FR2570818A1 - METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING ELECTRICAL AND ELECTRO-OPTICAL SIGNALS FOR TELEMETRY - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE TRANSMISSION DE SIGNAUX DE TELEMETRIE. ELLE SE RAPPORTE A UN APPAREIL QUI, DANS CHAQUE TUBE D'UN TRAIN DE TIGES DE FORAGE, COMPREND UN REVETEMENT AYANT DEUX PARTIES D'EXTREMITES 4, 5 ET UNE PARTIE INTERMEDIAIRE 6. CHAQUE PARTIE D'EXTREMITE COMPORTE UN EMETTEUR-RECEPTEUR A HAUTE FREQUENCE, UNE ALIMENTATION ET DES CONDUCTEURS 9 RELIANT LES DEUX PARTIES D'EXTREMITES. CES CONDUCTEURS PEUVENT ETRE DES CONDUCTEURS ELECTRIQUES OU DES FIBRES OPTIQUES. TOUS LES ELEMENTS SONT ENROBES DANS UN REVETEMENT SOUPLE QUI EST PLACE A L'INTERIEUR DU TUBE. LES SIGNAUX SONT TRANSMIS DE LA PROXIMITE DU TREPAN A LA SURFACE DU SOL PAR CONDUCTION DANS LES CONDUCTEURS ET PAR EMISSION D'UNE EXTREMITE D'UN TUBE A L'EXTREMITE ADJACENTE DU TUBE ADJACENT. APPLICATION AU FORAGE PETROLIER.THE INVENTION RELATES TO AN APPARATUS FOR TRANSMISSION OF TELEMETRY SIGNALS. IT RELATES TO AN APPARATUS WHICH, IN EACH TUBE OF A DRILL ROD TRAIN, INCLUDES A COATING HAVING TWO END PARTS 4, 5 AND AN INTERMEDIATE PART 6. EACH END PART HAS A HIGH TRANSCEIVER FREQUENCY, A POWER SUPPLY AND 9 CONDUCTORS CONNECTING THE TWO END PARTS. THESE CONDUCTORS MAY BE ELECTRICAL CONDUCTORS OR OPTICAL FIBERS. ALL THE ELEMENTS ARE WRAPPED IN A SOFT COATING WHICH IS PLACED INSIDE THE TUBE. THE SIGNALS ARE TRANSMITTED FROM THE PROXIMITY OF THE TREPAN TO THE GROUND SURFACE BY CONDUCTION IN THE CONDUCTORS AND BY EMISSION OF A TUBE END AT THE ADJACENT END OF THE ADJACENT TUBE. APPLICATION TO OIL DRILLING.
Description
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La présente invention concerne un procédé et un appareil de télémétrie destinés à un appareillage de forage The present invention relates to a telemetry method and apparatus for drilling apparatus
utilisé par exemple dans les champs pétrolifères. used for example in oil fields.
La pratique habituelle du forage met en oeuvre des tronçons de.tubes de forage de dimensions normalisées, chaque tronçon ayant un filetage à une extrémité et un taraudage complémentaire à l'autre. Lorsque la profondeur de forage augmente, des tronçons supplémentaires sont fixés au "train de tiges".- L'opération de forage est telle que The usual practice of drilling uses sections of boreholes of standard dimensions, each section having a thread at one end and a complementary thread to the other. When the drilling depth increases, additional sections are attached to the "drill string" .- The drilling operation is such that
le trou a un diamètre supérieur à celui du train de tiges. the hole has a diameter greater than that of the drill string.
Pendant le forage, de la boue est pompée le long du train de tiges et remonte dans.le trou de forage à l'extérieur During drilling, mud is pumped along the drill string and back into the outside borehole.
du train de tiges, avec entraînement des détritus de forage. of the drill string, with drilling detritus entrainment.
Il est très souhaitable que l'opérateur puisse contrôler It is very desirable that the operator can control
le fonctionnement de la tête de forage au fond du trou. the operation of the drill head at the bottom of the hole.
Il faut noter que les conditions de travail du forage et- It should be noted that the working conditions of the drilling and
les conditions environnantes sont normalement extrêmement hostiles, et la mise en oeuvre de la télémétrie à partir de la tête de forage jusqu'à la plate-forme de forage est the surrounding conditions are normally extremely hostile, and the implementation of telemetry from the drill head to the drilling rig is
difficile.difficult.
On a déjà proposé une forme limitée de télémétrie par mise en oeuvre de dispositifs ultrasonores uniquement; La boue de forage pompée' le long du train de.tiges à une It has already been proposed a limited form of telemetry by using ultrasonic devices only; The drilling mud pumped along the train at one
pression considérable peut subir une modulation de la pres- considerable pressure can be modulated by the pressure
sion qui crée des "impulsions" systoliques qui remontent dans le train de tiges. Ces impulsions proviennent de. la which creates systolic "impulses" that go back into the drill string. These pulses come from. the
région de la tête de forage et sont détectées à la surface:- region of the drill head and are detected on the surface: -
L'analyse et l'interprétation des signaux donnent une cer- The analysis and interpretation of the signals give a
taine information sur ic;pération de forage,' bien qu'elle- information on the drilling activity, although it
soit limitée.. -.be limited .. -.
La pré!snte invention a pour objet un procédé et The present invention relates to a method and
un dispositif permetajnt la transmission de-signaux télé- a device for transmitting electronic signals
métrjues créés par uin cnscmble d'i.istruments placé derrière la tâLe de forage, d.ihns une transmission à large bande, le long des tronçons SocCOSSIS de tubes et VerS la tête de puits, si bien que des mesures dynamiques peuvent être réalisées sur un certain nombre de paramètres pendant une metrices created by an instrument cluster placed behind the drilling site, including a broadband transmission, along the SocCOSSIS sections of tubes and VerS wellheads, so that dynamic measurements can be performed on a number of parameters during a
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opération réelle de forage.actual drilling operation.
- Un appareil selon l'invention destiné à la transmis- An apparatus according to the invention for transmitting
sion de signaux télémétriques dans un tronçon de tube, com- telemetric signals in a section of pipe,
prend un revêtement cylindrique destiné à se loger dans le trou du tube et placé pratiquement sur toute la longueur du tube, le revêtement comprenant deux parties annulaires d'extrémités raccordées par une partie intermédiaire, la partie intermédiaire comprenant des conducteurs de signaux qui y sont enrobés et qui partent d'une première extrémité takes a cylindrical coating intended to be housed in the hole of the tube and placed substantially over the entire length of the tube, the coating comprising two annular end portions connected by an intermediate portion, the intermediate portion comprising signal conductors which are embedded therein and starting from a first end
vers l'autre, chaque partie d'extrémité contenant des dis- towards each other, each end
positifs émetteurs-récepteurs à haute fréquence, des circuits positive high-frequency transceivers, circuits
diinterface destinés à connecter les dispositifs émetteurs- interface to connect the transmitting devices
récepteurs aux conducteurs de signaux et une alimentation destinée à fournir de l'énergie électrique aux dispositifs émetteurs-récepteurs et aux circuits d'interface, tous ces signal-conducting receivers and a power supply for supplying electrical power to the transceiver devices and the interface circuits, all of which
éléments étant incorporés.elements being incorporated.
L'invention concerne aussi un procédé de transmis- The invention also relates to a method for transmitting
sion de signaux télémétriques dans un tronçon de tube, com- telemetric signals in a section of pipe,
prenant la réception de signaux à haute fréquence à une taking the reception of high frequency signals at a
première extrémité du tronçon, la régénération et la trans- first end of the section, regeneration and trans-
formation des signaux à haute fréquence en signaux destinés formation of high frequency signals into signals intended to
à être transmis par des conducteurs rejoignant l'autre ex- to be transmitted by drivers joining the other former
trémité de la tuyauterie et à retransformer les signaux pipe end and retransform the signals
. -._.. ... -._ .. ..
en signaux à-haute fréquence destinés à être retransmis in high-frequency signals intended to be retransmitted
vers un tronçon adjacent de tuyauterie. to an adjacent section of pipe.
L'expression "conducteur des signaux utilisée. The expression "signal conductor used.
dans le présent mémoire désigne tout trajet guidé de propa- in this specification means any guided route of propagation
gation des signaux:tel que des conducteurs électriques ou. signaling: such as electrical conductors or.
des fibres optiques.-.--,- -- -; ? '::-- optical fibers.-.--, - - -; ? ':: -
D'autres. caractéristiques et avantages de l'inven- Other. characteristics and advantages of the invention
tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, tion will become more apparent from the following description,
faite en référence au dessin annexé sur lequel:- made with reference to the appended drawing in which:
la figure 1 est une coupe d'un tronçon de tube la figure 2 représente un revêtement de tube de FIG. 1 is a cross-section of a tube section; FIG.
forage;- -drilling; - -
-.. -- .. -
la figure 3 représente un détail de la partie d'ex- Figure 3 shows a detail of the part of ex-
trémité du revêtement; ettremity of the coating; and
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la figure 4 représente un détail de la paroi du revêtement. Lors du forage d'un puits de pétrole, la tête de forage est portée à l'extrémité inférieure d'un-train de tiges rotatif. Ce train de tiges est constitué de tronçons identiques de tube 1 (figure 1) ayant chacun, à une première extrémité, un collier 2 soudé et ayant un taraudage conique et, à l'autre extrémité, un collier 3 ayant un filetage Figure 4 shows a detail of the wall of the coating. When drilling an oil well, the drill head is carried at the lower end of a rotating drill string. This drill string consists of identical sections of tube 1 (FIG. 1) each having, at one end, a collar 2 welded and having a tapered thread, and at the other end, a collar 3 having a thread
conique complémentaire. Lorsque l'opération de forage pro- complementary taper. When the drilling operation pro-
gresse et lorsque l'extrémité supérieure du dernier tronçon ajouté approche du niveau du plancher de la plate-forme de forage, la rotation du train- de tiges est interrompue., un nouveau tronçon est vissé à la partie supérieure du train de tiges et la rotationh du train de tiges reprend. De la gresse and when the upper end of the last added section approaches the level of the floor of the drilling rig, the rotation of the drill-rod is interrupted., a new section is screwed to the upper part of the drill string and the rotationh of the drill string resumes. Of the
boue est pompée le long du train de- tiges comme décrit pré- mud is pumped along the drill string as described above.
cédemment. La présente invention est mise en oeuvre dans l'hy cédemment. The present invention is implemented in the hy
pothèse o la tête de forage comporte. un ensemble d'instru- o stent where the drill head has. a set of instruments
ments capables de mesurer divers paramètres tels que la pression et la température, et de créer des signaux à haute able to measure various parameters such as pressure and temperature, and to create
fréquence de faible puissance qui leur correspondent. low power frequency that correspond to them.
Chaque tronçon de tube a à l'intérieur. un mince revêtement (figure 2) destiné à assurer la-communication des signaux entre la tête de forage. et la plate-forme. Le revêtement comprend essentiellement des parties annulaires 4, 5 d'extrémités supérieure et inférieure reliées- par une partie intermédiaire 6 à paroi mince. Le revêtement est de préférence formé d'un matériau souple et.a des dimensions Each section of tube has inside. a thin coating (Figure 2) for ensuring the communication of signals between the drill head. and the platform. The coating essentially comprises annular portions 4, 5 of upper and lower ends connected by an intermediate portion 6 with a thin wall. The coating is preferably formed of a flexible material and has dimensions
lui permettant un ajustement dans le tronçon de tube. Normale- allowing him an adjustment in the tube section. normally
ment, les colliers soudés 2, 3 forment tun petit gradin dans le trou de la tuyauterie et ces gradins sont utilisés pour welded collars 2, 3 form a small step in the hole of the pipe and these steps are used to
le pesitionnement du revêtement dans la tuyauterie. Un émet- the pesitioning of the coating in the pipework. An issue
teur-réceptc'ur 7 à haute fréquence (figure 3) et des dispo- high-frequency receiver-receiver 7 (Figure 3) and
sitifs 8 de conversion de signaux qui communiquent avec des conducteurs élecLriques ou des fibres optiques 9 enfouis 8 signal conversion systems that communicate with buried electrical conductors or optical fibers 9
dans la partie intermédiaire à paroi mince du revêtement - in the thin-walled intermediate part of the coating -
sont enrobés à chaque partie d'extrémité. Les parties 4, 5 d'extrémités peuvent aussi contenir des alimentations 10 des circuits locaux et des circuits 11 de régénération de are coated at each end portion. The end portions 4, 5 may also contain local circuit supplies and regeneration circuits 11.
données le cas échéant.data where appropriate.
Chaque tronçon de tube ayant un revêtement tel que décrit constitue en fait un segment autonome d'un sys- tème de communication à large bande, d'une manière analogue Each section of tube having a coating as described is in fact an autonomous segment of a broadband communication system, in a similar manner.
au comportement général des systèmes biologiques. to the general behavior of biological systems.
On considère maintenant les données provenant d'une source quelconque, audessous d'un segment donné déterminé, We now consider the data coming from any source, below a given given segment,
la communication d'un côté à l'autre du raccord étant réa- communication from one side to the other of the connector being
lisée par transmission radioélectrique. Les techniques uti- radio transmission. The techniques used
lisées peuvent être en hyperfréquence, par modulation de can be microwave, by modulation of
fréquence, numériques et à fréquence intermédiaire à zéro. frequency, digital and intermediate frequency to zero.
Le signal transmis se propage dans la boue et il est reçu - The transmitted signal propagates in the mud and is received -
par le circuit récepteur et régénérateur placé à l'extrémité inférieure du tronçon précédent. La distance à parcourir dépasse rarement un mètre. Le récepteur provoque alors la by the receiver and regenerator circuit placed at the lower end of the preceding section. The distance to be traveled rarely exceeds one meter. The receiver then causes the
transmission de l'information régénérée par l'intermédiaire - transmission of regenerated information through -
- des conducteurs enfouis dans la paroi du revêtement de ma- - - conductors buried in the wall of the ma-
nière que l'émetteur placé à l'extrémité supérieure de son propre tronçon soit modulé, l'opération d'émission à haute fréquence se répétant. Ainsi, les données émises, après plusieurs régénérations, -rrivent sans déformation à la This is because the transmitter at the upper end of its own section is modulated, the high-frequency transmission operation repeating itself. Thus, the data transmitted, after several regenerations, -rrive without deformation to the
tête du puits, quelle que soit la profondeur du trépan. wellhead, regardless of the depth of the bit.
On a indiqué la presence de batteries d'accumula- The presence of accumulator batteries has been
teurs placées dans les parties d'extrémités 4, 5 du revête- placed in the end portions 4, 5 of the cover
ment. Evidemment, des batteries ou des piles électriques ' is lying. Of course, batteries or electric batteries
ont une durée d'utilisation limitée avant remplacement ou. have a limited period of use before replacement or.
recharge. Dans un mode de réalisation avantageux, l'alimen- refill. In an advantageous embodiment, the food
tation est formée de batteries d'accumulateurs et chaque is formed of accumulator batteries and each
partie d'extrémité 4, 5 a en outre des dispositifs piézo- end portion 4, 5 further has piezoelectric devices
électriques, c' est-à-dire sensibles à la pression. La boue electrical, that is to say sensitive to pressure. Mud
pompée vers la partie inférieure du train de tiges est nor- pumped to the lower part of the drill string is normally
malement soumise à de fréquentes variations de pression. badly subjected to frequent pressure variations.
Les dispositifs piézoélectriques sont sensibles à ces va- Piezoelectric devices are sensitive to these
riations de pression et créent de l'électricité qui est pressure and create electricity that is
utilisée pour la charge-des batteries3d'accumulateurs. used for charging-batteries3accumulators.
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Lorsque les variations de pression sont insuffisantes norrm-- When pressure variations are insufficient norrm--
lement, le pompage de la boue peut être pulsé-de manière régulière et cyclique, à l'aide d'un dispositif placé à la tête du puits, afin que les dispositifs sensibles à la pression puissent créer suffisamment d'énergie électrique pour que les batteries d'accumulateurs restent à l'état Sludge pumping can be cyclically and regularly pulsed using a device at the wellhead so pressure sensitive devices can generate enough electrical energy to accumulator batteries remain in the state
de fonctionnement pendant de longues périodes. operating for long periods.
Le revêtement, ainsi que ses parties d'extrémités, est constitué d'un matériau suffisamment souple pour qu'il permette une introduction facile dans la-tuyauterie et, lorsqu'il est en place, encaisse des pressions de boue pouvant atteindre par exemple 700 bars. Le matériau doit avoir un faible coefficient de frottement afin qu'il présente une surface exerçant un frottement minimal contre la boue de The coating, as well as its end portions, is made of a sufficiently flexible material to allow easy introduction into the piping and, when in place, accommodates mud pressures of up to 700 bars. The material shall have a low coefficient of friction so that it has a surface with minimal friction against the sludge.
forage normalement utilisée. De même, les dispositifs en- drilling normally used. Similarly, the devices
capsulés qui sont enrobés dans les parties d'extrémités doivent pouvoir supporter les pressions élevées exercées capsules which are embedded in the end parts must be able to withstand the high pressures exerted
par la boue.by the mud.
257081.8.257081.8.
Claims (6)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8514015A Withdrawn FR2570818A1 (en) | 1984-09-22 | 1985-09-20 | METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING ELECTRICAL AND ELECTRO-OPTICAL SIGNALS FOR TELEMETRY |
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US6727827B1 (en) | 1999-08-30 | 2004-04-27 | Schlumberger Technology Corporation | Measurement while drilling electromagnetic telemetry system using a fixed downhole receiver |
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US3905010A (en) * | 1973-10-16 | 1975-09-09 | Basic Sciences Inc | Well bottom hole status system |
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- 1984-09-22 GB GB08424043A patent/GB2164681B/en not_active Expired
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- 1985-09-20 NO NO853707A patent/NO853707L/en unknown
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GB2164681A (en) | 1986-03-26 |
GB2164681B (en) | 1987-11-11 |
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ST | Notification of lapse |