CA2096941C - Dispositif de traitement et d'interpretation de donnees de forage dispose au fond d'un puits et procede mettant en oeuvre ce dispositif - Google Patents
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- E21B44/005—Below-ground automatic control systems
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- 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
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Abstract
Dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage (28) des - tiné à être monté à l'extrémité inférieure d'un train de tiges (14) disposé dans un puits de forage, le train de tiges (14) étant muni d'un outil de forage (16) , d'un ensemble de mesure (36) et de moyens (30) de transmission des données du fond vers la surface. Selon l'invention, le dispositif est adapté pour envoy er à la surface uniquement des messages abrégés après interprétation des mesures prises par l'ensemble de mesure (36). Un procédé permettant la mise en oeuvr e de ce dispositif est également décrit.
Description
WO 93/06339 ~ ~ ~ ~ ~ (~ ~ PCT/FR92/00730 DISPOSITIF DE TRAITEMENT ET D'INTERPRETATION DE DONNEES
DE FORAGE DISPOSE AU FOND D'UN PUITS ET
PROCEDE ME'fTA";T EDI OEWRE CE DISPOSITIF
La présente invention se rapporte â un dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage qui est disposé au fond d'un puits et, plus particuliërement, à un tel dispositif destiné à être utilisé dans un forage pétrolier.
La présente invention se rapporte également à un procédé permettant la mise en oeuvre de ce dispositif.
Lors du forage d'un puits, par exemple d'un puits pétrolier, il est souhaitable que le maître-foreur connaisse le comportement de la garniture et de l'outil au fond du puits afin de mieux. contrôler les paramètres du forage. I1 est préférable de connaître ces conditions en temps rêel, ce qui nécessite des moyens de transmission des données du fond du puits à la surface.
Connaître les conditions en fond de puits permet de forer de façon plus sûre et de réduire les coûts du forage.
De plus, le ma ure-foreur aura la possibilité de réagir rapidement à tout évënement en fond de puits, par exemple, changement de type de roche, usure de l'outil ou instabilité
mécanique.
Plusieurs moyens de transmission des données du fond à la surface ont été proposées. Parmi ces moyens se trouve la transmission par conducteur électrique, ou par ondes électromagnétiques. La transmission de données par ondes de pression dans la boue de forage a également été proposée.
Dans un tel système, la pression de la boue circulant le long du train de tiges est modûlée par exemple par l'intermédiaire d'une servovalve montée dâns un sous-ensemble disposé dans le train de tiges adjacent à l'outil. , Les ondes de pression se propagent à environ 1500 m/s ; entre fond et surface, elles subissent de nombreuses réflections.
DE FORAGE DISPOSE AU FOND D'UN PUITS ET
PROCEDE ME'fTA";T EDI OEWRE CE DISPOSITIF
La présente invention se rapporte â un dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage qui est disposé au fond d'un puits et, plus particuliërement, à un tel dispositif destiné à être utilisé dans un forage pétrolier.
La présente invention se rapporte également à un procédé permettant la mise en oeuvre de ce dispositif.
Lors du forage d'un puits, par exemple d'un puits pétrolier, il est souhaitable que le maître-foreur connaisse le comportement de la garniture et de l'outil au fond du puits afin de mieux. contrôler les paramètres du forage. I1 est préférable de connaître ces conditions en temps rêel, ce qui nécessite des moyens de transmission des données du fond du puits à la surface.
Connaître les conditions en fond de puits permet de forer de façon plus sûre et de réduire les coûts du forage.
De plus, le ma ure-foreur aura la possibilité de réagir rapidement à tout évënement en fond de puits, par exemple, changement de type de roche, usure de l'outil ou instabilité
mécanique.
Plusieurs moyens de transmission des données du fond à la surface ont été proposées. Parmi ces moyens se trouve la transmission par conducteur électrique, ou par ondes électromagnétiques. La transmission de données par ondes de pression dans la boue de forage a également été proposée.
Dans un tel système, la pression de la boue circulant le long du train de tiges est modûlée par exemple par l'intermédiaire d'une servovalve montée dâns un sous-ensemble disposé dans le train de tiges adjacent à l'outil. , Les ondes de pression se propagent à environ 1500 m/s ; entre fond et surface, elles subissent de nombreuses réflections.
2 Compte tenu de la~ détérioration des limitations inhérentes â la modulation de la pression de la boue, et de la nécessité de préserver la qualité des données, le débit de données reste faible.
Actuellement, le débit de transmission de données n'excède pas quelques bits par seconde.
A l'avenir, quelles que soient les améliorations dans les systèmes de transmission de données dans la boue, la vitesse de transmission des données du fond vers la surface restera limitée.
Afin de pallier cet inconvénient, il convient de prétraiter les données au fond, réduisant ainsi très significativement le volume des signaux à transmettre vers la surface.
Le document GB-A-2.216.661 décrit un dispositif de mesure des vibrations d'un train de tiges, disposé au fond du puits, et qui comporte un processeur destiné à enregistrer les données fournies par un accéléromëtre. Le dispositif détecte les niveaux d'accélération qui excèdent une valeur prédéterminée et seuls ces niveaux sont signalés à la surface. Dans ce dispositif, donc, des données, qui sont fonction d'un seul paramètre, sont envoyées â la surface, uniquement quand un seuil prédéterminé est dépassé, et ceci sans qu'aucune analyse de comportements physiques n'ait été
entreprise.
La présente invention a pour objet un dispositif de traitement de données de forage disposé au fond d'un puits qui est capable d'élaborer, au fond, divers diagnostics propres aux comportements global ou individuels de l'outil de forage, du train de tiges, de la boue de forage, et/ou du puits lui-méme, et de signaler ces diagnostics à la surface par un des moyens de transmission de données habituels.' La présente invention vise un dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage, comprenant un train de tiges et, montés à une extrémité
Actuellement, le débit de transmission de données n'excède pas quelques bits par seconde.
A l'avenir, quelles que soient les améliorations dans les systèmes de transmission de données dans la boue, la vitesse de transmission des données du fond vers la surface restera limitée.
Afin de pallier cet inconvénient, il convient de prétraiter les données au fond, réduisant ainsi très significativement le volume des signaux à transmettre vers la surface.
Le document GB-A-2.216.661 décrit un dispositif de mesure des vibrations d'un train de tiges, disposé au fond du puits, et qui comporte un processeur destiné à enregistrer les données fournies par un accéléromëtre. Le dispositif détecte les niveaux d'accélération qui excèdent une valeur prédéterminée et seuls ces niveaux sont signalés à la surface. Dans ce dispositif, donc, des données, qui sont fonction d'un seul paramètre, sont envoyées â la surface, uniquement quand un seuil prédéterminé est dépassé, et ceci sans qu'aucune analyse de comportements physiques n'ait été
entreprise.
La présente invention a pour objet un dispositif de traitement de données de forage disposé au fond d'un puits qui est capable d'élaborer, au fond, divers diagnostics propres aux comportements global ou individuels de l'outil de forage, du train de tiges, de la boue de forage, et/ou du puits lui-méme, et de signaler ces diagnostics à la surface par un des moyens de transmission de données habituels.' La présente invention vise un dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage, comprenant un train de tiges et, montés à une extrémité
3 inférieure du train de tiges, un outil de forage, un ensemble de mesure et des moyens de transmission de données du fond d'un puits de forage vers la surface, les moyens de transmission de données du fond vers la surface comprennent des moyens d'interprétation de mesures prises par l'ensemble de mesure, et des moyens pour envoyer à la surface des messages abrégés basés sur des mesures interprétées par les moyens d'interprétation.
La présente invention vise aussi un procédé pour traiter et interpréter des données de forage d'un outil de forage, comportant les étapes suivantes:
a) prise de mesures de l'outil de forage, et génération de signaux représentatifs des mesures;
b) prétraitement des signaux, c) traitement des signaux produits à l'étape b pour diagnostiquer un état de fonctionnement de l'outil de forage;
d) génêration de diagnostiques concernant l'état de fonctionnement de l'outil de forage; et e) envoi à la surface de messages abrégés représentatifs des diagnostiques et des mesures.
Le procédé selon l'invention permet d'optimiser le traitement des données et de sortir des indications qui, une fois transmises à la surface, permettent d'améliorer les conditions du forage.
La présente invention vise aussi un dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage, comprenant un train de tiges et, montés à une extrémité
inférieure du train de tiges, un outil de forage, un ensemble de mesure et des moyens de transmission de données du fond d'un puits de forage vers la surface, les moyens de 3a transmission de données du fond vers la surface comprennent des moyens d'interprétation, incluant un circuit de traitement, pour interpréter des mesures prises par l'ensemble de mesure, et des moyens pour envoyer à la surface des messages abrégés basés sur des mesures interprétées par les moyens d'interprétation, les moyens pour interpréter des mesures incluant des moyens pour interpréter des données représentant deux paramètres de forage en les combinant pour obtenir un troisième paramëtre de forage et pour générer des diagnostiques relatifs à un état de fonctionnement de l'outil de forage avant transmission de données vers la surface, ainsi, au lieu d' envoyer à la surface de nombreuses données, fonction des mesures prises au fond, seulement des signaux qui illustrent l'état de fonctionnement de l'outil de forage sont envoyés à la surface.
D'autres caractéristiques et avantages dè la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un ensemble de forage, - la figure 2 représente schématiquement un circuit de traitement et d'interprétation, selon l'invention, et - les figures 3 â 7 sont, chacune, des logigrammes permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Sur la figure 1, est représenté un ensemble de forage comprenant un màt 10 muni, de façon connue en soi, d'un crochet 12 auquel est suspendu un train de tiges, représenté
généralement en 14. Le train de tiges 14 comprend un outil de forage 16, des masse-tiges 18 et des tiges de forage 20. Dans l'exemple illustré, le train de tiges 14 est mis en rotation par une table de rotation 22 ou par une tâte d'injection motorisée. Un conduit 24 introduit de la boue de forage sous pression à l'intërieur des tiges 20. Cette boue sort à
l'outil et circule dans l'espace entre la pàroi du puits et
La présente invention vise aussi un procédé pour traiter et interpréter des données de forage d'un outil de forage, comportant les étapes suivantes:
a) prise de mesures de l'outil de forage, et génération de signaux représentatifs des mesures;
b) prétraitement des signaux, c) traitement des signaux produits à l'étape b pour diagnostiquer un état de fonctionnement de l'outil de forage;
d) génêration de diagnostiques concernant l'état de fonctionnement de l'outil de forage; et e) envoi à la surface de messages abrégés représentatifs des diagnostiques et des mesures.
Le procédé selon l'invention permet d'optimiser le traitement des données et de sortir des indications qui, une fois transmises à la surface, permettent d'améliorer les conditions du forage.
La présente invention vise aussi un dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage, comprenant un train de tiges et, montés à une extrémité
inférieure du train de tiges, un outil de forage, un ensemble de mesure et des moyens de transmission de données du fond d'un puits de forage vers la surface, les moyens de 3a transmission de données du fond vers la surface comprennent des moyens d'interprétation, incluant un circuit de traitement, pour interpréter des mesures prises par l'ensemble de mesure, et des moyens pour envoyer à la surface des messages abrégés basés sur des mesures interprétées par les moyens d'interprétation, les moyens pour interpréter des mesures incluant des moyens pour interpréter des données représentant deux paramètres de forage en les combinant pour obtenir un troisième paramëtre de forage et pour générer des diagnostiques relatifs à un état de fonctionnement de l'outil de forage avant transmission de données vers la surface, ainsi, au lieu d' envoyer à la surface de nombreuses données, fonction des mesures prises au fond, seulement des signaux qui illustrent l'état de fonctionnement de l'outil de forage sont envoyés à la surface.
D'autres caractéristiques et avantages dè la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un ensemble de forage, - la figure 2 représente schématiquement un circuit de traitement et d'interprétation, selon l'invention, et - les figures 3 â 7 sont, chacune, des logigrammes permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Sur la figure 1, est représenté un ensemble de forage comprenant un màt 10 muni, de façon connue en soi, d'un crochet 12 auquel est suspendu un train de tiges, représenté
généralement en 14. Le train de tiges 14 comprend un outil de forage 16, des masse-tiges 18 et des tiges de forage 20. Dans l'exemple illustré, le train de tiges 14 est mis en rotation par une table de rotation 22 ou par une tâte d'injection motorisée. Un conduit 24 introduit de la boue de forage sous pression à l'intërieur des tiges 20. Cette boue sort à
l'outil et circule dans l'espace entre la pàroi du puits et
4 le train de tiges 14. Elle est récupérée au niveau d'un conduit 26, recyclée puis dirigée vers des réservoirs de stockage (non représentês).
Selon l'invention, un dispositif de traitement et d'interprétation de donnëes de forage 28 est disposé à
l'intérieur de la garniture, aussi près que souhaité de l'outil, entre les masse-tiges 18 et l'outil 16. Comme il sera décrit plus en détail ci-après, le dispositif comprend un circuit de traitement et d'interprëtation 30 et des moyens l0 de transmission des données à la surface. Les moyens de transmission àes àonnées peuvent comprendre un câble électrique, un systène de tiges câblées, un émetteur électromagnétique ou, dans l'exemple illustré, un système de transmission par des pulsions générées dans la boue.
Dans ce ~~oyen de transmission, une servovalve montée dans un sous-ensemble 30 disposé adjacent à l'outil 16 est destinée à moduler sélectivement l'écoulement de la boue sous pression afin de créer des ondes de pression dans la boue., Des dispositifs de mesure et de contrôle sont disposés dans le sous-ensemble 30 permettant, de façon connue, de générer des ondes de pression dans la boue qui sont représentatives des messages transmis depuis le fond. Ces ondes de pression sont détectées à la surface par un capteur de pression 32, monté sur le conàuit 24.
Le dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage 28 ainsi que le procédé permettant sa mise en oeuvre permettent de traiter les diverses mesures prises au fond et d'envoyer vers la surface divers diagnostics, par exemple diagnostics de dysfonctionnement de l'ensemble de forage (la précession, les rebonds de l'outil, les ondes de torsion ou les bourrages) et de l'état de l'outil (usure des dents et roulements des tricônes, usure des outils de coupe).
En plus de ces diagnostics, le procédé de traitement selon l'invention permet d'avoir une quantification des différentes mesures dynamiques perme~tant d'avoir une échelle dans la sévérité des vibrations, permettant ainsi d'apprécier l'efficacité des actions entreprises en surface par le maître-foreur.
PCf/FR92/00730 Comme .il est représenté sur la figure 2, le circuit de traitement et d'interprëtation 30 reçoit des données prises par divers dispositifs de mesure qui sont disposés dans un ensemble de mesure 36 (voir la figure 1) situé à côté
Selon l'invention, un dispositif de traitement et d'interprétation de donnëes de forage 28 est disposé à
l'intérieur de la garniture, aussi près que souhaité de l'outil, entre les masse-tiges 18 et l'outil 16. Comme il sera décrit plus en détail ci-après, le dispositif comprend un circuit de traitement et d'interprëtation 30 et des moyens l0 de transmission des données à la surface. Les moyens de transmission àes àonnées peuvent comprendre un câble électrique, un systène de tiges câblées, un émetteur électromagnétique ou, dans l'exemple illustré, un système de transmission par des pulsions générées dans la boue.
Dans ce ~~oyen de transmission, une servovalve montée dans un sous-ensemble 30 disposé adjacent à l'outil 16 est destinée à moduler sélectivement l'écoulement de la boue sous pression afin de créer des ondes de pression dans la boue., Des dispositifs de mesure et de contrôle sont disposés dans le sous-ensemble 30 permettant, de façon connue, de générer des ondes de pression dans la boue qui sont représentatives des messages transmis depuis le fond. Ces ondes de pression sont détectées à la surface par un capteur de pression 32, monté sur le conàuit 24.
Le dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage 28 ainsi que le procédé permettant sa mise en oeuvre permettent de traiter les diverses mesures prises au fond et d'envoyer vers la surface divers diagnostics, par exemple diagnostics de dysfonctionnement de l'ensemble de forage (la précession, les rebonds de l'outil, les ondes de torsion ou les bourrages) et de l'état de l'outil (usure des dents et roulements des tricônes, usure des outils de coupe).
En plus de ces diagnostics, le procédé de traitement selon l'invention permet d'avoir une quantification des différentes mesures dynamiques perme~tant d'avoir une échelle dans la sévérité des vibrations, permettant ainsi d'apprécier l'efficacité des actions entreprises en surface par le maître-foreur.
PCf/FR92/00730 Comme .il est représenté sur la figure 2, le circuit de traitement et d'interprëtation 30 reçoit des données prises par divers dispositifs de mesure qui sont disposés dans un ensemble de mesure 36 (voir la figure 1) situé à côté
5 de l'outil 16. Des données provenant de divers ponts de jauges de traction 3s, torsion 40, ou flexion 42, de divers magnétomètres 46, d'accéléromètres axiaux 48, radiaux 50 et transverses 51 rejoignent au travers de filtres anti-repliement 52 un multiplexeur 54.
Après conversion analogique/numérique 56, les signaux sont traités par autant de processeurs 58 et de processeurs de signal 5î que nécessaires. Une entrée auxiliaire 60 permet de paramétrer entièrement le dispositif en surface (ou au fond dans 1~ cas d'une transmission bidirectionnelle). Le circuit do traitement et d'interprétation 34 est alimenté par un sous-ensemble 62 qui comporte un alternateur 64 entrainé
' par la boue de forage au niveau d'une entrêe 66, un circuit de régulation électrique 68 et des accumulateurs 70. Un bus de commande 74 pilote entre autre le système de transmission 76 relié à une servovalve de modulation 72.
Une mémoire 59 non-volatile est destinée à stocker de l'information de façon temporaire ; cette information est réservée à une interprétation au retour de l'outil en surface.
D'autres dispositifs de mesure peuvent être utilisés pour permettre de déterminer les paramètres suivants : poids sur l'outil, couple, pressions interne et externe, températures interne et externe et débit de la boue.
Avec les mesures de fond de l'ensemble de mesure 36, le circuit de traitement 34 permet de signaler à la surface divers états, dysfonctionnements ou défaillances ou sévérité
de vibration de l'ensemble de forage.
Un procédé mettant en oeuvre le dispositif de la présente invention est représenté schématiquement sur la figure 3.
Les signaux provenant des divers ponts de jauges 38 à
51 formant l'ensemble de mesure 36 sont prétraités, le cas échéant, en 80 afin d'enlever les décalages (offsets), WO 93/06339 ~ ~ ~ ~ ~ '~ ~ PCT/FR92/00730 remettre les mesures à l'échelle physique et les replacer dans un repère fixe. Ce prétraitement est représenté plus en détail sur la figure 4. La signification des sigles représentant les signaux est donnée ci-dessous .
DBNX : Moment de flexion au fond, selon l'axe X
DBNY . Moment de flexion au fond, selon l'axe Y
DMGX : Mesures magnétométriques selon l'axe X
DMGY : Mesures magnétométriques selon l'axe Y
DWOB : Poids sur l'outil DACZ : Accélération selon l'axe Z
DTOB : Couple sur l'outil.
Cette étape de prétrait~ment permet de vérifier que l'ensemble des mesures est correct et permet également de calculer la vitesse de rotation de l'outil à partir de mesures magnétor,étriques DMGx e= DMGY. Les mesures étant faites dans un repère mobile, il convient de les replacer dans le repère fixe.
Ensuite, comme représenté sur la figure 3, les.
signaux émanant directement des capteurs 36, ainsi que les signaux prétraités, passent par des algorithmes de dysfonctionnement 82 et des observateurs 84.
Les algorithmes de dysfonctionnements 82 sont représentés plus en détail sur les figures 5 et 6. Ces algorithmes permettent de quantifier l'entropie des différentes mesures dynamiques (DWOB ; DTOB ; DBNX ; DBNY).
A partir de ces mesures, on peut détecter les états suivants de la garniture de forage .
- niveau de rebonds de l'outil, - présence et caractérisation d'instabilités de rotation, - prêsence et caractérisation de vibrations latérales chaotiques, - usure de l'outil (roulements, dents; ...), y - perte de duse dans l'outil, - fuites au niveau du moteur du fond, - qualification de fonction des shock-sub, - bourrage à l'outil, - bourrage ou coincement aux stabilisateurs.
PCT l FR92100730 .7 L'étape du procédé représentêe su.r la figure 6 permet de détecter tous les types de précessien et de les quantifier en fonction àe leurs sen=,.
Sur la fige='e i est reprësentée la derniëre étape de traitement des à~~~.~.°°-~, c°lle des observateurs 84.
Cette éta e permet de àé~ermine= l'énergie consommée par l'outil p ar unité de roc:ne détruite. Avec ces données, on peut p réparer un bilan énergétique de l'outil qui constitue, pour p le foreur, un bon indicateur du fonctionnement de l'outil et de son avancement.
Avec l'é«olution de l'éta~. de cor,préhension des s mécaniq'aes en rond de puits, le àispositif tiendra phénomene ,.~~,-es c=parités de diagnostics.
compte àes nou~ -- , Le capteur deN press~on 32, destiné â détecter les ulsions générées dans la boue, °-s~ relié à un décodeur de p trame et à une s~ation d'interprétation (non représentés) que rëalise avantageusement un calculateur de bureau. , 'nsi selon l'invention, le circuit de traitement Ai 30 au lieu d'envoyer à la surface de nombreuses données, fonction de chacune des mesures prises au fond, n'envoie â la urface que des signaux qui illustrent l'état de s ctionnement de l'ensemble de forage. Bien évidemment, le f on it nécessaire à ces transmissions reste compatible avec deb l'état de la technique.
Même après élaboration de messages abrégés, le dêbit s'avérer encore trop faible. Le dispositif de traitement peut et d'interprétation est capable à° définir la priorité dans l'envoi de ces messages.
Afin d'assurer un champ à'investigation plus, large, sitif de traitement et d'interprétation de données de le dispo forage de l'invention peut être utilisé en combinaison avec un dispositif de mesures dynamiques pour tige de forage tel ue décrit dans le document EP-A-0431136; ou dans les q demandes de brevet français 90 09638 ou 90 12978~
Après conversion analogique/numérique 56, les signaux sont traités par autant de processeurs 58 et de processeurs de signal 5î que nécessaires. Une entrée auxiliaire 60 permet de paramétrer entièrement le dispositif en surface (ou au fond dans 1~ cas d'une transmission bidirectionnelle). Le circuit do traitement et d'interprétation 34 est alimenté par un sous-ensemble 62 qui comporte un alternateur 64 entrainé
' par la boue de forage au niveau d'une entrêe 66, un circuit de régulation électrique 68 et des accumulateurs 70. Un bus de commande 74 pilote entre autre le système de transmission 76 relié à une servovalve de modulation 72.
Une mémoire 59 non-volatile est destinée à stocker de l'information de façon temporaire ; cette information est réservée à une interprétation au retour de l'outil en surface.
D'autres dispositifs de mesure peuvent être utilisés pour permettre de déterminer les paramètres suivants : poids sur l'outil, couple, pressions interne et externe, températures interne et externe et débit de la boue.
Avec les mesures de fond de l'ensemble de mesure 36, le circuit de traitement 34 permet de signaler à la surface divers états, dysfonctionnements ou défaillances ou sévérité
de vibration de l'ensemble de forage.
Un procédé mettant en oeuvre le dispositif de la présente invention est représenté schématiquement sur la figure 3.
Les signaux provenant des divers ponts de jauges 38 à
51 formant l'ensemble de mesure 36 sont prétraités, le cas échéant, en 80 afin d'enlever les décalages (offsets), WO 93/06339 ~ ~ ~ ~ ~ '~ ~ PCT/FR92/00730 remettre les mesures à l'échelle physique et les replacer dans un repère fixe. Ce prétraitement est représenté plus en détail sur la figure 4. La signification des sigles représentant les signaux est donnée ci-dessous .
DBNX : Moment de flexion au fond, selon l'axe X
DBNY . Moment de flexion au fond, selon l'axe Y
DMGX : Mesures magnétométriques selon l'axe X
DMGY : Mesures magnétométriques selon l'axe Y
DWOB : Poids sur l'outil DACZ : Accélération selon l'axe Z
DTOB : Couple sur l'outil.
Cette étape de prétrait~ment permet de vérifier que l'ensemble des mesures est correct et permet également de calculer la vitesse de rotation de l'outil à partir de mesures magnétor,étriques DMGx e= DMGY. Les mesures étant faites dans un repère mobile, il convient de les replacer dans le repère fixe.
Ensuite, comme représenté sur la figure 3, les.
signaux émanant directement des capteurs 36, ainsi que les signaux prétraités, passent par des algorithmes de dysfonctionnement 82 et des observateurs 84.
Les algorithmes de dysfonctionnements 82 sont représentés plus en détail sur les figures 5 et 6. Ces algorithmes permettent de quantifier l'entropie des différentes mesures dynamiques (DWOB ; DTOB ; DBNX ; DBNY).
A partir de ces mesures, on peut détecter les états suivants de la garniture de forage .
- niveau de rebonds de l'outil, - présence et caractérisation d'instabilités de rotation, - prêsence et caractérisation de vibrations latérales chaotiques, - usure de l'outil (roulements, dents; ...), y - perte de duse dans l'outil, - fuites au niveau du moteur du fond, - qualification de fonction des shock-sub, - bourrage à l'outil, - bourrage ou coincement aux stabilisateurs.
PCT l FR92100730 .7 L'étape du procédé représentêe su.r la figure 6 permet de détecter tous les types de précessien et de les quantifier en fonction àe leurs sen=,.
Sur la fige='e i est reprësentée la derniëre étape de traitement des à~~~.~.°°-~, c°lle des observateurs 84.
Cette éta e permet de àé~ermine= l'énergie consommée par l'outil p ar unité de roc:ne détruite. Avec ces données, on peut p réparer un bilan énergétique de l'outil qui constitue, pour p le foreur, un bon indicateur du fonctionnement de l'outil et de son avancement.
Avec l'é«olution de l'éta~. de cor,préhension des s mécaniq'aes en rond de puits, le àispositif tiendra phénomene ,.~~,-es c=parités de diagnostics.
compte àes nou~ -- , Le capteur deN press~on 32, destiné â détecter les ulsions générées dans la boue, °-s~ relié à un décodeur de p trame et à une s~ation d'interprétation (non représentés) que rëalise avantageusement un calculateur de bureau. , 'nsi selon l'invention, le circuit de traitement Ai 30 au lieu d'envoyer à la surface de nombreuses données, fonction de chacune des mesures prises au fond, n'envoie â la urface que des signaux qui illustrent l'état de s ctionnement de l'ensemble de forage. Bien évidemment, le f on it nécessaire à ces transmissions reste compatible avec deb l'état de la technique.
Même après élaboration de messages abrégés, le dêbit s'avérer encore trop faible. Le dispositif de traitement peut et d'interprétation est capable à° définir la priorité dans l'envoi de ces messages.
Afin d'assurer un champ à'investigation plus, large, sitif de traitement et d'interprétation de données de le dispo forage de l'invention peut être utilisé en combinaison avec un dispositif de mesures dynamiques pour tige de forage tel ue décrit dans le document EP-A-0431136; ou dans les q demandes de brevet français 90 09638 ou 90 12978~
Claims (12)
1. Dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage, comprenant un train de tiges et, montés à une extrémité inférieure du train de tiges, un outil de forage, un ensemble de mesure et des moyens de transmission de données du fond d'un puits de forage vers la surface, les moyens de transmission de données du fond vers la surface comprennent des moyens d'interprétation de mesures prises par l'ensemble de mesure, et des moyens pour envoyer à la surface des messages abrégés basés sur des mesures interprétées par les moyens d'interprétation.
2. Procédé pour traiter et interpréter des données de forage d'un outil de forage, comportant les étapes suivantes:
a) prise de mesures de l'outil de forage, et génération de signaux représentatifs des mesures;
b) prétraitement des signaux, c) traitement des signaux produits à l'étape b pour diagnostiquer un état de fonctionnement de l'outil de forage ;
d) génération de diagnostiques concernant l'état de fonctionnement de l'outil de forage; et e) envoi à la surface de messages abrégés représentatifs des diagnostiques et des mesures.
a) prise de mesures de l'outil de forage, et génération de signaux représentatifs des mesures;
b) prétraitement des signaux, c) traitement des signaux produits à l'étape b pour diagnostiquer un état de fonctionnement de l'outil de forage ;
d) génération de diagnostiques concernant l'état de fonctionnement de l'outil de forage; et e) envoi à la surface de messages abrégés représentatifs des diagnostiques et des mesures.
3. Dispositif de traitement et d'interprétation de données de forage, comprenant un train de tiges et, montés à une extrémité inférieure du train de tiges, un outil de forage, un ensemble de mesure et des moyens de transmission de données du fond d'un puits de forage vers la surface, les moyens de transmission de données du fond vers la surface comprennent des moyens d'interprétation, incluant un circuit de traitement, pour interpréter des mesures prises par l'ensemble de mesure, et des moyens pour envoyer à la surface des messages abrégés basés sur des mesures interprétées par les moyens d'interprétation, les moyens pour interpréter des mesures incluant des moyens pour interpréter des données représentant deux paramètres de forage en les combinant pour obtenir un troisième paramètre de forage et pour générer des diagnostiques relatifs à un état de fonctionnement de l'outil de forage avant transmission de données vers la surface, ainsi, au lieu d'envoyer à la surface de nombreuses données, fonction des mesures prises au fond, seulement des signaux qui illustrent l'état de fonctionnement de l'outil de forage sont envoyés à la surface.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les premier et deuxième paramètres sont des données de position obtenues à partir de mesures magnétométriques et le troisième paramètre est une vitesse angulaire.
5. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les premier et deuxième paramètres sont des coordonnées dans une fenêtre glissante et une position angulaire de la fenêtre, et le troisième paramètre est une coordonnée dans une fenêtre fixe.
6. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de prétraitement des signaux inclut les étapes de corriger les signaux, et de convertir les signaux corrigés d'une référence glissante à une référence fixe.
7. Un dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens pour générer des diagnostiques relatifs à
un état de fonctionnement de l'outil de forage incluent des moyens pour générer des diagnostiques relatifs à un dysfonctionnement de l'outil de forage, choisi parmi le groupe suivant: une précession, un rebond de l'outil, des ondes de torsion et un bourrage.
un état de fonctionnement de l'outil de forage incluent des moyens pour générer des diagnostiques relatifs à un dysfonctionnement de l'outil de forage, choisi parmi le groupe suivant: une précession, un rebond de l'outil, des ondes de torsion et un bourrage.
8. Un dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens pour générer des diagnostiques relatifs à
un état de fonctionnement de l'outil de forage incluent des moyens pour générer des diagnostiques relatifs â un état de fonctionnement de l'outil de forage, choisi parmi le groupe suivant: une usure de dents et roulements de tricônes, et une usure d'outils de coupe.
un état de fonctionnement de l'outil de forage incluent des moyens pour générer des diagnostiques relatifs â un état de fonctionnement de l'outil de forage, choisi parmi le groupe suivant: une usure de dents et roulements de tricônes, et une usure d'outils de coupe.
9. Un dispositif selon la revendication 3, dans lequel le circuit de traitement comprend en outre des moyens pour observer une consommation d'énergie de l'outil.
10. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de génération de diagnostiques concernant l'état de fonctionnement de l'outil de forage comprend l'étape de traiter les signaux pour diagnostiquer un dysfonctionnement de l'outil de forage, choisi parmi le groupe suivant: une précession, un rebond de l'outil, des ondes de torsion et un bourrage.
11. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de génération de diagnostiques concernant l'état de fonctionnement de l'outil de forage comprend l'étape de traiter les signaux pour diagnostiquer un état de fonctionnement de l'outil de forage, choisi parmi le groupe suivant: une usure de dents et roulements de tricônes, et une usure d'outils de coupe.
12. Procédé selon la revendication 2, comprenant en outre l'étape d'observer une consommation d'énergie basée sur les signaux.
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