l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production sur la base de la détection du second champ magnétique avec le magnétiseur désactivé.
- 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel la détection du champ magnétique secondaire avec le magnétiseur (52) désactivé comprend la production de premières données détectées par la détection du champ magnétique secondaire à travers le au moins un capteur de champ magnétique (120) avec le magnétiseur désactivé, et dans lequel la détermination de l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production (20, 22, 24, 26, 28, 34) avec le magnétiseur désactivé comprend l’application d’un algorithme d’inversion aux premières données détectées pour caractériser l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production avant la magnétisation du tube de production le plus interne (26, 28) et facultativement dans lequel la détection du champ magnétique secondaire avec le magnétiseur activé comprend la production de secondes données détectées par la détection du champ magnétique secondaire à travers le au moins un capteur de champ magnétique avec le magnétiseur activé, et dans lequel la détermination de l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production avec le magnétiseur activé comprend l’application d’un algorithme d’inversion aux secondes données détectées pour caractériser l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production avec le magnétiseur activé et la combinaison de la caractérisation de l’intégrité de l’un ou des plusieurs tubes de production avec le magnétiseur désactivé.
- 15. Procédé selon la revendication 10, comprenant en outre :la répétition des opérations d’excitation, d’induction, de détection et de détermination tout en augmentant par incréments le champ magnétique statique entre chaque itération de ces opérations ; et la caractérisation des tubes de production (20, 22, 24, 26, 28, 34) en appliquant un algorithme d’inversion aux données acquises au cours de la détection après chaque itération de ces opérations ou à la suite d’une dernière itération de ces opérations.
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