FR3095702A1 - Outil de diagraphie de production et procédé de déploiement de sondes d'analyse de fluide en fond de puits. - Google Patents

Abstract

Outil de diagraphie de production et procédé de déploiement de sondes d'analyse de fluide en fond de puits. Une sous-section de guidage (2) d'un outil de diagraphie de production (1) comprend une tige rigide centrale (30) ayant un premier connecteur mécanique (33) à une extrémité et un second connecteur mécanique (34) à une autre extrémité, et portant un agencement de déploiement de roulettes (31) comprenant de multiples bras articulés externes (35A, 35B, 35C) répartis circonférentiellement autour dudit corps, chaque bras articulé comprenant un ensemble à roulette (32A, 32B, 32C) adapté pour être en contact avec une paroi (7) du puits d'hydrocarbure (4) et pouvant fonctionner d'une configuration rétractée à une configuration radialement étendue. L’ensemble à roulette (32A, 32B, 32C) comprend une charnière de bras (51) couplant une première partie de bras et une seconde partie de bras de chaque bras articulé (35A, 35B et 35C) et ayant un axe de charnière de bras (AA') sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (XX'), un roulement de roulette (52) fixé sur la charnière de bras (51) et ayant un axe de roulette (BB') incliné par rapport à l'axe de charnière (AA'), et une roulette de friction antidérapante (53) reçu sur le roulement de roulette (52) de manière à être libre en rotation. Figure pour l’abrégé: FIGURE 9

Description

Outil de diagraphie de production et procédé de déploiement de sondes d'analyse de fluide en fond de puits.

L'invention concerne un outil de diagraphie de production et un procédé de déploiement de sondes d'analyse de fluide en fond de puits. Un tel outil de diagraphie de production est utilisé pour analyser un mélange de fluide polyphasique s'écoulant d'une zone contenant des hydrocarbures vers un puits d'hydrocarbures. Un tel outil de diagraphie de production est adapté pour être déployé dans un puits d'hydrocarbures comprenant des sections de puits verticales, des sections de puits inclinées, des sections de puits horizontales ou une combinaison des sections ci-dessus. Les outils de diagraphie de production fonctionnent généralement dans un environnement extrême en fond de puits d'hydrocarbures à des pressions de fond (généralement de l'ordre de 100 à 2000bars) et à des températures (généralement de 50 à 200°C) et dans des fluides corrosifs.

Lors de la production d'un puits d'hydrocarbures, il est nécessaire de surveiller divers paramètres caractéristiques, comme les débits volumétriques relatifs des différentes phases (par exemple pétrole, gaz et eau) du mélange de fluide polyphasique s'écoulant des zones contenant des hydrocarbures vers la conduite du puits. De plus, les puits d'hydrocarbures actuels comprennent souvent une section de puits verticale, des sections de puits inclinées et parfois des sections de puits horizontales. L'interprétation de l'écoulement dans de tels puits complexes est difficile car de petits changements dans l’inclinaison du puits et le régime d'écoulement influencent le profil d'écoulement. Ainsi, une surveillance précise nécessite des capteurs ou des sondes capables d'imager une section de surface ou une section de volume de la conduite et de fournir une estimation de la section de surface ou de la section de volume occupée par chaque phase.

La diagraphie de production de puits d'hydrocarbures (par exemple les puits de pétrole et de gaz) présente de nombreux défis liés à la complexité des conditions d'écoulement multiphasique et à la rigueur de l'environnement de fond de puits.

Le gaz, le pétrole, l'eau, les mélanges s'écoulant dans les puits, qu'il s'agisse de puits à trou ouvert ou de puits tubés, présenteront des structures d’écoulement à bulles, gouttelettes, brouillard, phases séparées ondulantes, bouchons selon les proportions relatives des phases (connues en anglais sous l’appellation de «hold-up»), leurs vitesses, densités, viscosités, ainsi que les dimensions des conduites et les inclinaisons de puits. Afin d'obtenir une bonne compréhension des débits des phases individuelles et de déterminer les contributions relatives de chaque zone le long du puits, une cartographie précise des types et des vitesses des fluides est requise sur toute la section du puits (partie du puits à trou ouvert) ou de la conduite (partie du puits tubée) à différentes profondeurs (c.-à-d. que la profondeur mesurée est différente de la vraie profondeur verticale et généralement plus longue que la vraie profondeur verticale, en raison de courbes intentionnelles ou non intentionnelles dans le puits).

En outre, les problèmes de production varient considérablement en fonction des types de réservoir et des caractéristiques des puits, ce qui entraîne la nécessité d'une technologie de diagraphie de production flexible fonctionnant avec différents types de physique de détection. Par exemple, en raison de la séparation/ségrégation des phases, les puits inclinés présentant des quantités d'eau dans le pétrole élevées nécessitent une détection précise de la fine couche de pétrole dans la partie supérieure de la conduite. Une inclinaison de puits aura un impact important sur les vitesses et les proportions relatives des phases.

Par ailleurs, la pression importante, jusqu'à 2000bars, la température importante, jusqu'à 200°C, le fluide corrosif (H₂S, CO₂) impose des contraintes sur les capteurs et sur la mécanique des outils.

De plus, la présence de solides dans les flux qui s'écoulent peut endommager les équipements. En particulier, le sable entraîné par les roches du réservoir érodera les parties faisant face à l'écoulement du fluide. Les solides précipités par les fluides produits en raison des changements de pression et de température, tels que les asphaltènes, les paraffines ou les tartres, créent des dépôts contaminant les capteurs et/ou bloquant les pièces mobiles (par exemple les débitmètres à turbine).

Par ailleurs, le déploiement d'outil dans le puits peut être difficile et risqué. Dans les puits fortement inclinés ou horizontaux, les outils doivent être poussés le long du conduit à l'aide de tubes enroulés ou tirés à l'aide d'un tracteur, ce qui est difficile lorsque les outils sont longs et lourds. Les conduites peuvent être endommagées par la corrosion ou les contraintes de la roche qui peuvent créer des restrictions et d'autres obstacles. Pendant l'opération de diagraphie, les équipements peuvent être soumis à des chocs importants. Ainsi, dans de tels environnements, il est hautement préférable d'avoir des outils légers et compacts.

En outre, le coût est également un paramètre important afin de fournir une solution économiquement viable pour l'évaluation des performances du puits même dans des champs pétrolifères matures ayant des puits à faible production en cours d'épuisement avec des problèmes critiques de production d'eau.

En ce qui concerne les problématiques décrites ci-dessus, les équipements de diagraphie de production selon l’état de l’art ont des limites.

Certains outils de diagraphie de production disponibles sur le marché ont des capacités d'imagerie de section de conduit limitées ou inexistantes et ne fonctionnent correctement que dans des puits presque verticaux. Ces outils utilisent un gradiomanomètre et/ou un capteur à capacité pour identifier les entrées de fluide. De plus, ces outils utilisent les tours par minute de débitmètres à turbine et des données d'étalonnage in situ pour calculer les proportions et les débits.

D'autres outils de diagraphie de production disponibles sur le marché sont destinés à identifier les types de fluides à partir de capteurs de sondes locales (électriques ou optiques) et à calculer les vitesses de fluides à partir de débitmètres à turbine miniaturisés. Certains de ces outils de diagraphie de production comprennent des sondes fixées aux bras centralisateurs créant une matrice bidimensionnelle (2D) de mesures locales. Atteindre une couverture suffisante nécessite un grand nombre de bras / sondes, ce qui conduit à des conceptions complexes et coûteuses et à une maintenance complexe des outils. De plus, les mesures sur différentes phases sont effectuées à différentes positions sur une longue chaîne d'outils, ce qui entraîne des problèmes d'interprétation. Un autre outil de diagraphie de production comprend un réseau unidimensionnel (1D) de capteurs attachés à un bras mobile fournissant un balayage des mesures le long d'une ligne de la section de conduite. Ainsi, la couverture des mesures est limitée et, selon la position de l'outil, des zones de production peuvent être manquées. L'utilisation d'outils aussi complexes et coûteux entraîne d'importantes difficultés de déploiement qui rendent obligatoire la présence sur le terrain d'équipes d'ingénieurs hautement qualifiées.

D'autres tentatives ont été faites pour développer des outils à bras rotatifs afin d'améliorer la couverture. Les documents US 5,531,112 et US 5,631,413 décrivent un outil de diagraphie de production destiné à être utilisé dans un puits pour déterminer la proportion de fluide dans un écoulement de fluide polyphasique à l'intérieur du puits. L'outil de diagraphie de production comprend une pluralité de capteurs fixés à l'intérieur d'une pluralité de bras qui s'étendent radialement d'un corps d'outil à des points distants du corps d'outil. Une pluralité de capteurs sont inclus dans la pluralité de bras pour détecter les variations des propriétés des fluides attribuables aux différents constituants d'écoulement de l'écoulement de fluide polyphasique le long d'un chemin qui circonscrit l'extérieur du corps d'outil. La pluralité de bras tourne autour du corps de l'outil pour déplacer ces capteurs à travers le chemin afin de garantir que les proportions volumétriques des différents constituants de l'écoulement de fluide polyphasique sont détectées avec précision dans des puits fortement inclinés et horizontaux. De tels outils de diagraphie de production sont des appareils complexes. Leurs fiabilités sont problématiques si l'on tient compte de l'environnement extrême du fond des puits d'hydrocarbures. En particulier, la difficulté de faire fonctionner la mécanique des moteurs / arbres sous haute pression et la complexité des connexions électriques tournantes ont maintenu un tel développement au niveau du prototype et la technologie n'a jamais été commercialisée.

Un objet de l'invention est de proposer un outil de diagraphie de production qui permette de s’affranchir d’une ou de plusieurs des limitations des appareils existants, en particulier il devrait être structurellement simple et fiable pour fonctionner quelles que soient les conditions de fond de puits.

Selon un premier aspect, il est proposé une sous-section de guidage d'un outil de diagraphie de production, l'outil diagraphie de production comprenant une sous-section de mesure munie d'une sonde pour analyser au moins une propriété d'un mélange de fluide multiphasique s'écoulant dans un puits d'hydrocarbure, la sous-section de guidage a une forme de corps cylindrique allongée d'axe longitudinal et comprend une tige rigide centrale ayant un premier connecteur mécanique à une extrémité et un second connecteur mécanique à une autre extrémité, au moins un étant agencé pour être couplé avec ladite sous-section de mesure, et portant un agencement de déploiement de roulettes comprenant de multiples bras articulés externes répartis circonférentiellement autour dudit corps, chaque bras articulé comprenant un ensemble à roulette adapté pour être en contact avec une paroi du puits d'hydrocarbure et pouvant fonctionner d'une configuration rétractée à une configuration radialement étendue, les bras centralisateurs étant couplé d'un premier côté au premier connecteur mécanique et d'un second côté à un manchon coulissant agencé pour coulisser sur la tige rigide centrale, un ressort axial s'étendant autour de la tige rigide centrale et étant en butée entre le second connecteur mécanique et le manchon coulissant, dans laquelle l’ensemble à roulette comprend :
- une charnière de bras couplant une première partie de bras et une seconde partie de bras de chaque bras articulé et ayant un axe de charnière de bras sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal;
- un roulement de roulette fixé sur la charnière de bras et ayant un axe de roulette incliné par rapport à l'axe de charnière; et
- une roulette de friction antidérapante reçue sur le roulement de roulette de manière à être libre en rotation;
de telle sorte que le déplacement de l'outil de diagraphie de production dans le puits d'hydrocarbure entraîne un mouvement de rotation de la sous-section de guidage et de la sous-section de mesure de l'outil de diagraphie de production autour de l'axe longitudinal.

L'axe de la roulette peut être incliné par rapport à l'axe de la charnière selon un angle compris entre 5° et 25°.

Le roulement de roulette peut comprendre un trou traversant incliné pour recevoir la charnière de bras de manière à définir l'angle.

Le roulement de roulette peut comprendre une tête de butée bloquant latéralement un côté de la roulette de friction antidérapante, la tête de butée étant pourvue d'une goupille de verrouillage engageant un trou dans une partie du bras articulé associé de manière à bloquer la rotation du roulement de roulette et à définir l'angle à une valeur déterminée.

Une bague plate et un anneau de retenue peuvent être prévues d'un autre côté de la roulette de friction antidérapante, l’anneau de retenue étant encliquetée en place dans une rainure usinée dans le roulement de roulette bloquant latéralement un autre côté de la roulette de friction antidérapante.

La charnière de bras peut fixer en place une première partie de bras et une seconde partie de bras de chaque bras articulé par une tête d'un côté et un trou / goupille de l'autre côté.

La roulette de friction antidérapante peut être une roue crantée, ou une roue comprenant plusieurs dents, ou une roue comprenant plusieurs pointes, ou une roue comprenant plusieurs broches de manière à avoir un engagement par friction avec la surface de la paroi.

La sous-section de guidage peut en outre comprendre une lame de décrochage ayant une extrémité fixée à la tige rigide centrale et associée à un bras articulé correspondant et agencée pour initier ou faciliter le décrochage des bras articulés de la tige rigide centrale lorsque la sous-section de guidage passe de la configuration rétractée à la configuration radialement étendue.

La sous-section de guidage peut en outre comprendre une partie de réception de l'ensemble à roulette positionnée approximativement au milieu de la tige centrale rigide ayant une forme de collier et comprenant un évidement central et au moins un dégagement longitudinal extérieur associé à une nervure de connexion qui sont disposés sur la circonférence de la partie de réception de l'ensemble à roulette pour recevoir un ensemble à roulette et son bras articulé associé.

Selon un autre aspect, il est proposé un outil de diagraphie de production pour analyser au moins une propriété d'un mélange de fluide multiphasique s'écoulant dans un puits d'hydrocarbure comprenant au moins une sous-section de mesure ayant une forme cylindrique allongée et comprenant un corps central rigide résistant à la pression portant un agencement centralisateur comprenant une pluralité de bras centralisateurs répartis circonférentiellement autour dudit corps et pouvant fonctionner d'une position rétractée à une position radialement étendue, au moins une sonde d'analyse des propriétés du fluide de fond de puits étant fixée sur une face intérieure ou latérale de chaque bras centralisateur de manière à exposer une extrémité de ladite, au moins une, sonde au mélange de fluide multiphasique s'écoulant dans le puits d'hydrocarbures, dans lequel l’outil de diagraphie de production comprend en outre au moins une sous-section de guidage selon l’invention.

Selon encore un autre aspect, il est proposé une méthode de déploiement d’un outil de diagraphie de production dans un puits d'hydrocarbure comprenant les étapes consistant en :
- fournir un outil de diagraphie de production s'étendant le long d'un axe longitudinal comprenant une sous-section de mesure et une sous-section de guidage, la sous-section de mesure portant un agencement centralisateur comprenant une pluralité de bras centralisateur répartis circonférentiellement autour dudit axe longitudinal et pouvant fonctionner d'une position rétractée à une position radialement étendue d'engagement avec une paroi du puits, au moins une sonde d'analyse des propriétés du fluide de fond de puits étant fixée sur une face intérieure ou latérale de chaque bras centralisateur de manière à exposer une extrémité de ladite, au moins une, sonde à un mélange fluide multiphasique s'écoulant dans le puits d'hydrocarbure, la sous-section de guidage portant un dispositif de guidage comprenant une pluralité de bras articulés répartis circonférentiellement autour dudit axe longitudinal et pouvant être actionnés d'une position rétractée dans une position d'extension radialement engagée avec une paroi du puits, les bras articulés ayant des parties correspondantes radialement les plus externes configurées pour engager par friction sans dérapage la paroi du puits ;
- déplacer l'outil de diagraphie de production le long du puits tout en faisant fonctionner les bras centralisateurs et les bras articulés pour s'étendre radialement en engagement avec la paroi du puits et provoquer une friction entre lesdites parties les plus externes des bras articulés et la paroi du puits, lesdites parties les plus externes des bras articulés sont configurées pour faire tourner l'outil de diagraphie de production autour de l'axe longitudinal du fait du déplacement de l'outil de diagraphie de production le long du puits.

Les parties les plus externes peuvent être configurées pour tourner par rapport aux bras articulés correspondants en raison de ladite friction autour d'un axe incliné par rapport à l'axe longitudinal de l'outil de diagraphie de production.

L'outil de diagraphie de production selon l'invention permet de faire tourner l'ensemble de l'outil de diagraphie de production, faisant ainsi tourner les sondes qui y sont fixées lorsque l'outil de diagraphie de production est déplacé dans le puits (le déplacement de l'outil résulte de la traction exercée par le câble ou par le tube enroulé). Cette rotation est obtenue de manière passive, c'est-à-dire sans mécanisme moteur / arbre spécifique au sein de l'outil de diagraphie de production, mais plutôt du fait du mouvement de montée (c'est-à-dire vers la surface du puits) ou du mouvement de descente (c'est-à-dire vers le fond du puits) de l'outil de diagraphie de production. Il en résulte une structure simple et compacte à faible coût, facile à utiliser et à entretenir.

En outre, le mouvement hélicoïdal particulier des sondes (c'est-à-dire de type magnétique, optique, électrique ou ultrasonique, ou une combinaison d'au moins deux de ces types) qui est obtenu permet de balayer la circonférence de la section de puits d'hydrocarbure d'une manière efficace, permettant ainsi d’atteindre une couverture substantielle de la section du puits de forage et de détecter de minces couches de fluides produites en utilisant un petit nombre de sondes. Ceci est particulièrement avantageux dans les puits d'hydrocarbures inclinés et horizontaux où le mélange fluide (pétrole, gaz, eau) s'écoule de manière très séparée.

La présente invention est illustrée par des exemples et non limitée aux dessins annexés, dans lesquels des références similaires indiquent des éléments similaires :
La FIGURE 1 illustre un exemple de mise en œuvre principal d'un mode de réalisation d'un outil de diagraphie de production PLT selon l'invention dans un train comprenant une première section de guidage, une section de mesure et une seconde section de guidage ;
Les FIGURES 2 à 4 sont différentes vues en perspective d'une section de guidage d'un outil de diagraphie de production PLT selon l'invention selon différents angles de vue dans une configuration déployée ;
La FIGURE 5 est une vue en perspective de la section de guidage illustrée aux FIGURES 1 à 3 dans une configuration rétractée ;
Les FIGURES 6 à 8 sont respectivement une vue en perspective d'un côté, une vue en perspective de l’autre côté et une vue en perspective éclatée d'un ensemble à roulette comprenant une première variante de réalisation d'une roulette de friction antidérapante ;
La FIGURE 9 illustre le mouvement hélicoïdal de l'une des sections de guidage illustrées à la FIGURE 1 ; et
Les FIGURES 9 et 10 sont une vue en perspective d'un côté et une vue en coupe selon CC' d'une seconde variante de réalisation d'une roulette de friction antidérapante.

Description détaillée

L'invention sera comprise à partir de la description suivante, dans laquelle il est fait référence aux dessins annexés.

La FIG. 1 est une vue en perspective illustrant schématiquement un outil de diagraphie de production (PLT) 1 déployé dans un puits de forage d'un puits d'hydrocarbure 4 qui a été foré dans une formation souterraine 5. L'outil de diagraphie de production 1 comprend au moins une section de guidage 2, par exemple deux sections de guidage, à savoir une première section de guidage 2A et une seconde section de guidage 2B, comme illustré sur la FIG. 1, et une section de mesure 3 qui est utilisée pour analyser au moins une propriété d'un mélange de fluide polyphasique MF s'écoulant dans le puits d'hydrocarbure 4. Il est entendu par puits de forage, le trou foré ou le forage. Le forage fait référence au diamètre intérieur délimité par la paroi du puits de forage, c’est-à-dire la paroi rocheuse qui délimite le trou foré. Le trou ouvert fait référence à la partie non tubé d'un puits. Bien que la plupart des complétions soient tubées, certaines sont ouvertes, en particulier dans les puits horizontaux où il n’est peut-être pas possible de cimenter efficacement le tubage. L'outil de diagraphie de production 1 peut être déployé et utilisé dans le puits de forage du puits d'hydrocarbure 4 pour effectuer diverses analyses des propriétés du mélange de fluide polyphasique MF s’écoulant dans le puits d'hydrocarbure. L'outil de diagraphie de production 1 comprend diverses sous-sections ayant différentes fonctionnalités et peut être couplé à des équipements de surface via une ligne câblée 6 (en variante un tube enroulé, technique connue en anglais sous l’appellation de « coiled tubing »). Au moins une sous-section désignée ici sous le nom de section de mesure 3 comprend un dispositif de mesure générant des diagraphies de mesures, à savoir des mesures en fonction de la profondeur ou du temps, ou les deux, d'un ou plusieurs paramètres physiques dans ou autour du puits 4. Les diagraphies au câble sont faites en fond de puits, transmises à travers la ligne câblée 6 vers la surface et enregistré là-bas, ou bien enregistrées au fond du puits et récupérées plus tard lorsque l'instrument est ramené à la surface. Il existe de nombreuses mesures de diagraphie possibles (par exemple, des propriétés électriques, y compris la conductivité à différentes fréquences et permittivité, des propriétés sonores, des propriétés optiques, des mesures nucléaires actives et passives, des mesures dimensionnelles du puits de forage, de l'échantillonnage des fluides de formation, des mesures de la pression de formation, etc.) lorsque l'outil de diagraphie de production 1 est déplacé le long et à l'intérieur du puits d'hydrocarbure 4 foré dans la formation souterraine 5. Les équipements de surface ne sont pas représentés et décrits en détail ici. Dans ce qui suit, la paroi du puits de forage, indépendamment de sa nature, c’est-à-dire une paroi en roche ou en ciment ou un conduit métallique, est désignée par la paroi 7. Diverses entrées de fluide (qui peuvent comprendre des particules solides) F1 peuvent se produire depuis la formation souterraine 5 vers le puits de forage 4. Une fois dans le puits de forage 4, ce fluide forme un mélange de fluide multiphasique / polyphasique MF qui est généralement amené à s'écouler vers la surface. En particulier, dans des puits inclinés ou horizontaux, le mélange de fluide polyphasique MF peut être ségrégé. Par exemple, le mélange de fluide multiphasique ségrégé MF peut s'écouler sous forme de couche de gaz au-dessus d'une couche de pétrole, elle-même au-dessus d'une couche de mélange de pétrole et d'eau de haut en bas (c'est-à-dire dans le sens de la gravité terrestre).

La section de mesure 3 et la section de guidage 2 de l'outil de diagraphie de production 1 vont maintenant être décrites en détail.

Section de mesure 3:

La section de mesure 3 de l'outil de diagraphie de production 1 a une forme de corps cylindrique allongée et comprend un corps central rigide résistant à la pression 10 portant un agencement centralisateur 11. L'outil de diagraphie de production 1 s'étend longitudinalement autour de l'axe longitudinal XX'. L'agencement centralisateur 11 centre sensiblement l'outil de diagraphie de production 1 par rapport à l'axe du puits de forage pendant les opérations dans le puits de forage, l'axe du puits de forage étant sensiblement parallèle, coïncident (co-axial) généralement ou se confond avec l'axe longitudinal XX' de l'outil de diagraphie de production 1. L'agencement centralisateur 11 peut en outre positionner les extrémités de sonde 12 autour d'une circonférence proche de la paroi 7. En outre, lorsque l'outil de diagraphie de production 1 est déplacé le long du puits de forage, l'agencement centralisateur 11 est adapté pour s'adapter à des trous de forage de différents diamètres tout en offrant une résistance minimum au frottement comme expliqué ci-après.

Le corps central rigide résistant à la pression 10 comprend, à une extrémité, une première partie de corps 13 comprenant un module électronique maître et de télémétrie et des modules électroniques de sonde, à une autre extrémité, une deuxième partie de corps 14 qui peut comprendre un autre module électronique maître et de télémétrie et d’autres modules électroniques de sonde, et, au centre, une tige 15 sous la forme d'un tube creux allongé de diamètre réduit reliant les première et deuxième parties de corps 13, 14. A titre d'exemple, la tige 15 peut être connectée aux parties de corps 13, 14 par soudage ou par un filetage. Les première et deuxième parties de corps 13, 14 peuvent être respectivement équipées d'un connecteur à broches connecté au module électronique maître et de télémétrie correspondant. Diverses connexions permettant le transfert de données ou le transfert de puissance entre les différents composants électroniques des différentes sections sont prévues. Le module électronique maître et de télémétrie peut comprendre des capteurs d'accéléromètre et de gyromètre qui permettent de mesurer l'inclinaison et l’orientation relative de l'outil et, par conséquent, les positions des sondes d'analyse des propriétés du fluide de fond de puits dans la section du puits par rapport au haut et au bas.

L'agencement centralisateur 11 comprend des bras centralisateurs articulés 16 et des arcs associés 17. Les arcs 17 sont positionnés à l'extérieur par rapport aux bras centralisateurs articulés 16 et à la tige 15 et entrent en contact avec la paroi 7 du puits d'hydrocarbure 4 au niveau des parties les plus externes des arcs. En particulier, les arcs 17 sont adaptés pour un contact par frottement doux et à faible friction avec la paroi 7. Chaque bras de centralisateur articulé 16 comprend une première partie de bras et une seconde partie de bras couplées ensemble par une connexion pivot appropriée, par exemple une charnière 18 à l'une de leurs extrémités. La première partie de bras centralisateur et la seconde partie de bras centralisateur peuvent être identiques. Les bras centralisateur 16 et les arcs 17 sont couplés d'un premier côté à la première partie de corps 13 du corps 10 par une connexion pivot correspondante, par exemple des charnières 19, 20 et par un deuxième côté à un manchon coulissant 21 par une connexion pivot correspondante, par exemple des charnières 22, 23. Le manchon coulissant 21 peut coulisser sur la tige 15. Par exemple, le présent mode de réalisation comprend un agencement centralisateur 11 comprenant quatre bras centralisateurs 16 et leurs arcs respectifs 17. Les quatre bras centralisateurs sont espacés circonférentiellement autour de l’axe XX' de l'outil de diagraphie de production 1. Les quatre bras centralisateurs peuvent être identiques et également espacés sur la circonférence. L'agencement centralisateur 11 comprend en outre un élément à ressort axial, par exemple un premier ressort hélicoïdal 24 s'étendant autour de la tige 15 et étant disposé en butée entre la deuxième partie de corps 14 et le manchon coulissant 21.

L'agencement centralisateur 11 fonctionne comme suit. Le ressort hélicoïdal 24 exerce une force axiale sensiblement le long de l'axe longitudinal XX' de l'outil de diagraphie de production 1. Les forces axiales agissent sur le manchon coulissant 21 qui coulisse sur la tige 15. Ainsi, le ressort hélicoïdal 24 provoque des forces radiales qui agissent sur les bras centralisateurs articulés 16 et les arcs associés 17 les poussant à se déplacer radialement vers l'extérieur vers la paroi 7 jusqu'à ce qu'une position la plus étendue correspondant aux parties les plus externes des arcs 17 soit poussée en engagement avec la surface de la paroi 7. Lorsque l'outil de production de diagraphie 1 est déplacé dans un puits d'hydrocarbure 4 dont le diamètre change, notamment au travers d’une restriction de plus petit diamètre, la paroi 7 agit sur les bras centralisateurs articulés 16 et les arcs associés 17 qui sont poussés à se déplacer radialement vers l'intérieur vers la tige 15. Cela provoque une force axiale orientée vers l'intérieur agissant sur le manchon coulissant 21 qui coulisse sur la tige 15 dans l'autre sens en comprimant le ressort hélicoïdal 24. Dans une configuration extrême, les bras centralisateurs articulés 16 et les arcs associés 17 peuvent être complètement rétractés, de telle sorte à être parallèles à la tige 15, se reposant sur la surface circonférentielle de la tige, au ras de la surface externe des première et deuxième parties de corps 13, 14.

Selon le présent exemple de réalisation, chaque bras centralisateur 16 peut en outre comprendre au moins une, par exemple deux, sonde d'analyse de propriétés de fluide de fond de puits 12 fixée sur un côté interne (la face interne face à la tige 15) ou sur un côté latéral du bras centralisateur 16 de manière à exposer une extrémité de ladite sonde 12 au mélange fluide multiphasique MF s'écoulant dans le puits d'hydrocarbure 4, et en même temps protéger l’extrémité d'un contact direct néfaste avec la paroi 7 au moyen des arcs 17. Des attaches de sonde 25 sur le côté des bras centralisateurs permettent de positionner les extrémités de sonde près du centre du ressort d’arc en contact avec la paroi du puits de forage 7 et permettent donc de mesurer les propriétés des fluides près de la paroi tout en étant protégées du contact direct avec la paroi par la structure des bras centralisateurs. Cette configuration permet de réduire les risques de dommages sur les sondes lors de la diagraphie et / ou du déploiement. Dans la présente description, une sonde d'analyse de propriétés de fluide de fond de puits 12 peut être comprise comme un ensemble comprenant un module électronique de sonde, une traversée de pression, un tube de protection et une extrémité/pointe. Le module électronique de sonde connecté à la sonde associée est situé dans la première partie de corps 13 et / ou dans la seconde partie de corps 14. Un tube de protection renfermant une liaison s'étend du module électronique à l’extrémité à travers une traversée de pression dans ladite partie de corps 13, 14. La sonde d'analyse de propriétés de fluide de fond de puits 12 peut être de n'importe quel type, à savoir mécanique, magnétique, optique, électrique, ultrasonique, turbine ou mini-turbine, etc… sensible à diverses entités physiques comme la pression, la température, la densité, la viscosité, la conductivité, l’indice de réfraction, la vitesse du fluide, le comptage et la proportion des bulles de gaz et des gouttelettes d'huile, la fluorescence, l’absorption spectroscopique, etc. Par exemple, dans une configuration d'outil particulière, les sondes 12 sont des sondes de conductivité mesurant la proportion d'eau, des sondes optiques mesurant la proportion de gaz, des sondes de fluorescence mesurant la proportion de pétrole et une mini-turbine mesurant la vitesse du fluide. Dans une autre configuration d'outil donnée à titre d’exemple, les sondes 12 sont des sondes optiques à trois phases mesurant les proportions gaz-pétrole-eau et une sonde doppler à ultrasons mesurant la vitesse du fluide.

Section de guidage 2:

Les première et seconde sous-sections de guidage 2A, 2B de l'outil de diagraphie de production 1 sont illustrées en détail sur les FIGS. 2 à 5. En particulier, les FIGS. 2 à 4 illustrent une section de guidage 2 selon différents angles de vue dans une configuration déployée (radialement étendue), et la FIG. 5 illustre une section de guidage 2 dans une configuration rétractée.

La section de guidage 2 de l'outil de diagraphie de production 1 a une forme de corps cylindrique allongée et comprend une tige rigide centrale 30 portant un agencement de déploiement de roulettes 31. La section de guidage 2 s'étend longitudinalement autour de l'axe longitudinal XX'. L'agencement de déploiement des roulettes 31 en combinaison avec le fonctionnement de l'agencement centralisateur 11 de la section de mesure 3 centre sensiblement la section de guidage 2 de l'outil de diagraphie de production 1 par rapport à l'axe du puits de forage pendant les opérations dans le puits de forage, l'axe du puits de forage étant sensiblement parallèle, coïncidant (co-axial) généralement avec l'axe longitudinal XX' de la section de guidage 2. L'agencement de déploiement des roulettes 31 porte des ensembles à roulette 32A, 32B, 32C qui sont déployés en contact avec la paroi 7. En outre, lorsque l'outil de diagraphie de production 1 est déplacé le long du puits de forage, l'agencement de déploiement des roulettes 31 est prévu pour s'adapter à des trous de forage de différents diamètres tout en offrant une bonne résistance au frottement comme expliqué ci-après.

La tige rigide centrale 30 est couplée, à une extrémité, à un premier connecteur mécanique 33 et, à une autre extrémité, à un deuxième connecteur mécanique 34. La tige rigide centrale 30 peut être un tube creux de diamètre réduit. A titre d'exemple, la tige centrale rigide 30 peut être couplée aux premier et deuxième connecteurs mécaniques 33, 34 par soudage ou par une connexion filetée. Les premier et deuxième connecteurs mécaniques 33, 34 peuvent être équipés d'un connecteur à broches correspondant permettant le transfert de données ou le transfert de puissance entre les différents composants électroniques des autres sections, comme la section de mesure 3 par exemple, ou avec la surface via le câble 6. La tige rigide centrale 30 et/ou les connecteurs mécaniques 33, 34 peuvent comprendre des capteurs d'accéléromètre et de gyromètre qui permettent de mesurer l'inclinaison de la section de guidage et le l’orientation relative et, par conséquent, les positions par rapport aux positions supérieure et inférieure et angulaires de l'outil de diagraphie de production 1 dans la section du puits.

L'agencement de déploiement des roulettes 31 comprend plusieurs bras articulés 35, par exemple trois bras articulés 35A, 35B et 35C comme illustré. Chaque bras articulé 35A, 35B et 35C comprend un ensemble à roulette 32A, 32B, 32C correspondant aux parties les plus externes du bras articulé 35A, 35B et 35C et agencé pour entrer en contact et s’accrocher par friction avec la paroi 7 du puits d'hydrocarbure 4. Chaque bras articulé 35A, 35B et 35C comprend une première partie de bras et une seconde partie de bras couplées ensemble par l'ensemble à roulette associé 32A, 32B, 32C qui sera décrit en détail en référence aux FIGS. 6 à 8. La première partie de bras et la seconde partie de bras peuvent être identiques. Chaque bras articulé 35A, 35B et 35C est couplé d'un premier côté au premier connecteur mécanique 33 par une liaison pivot, par exemple une charnière 36 et par un deuxième côté à un manchon coulissant 37 par liaison pivot, par exemple une charnière 38. Le manchon coulissant 37 peut coulisser sur la tige rigide centrale 30. Les trois bras articulés 35A, 35B et 35C sont espacés circonférentiellement autour de l'axe longitudinal XX' de l'outil de diagraphie de production 1. Les trois bras articulés 35A, 35B et 35C peuvent être identiques et également espacés sur la circonférence de la section de guidage 2. L'agencement de déploiement des roulettes 31 comprend en outre un élément de ressort axial, par exemple un ressort hélicoïdal 39 s'étendant autour de la tige centrale rigide 30 et disposé en butée entre le deuxième connecteur mécanique 34 et le manchon coulissant 37.

L'agencement de déploiement des roulettes 31 comprend en outre au moins une lame flexible de décrochage 40 associée à un bras articulé 35, par exemple trois lames de décrochage 40 associées aux bras articulés correspondants 35A, 35B, 35C. Chaque lame de décrochage 40 est fixée d'un côté sur la tige rigide centrale 30 tandis que l'autre côté est libre de se déplacer et plié radialement vers l'extérieur vers la paroi 7. Chaque lame de décrochage 40 est associée à un bras articulé respectif 35A, 35B, 35C de façon à initier ou faciliter le décrochage des bras articulés 35A, 35B, 35C de la tige rigide centrale 30 lorsque la section de guidage 2 passe d'une configuration rétractée (FIG. 5) à une configuration déployée (FIGS. 2-4).

L'agencement de déploiement des roulettes 31 comprend en outre une partie de réception de l'ensemble à roulette 41 positionnée approximativement au milieu de la tige rigide centrale 30. La partie de réception de l'ensemble à roulette 41 est un collier ayant une extension radiale similaire au premier et au deuxième connecteur mécanique 33, 34 et au manchon coulissant 37. La partie de réception de l'ensemble à roulette 41 comprend un évidement central 42 et au moins un dégagement longitudinal 43 extérieur associé à une nervure de raccordement 44 qui sont disposés sur la circonférence de la partie de réception de l'ensemble à roulette 41 pour recevoir un ensemble à roulette 32 et le bras articulé associé 35. Dans le mode de réalisation illustré, la partie de réception de l'ensemble à roulette 41 comprend trois dégagements longitudinaux vers l'extérieur 43 et trois nervures de raccordement associées 44. Chacun des dégagements longitudinaux vers l'extérieur 43 émerge intérieurement dans l'évidement central 42. Chaque extrémité de chaque nervure de raccordement 44 est solidaire de la partie respective de la tige rigide centrale 30. Les trois dégagements longitudinaux vers l'extérieur 43 peuvent être identiques et également espacés sur la circonférence de la partie de réception de l'ensemble à roulette 41 de manière à faire face à l'ensemble à roulette correspondant 32 et au bras articulé associé 35. Leurs positions et dimensions sont telles que les ensembles à roulette 32 et les bras articulés associés 35 peut se déplacer sans obstruction de la tige 30 vers la paroi 7 et inversement. En outre, dans la configuration rétractée, les parties les plus externes des ensembles à roulettes 32 et des bras articulés associés 35 affleurent les premier et deuxième connecteurs mécaniques 33, 34 et le manchon coulissant 37 comme représenté sur la FIG. 5. Pratiquement, l'évidement central 42 et les dégagements longitudinaux vers l'extérieur 43 peuvent être usinés dans un bloc cylindrique de métal définissant la partie de réception de l'ensemble à roulette 41.

Les FIGS. 6 et 7 sont des vues en perspective d'un ensemble à roulette 32. La FIG. 8 est une vue en perspective éclatée d'un ensemble à roulette 32. Tous les ensembles à roulette 32A, 32B, 32C représentés sur les FIGS. 1-5 sont similaires. L'ensemble à roulette 32 a différentes fonctions. Une première fonction consiste à coupler ensemble une première partie de bras et une seconde partie de bras de chaque bras articulé 35A, 35B et 35C. Une deuxième fonction est d'incliner une roulette de friction antidérapante par rapport à l'axe longitudinal XX' et ainsi d'induire un mouvement de rotation hélicoïdal à l'outil de diagraphie de production 1 alors qu'il se déplace dans le puits d'hydrocarbure 4. Une troisième fonction est d'engager par friction la roulette de friction antidérapante avec la paroi du puits de manière à restreindre le mouvement angulaire aléatoire de l'outil de diagraphie de production par rapport à la paroi 7 du puits 4.

L'ensemble à roulette 32 comprend une charnière de bras 51, un roulement de roulette 52 et une roulette de friction 53. La charnière de bras 51 définit un axe de charnière de bras AA' qui est généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal XX'. Le roulement de roulette 52 définit un axe de roulette BB' qui forme un angle α avec l'axe de charnière de bras AA'. L'angle α peut varier de 5° à 25°. La charnière de bras 51 fixe une première partie de bras et une seconde partie de bras de chaque bras articulé 35A, 35B et 35C dans des trous correspondants 45 prévus dans chacun desdits bras. La charnière de bras 51 est bloquée en place par une tête 58 d'un côté et un trou / goupille 59 de l'autre côté. Le roulement de roulette 52 est fixé sur la charnière de bras 51. Plus précisément, le roulement de roulette 52 comprend un trou traversant 54 pour recevoir la charnière de bras 51. Le trou traversant 54 est incliné à l'intérieur du roulement de roulette 52 afin de définir l'angle α. La roulette de friction antidérapante 53 est reçue sur le roulement de roulette 52 de manière à pouvoir tourner librement. Sur un côté du roulement de roulette 52, une goupille de verrouillage 60 est prévue dans une tête de butée 50. Une extrémité de la goupille de verrouillage 60 peut être partiellement reçue dans un dégagement 61 du roulement de roulette. L'autre extrémité de la goupille de verrouillage 60 engage un trou dans l'une des parties du bras articulé 35 afin de bloquer la rotation de l'ensemble du roulement quelle que soit la position radiale du bras articulé 35. De cette façon, l'angle α est fixé à une valeur déterminée. De l'autre côté du roulement de roulette 52, une bague plate 55 et un circlips 56 sont prévus. Le circlip 56 est un anneau de retenue constitué d'un anneau métallique semi-flexible avec des extrémités ouvertes qui peuvent être encliquetées dans une rainure usinée 57 pratiquée dans le roulement de roulette 52. La tête de butée 50, la bague plate 55 et le circlip 56 bloque le mouvement latéral de la roulette de friction antidérapante 53 tout en permettant une rotation libre de la roulette de friction antidérapante 53 autour de l'axe BB' du roulement de roulette 52. A titre d'exemple, le roulement de roulette 52 peut être en bronze, tandis que les autres éléments de l'ensemble à roulette sont en acier inoxydable.

La roulette de friction antidérapante 53 peut être mis en œuvre sous différentes formes de roue. Les FIGS. 6 à 8 illustrent une première variante de réalisation dans laquelle la roulette de friction antidérapante 53 est mise en œuvre sous la forme d'une roue crantée 70. Une roue crantée 70 est une roue comportant des encoches 72 sur une surface périphérique de roue 71. Les encoches s'étendent parallèlement par rapport à l'axe de roulette BB'. Les FIGS. 9 et 10 illustrent une deuxième variante de réalisation dans laquelle la roulette de friction antidérapante 53 est réalisée sous la forme d'une roue dentée 73 comprenant plusieurs dents 74 sur la surface périphérique de roue 71. Les dents s'étendent radialement par rapport à l'axe de roulette BB’. Par exemple, chaque dent 74 est amovible, par exemple en étant vissés dans une cavité filetée correspondante 75. Comme autres alternatives, les dents peuvent être des pointes ou des broches. De telles encoches, dents, pointes et broches offrent un bon engagement par frottement avec la surface de paroi 7. Un bon engagement par frottement signifie que les encoches, dents, pointes et broches peuvent être capables de mordre (c'est-à-dire de s'engager) sur la surface de paroi 7 sans endommager la paroi. Ainsi, un décalage latéral ou un glissement latéral de la roulette contre la surface de la paroi 7 est empêché, à tout le moins réduit de manière importante. La roue est donc une roue antidérapante adaptée aux conditions particulièrement sévères du fond des puits d'hydrocarbures.

L'agencement de déploiement des roulettes 31 fonctionne comme suit. Le ressort hélicoïdal 39 exerce une force axiale sensiblement le long de l'axe longitudinal XX' de la section de guidage 2 de l'outil de diagraphie de production 1. Les forces axiales agissent sur le manchon coulissant 37 qui glisse sur la tige rigide centrale 30. Ainsi, le ressort hélicoïdal 39 provoque des forces radiales qui agissent sur les bras articulés 35A, 35B, 35C en les poussant à se déplacer radialement vers l'extérieur vers la paroi 7 jusqu'à ce qu'une position la plus étendue correspondant aux ensembles à roulette 32A, 32B, 32C poussées à s'engager avec la surface de la paroi 7. Le décollage des bras articulés peut être facilité par l'action des lames de décrochage 40. Lorsque l'outil de diagraphie de production 1 est déplacé dans un puits d'hydrocarbures 4 dont le diamètre change, notamment au travers d’une restriction de plus petit diamètre, la paroi 7 agit sur les ensembles à roulette 32A, 32B, 32C et les bras articulés 35A, 35B, 35C qui sont poussés à se déplacer radialement vers l'intérieur vers la tige rigide centrale 30. Cela provoque une force axiale orientée vers l'intérieur agissant sur le manchon coulissant 37 qui coulisse sur la tige rigide centrale 30 dans l'autre sens en comprimant le ressort hélicoïdal 39. Dans une configuration extrême, les ensembles à roulette 32A, 32B, 32C et les bras articulés 35A, 35B, 35C peuvent être complètement rétractés de façon à être parallèle à la tige rigide centrale 30. Dans cette configuration rétractée, les bras articulés 35A, 35B, 35C reposent sur la surface circonférentielle de la tige, au ras de la surface externe des premier et deuxième connecteurs mécaniques 33, 34, tandis que les ensembles à roulette 32A, 32B, 32C sont reçus dans l'évidement central 42 et les dégagements longitudinaux vers l'extérieur 43. Le fonctionnement de l'agencement de déploiement des roulettes 31 de chaque sous-section de guidage 2 est indépendant du fonctionnement de l'agencement centralisateur 11 de chaque sous-section de mesure 3, en ce sens que dans un long train de sous-sections, chaque sous-section adapte son extension radiale respective à la dimension du puits de forage où elle est positionnée. Ainsi, une transition dans le diamètre du puits de forage peut être passée en douceur.

L'ensemble à roulette 32 fonctionne comme suit. Il est fait référence à la FIG. 9 qui illustre le mouvement hélicoïdal de la section de guidage 52 provoqué par le fonctionnement de l'ensemble à roulette 32. En particulier, les trajectoires 60A, 60B et 60C de, respectivement, chaque roulette de friction antidérapante 53A, 53B et 53C sont représentées.

Le roulement de roulette 52 définit un axe de roulette BB' qui forme un angle α avec l'axe d'articulation AA'. Ceci entraîne l'orientation de la roulette de friction antidérapante 53 selon l'angle α par rapport à l'axe longitudinal XX'. Du fait de cette inclinaison de la roulette de friction antidérapante 53 par rapport à l'axe longitudinal XX' et de l'engagement par friction de la roulette de friction antidérapante 53 avec la paroi 7, un mouvement de rotation hélicoïdal est induit à la section de guidage 2, et ainsi à l'ensemble de l'outil de diagraphie de production 1 lorsque l'outil de diagraphie de production 1 est déplacé dans le puits d'hydrocarbure 4.

L'angle α est choisi dans une plage de 5° à 25° afin de définir le trajet de rotation (c'est-à-dire la longueur à parcourir pour réaliser un tour complet à 360°) et d'adapter la trajectoire de rotation à des conditions de production spécifiques. Le trajet de rotation peut être approximé par les formules L360° = (π x diamètre du puits de forage) / tan α. Par exemple, un tour complet à 360° pour un angle α de 18° est obtenu en environ 97cm pour un diamètre de puits de 10cm (environ 4"), en environ 193cm pour un diamètre de puits de 20cm (environ 8"), en environ 242cm pour un diamètre de puits de forage de 25cm (environ 10").

Selon le présent mode de réalisation représenté sur la FIG. 9, le mouvement de rotation de l'ensemble de l'outil de diagraphie de production 1 est obtenu de manière passive. L'outil de diagraphie de production 1, lorsqu'il est déplacé, tourne hélicoïdalement autour de son axe longitudinal sous les effets combinés de l'angle α de la roulette de friction antidérapante 53 et du frottement de la roulette de friction antidérapante 53 sur la paroi 7. Le couplage mécanique entre la section de guidage 2 et la section de mesure 3 permet à la section de mesure 3 de suivre le mouvement imposé par la section de guidage 2. Ainsi, le mouvement hélicoïdal de la section de guidage 2 fait que la section de mesure 3 a le même mouvement hélicoïdal. En pratique, les extrémités des sondes 12 de la section de mesure 3 suivent des trajectoires similaires aux trajectoires 60A, 60B, 60C. Ceci permet d'exposer l’extrémité de la sonde 12 de la section de mesure 3 au mélange fluide multiphasique MF s'écoulant dans le puits d'hydrocarbure avec un contrôle fiable de sa position radiale et angulaire. En outre, le mouvement hélicoïdal de l’extrémité de la sonde 12 permet de balayer un secteur important avec quelques sondes 12 et, ainsi, améliore sensiblement la résolution de l'outil de diagraphie de production selon l'invention. En particulier, il en résulte que les sondes 12 balaient la zone circonférentielle CZ du puits de manière contrôlée. Ainsi, la zone circonférentielle CZ du puits d'hydrocarbure 4, de préférence proche de la paroi 7, peut être analysée. Cela donne des informations importantes sur le régime d'écoulement, en particulier dans la section horizontale et inclinée du puits d'hydrocarbures où un régime d'écoulement ségrégé peut se produire.

Avec l'outil de diagraphie de production de l'invention, il est possible de réaliser:
• Une couverture élevée de la section du puits de forage, les capteurs des sondes approchant quasiment le contact avec la paroi pour détecter la présence de phases ultra minces s'écoulant en haut ou en bas du puits de forage (section du puits inclinée ou horizontale).
• Les mesures d'identification des fluides peuvent être concentrées sur la zone de la section de conduite la plus intéressante, comme les interfaces de phases pour une imagerie précise des proportions relatives des différentes phases (pétrole, gaz, eau).
• Les mesures de vitesse peuvent être concentrées sur la zone de la section de conduite avec des perturbations minimales, dans la partie principale des phases éloignées des interfaces.
• Une perturbation minimale de l’écoulement par la structure de l'outil est obtenue grâce à la structure mécanique originale de l'outil.
• Inclinaison et azimut sont intégrés.
• L’ensemble des roulettes et sondes sont interchangeables afin de s'adapter aux problèmes de production spécifiques. L'outil de diagraphie de production peut être installé avec un angle particulier afin de définir la longueur complète du chemin de déplacement à 360°, et indifféremment avec des capteurs à conduction, capacitif, optique, à réflexion optique, à fluorescence optique, à ultrasons actifs, à ultrasons passifs, de température à haute résolution.
• Une conception compatible avec tous les types de capteurs de sonde tels que électriques, optiques, ultrasoniques et températures à haute résolution.
• Une conception robuste permettant le déploiement dans des sections à trou ouvert.
• Un fonctionnement en mode mémoire pour les opérations où la télémétrie par câble électrique n'est pas disponible, comme par exemple le déploiement par tubes enroulés (en anglais « coiled tubing »).
• Un mouvement hélicoïdal de l'outil de diagraphie de production pour un fonctionnement sans moteur.

La structure de l'outil de diagraphie de production de l'invention est simple et compacte, permettant ainsi de réaliser une mise en œuvre et une maintenance faciles et à faibles coûts.

Il doit être apprécié que les modes de réalisation de l'outil de diagraphie de production selon la présente invention ne sont pas limités au mode de réalisation montrant un puits de forage d'hydrocarbures incliné ou vertical, l'invention étant également applicable quelle que soit la configuration du puits de forage, à savoir verticale, inclinée ou une succession de portions verticales, inclinées et / ou horizontales, tubé ou non tubé. De plus, la section de guidage de l'invention n'est pas limitée à une application dans un outil de diagraphie de production, mais peut être facilement adaptée à diverses applications dans des outils d'analyse fonctionnant dans des conditions de pression et de température de fond de puits, par exemple un outil d'analyse de fluide de fond de puits, un outil câblé, un testeur de formation. Malgré le fait que l'outil de diagraphie de production illustré comprend deux sections de guidage de chaque côté d'une section de mesure unique, le principe de l'invention serait également applicable à une section de guidage unique et/ou à plusieurs sections de mesure couplées ensemble.

Claims (12)

1. Une sous-section de guidage (2) d'un outil de diagraphie de production (1), l'outil diagraphie de production (1) comprenant une sous-section de mesure (3) munie d'une sonde (12) pour analyser au moins une propriété d'un mélange de fluide multiphasique (MF) s'écoulant dans un puits d'hydrocarbure (4), la sous-section de guidage (2) a une forme de corps cylindrique allongée d'axe longitudinal (XX') et comprend une tige rigide centrale (30) ayant un premier connecteur mécanique (33) à une extrémité et un second connecteur mécanique (34) à une autre extrémité, au moins un étant agencé pour être couplé avec ladite sous-section de mesure (3), et portant un agencement de déploiement de roulettes (31) comprenant de multiples bras articulés externes (35A, 35B, 35C) répartis circonférentiellement autour dudit corps, chaque bras articulé comprenant un ensemble à roulette (32A, 32B, 32C) adapté pour être en contact avec une paroi (7) du puits d'hydrocarbure (4) et pouvant fonctionner d'une configuration rétractée à une configuration radialement étendue, les bras centralisateurs (35A, 35B, 35C) étant couplé d'un premier côté au premier connecteur mécanique (33) et d'un second côté à un manchon coulissant (37) agencé pour coulisser sur la tige rigide centrale (30), un ressort axial (39) s'étendant autour de la tige rigide centrale (30) et étant en butée entre le second connecteur mécanique (34) et le manchon coulissant (37), dans laquelle l’ensemble à roulette comprend:
   - une charnière de bras (51) couplant une première partie de bras et une seconde partie de bras de chaque bras articulé (35A, 35B et 35C) et ayant un axe de charnière de bras (AA') sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (XX');
   - un roulement de roulette (52) fixé sur la charnière de bras (51) et ayant un axe de roulette (BB') incliné par rapport à l'axe de charnière (AA'); et
   - une roulette de friction antidérapante (53) reçue sur le roulement de roulette (52) de manière à être libre en rotation;
   de telle sorte que le déplacement de l'outil de diagraphie de production (1) dans le puits d'hydrocarbure (4) entraîne un mouvement de rotation (60A, 60B, 60C) de la sous-section de guidage (2) et de la sous-section de mesure (3) de l'outil de diagraphie de production (1) autour de l'axe longitudinal (XX').
2. La sous-section de guidage (2) selon la revendication 1, dans laquelle l'axe de la roulette (BB') est incliné par rapport à l'axe de la charnière (AA') selon un angle (α) compris entre 5° et 25°.
3. La sous-section de guidage (2) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle le roulement de roulette (52) comprend un trou traversant incliné (54) pour recevoir la charnière de bras (51) de manière à définir l'angle (α).
4. La sous-section de guidage (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le roulement de roulette (52) comprend une tête de butée (50) bloquant latéralement un côté de la roulette de friction antidérapante (53), la tête de butée étant pourvue d'une goupille de verrouillage (60) engageant un trou (45) dans une partie du bras articulé associé (35A, 35B et 35C) de manière à bloquer la rotation du roulement de roulette (52) et à définir l'angle (α) à une valeur déterminée.
5. La sous-section de guidage (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle une bague plate (55) et un anneau de retenue (56) sont prévues d'un autre côté de la roulette de friction antidérapante (53), l’anneau de retenue (56) étant encliquetée en place dans une rainure usinée (57) dans le roulement de roulette (52) bloquant latéralement un autre côté de la roulette de friction antidérapante (53).
6. La sous-section de guidage (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la charnière de bras (51) fixe en place une première partie de bras et une seconde partie de bras de chaque bras articulé (35A, 35B et 35C) par une tête (58) d'un côté et un trou / goupille (59) de l'autre côté.
7. La sous-section de guidage (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la roulette de friction antidérapante (53) est une roue crantée, ou une roue comprenant plusieurs dents, ou une roue comprenant plusieurs pointes, ou une roue comprenant plusieurs broches de manière à avoir un engagement par friction avec la surface de la paroi (7).
8. La sous-section de guidage (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre une lame de décrochage (40) ayant une extrémité fixée à la tige rigide centrale et associée à un bras articulé correspondant (35A, 35B, 35C) et agencée pour initier ou faciliter le décrochage des bras articulés (35A, 35B, 35C) de la tige rigide centrale (30) lorsque la sous-section de guidage (2) passe de la configuration rétractée à la configuration radialement étendue.
9. La sous-section de guidage (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre une partie de réception de l'ensemble à roulette (41) positionnée approximativement au milieu de la tige centrale rigide (30) ayant une forme de collier et comprenant un évidement central (42) et au moins un dégagement longitudinal extérieur (43) associé à une nervure de connexion (44) qui sont disposés sur la circonférence de la partie de réception de l'ensemble à roulette (41) pour recevoir un ensemble à roulette (32A, 32B, 32C) et son bras articulé associé (35A, 35B, 35C).
10. Outil de diagraphie de production (1) pour analyser au moins une propriété d'un mélange de fluide multiphasique (MF) s'écoulant dans un puits d'hydrocarbure (4) comprenant au moins une sous-section de mesure (3) ayant une forme cylindrique allongée et comprenant un corps central rigide résistant à la pression (10) portant un agencement centralisateur (11) comprenant une pluralité de bras centralisateurs (16) répartis circonférentiellement autour dudit corps (10) et pouvant fonctionner d'une position rétractée à une position radialement étendue, au moins une sonde d'analyse des propriétés du fluide de fond de puits (12) étant fixée sur une face intérieure ou latérale de chaque bras centralisateur (16) de manière à exposer une extrémité de ladite, au moins une, sonde (12) au mélange de fluide multiphasique (MF) s'écoulant dans le puits d'hydrocarbures (2), dans lequel l’outil de diagraphie de production (1) comprend en outre au moins une sous-section de guidage (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
11. Une méthode de déploiement d’un outil de diagraphie de production dans un puits d'hydrocarbure comprenant les étapes consistant en :
    - fournir un outil de diagraphie de production s'étendant le long d'un axe longitudinal comprenant une sous-section de mesure et une sous-section de guidage, la sous-section de mesure portant un agencement centralisateur comprenant une pluralité de bras centralisateur répartis circonférentiellement autour dudit axe longitudinal et pouvant fonctionner d'une position rétractée à une position radialement étendue d'engagement avec une paroi du puits, au moins une sonde d'analyse des propriétés du fluide de fond de puits étant fixée sur une face intérieure ou latérale de chaque bras centralisateur de manière à exposer une extrémité de ladite, au moins une, sonde à un mélange fluide multiphasique s'écoulant dans le puits d'hydrocarbure, la sous-section de guidage portant un dispositif de guidage comprenant une pluralité de bras articulés répartis circonférentiellement autour dudit axe longitudinal et pouvant être actionnés d'une position rétractée dans une position d'extension radialement engagée avec une paroi du puits, les bras articulés ayant des parties correspondantes radialement les plus externes configurées pour engager par friction sans dérapage la paroi du puits ;
    - déplacer l'outil de diagraphie de production le long du puits tout en faisant fonctionner les bras centralisateurs et les bras articulés pour s'étendre radialement en engagement avec la paroi du puits et provoquer une friction entre lesdites parties les plus externes des bras articulés et la paroi du puits, lesdites parties les plus externes des bras articulés sont configurées pour faire tourner l'outil de diagraphie de production autour de l'axe longitudinal du fait du déplacement de l'outil de diagraphie de production le long du puits.
12. La méthode selon la revendication 11, dans laquelle les parties les plus externes sont configurées pour tourner par rapport aux bras articulés correspondants en raison de ladite friction autour d'un axe incliné par rapport à l'axe longitudinal de l'outil de diagraphie de production.