CA1287160C - Procede et dispositif d'installation de capteurs sismiques dans un puits de production petroliere - Google Patents
Procede et dispositif d'installation de capteurs sismiques dans un puits de production petroliereInfo
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Abstract
PRECIS DE LA DIVULGATION:
Procédé d'installation de capteurs sismiques dans un puits de production pétrolière équipé d'un tubage cimenté.
Il consiste essentiellement à disposer des capteurs sismiques le long de la surface extérieure du tubage avant sa descente dans un puits foré et a cimenter l'espace annulaire de manière à coupler acoustiquement les capteurs aux formations environnantes. Les capteurs et les câbles de transmission qui les relient à la surface sont assujettis à des dispositifs de centrage guidant la descente du tubage, à la paroi extérieure de celui-ci éventuellement par l'intermédiaire d'une couche d'un matériau amortisseur, ou à des manchons enserrant le tubage.
Application à la surveillance sismique d'un puits en production.
Procédé d'installation de capteurs sismiques dans un puits de production pétrolière équipé d'un tubage cimenté.
Il consiste essentiellement à disposer des capteurs sismiques le long de la surface extérieure du tubage avant sa descente dans un puits foré et a cimenter l'espace annulaire de manière à coupler acoustiquement les capteurs aux formations environnantes. Les capteurs et les câbles de transmission qui les relient à la surface sont assujettis à des dispositifs de centrage guidant la descente du tubage, à la paroi extérieure de celui-ci éventuellement par l'intermédiaire d'une couche d'un matériau amortisseur, ou à des manchons enserrant le tubage.
Application à la surveillance sismique d'un puits en production.
Description
~ 2~
L'invention a pour objet un procedé d'installation de capteurs sismiques dans un puits de production petrolière, dans le but d'effectuer des mesures très diverses concernant l'état du pu;ts, la surveillance des écoulements dans le puits et aussi des releves sismiques permettent de determiner notamment l'evolution au cours du temps de la zone de production.
On connait des utilisations de capteurs dans des puits équipés par la production. L'une d'entre elles consiste par exemple a determiner acoustiquement la qualite de la cimentation qui solidarise avec la paroi d'un puits, le tubage extérieur (connu des techniciens sous le nom de "casing") qui y a été dispose. Une opération classique réalisée dans la phase d'achèvement ou de complétion d'un puits fore consiste à
y descendre un tubage et à injecter du ciment dans l'espace annulaire de manière à empêcher les fluides produits par le puits de s'échapper ou d'émigrer par par cette voie. La qualite de la cimentation, dont dépend l'etanché;té de l'espace annulaire, est determinee par exemple en descendant dans le puits tube une sonde allongee contenant des emetteurs et des récepteurs acoustiques disposes à des profondeurs differentes. Les ondes acoustiques émises sont captees par les differents récepteurs après propagation dans la zone annulaire et en particulier dans le ciment. Une comparaison des signaux resus permet de determiner par exemple que la repartition es-t bien homogène~
373~
Un autre exemple connu d'utilisation consiste à descendre à
l'interieur d'un puits tube une sonde contenant une pluralité de capteurs divers permettant de mesurer differents paramètres, notamment le bruit acoustique, la radioactivite naturelle, la temperature, la pression, etc.
Des exemples connus d'utilisation de capteurs dans des puits tubés sont décrits par exemple dans les demandes de brevets europeens n, 55634 ou 98778 et dans le brevet US n, 4.390.878.
Le positionnement de capteurs à l'intér;eur d'un pu;ts tubé conv;ent pour effectuer des mesures local;sees d'une zone annulaire proche ou pour surveiller des écoulements de fluide dans une colonne de product;on. Ma;s ;l ne conv;ent pas lorsqu'il s'agit par exemple de determiner par des methodes sismiques l'evolution d'un réservoir en cours d'exploitation. Des relevés sismiques sont effectués notamment par la methode dite de profil sismique vert;cal (PSV) qui comporte la réception des ondes renvoyées par les différents réflecteurs du sous-sol au moyen d'une pluralité de geophones disposés à des profondeurs differentes d'un puits fore, ces ondes ayant eté emises par un générateur sismique dispose en surface ou bien encore dans un autre puits La mise en oeuvre d'une telle methode au moyen de géophones descendus dans un puits équipe pour la production petrolière est rendue beaucoup plus difficile du fait que le couplage des geophones avec les formations environnantes se fait par l';ntermediaire d'un tubage Le procédé selon l'invention permet l'installation de capteurs s;smiques dans un puits fore equipe pour la production de Fluides petroliers et comportant un tubage scellé dans le puits par cimentation. Il est caracterise en ce que l'on dispose les capteurs sismiques a l'extérieur du -tubage et en ce qu'on les noie dans le c;ment qu; assure le scellement du tubage.
!37~
On dispose les differents capteurs sismiques par exemple à des profondeurs differentes à l'exterieur du tubage et on les relie à la surface par des conducteurs électriques. De préférence ~ chaque niveau de profondeur, on dispose un capteur ou un ensemble de capteurs. Lorsque le tubage est solidaire exterieurement de moyens de guidage, on fixe par exemple les capteurs à ces moyens de guidage, les conducteurs electriques associes etant maintenus par des colliers contre la paroi exterieure du tubage. Les moyens de guidage peuvent comporter par exemple des patins flexibles de centrage. Pour faciliter la mise en place des capteurs, on ut;lise avantageusement des moyens de guidage dissymétriques, qui ecartent le tubage vers un coté de puits sur une partie de sa Longueur, les capteurs etant disposes du cote oppose du tubage. On peut utiliser auss; des tubages dont la section transversale est réduite sur une partie au moins de leur longueur, les capteurs etant disposés contre le tubage dans sa partie de section reduite. Pour decoupler les capteurs, on peut interposer une couche d'un matériau amortisseur entre ceux-ci et le tubage.
Le procede selon l'invention est avantageux en ce que les capteurs sont couplés directement par le ciment, avec les formations geologiques environnantes. Ils peuvent donc être utilises pour recevoir les signaux sism;ques dus à des microseismes qui se produisent dans ces formations durant la période de mise en production du puits ou bien ceux qui se sont propages depuis un emplacement d'emission en surfaceO Cet emplacement peut se trouver à la verticale du puits ou encore sur une direction determinée par rapport a l'axe du puits ou la direction du puits si celui-ci est dévie. Une autre application possible consiste à recevoir dans un puits les signaux sismiques emis par une source de bruit disposée dans un autre puits.
Le bon couplage entre les capteurs et l'interieur du tubage, obtenu par le procéde selon l'invention~ permet aussi de les utiliser pour detecter les bruits et vibrations d'écoulement des fluides circulant dans le puits.
,:1 , . ~' Un autre avantage notable du procédé -tient ~ ce que l'installation des capteurs sismiques s'intègre très facilement dans le cadre des méthodes d'équipement des puits pétroliers, la cimentation qui est une opération classique nécessaire à l'étanchéité, étant employée aussi pour coupler les capteurs sismiques aux formations environnantes.
Selon la présente invention, il est également prévu un dispositif pour l'installation de capteurs sismiques dans un puits de production pétroli~re pourvu d'un tubage qui est scellé dans le puits par injection de ciment, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un manchon et des ~oyens de fixation du manchon à l'extérieur du tubage, ledit manchon étant pourvu d'au moins un logement étanche pour un cap-teur sismique et d'au moins une face d'applica-tion contre le ciment qui est injecté dans le puits, de manière à établir un couplage ~ntre ledit capteur sismique et les formations environnant le puits.
D'autres caractéristiques et avantages du procédé
apparaitront à la lecture de la description de plusieurs modes de réalisation, donnés ~ titre d'exemples non limitatifs, en se reportant aux dessins annexé où:
- la figure 1 représente de manière très simplifiée un puits équipé pour la production, où le tubage extérieur est associé à une pluralité de capteurs sismiques noyés dans le ciment de scellement;
- la figure 2 représente schématiquement un mode de fixation des capteurs sismiques à l'extérieur du tubage axterne;
- la figure 3 représente schématiquement un élément de centrage dissymétrique permettant de déplacer latéralement ~ ~37~
- 4a -le tubage sur une certaine longueur de manière ~ agrandir l'espace où les capteurs sont disposes:
- la figure 4 représente schématiquement l'agencement des cap~teurs dans la zone de d~cen;trement du tubage;
- la figure 5 représente schématiquement un mode de r~alisation où les capteurs sont disposés dans un espace annulaire agrandi par une restriction du tubage;
- la figure 6 represente une variante de la figure 5 où la restriction du tubage est dissymétrique;
- la figure 7 représente schématiquement un mode de réalisation où une 3 2~7~60 couche d'un matériau amortisseur est ;nterposée entre chaque capteur sismique et la paroi extérieure du tubase;
- la figure 8 représente de façon sommaire un dispositif d'em;ss;on-réception permettant de faire de la prospection sismique de puits dans une zone de production;
- la figure 9 représente un mode de réalisation où l'on utilise des capteurs directionnels disposés a différents niveaux de profondeur;
- la figure 10 représente un mode d'agencement comportant trois capteurs disposés a la peripherie du tubage, à 120, les uns des autres;
- la figure 11 represente schematiquement un dispositif connu que l'on descend dans un puits tube pour l'injection du ciment de scellement;
- la figure 12 represente de façon schématique un manchon solidaire exterieurement du tubage et pourvu de logements pour des capteurs sismiques; et - la figure 13 représente schematiquement la disposition d'un capteur sismique dans son logement.
La figure 1 montre un puits 1 qui est foré à un premier diamètre jusqu'à une certaine profondeur et au-delà, notamment à travers la zone de production, a un second diamètre inférieur au premier. Le puits est équipé comme il est bien connu d'un tubage constitué de deux parties 2a, 2b de sections inégales adaptees aux diamètres du forage.
La partie de plus faible diamètre 2b est munie d'un dispositif d'etancheite à volume variable du type "packer" 4 qui est dilaté pour clore l'espace annulaire entre elle et l'autre partie 2a de plus grand diametre, au voisinage d'une de leurs extrémités communes. A
l'intérieur du tubage jusque dans sa partie 2b de plus faible 3 ~7~0 diamètre, est disposée une colonne de production 5. Un autre dispositif d'etancheite du type "packerl' 6 est dispose au voisinage de l'extrémité inferieure de la colonne de production 5, de manière à
clore, en position d'extension, l'espace annulaire entre elle et la partie inferieure 2b du tubage. Un groupe de pompage 7 alimente par un c3ble électrique 8 est disposé sur la colonne de production 5. La partie du tubage 2b traversant la zone de production P, est pourvue de nombreux orifices 9. Une tete de puits 27 munie de vannes, ferme le tubage à son extremité superieure.
Le procedé selon l'invention consiste à disposer un ou plusieurs capteurs sismiques à l'extérieur du tubage au niveau de sa partie de plus grand diamètre 2a (ou de sa partie de diamètre plu5 restreint 2b, si le volume de l'espace annulaire exterieur le permet) avant sa descente dans le puits fore. Ces capteurs sismiques sont relies à la surface par un ou plusieurs câble de transmission 11. On procède alors à la cimentation du tubage. A cet effet, comme il est aussi bien connu, on descend dans le tubage 2 jusqu'au voisinage de son extremité
inferieure, un tube 24 terminé par un embout spécial 25 d'injection lequel contient une vanne anti-retour. On immobilise le tube 24 par un dispositif d'etancheite 26 du type "packer" et on injecte du ciment.
Le ciment remplit peu à peu en remontant l'espace annulaire entre le tubage 2 et le puits foré 1. A la fin de l'etape de cimentation, tous les capteurs sismiques 10 disposes dans l'annulaire se trouvent noyés dans le ciment.
Autour du tubage 2 pour faciliter sa descente, sont fixes (fig. 2) des éléments de centrage 12 d'un type connu, à lames flexibles ou ailettes radiales par exemple. Suivant un mode de réalisation, les capteurs sismiques 10 sont assujettis aux élements de centrage 12. Le c3ble electrique 11 tou les c3bles s'il y en a plusieurs) est maintenu contre la paroi extérieure du tubage 2 par des colliers de serrage 13.
Lorsque le volume des boîtiers des cap-teurs sismiques 10 utilisés est difficilement compatible avec les dimensions de l'espace annulaire entre le forage et le tubage 2, on peut utiliser des éléments de guidage dissymétriques 14 (fig. 3) pour décentrer le tubage 2 sur la partie de sa longueur le long de laquelle sont disposes les capteurs (fig. 4). Les capteurs sism~ques peuvent être assujettis aux élements de guidage 14 ou bien, comme le représente la figure 3, maintenus contre la paroi exterieure du tubage 2 par les colliers 13 de fixation du cable de liaison 11, par exemple. On peut aussi utiliser des tubages comportant (fig. 5 ou 6) au moins une section 15 dont le diamètre est restreint. La partie restreinte peut etre symétrique (fig. 5) ou bien dissymétrique (fig. 6), si tous les capteurs sont d;sposes du même cote du tubage.
Su;vant un mode de réalisation, une couche d'un matériau élastique 16 est interposée entre chaque capteur sismique 10 et la paroi du tubage
L'invention a pour objet un procedé d'installation de capteurs sismiques dans un puits de production petrolière, dans le but d'effectuer des mesures très diverses concernant l'état du pu;ts, la surveillance des écoulements dans le puits et aussi des releves sismiques permettent de determiner notamment l'evolution au cours du temps de la zone de production.
On connait des utilisations de capteurs dans des puits équipés par la production. L'une d'entre elles consiste par exemple a determiner acoustiquement la qualite de la cimentation qui solidarise avec la paroi d'un puits, le tubage extérieur (connu des techniciens sous le nom de "casing") qui y a été dispose. Une opération classique réalisée dans la phase d'achèvement ou de complétion d'un puits fore consiste à
y descendre un tubage et à injecter du ciment dans l'espace annulaire de manière à empêcher les fluides produits par le puits de s'échapper ou d'émigrer par par cette voie. La qualite de la cimentation, dont dépend l'etanché;té de l'espace annulaire, est determinee par exemple en descendant dans le puits tube une sonde allongee contenant des emetteurs et des récepteurs acoustiques disposes à des profondeurs differentes. Les ondes acoustiques émises sont captees par les differents récepteurs après propagation dans la zone annulaire et en particulier dans le ciment. Une comparaison des signaux resus permet de determiner par exemple que la repartition es-t bien homogène~
373~
Un autre exemple connu d'utilisation consiste à descendre à
l'interieur d'un puits tube une sonde contenant une pluralité de capteurs divers permettant de mesurer differents paramètres, notamment le bruit acoustique, la radioactivite naturelle, la temperature, la pression, etc.
Des exemples connus d'utilisation de capteurs dans des puits tubés sont décrits par exemple dans les demandes de brevets europeens n, 55634 ou 98778 et dans le brevet US n, 4.390.878.
Le positionnement de capteurs à l'intér;eur d'un pu;ts tubé conv;ent pour effectuer des mesures local;sees d'une zone annulaire proche ou pour surveiller des écoulements de fluide dans une colonne de product;on. Ma;s ;l ne conv;ent pas lorsqu'il s'agit par exemple de determiner par des methodes sismiques l'evolution d'un réservoir en cours d'exploitation. Des relevés sismiques sont effectués notamment par la methode dite de profil sismique vert;cal (PSV) qui comporte la réception des ondes renvoyées par les différents réflecteurs du sous-sol au moyen d'une pluralité de geophones disposés à des profondeurs differentes d'un puits fore, ces ondes ayant eté emises par un générateur sismique dispose en surface ou bien encore dans un autre puits La mise en oeuvre d'une telle methode au moyen de géophones descendus dans un puits équipe pour la production petrolière est rendue beaucoup plus difficile du fait que le couplage des geophones avec les formations environnantes se fait par l';ntermediaire d'un tubage Le procédé selon l'invention permet l'installation de capteurs s;smiques dans un puits fore equipe pour la production de Fluides petroliers et comportant un tubage scellé dans le puits par cimentation. Il est caracterise en ce que l'on dispose les capteurs sismiques a l'extérieur du -tubage et en ce qu'on les noie dans le c;ment qu; assure le scellement du tubage.
!37~
On dispose les differents capteurs sismiques par exemple à des profondeurs differentes à l'exterieur du tubage et on les relie à la surface par des conducteurs électriques. De préférence ~ chaque niveau de profondeur, on dispose un capteur ou un ensemble de capteurs. Lorsque le tubage est solidaire exterieurement de moyens de guidage, on fixe par exemple les capteurs à ces moyens de guidage, les conducteurs electriques associes etant maintenus par des colliers contre la paroi exterieure du tubage. Les moyens de guidage peuvent comporter par exemple des patins flexibles de centrage. Pour faciliter la mise en place des capteurs, on ut;lise avantageusement des moyens de guidage dissymétriques, qui ecartent le tubage vers un coté de puits sur une partie de sa Longueur, les capteurs etant disposes du cote oppose du tubage. On peut utiliser auss; des tubages dont la section transversale est réduite sur une partie au moins de leur longueur, les capteurs etant disposés contre le tubage dans sa partie de section reduite. Pour decoupler les capteurs, on peut interposer une couche d'un matériau amortisseur entre ceux-ci et le tubage.
Le procede selon l'invention est avantageux en ce que les capteurs sont couplés directement par le ciment, avec les formations geologiques environnantes. Ils peuvent donc être utilises pour recevoir les signaux sism;ques dus à des microseismes qui se produisent dans ces formations durant la période de mise en production du puits ou bien ceux qui se sont propages depuis un emplacement d'emission en surfaceO Cet emplacement peut se trouver à la verticale du puits ou encore sur une direction determinée par rapport a l'axe du puits ou la direction du puits si celui-ci est dévie. Une autre application possible consiste à recevoir dans un puits les signaux sismiques emis par une source de bruit disposée dans un autre puits.
Le bon couplage entre les capteurs et l'interieur du tubage, obtenu par le procéde selon l'invention~ permet aussi de les utiliser pour detecter les bruits et vibrations d'écoulement des fluides circulant dans le puits.
,:1 , . ~' Un autre avantage notable du procédé -tient ~ ce que l'installation des capteurs sismiques s'intègre très facilement dans le cadre des méthodes d'équipement des puits pétroliers, la cimentation qui est une opération classique nécessaire à l'étanchéité, étant employée aussi pour coupler les capteurs sismiques aux formations environnantes.
Selon la présente invention, il est également prévu un dispositif pour l'installation de capteurs sismiques dans un puits de production pétroli~re pourvu d'un tubage qui est scellé dans le puits par injection de ciment, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un manchon et des ~oyens de fixation du manchon à l'extérieur du tubage, ledit manchon étant pourvu d'au moins un logement étanche pour un cap-teur sismique et d'au moins une face d'applica-tion contre le ciment qui est injecté dans le puits, de manière à établir un couplage ~ntre ledit capteur sismique et les formations environnant le puits.
D'autres caractéristiques et avantages du procédé
apparaitront à la lecture de la description de plusieurs modes de réalisation, donnés ~ titre d'exemples non limitatifs, en se reportant aux dessins annexé où:
- la figure 1 représente de manière très simplifiée un puits équipé pour la production, où le tubage extérieur est associé à une pluralité de capteurs sismiques noyés dans le ciment de scellement;
- la figure 2 représente schématiquement un mode de fixation des capteurs sismiques à l'extérieur du tubage axterne;
- la figure 3 représente schématiquement un élément de centrage dissymétrique permettant de déplacer latéralement ~ ~37~
- 4a -le tubage sur une certaine longueur de manière ~ agrandir l'espace où les capteurs sont disposes:
- la figure 4 représente schématiquement l'agencement des cap~teurs dans la zone de d~cen;trement du tubage;
- la figure 5 représente schématiquement un mode de r~alisation où les capteurs sont disposés dans un espace annulaire agrandi par une restriction du tubage;
- la figure 6 represente une variante de la figure 5 où la restriction du tubage est dissymétrique;
- la figure 7 représente schématiquement un mode de réalisation où une 3 2~7~60 couche d'un matériau amortisseur est ;nterposée entre chaque capteur sismique et la paroi extérieure du tubase;
- la figure 8 représente de façon sommaire un dispositif d'em;ss;on-réception permettant de faire de la prospection sismique de puits dans une zone de production;
- la figure 9 représente un mode de réalisation où l'on utilise des capteurs directionnels disposés a différents niveaux de profondeur;
- la figure 10 représente un mode d'agencement comportant trois capteurs disposés a la peripherie du tubage, à 120, les uns des autres;
- la figure 11 represente schematiquement un dispositif connu que l'on descend dans un puits tube pour l'injection du ciment de scellement;
- la figure 12 represente de façon schématique un manchon solidaire exterieurement du tubage et pourvu de logements pour des capteurs sismiques; et - la figure 13 représente schematiquement la disposition d'un capteur sismique dans son logement.
La figure 1 montre un puits 1 qui est foré à un premier diamètre jusqu'à une certaine profondeur et au-delà, notamment à travers la zone de production, a un second diamètre inférieur au premier. Le puits est équipé comme il est bien connu d'un tubage constitué de deux parties 2a, 2b de sections inégales adaptees aux diamètres du forage.
La partie de plus faible diamètre 2b est munie d'un dispositif d'etancheite à volume variable du type "packer" 4 qui est dilaté pour clore l'espace annulaire entre elle et l'autre partie 2a de plus grand diametre, au voisinage d'une de leurs extrémités communes. A
l'intérieur du tubage jusque dans sa partie 2b de plus faible 3 ~7~0 diamètre, est disposée une colonne de production 5. Un autre dispositif d'etancheite du type "packerl' 6 est dispose au voisinage de l'extrémité inferieure de la colonne de production 5, de manière à
clore, en position d'extension, l'espace annulaire entre elle et la partie inferieure 2b du tubage. Un groupe de pompage 7 alimente par un c3ble électrique 8 est disposé sur la colonne de production 5. La partie du tubage 2b traversant la zone de production P, est pourvue de nombreux orifices 9. Une tete de puits 27 munie de vannes, ferme le tubage à son extremité superieure.
Le procedé selon l'invention consiste à disposer un ou plusieurs capteurs sismiques à l'extérieur du tubage au niveau de sa partie de plus grand diamètre 2a (ou de sa partie de diamètre plu5 restreint 2b, si le volume de l'espace annulaire exterieur le permet) avant sa descente dans le puits fore. Ces capteurs sismiques sont relies à la surface par un ou plusieurs câble de transmission 11. On procède alors à la cimentation du tubage. A cet effet, comme il est aussi bien connu, on descend dans le tubage 2 jusqu'au voisinage de son extremité
inferieure, un tube 24 terminé par un embout spécial 25 d'injection lequel contient une vanne anti-retour. On immobilise le tube 24 par un dispositif d'etancheite 26 du type "packer" et on injecte du ciment.
Le ciment remplit peu à peu en remontant l'espace annulaire entre le tubage 2 et le puits foré 1. A la fin de l'etape de cimentation, tous les capteurs sismiques 10 disposes dans l'annulaire se trouvent noyés dans le ciment.
Autour du tubage 2 pour faciliter sa descente, sont fixes (fig. 2) des éléments de centrage 12 d'un type connu, à lames flexibles ou ailettes radiales par exemple. Suivant un mode de réalisation, les capteurs sismiques 10 sont assujettis aux élements de centrage 12. Le c3ble electrique 11 tou les c3bles s'il y en a plusieurs) est maintenu contre la paroi extérieure du tubage 2 par des colliers de serrage 13.
Lorsque le volume des boîtiers des cap-teurs sismiques 10 utilisés est difficilement compatible avec les dimensions de l'espace annulaire entre le forage et le tubage 2, on peut utiliser des éléments de guidage dissymétriques 14 (fig. 3) pour décentrer le tubage 2 sur la partie de sa longueur le long de laquelle sont disposes les capteurs (fig. 4). Les capteurs sism~ques peuvent être assujettis aux élements de guidage 14 ou bien, comme le représente la figure 3, maintenus contre la paroi exterieure du tubage 2 par les colliers 13 de fixation du cable de liaison 11, par exemple. On peut aussi utiliser des tubages comportant (fig. 5 ou 6) au moins une section 15 dont le diamètre est restreint. La partie restreinte peut etre symétrique (fig. 5) ou bien dissymétrique (fig. 6), si tous les capteurs sont d;sposes du même cote du tubage.
Su;vant un mode de réalisation, une couche d'un matériau élastique 16 est interposée entre chaque capteur sismique 10 et la paroi du tubage
2 (fig. 7), de manière à le découpler acoustiquement de celle-ci. La couche 16 est par exemple un revetement exterieur du tubage.
L'ensemble des capteurs sisrniques 10 dispose dans l'espace annulaire autour du tubage 2 pour etre utilise, comme le montre la figure 8, pour e-ffectuer des relevés sismiques. Une source sisrrlique 17 (un vibrateur ou une source impulsionnelle)engendre à la surface du sol des ondes sismiques qui se propagent en profondeur. Les ondes renvoyees par les differents réflecteurs du sous-sol et en particulier ceux de la zone de production P, sont reçues par les différents capteurs 10 et les signaux sismiques detectes sont transrnis par les cables de transmission 11 jusqu'a un laboratoire d'enregistrernent 18.
Les capteurs sismiques peuvent aussi etre utilisés pour effectuer des operations de prospection sismique de puits à puits ou encore pour faire une écoute passive des phenomènes intervenant dans un puits en cours de production (bruits d'écoulement des fluides circulant dans les colonnes) ou en arret de production (détection des fracturations ;nduites par la production ou l'injection de fluides).
Les capteurs sismiques utilisés sont par exemple des geophones ou des accéléromètres. On choisit leur nombre et leur disposition selon les applications envisagees.
Les capteurs sont disposés par exemple suivant une seule et même genératrice du tubage 1, comme le montre la figure 8. On peut aussi utiliser eventuellement des capteurs directifs (fig. 9, 10) dont on oriente les axes tangentiellement au tubage tcapteur 19), suivant des directions radiales (capteur 20) ou encore suivant des directions intermédiaires tcapteur 21). Ces directions intermediaires peuvent être contenues dans le plan transversal comme le montre la fiqure 9 ou bien inclinees vers le haut ou vers le bas par rapport à ce plan. En un même emplacement, on peut disposer un boîtier 22 contenant 3 capteurs directifs orientés suivant trois directions orthogonales.
On peut également disposer les capteurs de manière à determiner la direction d'arrivée des signaux sismiques. A cet effet, on dispose plusieurs capteurs directifs 23 à la peripherie du tubage dans un même plan transversal à 120, les uns des autres. Suivant le mode de realisation de la figure 10, les axes des capteurs sont disposés radialement. Ceci n'est pas limitatif Il est possible également d'incliner les axes des capteurs par rapport au plan transversal, soit vers le haut du puits, soit vers le bas, l'angle d'inclinaison pouvant être quelconque.
Dans sa configuration la plus génerale, l'ensemble de capteurs sismiques peut comporter plusieurs groupes de capteurs répartis le long d'une partie du tubage, chacun des groupes comportant plusieurs capteurs, eventuellement directifs~ disposés à la periphérie de celui -ci .
Un mode de realisation pratique, choisi à titre d'exemple, permettant d'assujettir plusieurs capteurs directifs au tubage consiste (fig. 12 et 13) à fixer à celui-ci des manchons comportant un ou plusieurs 9~7~`9~
logements. Chaque manchon comporte deux derni-coquilles 28, 29 enserrant le tubage et reunies l'une à l'autre par des boulons (dont les axes sont referencés 30). Le manchon est dissymetrique~ La demi-coquille la plus épaisse (28) comporte trois logement cylindriques 31, 32, 33 dont les axes sont orientés suivant trois directions orthogonales, deux dans un plan horizontal, la troisième etant parallèle a l'axe du tubage 2. Chaque logement est ferme par un couvercle étanche 34. Un câble à deux ronduc-teurs 35 est associé à
chaque géophone 36. Des moyens conventionnels (non représentes) sont associes au couverc~e 34 pour assurer l'étanche;té du passage du câble 35.
Chaque manchon à trois logements pourra être remplacé par trois manchons de longueur plus reduite comportant chacun un logement tel que 31 ou 32 dont l'axe est contenu dans un plan transversal ou un logement tel que 33 dont l'axe est parallèle au tubage 2. Un changement de l'orientation d'un geophone dans un plan transversal sera obtenu facilement en faisant tourner le manchon 28 par rapport au tubage.
L'ensemble des capteurs sisrniques 10 dispose dans l'espace annulaire autour du tubage 2 pour etre utilise, comme le montre la figure 8, pour e-ffectuer des relevés sismiques. Une source sisrrlique 17 (un vibrateur ou une source impulsionnelle)engendre à la surface du sol des ondes sismiques qui se propagent en profondeur. Les ondes renvoyees par les differents réflecteurs du sous-sol et en particulier ceux de la zone de production P, sont reçues par les différents capteurs 10 et les signaux sismiques detectes sont transrnis par les cables de transmission 11 jusqu'a un laboratoire d'enregistrernent 18.
Les capteurs sismiques peuvent aussi etre utilisés pour effectuer des operations de prospection sismique de puits à puits ou encore pour faire une écoute passive des phenomènes intervenant dans un puits en cours de production (bruits d'écoulement des fluides circulant dans les colonnes) ou en arret de production (détection des fracturations ;nduites par la production ou l'injection de fluides).
Les capteurs sismiques utilisés sont par exemple des geophones ou des accéléromètres. On choisit leur nombre et leur disposition selon les applications envisagees.
Les capteurs sont disposés par exemple suivant une seule et même genératrice du tubage 1, comme le montre la figure 8. On peut aussi utiliser eventuellement des capteurs directifs (fig. 9, 10) dont on oriente les axes tangentiellement au tubage tcapteur 19), suivant des directions radiales (capteur 20) ou encore suivant des directions intermédiaires tcapteur 21). Ces directions intermediaires peuvent être contenues dans le plan transversal comme le montre la fiqure 9 ou bien inclinees vers le haut ou vers le bas par rapport à ce plan. En un même emplacement, on peut disposer un boîtier 22 contenant 3 capteurs directifs orientés suivant trois directions orthogonales.
On peut également disposer les capteurs de manière à determiner la direction d'arrivée des signaux sismiques. A cet effet, on dispose plusieurs capteurs directifs 23 à la peripherie du tubage dans un même plan transversal à 120, les uns des autres. Suivant le mode de realisation de la figure 10, les axes des capteurs sont disposés radialement. Ceci n'est pas limitatif Il est possible également d'incliner les axes des capteurs par rapport au plan transversal, soit vers le haut du puits, soit vers le bas, l'angle d'inclinaison pouvant être quelconque.
Dans sa configuration la plus génerale, l'ensemble de capteurs sismiques peut comporter plusieurs groupes de capteurs répartis le long d'une partie du tubage, chacun des groupes comportant plusieurs capteurs, eventuellement directifs~ disposés à la periphérie de celui -ci .
Un mode de realisation pratique, choisi à titre d'exemple, permettant d'assujettir plusieurs capteurs directifs au tubage consiste (fig. 12 et 13) à fixer à celui-ci des manchons comportant un ou plusieurs 9~7~`9~
logements. Chaque manchon comporte deux derni-coquilles 28, 29 enserrant le tubage et reunies l'une à l'autre par des boulons (dont les axes sont referencés 30). Le manchon est dissymetrique~ La demi-coquille la plus épaisse (28) comporte trois logement cylindriques 31, 32, 33 dont les axes sont orientés suivant trois directions orthogonales, deux dans un plan horizontal, la troisième etant parallèle a l'axe du tubage 2. Chaque logement est ferme par un couvercle étanche 34. Un câble à deux ronduc-teurs 35 est associé à
chaque géophone 36. Des moyens conventionnels (non représentes) sont associes au couverc~e 34 pour assurer l'étanche;té du passage du câble 35.
Chaque manchon à trois logements pourra être remplacé par trois manchons de longueur plus reduite comportant chacun un logement tel que 31 ou 32 dont l'axe est contenu dans un plan transversal ou un logement tel que 33 dont l'axe est parallèle au tubage 2. Un changement de l'orientation d'un geophone dans un plan transversal sera obtenu facilement en faisant tourner le manchon 28 par rapport au tubage.
Claims (14)
1. Procédé d'installation de capteurs sismiques dans un puits foré
équipé pour la production de fluides pétroliers et comportant un tubage scellé dans le puits par cimentation, caractérisé en que l'on dispose lesdits capteurs sismiques à l'extérieur du tubage et en ce qu'on les noie dans le ciment qui assure le scellement.
équipé pour la production de fluides pétroliers et comportant un tubage scellé dans le puits par cimentation, caractérisé en que l'on dispose lesdits capteurs sismiques à l'extérieur du tubage et en ce qu'on les noie dans le ciment qui assure le scellement.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose les différents capteurs sismiques à des profondeurs différentes à l'extérieur du tubage et en ce qu'on les relie à la surface par des conducteurs électriques.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose au moins un ensemble de capteurs sismiques à l'extérieur du tubage sensiblement à une même profondeur, les capteurs de chaque ensemble étant reliés à la surface par des conducteurs électriques.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on dispose une pluralité d'ensembles de capteurs sismiques à des profondeurs différentes.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le tubage est solidaire extérieurement de moyens de guidage, caractérisé en ce que l'on fixe les capteurs sismiques aux moyens de guidage, les conducteurs électriques associés étant maintenus par des colliers contre la paroi extérieure du tubage.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de guidage sont dissymétriques, de manière que le tubage soit écarté
vers un côté du puits sur une partie au moins de sa longueur, les capteurs sismiques étant disposés à l'extérieur du tubage du côté
opposé
vers un côté du puits sur une partie au moins de sa longueur, les capteurs sismiques étant disposés à l'extérieur du tubage du côté
opposé
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale du tubage est réduite sur une partie de sa longueur, les capteurs étant disposés contre le tubage dans sa partie de section réduite.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise des capteurs directifs et en ce que l'on dispose au moins un capteur directif à chaque niveau de profondeur.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on dispose plusieurs capteurs à chaque niveau de profondeur, de manière à
capter des ondes polarisées suivant plusieurs axes.
capter des ondes polarisées suivant plusieurs axes.
10. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on dispose des capteurs directifs à la périphérie du tubage.
11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs sont des géophones ou des accéléromètres.
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on interpose une couche d'un matériau amortisseur entre les capteurs et le tubage.
13. Dispositif pour l'installation de capteurs sismiques dans un puits de production pétrolière pourvu d'un tubage qui est scellé dans le puits par injection de ciment, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un manchon et des moyens de fixation du manchon à l'extérieur du tubage, ledit manchon étant pourvu d'au moins un logement étanche pour un capteur sismique et d'au moins une face d'application contre le ciment qui est injecté dans le puits, de manière à établir un couplage entre ledit capteur sismique et les formations environnant le puits.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit manchon comporte trois logements cylindriques dont les axes sont orientés respectivement suivant trois directions orthogonales.
Applications Claiming Priority (4)
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| FR8600745 | 1986-01-17 | ||
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| FR868608536A FR2600172B1 (fr) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | Dispositif d'installation de capteurs sismiques dans un puits de production petroliere |
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1987
- 1987-01-09 GB GB8700433A patent/GB2185574B/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-01-15 IN IN23/MAS/87A patent/IN169341B/en unknown
- 1987-01-16 DE DE19873701189 patent/DE3701189A1/de active Granted
- 1987-01-16 CA CA000527501A patent/CA1287160C/fr not_active Expired - Lifetime
- 1987-01-16 AR AR87306497A patent/AR243996A1/es active
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| GB2185574B (en) | 1990-03-14 |
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| DE3701189C2 (fr) | 1988-12-15 |
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