WO2004046640A1 - Dispositif pour mesurer sensiblement en continu les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit - Google Patents

Dispositif pour mesurer sensiblement en continu les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit Download PDF

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WO2004046640A1
WO2004046640A1 PCT/FR2003/003354 FR0303354W WO2004046640A1 WO 2004046640 A1 WO2004046640 A1 WO 2004046640A1 FR 0303354 W FR0303354 W FR 0303354W WO 2004046640 A1 WO2004046640 A1 WO 2004046640A1
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conduit
cam
support
rangefinder
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Jean-Michel Fedele
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Innov-Pro
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/08—Measuring diameters or related dimensions at the borehole
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    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters

Definitions

  • the present invention relates to devices for measuring, point by point, substantially continuously, the variations in the diameter of the inner wall of a duct C, whatever its orientation relative to the vertical, which find a particularly advantageous application for measuring variations in the diameter of the casing of an oil well or the like which is generally initially cylindrical in revolution but which can undergo corrosion, deformation for example by flattening, perforation, etc.
  • Such a device already known comprises for example a cylinder serving as a base associated with means for moving it in translation in the conduit substantially along the longitudinal axis of the conduit, a support mounted in cooperation with and in the cylinder, a plurality of cams , each cam comprising, at a first end, a magnetic target, a number of magnetic sensors equal to the number of cams, these sensors being mounted integral with the support disposed in the cylinder, the second end of the cam comprising a feeler finger capable of slide on the inner wall of the duct, the cams being mounted in displacement with respect to the tube so that the probing fingers can come into contact with the inner wall of the duct.
  • the device according to the prior art further comprises means for analyzing the measurement signals emitted at the output of each sensor.
  • this technique has a major drawback, namely the fact that the device comprises as many magnetic sensors as there are cams.
  • the location in the base cylinder in particular in the case of its application to the measurement of variations in the diameter of the casing of an oil well, is very small, and the size of the magnetic sensors is quite large. Consequently, it is necessary to reduce the number of these magnetic sensors, and therefore also the number of cams and probing fingers. in contact with the inner wall of the duct. The number of measurement points in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the conduit is then not large enough to give an exploitable image of a cross section of the conduit.
  • the present invention therefore aims to provide a device for measuring, point by point and substantially continuously, the variations in the diameter of the inner wall of a conduit, which largely overcomes the drawback of the known device of the prior art recalled above, in particular by allowing measurement at a number of points much larger than that with this prior device.
  • the subject of the present invention is a device for measuring, point by point, substantially continuously, the variations in the diameter of the inner wall of a presumed cylindrical duct of revolution of longitudinal axis, characterized in that it comprises: a base, means for translating said base in said conduit substantially along its longitudinal axis, a support, means for mounting the support in rotation relative to the base around a first axis substantially coincident with the longitudinal axis of the conduit when the base translates into the conduit, a controllable rangefinder capable of operating by probing beam, said rangefinder comprising an output terminal capable of delivering measurement signals representative of distances, means for securing the rangefinder with the support so that, when the support is animated in rotation about the first axis, the probe beam emitted by the tee the meter moves substantially in a first plane perpendicular to said first axis, a plurality of cams, each cam having, at one end, a reflective target for the probing beam emitted by the range finder, the second end of the cam having
  • FIG. 1 represents a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the device according to the invention for measuring, substantially continuously, the variations in the diameter of the internal wall of a duct C presumed to be cylindrical of revolution, and
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of the device according to the invention for measuring, substantially continuously, the variations in the diameter of the inner wall of a duct C presumed to be cylindrical of revolution.
  • the object of the invention comprises "at least one" element having a given function
  • the embodiment described may include several of these elements.
  • the device which they represent makes it possible to measure, point by point, substantially continuously, the variations in the diameter of the inner wall of a conduit C, for example the casing of an oil well or the like. , this duct being presumed to be cylindrical in revolution with a longitudinal axis
  • the device comprises a base 1, means 2 for moving this base 1 in translation in the duct substantially along its longitudinal axis Ax, whatever the orientation of this axis Ax .
  • a support 3 means 4 for mounting the support 3 in rotation R relative to the base 1 around a first axis 103 substantially coincident with the longitudinal axis Ax of the conduit C when the base 1 is translate in the conduit, a controllable rangefinder 5 capable of operating by probing beam 6, this rangefinder comprising an output terminal 7 capable of delivering measurement signals representative of distances.
  • a rangefinder is for example a laser beam rangefinder of the AsGa diode type or the like.
  • the device also includes means 8 for securing the range finder 5 with the support 3 so that, when the support is animated in rotation about the first axis 103, the probing beam 6 emitted by the range finder moves substantially in a first plane 9 perpendicular to the first axis 103.
  • a plurality of cams 10, 11, 12 is also advantageously provided in an even number, the embodiment according to FIG. 1 comprising sixteen.
  • Each cam comprises, at a first end 13, a reflective target 14 for the probing beam 6 emitted by the range finder, the second end 15 of the cam comprising a probing finger 16 capable of sliding on the internal wall Pi of the conduit C, the cams being mounted in displacement relative to the base 1 respectively substantially in cam planes 18, 19, 20, ... not combined, all these cam planes containing the axis of rotation 103 of the support 3, so that the feeler finger 16 can come into contact with the inner wall Pi of the duct C and that the reflecting target 14 remains constantly located substantially in the foreground 9.
  • Figures 1 and 2 represent two modes of the device according to the invention which essentially have, as a difference, the embodiment of the cams 10, 11, 12, ...
  • each cam plane 18, 19, 20, ... contains two diametrically opposed cams.
  • the device further comprises means 21 for applying an elastic force to each cam 10, 11, 12, ... to tend to move it so that the feeler finger 16, whatever the embodiment of the cams, remains constantly in contact with the inner wall Pi of the conduit when the base 1 moves in the conduit, and means 22 for analyzing the measurement signals emitted at the output 7 of the range finder 5 as a function of the rotation of the support 3 to deduce therefrom representative value of variations in diameter, as will be explained below.
  • the means 2 for displacing in translation the base 1 in the duct substantially along its longitudinal axis Ax consist of a traction cable 34, one end of which 35 is secured to the base 1 and by means 36 for guiding the movement of the base relative to the inner wall Pi of the conduit C.
  • These guide means 36 are known in themselves and are for example constituted by at least three pivoting rollers 37, as illustrated in FIG. 1.
  • the other end of the traction cable is located on the surface and connected for example to a winding drum.
  • the traction cable is constituted by an electrically conductive cable which can provide both the traction function and the function of transmission of electrical signals to the surface and / or to the bottom of the well, and even the supply of the various elements which require an electrical supply or the like.
  • the means 4 for mounting the support 3 in rotation R relative to the base 1 around a first axis 103 substantially coincident with the longitudinal axis Ax of the conduit C when the base 1 translates in the conduit are constituted by a motor 50, for example of the electric type, and means 51 for securing the motor to the base 1 (welding, bolting, etc.) so that the output shaft 52 of the motor 50 is confused with the first axis 103.
  • the means 8 for securing the range finder 5 with the support 3 so that, when the support 3 is driven in rotation about the first axis 103, the probing beam 6 emitted by the range finder 5 moves substantially in a first plane 9 substantially perpendicular to the first axis 103, they are then formed by means, for example welding, bolting, etc., to secure the rangefinder 5 with the output shaft 52 of the motor 50.
  • each cam 10-12 consists of a rod 24 mounted in translation in the first plane 9 relative to the base which in this case consists of a single envelope.
  • the means 21 for applying an elastic force to each cam 10, 11, 12, ... to tend to move it so that the feeler finger 16 remains constantly in contact with the wall inside Pi of conduit C when the base 1 moves in this conduit are constituted by a first compression spring 25 mounted, directly or indirectly, between the base 1 and the second end 15 of the cam.
  • the base 1 comprises a first envelope 31, a second advantageously sealed envelope 32, the rangefinder 5 and all the peripheral elements associated with this rangefinder which must advantageously be protected, being located in this second envelope, and means 33 for positioning the second envelope 32 in the first envelope 31.
  • These latter means 33 can be of any type. They have been illustrated schematically by spacers.
  • these spacers are pivotally mounted between the two envelopes 31, 32 so that the first envelope 31 can translate in a direction parallel to the axis 103 between two positions determined with respect to the second envelope 32, for the purpose explained below.
  • the spacers are fixed relative to the two casings 31, 32 and the casing 31 may include longitudinal slots in which the parts of the levers 26 carrying the fingers 16 can be folded down to be protected there when necessary.
  • the control of the folding of these lever parts 26 is obtained when the device is inserted into the enclosure of the logging tool, exactly in the same way as with the devices according to the prior art.
  • each cam 10, 11, 12, ... consists of a lever 26 rotatably mounted on the first casing 31, a first end of the lever constituting the second end 15 of the cam and comprising the probing finger 16, and an arm 27 mounted in flexible translation, for example by means of annular flexible seals as illustrated, crossing the second casing 32, the first end 28 of the arm 27 located outside the second envelope 32 being rotatably mounted on the second end 29 of the lever 26, the second end of the arm located in the second envelope 32 constituting the first end 13 of the cam carrying the reflecting target 14.
  • the means 22 for analyzing the measurement signals emitted at the output 7 of the range finder 5 as a function of the rotation of the support 3, comprise a processing member electronic 40, of the microprocessor type or the like, a first input 41 of which is connected to the measurement output 7 of the range finder 5, and an angular encoder 43 mounted in cooperation with the support 3 and therefore the range finder 5, this angular encoder 43 comprising an output 44 capable of delivering a signal representative of the angular position of the support 3 relative to the base 1, the output 44 of the angular encoder 43 being connected to a second input 45 of the electronic processing unit 40.
  • the first input 41 of the electronic processing unit 40 is connected to the measurement output 7 of the range finder 5, for example at least of a rotary contactor or the like which, because it is well known in itself, has only been shown schematically in FIG. 2.
  • the device described above operates schematically as follows, it being specified that its operation will be described, by way of example, in the context of measuring variations in the diameter of a casing of oil well or the like:
  • the device Before being lowered into the well, the device is firstly brought, by displacement of the first envelope 31 relative to the second envelope 2 as described above, in a configuration such that the ends 15 of the levers 26 are folded down towards the outer wall of the first casing 31, so that the circular line passing through all the probing fingers 16 is of a diameter much smaller than the minimum potential diameter of the casing of the well.
  • the device can be easily lowered to the bottom of the well by means of its cable 34.
  • the first casing 31 When it has reached the bottom of the well, the first casing 31 is moved relative to the second casing 32 until the feelers 16 come into contact with the wall Pi of the casing of the well, as shown in FIG. 2 From this moment, the range finder 5 is rotated around the axis 103 by means of the motor 50 via the output shaft 52 of this motor.
  • the probing beam 6 emitted by the range finder 5 can scan the entire plane 9 and meet the reflecting targets 14.
  • the electronic processing unit 40 controls the measurement by telemetry of the distance separating a target 14 and the rangefinder each time the emission axis of the beam 6 is opposite this target 14.
  • the distance measurements made between the rangefinder and each target are processed by the electronic processing unit 40 by being, for example, set memory in it or sent to the surface by means of cable 34 to be memorized there.

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Abstract

La présente invention concerne les dispositifs pour mesurer, sensiblement en continu, les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit C. Le dispositif selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait qu'il comporte une embase 1 se déplaçant le long du conduit, un support rotatif 3, un télémètre 5 à faisceau laser 6 solidaire du support 3, une pluralité de cames 10, 11, 12, chaque came comportant, à une extrémité 13, une cible 14 réfléchissante pour le faisceau 6, l'autre seconde extrémité 15 comportant un doigt de palpage 16 pour glisser sur la paroi Pi du conduit C, les cames étant montées en déplacement par rapport à l'embase 1 de façon que le doigt 16 soit toujours au contact de la paroi Pi et que la cible 14 reste constamment située dans le plan 9, et des moyens 22 pour analyser les signaux de mesure émis par le télémètre 5 en fonction de la rotation du support 3. Application, notamment, à la mesure des variations du diamètre d'un tubage de puits de pétrole.

Description

DISPOSITIF POUR MESURER SENSIBLEMENT EN CONTINU LES VARIATIONS DE DIAMETRE DE LA PAROI INTERIEURE D'UN CONDUIT
La présente invention concerne les dispositifs pour mesurer, point par point, sensiblement en continu, les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit C qu'elle que soit son orientation par rapport à la verticale, qui trouvent une application particulièrement avantageuse pour la mesure des variations du diamètre du tubage d'un puits de pétrole ou analogue qui est généralement initialement cylindrique de révolution mais qui peut dans le temps subir des corrosions, des déformations par exemple par aplatissement, des perforations, etc.
Il existe des dispositifs permettant de mesurer, sensiblement en continu, les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit.
Un tel dispositif déjà connu comporte par exemple un cylindre servant d'embase associé à des moyens pour le déplacer en translation dans le conduit sensiblement suivant l'axe longitudinal du conduit, un support monté en coopération avec et dans le cylindre, une pluralité de cames, chaque came comportant, à une première extrémité, une cible magnétique, un nombre de capteurs magnétiques égal au nombre de cames, ces capteurs étant montés solidaires du support disposé dans le cylindre, la seconde extrémité de la came comportant un doigt de palpage apte à glisser sur la paroi intérieure du conduit, les cames étant montées en déplacement par rapport au tube de façon que les doigts de palpage puissent venir au contact de la paroi intérieure du conduit. Le dispositif selon l'art antérieur comporte en outre des moyens pour analyser les signaux de mesure émis en sortie de chaque capteur.
La technique mise en œuvre dans ces dispositifs antérieurs est bien connue et ne sera pas plus amplement décrite ici.
Cependant, cette technique présente un inconvénient majeur, à savoir le fait que le dispositif comporte autant de capteurs magnétiques que de cames. Or, l'emplacement dans le cylindre d'embase, notamment dans le cas de son application à la mesure des variations de diamètre du tubage d'un puits de pétrole, est très réduit, et l'encombrement des capteurs magnétiques est assez important. En conséquence, il est nécessaire de réduire le nombre de ces capteurs magnétiques, et donc aussi le nombre de cames et de doigts de palpage en contact avec la paroi intérieure du conduit. Le nombre de points de mesure dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit n'est alors pas assez grand pour donner une image exploitable d'une section transversale du conduit.
La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif permettant de mesurer, point par point et sensiblement en continu, les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit, qui pallie en grande partie l'inconvénient du dispositif connu de l'art antérieur rappelé ci-dessus, notamment en permettant une mesure en un nombre de points beaucoup plus important que celui avec ce dispositif antérieur. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif pour mesurer, point par point, sensiblement en continu, les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit présumé cylindrique de révolution d'axe longitudinal, caractérisé par le fait qu'il comporte : une embase, des moyens pour déplacer en translation ladite embase dans ledit conduit sensiblement suivant son axe longitudinal, un support, des moyens pour monter le support en rotation par rapport à l'embase autour d'un premier axe sensiblement confondu avec l'axe longitudinal du conduit quand l'embase se translate dans le conduit, un télémètre commandable apte à fonctionner par faisceau de palpage, ledit télémètre comportant une borne de sortie apte à délivrer des signaux de mesure représentatifs de distances, des moyens pour solidariser le télémètre avec le support de façon que, lorsque le support est animé en rotation autour du premier axe, le faisceau de palpage émis par le télémètre se déplace sensiblement dans un premier plan perpendiculaire au dit premier axe, une pluralité de cames, chaque came comportant, à une première extrémité, une cible réfléchissante pour le faisceau de palpage émis par le télémètre, la seconde extrémité de la came comportant un doigt de palpage apte à glisser sur la paroi intérieure du conduit, lesdites cames étant montées en déplacement par rapport à l'embase respectivement sensiblement dans des plans de cames non confondus, tous lesdits plans de cames contenant l'axe de rotation du support, de façon que le doigt de palpage puisse venir au contact de la paroi intérieure du conduit et que la cible réfléchissante reste constamment située sensiblement dans ledit premier plan, des moyens pour appliquer une force élastique sur chaque came pour tendre à la déplacer de façon que le doigt de palpage reste constamment au contact de la paroi intérieure du conduit lorsque l'embase se déplace dans le conduit, et des moyens pour analyser les signaux de mesure émis en sortie du télémètre en fonction de la rotation du support pour en déduire une valeur représentative des variations de diamètre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels :
La figure 1 représente une vue en coupe transversale schématique d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention pour mesurer, sensiblement en continu, les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit C présumé cylindrique de révolution, et
La figure 2 représente une vue en coupe longitudinale schématique d'un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention pour mesurer, sensiblement en continu, les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit C présumé cylindrique de révolution.
Il est bien précisé que, sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure.
Le Demandeur tient aussi à préciser que les figures représentent deux modes de réalisation de l'objet selon l'invention, mais qu'il peut exister d'autres modes de réalisation qui répondent à la définition de cette invention.
Il précise en outre que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments.
Il précise aussi que, si les modes de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustrés comportent plusieurs éléments de fonction identique et que si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces éléments.
Par référence aux deux figures, le dispositif qu'elles représentent permet de mesurer, point par point, sensiblement en continu, les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit C, par exemple le tubage d'un puits de pétrole ou analogue, ce conduit étant présumé cylindrique de révolution d'axe longitudinal
Ax.
Le dispositif dont les figures 1 et 2 représentent deux modes de réalisation possibles, comporte une embase 1 , des moyens 2 pour déplacer en translation cette embase 1 dans le conduit sensiblement suivant son axe longitudinal Ax, quelle que soit l'orientation de cet axe Ax.
Il comporte en outre un support 3, des moyens 4 pour monter le support 3 en rotation R par rapport à l'embase 1 autour d'un premier axe 103 sensiblement confondu avec l'axe longitudinal Ax du conduit C quand l'embase 1 se translate dans le conduit, un télémètre commandable 5 apte à fonctionner par faisceau de palpage 6, ce télémètre comportant une borne de sortie 7 apte à délivrer des signaux de mesure représentatifs de distances. Dans une réalisation avantageuse, un tel télémètre est par exemple un télémètre à faisceau laser du type à diode AsGa ou analogue. Le dispositif comporte aussi des moyens 8 pour solidariser le télémètre 5 avec le support 3 de façon que, lorsque le support est animé en rotation autour du premier axe 103, le faisceau de palpage 6 émis par le télémètre se déplace sensiblement dans un premier plan 9 perpendiculaire au premier axe 103.
Il est aussi prévu une pluralité de cames 10, 11 , 12 avantageusement en nombre pair, le mode de réalisation selon la figure 1 en comportant seize. Chaque came comporte, à une première extrémité 13, une cible 14 réfléchissante pour le faisceau de palpage 6 émis par le télémètre, la seconde extrémité 15 de la came comportant un doigt de palpage 16 apte à glisser sur la paroi intérieure Pi du conduit C, les cames étant montées en déplacement par rapport à l'embase 1 respectivement sensiblement dans des plans de cames 18, 19, 20, ... non confondus, tous ces plans de cames contenant l'axe de rotation 103 du support 3, de façon que le doigt de palpage 16 puisse venir au contact de la paroi intérieure Pi du conduit C et que la cible réfléchissante 14 reste constamment située sensiblement dans le premier plan 9. Les figures 1 et 2 représentent deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention qui présentent essentiellement, comme différence, le mode de réalisation des cames 10, 11, 12, ....
Comme mentionné ci-avant, le nombre de cames est avantageusement pair et chaque plan de came 18, 19, 20, ... contient deux cames diamétralement opposées.
Le dispositif comporte en plus des moyens 21 pour appliquer une force élastique sur chaque came 10, 11, 12, ... pour tendre à la déplacer de façon que le doigt de palpage 16, quel que soit le mode de réalisation des cames, reste constamment au contact de la paroi intérieure Pi du conduit lorsque l'embase 1 se déplace dans le conduit, et des moyens 22 pour analyser les signaux de mesure émis en sortie 7 du télémètre 5 en fonction de la rotation du support 3 pour en déduire une valeur représentative des variations de diamètre, comme il sera explicité ci-après.
Dans une réalisation avantageuse, notamment dans son application au domaine pétrolier comme mentionné ci-avant, les moyens 2 pour déplacer en translation l'embase 1 dans le conduit sensiblement suivant son axe longitudinal Ax sont constitués par un câble de traction 34 dont une extrémité 35 est solidaire de l'embase 1 et par des moyens 36 pour guider le déplacement de l'embase par rapport à la paroi intérieure Pi du conduit C. Ces moyens de guidage 36 sont connus en eux-mêmes et sont par exemple constitués par au moins trois galets pivotants 37, comme illustré sur la figure 1. L'autre extrémité du câble de traction est située en surface et reliée par exemple à un tambour d'enroulement. Il est même possible que le câble de traction soit constitué par un câble conducteur électrique qui peut assurer à la fois la fonction de traction et la fonction de transmission de signaux électriques vers la surface et/ou vers le fond du puits, et même l'alimentation des différents éléments qui nécessitent une alimentation électrique ou analogue.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les moyens 4 pour monter le support 3 en rotation R par rapport à l'embase 1 autour d'un premier axe 103 sensiblement confondu avec l'axe longitudinal Ax du conduit C quand l'embase 1 se translate dans le conduit, sont constitués par un moteur 50, par exemple de type électrique, et des moyens 51 pour solidariser le moteur avec l'embase 1 (soudage, boulonnage, etc.) de façon que l'arbre de sortie 52 du moteur 50 soit confondu avec le premier axe 103. Quant aux moyens 8 pour solidariser le télémètre 5 avec le support 3 de façon que, lorsque le support 3 est animé en rotation autour du premier axe 103, le faisceau de palpage 6 émis par le télémètre 5 se déplace sensiblement dans un premier plan 9 sensiblement perpendiculaire au premier axe 103, ils sont alors constitués par des moyens, par exemple soudage, boulonnage, etc., pour solidariser le télémètre 5 avec l'arbre de sortie 52 du moteur 50.
Dans le mode de réalisation selon la figure 1 , chaque came 10-12 est constituée d'une tige 24 montée en translation dans le premier plan 9 par rapport à l'embase qui est constituée dans ce cas d'une seule enveloppe. Dans le mode de réalisation selon cette figure 1, les moyens 21 pour appliquer une force élastique sur chaque came 10, 11 , 12, ... pour tendre à la déplacer de façon que le doigt de palpage 16 reste constamment au contact de la paroi intérieure Pi du conduit C lorsque l'embase 1 déplace dans ce conduit, sont constitués par un premier ressort en compression 25 monté, de façon directe ou indirecte, entre l'embase 1 et la seconde extrémité 15 de la came.
La réalisation décrite ci-dessus peut être mise en œuvre à la condition que la paroi interne Pi du conduit C ne soit pas trop accidentée, et que l'on n'ait pas besoin de déplacer très rapidement le dispositif selon l'invention dans ce conduit C. Or, ce n'est pas le cas des tubages de puits de pétrole, essentiellement du fait de leur profondeur et de l'état de surface de leur paroi, et aussi du coût d'exploitation de ces puits.
Pour cette dernière application, il est nettement préférable d'utiliser un dispositif selon le mode de réalisation illustré schématiquement sur la figure 2.
Selon ce mode de réalisation, l'embase 1 comporte une première enveloppe 31 , une seconde enveloppe 32 avantageusement étanche, le télémètre 5 et tous les éléments périphériques associés à ce télémètre qui doivent avantageusement être protégés, étant situés dans cette seconde enveloppe, et des moyens 33 pour positionner la seconde enveloppe 32 dans la première enveloppe 31. Ces derniers moyens 33 peuvent être de tout type. Ils ont été illustrés schématiquement par des entretoises.
Selon un mode de réalisation possible ces entretoises sont montées pivotantes entres les deux enveloppes 31 , 32 de façon que la première enveloppe 31 puisse se translater suivant une direction parallèle à l'axe 103 entre deux positions déterminées par rapport à la seconde enveloppe 32, dans le but explicité ci-après.
Cependant, dans le cas où le dispositif doit être intégré dans un appareil de diagraphie pour puits de pétrole, les entretoises sont fixes par rapport aux deux enveloppes 31, 32 et l'enveloppe 31 peut comporter des fentes longitudinales dans lesquelles les parties des leviers 26 portant les doigts 16 peuvent se rabattre pour y être protégées quand il est nécessaire. La commande du rabattement de ces parties de leviers 26 est obtenue quand le dispositif est introduit dans l'enceinte de l'outil de diagraphie, exactement de la même façon qu'avec les dispositifs selon l'art antérieur.
Dans le mode de réalisation selon la figure 2, chaque came 10, 11, 12, ... est constituée d'un levier 26 monté rotatif sur la première enveloppe 31, une première extrémité du levier constituant la seconde extrémité 15 de la came et comportant le doigt de palpage 16, et d'un bras 27 monté en translation souple, par exemple au moyen de joints souples annulaires comme illustré, en traversant la seconde enveloppe 32, la première extrémité 28 du bras 27 située à l'extérieur de la seconde enveloppe 32 étant montée rotative sur la seconde extrémité 29 du levier 26, la seconde extrémité du bras située dans la seconde enveloppe 32 constituant la première extrémité 13 de la came portant la cible réfléchissante 14. Les moyens 21 pour appliquer une force élastique sur chaque came 10,
11, 12, ... pour tendre à la déplacer de façon que le doigt de palpage 16 reste constamment au contact de la paroi intérieure Pi du conduit C lorsque l'embase 1 se déplace dans ce conduit, sont alors constitués par un second ressort en compression 30 monté de façon directe ou indirecte entre l'embase 1 , plus précisément la seconde enveloppe 32 dans ce mode de réalisation illustré, et la première extrémité 13 de la came.
Quel que soit l'un ou l'autre des deux modes de réalisation décrits ci- dessus, les moyens 22 pour analyser les signaux de mesure émis en sortie 7 du télémètre 5 en fonction de la rotation du support 3, comportent un organe de traitement électronique 40, du type à microprocesseur ou analogue, dont une première entrée 41 est reliée à la sortie de mesure 7 du télémètre 5, et un codeur angulaire 43 monté en coopération avec le support 3 et donc le télémètre 5, ce codeur angulaire 43 comportant une sortie 44 apte à délivrer un signal représentatif de la position angulaire du support 3 par rapport à l'embase 1 , la sortie 44 du codeur angulaire 43 étant reliée à une seconde entrée 45 de l'organe de traitement électronique 40.
Etant donné que le télémètre 5 est animé d'un mouvement de rotation, la première entrée 41 de l'organe de traitement électronique 40 est reliée à la sortie de mesure 7 du télémètre 5, par exemple au moins d'un contacteur tournant ou analogue qui, du fait qu'il est bien connu en lui-même, n'a été que schématiquement représenté sur la figure 2.
Quel que soit son mode de réalisation, le dispositif décrit ci-dessus fonctionne schématiquement de la façon suivante, étant précisé que son fonctionnement sera décrit, à titre d'exemple, dans le cadre de la mesure des variations du diamètre d'un tubage de puits de pétrole ou analogue :
Avant d'être descendu dans le puits, le dispositif est tout d'abord amené, par déplacement de la première enveloppe 31 par rapport à la seconde enveloppe 2 comme décrit ci-avant, dans une configuration telle que les extrémités 15 des leviers 26 soient rabattues vers la paroi extérieure de la première enveloppe 31 , de façon que la ligne circulaire passant par tous les doigts de palpage 16 soit d'un diamètre nettement inférieur au diamètre minimal potentiel du tubage du puits.
Dans cette configuration, le dispositif peut être facilement descendu au fond du puits au moyen de son câble 34.
Quand il a atteint le fond du puits, la première enveloppe 31 est déplacée par rapport à la seconde enveloppe 32 jusqu'à ce que les doigts de palpage 16 viennent au contact de la paroi Pi du tubage du puits, comme représenté sur la figure 2. A partir de cet instant, le télémètre 5 est animé d'un mouvement de rotation autour de l'axe 103 au moyen du moteur 50 via l'arbre de sortie 52 de ce moteur. Le faisceau de palpage 6 émis par le télémètre 5 peut balayer tout le plan 9 et rencontrer les cibles réfléchissantes 14. Cependant, au moyen du codeur angulaire 43 qui permet de déterminer la position angulaire du télémètre par rapport à l'embase 1 , l'organe électronique de traitement 40 commande la mesure par télémétrie de la distance séparant une cible 14 et le télémètre chaque fois que l'axe d'émission du faisceau 6 se trouve en regard de cette cible 14.
Les mesures de distance effectuées entre le télémètre et chaque cible sont traitées par l'organe électronique de traitement 40 en étant par exemple mises en mémoire dans celui-ci ou envoyées en surface au moyen du câble 34 pour y être mémorisées.
Il est bien évident que la mesure des distances entre le télémètre et la cible prises deux par deux entre deux cibles diamétralement opposées sont représentatives d'une valeur du diamètre du tubage entre les deux doigts de palpage 16 appartenant aux deux leviers 26 diamétralement opposés correspondants.
En déplaçant le dispositif, plus particulièrement en le remontant de façon continue le long du puits, et en commandant la rotation du télémètre à une vitesse telle que le dispositif puisse être considéré comme fixe pendant un tour complet du télémètre, on obtient, pour un tour complet du télémètre, un nombre de mesures représentatives des valeurs du diamètre de la paroi intérieure du puits défini dans un plan passant par les doigts de palpage 16, ce nombre de mesures étant égal à la moitié du nombre de cames. En répétant ce nombre de mesures au fur et à mesure que le dispositif remonte le long du puits, on obtient des images des variations de diamètre de la paroi intérieure du tubage, tout le long du tubage. Il est ainsi possible de déterminer, très rapidement, les défauts, irrégularités, etc. de la paroi intérieure du tubage. De plus, étant donné que le télémètre laser 5 et les cibles réfléchissantes
14 peuvent être de dimensions très réduites, il est possible de concevoir un dispositif avec un nombre de cames très supérieur à celui des dispositifs de l'art antérieur comme celui défini au préambule de la présente description, et ce pour un conduit C de même diamètre.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Dispositif pour mesurer, point par point, sensiblement en continu, les variations du diamètre de la paroi intérieure d'un conduit (C) présumé cylindrique de révolution d'axe longitudinal (Ax), caractérisé par le fait qu'il comporte : une embase (1), des moyens (2) pour déplacer en translation ladite embase (1) dans ledit conduit sensiblement suivant son axe longitudinal (Ax), un support (3), des moyens (4) pour monter le support (3) en rotation (R) par rapport à ladite embase (1) autour d'un premier axe (103) sensiblement confondu avec l'axe longitudinal (Ax) du conduit (C) quand l'embase (1) se translate dans le conduit, un télémètre commandable (5) apte à fonctionner par faisceau de palpage (6), ledit télémètre comportant une borne de sortie (7) apte à délivrer des signaux de mesure représentatifs de distances, des moyens (8) pour solidariser le télémètre (5) avec le support (3) de façon que, lorsque le support est animé en rotation autour dudit premier axe (103), le faisceau de palpage (6) émis par ledit télémètre se déplace sensiblement dans un premier plan ( 9) perpendiculaire au premier axe (103), une pluralité de cames (10, 11 , 12, ...), chaque came comportant, à une première extrémité (13), une cible (14) réfléchissante pour le faisceau de palpage (6) émis par le télémètre, la seconde extrémité (15) de la came comportant un doigt de palpage (16) apte à glisser sur la paroi intérieure (Pi) du conduit (C), lesdites cames étant montées en déplacement par rapport à ladite embase (1) respectivement sensiblement dans des plans de cames (18, 19, 20, ...) non confondus, tous lesdits plans de came contenant l'axe de rotation (103) du support (3), de façon que le doigt de palpage (16) puisse venir au contact de la paroi intérieure (Pi) du conduit (C) et que ladite cible réfléchissante (14) reste constamment située sensiblement dans ledit premier plan (9), des moyens (21) pour appliquer une force élastique sur chaque came (10, 11, 12, ...) pour tendre à la déplacer de façon que le doigt de palpage (16) reste constamment au contact de la paroi intérieure (Pi) du conduit lorsque ladite embase (1) se déplace dans le conduit, et des moyens (22) pour analyser les signaux de mesure émis en sortie (7) du télémètre (5) en fonction de la rotation du support (3) pour en déduire une valeur représentative des variations de diamètre.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite embase (1) comporte : une première enveloppe (31), une seconde enveloppe (32) étanche, le télémètre étant situé dans cette seconde enveloppe, et des moyens (33) pour positionner ladite seconde enveloppe (32) dans la première enveloppe (31).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les moyens (2) pour déplacer en translation ladite embase (1) dans ledit conduit sensiblement suivant son axe longitudinal (Ax) sont constitués par un câble de traction (34) dont une extrémité (35) est solidaire de ladite embase (1) et par des moyens (36) pour guider le déplacement de l'embase par rapport à la paroi intérieure (Pi) du conduit (C).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens (4) pour monter le support (3) en rotation (R) par rapport à ladite embase (1) autour d'un premier axe (103) sensiblement confondu avec l'axe longitudinal (Ax) du conduit (C) quand l'embase (1) se translate dans le conduit, sont constitués par : un moteur (50), et des moyens (51) pour solidariser ledit moteur avec ladite embase (1) de façon que l'arbre de sortie (52) dudit moteur (50) soit confondu avec ledit premier axe (103), les moyens (8) pour solidariser le télémètre (5) avec le support (3) de façon que, lorsque le support (3) est animé en rotation autour du premier axe (103), le faisceau de palpage (6) émis par ledit télémètre (5) se déplace sensiblement dans un premier plan (9) sensiblement perpendiculaire au premier axe (103), étant alors constitués par des moyens pour solidariser ledit télémètre (5) avec l'arbre de sortie (52) du moteur (50).
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque came (10, 11, 12...) est constituée d'une tige (24) montée en translation dans ledit premier plan (9) par rapport à ladite embase (1).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens
(21) pour appliquer une force élastique sur chaque came (10, 11, 12, ...) pour tendre à la déplacer de façon que le doigt de palpage (16) reste constamment au contact de la paroi intérieure (Pi) du conduit lorsque l'embase (1) déplace dans le conduit, sont constitués par un premier ressort en compression (25) monté entre l'embase (1 ) et la seconde extrémité (15) de la came.
7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que chaque came (10, 11 , 12..) est constituée : d'un levier (26) monté rotatif sur ladite première enveloppe (31), une première extrémité du levier comportant le doigt de palpage (16), ladite première extrémité du levier constituant la seconde extrémité (15) de ladite came, et d'un bras (27) monté en translation souple en traversant la seconde enveloppe (32), la première extrémité (28) dudit bras (27) située à l'extérieur de la seconde enveloppe (32) étant montée rotative sur la seconde extrémité (29) du levier (26), la seconde extrémité du bras située dans la seconde enveloppe (32) constituant la première extrémité (13) de la came portant la cible réfléchissante (14).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens (21) pour appliquer une force élastique sur chaque came (10, 1 1 , 12, ...) pour tendre à la déplacer de façon que le doigt de palpage (16) reste constamment au contact de la paroi intérieure (Pi) du conduit lorsque ladite embase (1) déplace dans le conduit, sont constitués par un second ressort en compression (30) monté entre ladite embase (1) et la première extrémité (13) de ladite came.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ledit télémètre (5) à faisceau de palpage (6) est un télémètre à faisceau laser.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les moyens (22) pour analyser les signaux de mesure émis en sortie (7) du télémètre (5) en fonction de la rotation du support (3) comportent un organe de traitement électronique (40) dont une première entrée (41) est reliée à la sortie de mesure (7) du télémètre (5) et un codeur angulaire (43) monté en coopération avec ledit support (3), ledit codeur angulaire (43) comportant une sortie (44) apte à délivrer un signal représentatif de la position angulaire du support (3) par rapport à l'embase (1), la sortie (44) du codeur angulaire (43) étant reliée à une seconde entrée (45) dudit organe de traitement électronique (40).
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