OA12149A - Procédé et dispositif de mesure de paramètres physiques dans un puits d'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide. - Google Patents

Description

1 012149

Procédé et dispositif de mesure de paramètres physiques dans unpuits d'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine destockage de fluide.

La présente invention concerne un procédé et un dispositif demesure de paramètres physiques dans un puits d'exploitation d'ungisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide.

Dans le cas du stockage souterrain d'un fluide tel que du gaznaturel, la maîtrise des performances de stockage implique l'accès à desdonnées sur les réservoirs et les puits associés qui soient sûres etactualisées. C'est le cas notamment des valeurs de pression de gisementqui doivent être contrôlées régulièrement pour les stockages en nappesaquifères.

Actuellement, ces grandeurs sont le plus souvent évaluées àpartir de mesures réalisées en tête de puits. De telles mesures nepermettent de disposer que de façon approximative d'informations sur lasituation au fond d'un puits, ce qui peut entraîner des erreurs importantessur les prévisions de performance des stockages.

Que ce soit pour des sites en nappes aquifères ou pour descavités salines, il est essentiel de pouvoir disposer d'informations sur desparamètres physiques, notamment sur la pression, dans les conditions defond d'un puits d'exploitation, et non seulement en tête de puits.

On a déjà proposé d'introduire des capteurs de mesurephysique dans un espace annulaire défini entre une colonne centraled'exploitation et la paroi cylindrique extérieure du puits. Dans ce cas, lescapteurs sont reliés à la surface par une liaison filaire également situéedans l'espace annulaire dans lequel ne circule pas le fluide exploité. Cettesolution autorise une mesure en temps réel des conditions de fond dupuits.

Toutefois, le capteur et les circuits électroniques qui lui sontassociés, qui sont intégrés à la structure du puits, ne peuvent pas êtreretirés pour une maintenance ou un remplacement sans que soiteffectuée une opération de reprise de la structure même du puits, qui estparticulièrement coûteuse puisqu'elle exige un retrait de tout ou partie dela structure du puits. Dans la mesure où le capteur et les circuitsélectroniques associés ne sont pas situés dans une zone d'accès facilepermettant d'effectuer rapidement une réparation ou un échange, puisque 012149 toute opération de pose ou dépose d'un capteur ne peut se faire qu'àl'occasion d'une reprise du puits, il est nécessaire, pour obtenir la fiabilitérequise et assurer une continuité des mesures, de choisir des capteurs etdes circuits électroniques d'un coût élevé pour répondre aux conditionsd'environnement difficile, et de mettre en place un nombre redondant decapteurs et de circuits électroniques.

On a encore proposé d'installer à l'intérieur même d'unecolonne d'exploitation d'un puits, par travail au câble, un module demesure qui peut ainsi être disposé au fond du puits. Les données sonttransmises du module de mesure situé au fond du puits, à un émetteur-récepteur situé en surface à proximité du puits. La transmission s'effectuesans fil entre le module enfoui et l'émetteur-récepteur en surface parrayonnement électromagnétique à travers les couches géologiques. Latransmission sans fil est cependant forte consommatrice d'énergie etimpose des contraintes sur la source d'énergie (batterie d'accumulateurs)incorporée au module de mesure.

Un tel système n’est donc envisageable que pour desapplications de durée limitée et présente en outre un encombrementrelativement important qui constitue un obstacle au sein de la colonned'exploitation. Par ailleurs, le système de transmission sans fil peut êtrereprésenté par une ligne coaxiale géante. Dans une telle ligne coaxiale,l'âme conductrice est constituée par le train de tiges de la colonned'exploitation, avec ses propriétés électriques, l'isolant interne estconstitué par le terrain proche du puits et l'enveloppe conductrice externeest constituée par le terrain situé à plus grande distance du puits. Ils'avère que la qualité de la transmission du signal par un tel système sansfil est assez aléatoire, car elle dépend à la fois du type de structure de lacolonne d'exploitation du puits et de la résistivité de la formationgéologique à traverser. Les performances peuvent ainsi varier fortementd'un site à l'autre et dans un même site, d'un puits à l'autre. De plus, lechoix de la localisation du capteur au sein du puits n'est pas très aisé,puisque, pour que l'émission des ondes électromagnétiques se fassedans de bonnes conditions, la résistivité p de la formation géologique doitêtre suffisamment élevée à proximité du puits (p > 10 Ω.γτι en moyenne) etponctuellement faible au niveau du capteur (p < ΙΟΩ.ιτι sur quelquesmètres). 3 012149

Enfin, un contact mécanique doit exister à la hauteur dumodule de mesure contenant le capteur, entre la colonne d'exploitation("tubing") et la structure du puits ("casing") pour éviter que le module demesure soit électriquement isolé de la formation géologique. Un telmodule de mesure risque donc de ne pas fonctionner correctement,notamment sur les puits de cavités salines ayant une colonne centralesuspendue.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients dessystèmes connus de l'art antérieur et à permettre d'effectuer des mesuresfiables de paramètres physiques au sein de puits d'exploitation sur unelongue durée à un coût réduit. L'invention vise encore à faciliter les opérations de pose etdépose des parties les plus fragiles des dispositifs de mesure, sans qu'ilsoit nécessaire d'opérer une reprise de la structure du puits.

Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, grâce à undispositif de mesure de paramètres physiques dans un puits d'exploitationd'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide, lequelpuits d'exploitation comprend une paroi extérieure délimitant avec unecolonne centrale d'exploitation du puits un espace annulaire dans lequelest placée une gaine de protection d'un câble électrique de liaison entreune installation de surface et des éléments disposés dans le puits,caractérisé en ce qu'il comprend au moins un sous-ensemble de mesurecompact, amovible et hermétique disposé dans un logement encommunication avec l'intérieur de la colonne centrale et au moins unsous-ensemble compact et hermétique de connexion solidaire de lacolonne centrale du puits et disposé au moins en partie dans l'espaceannulaire au voisinage de ladite gaine de protection pour être relié auditcâble électrique de liaison et en ce que le sous-ensemble de mesure et lesous-ensemble de connexion hermétiques présentent des surfacesplanes de contact associées chacune à un demi-transformateur demanière à réaliser un couplage inductif entre le sous-ensemble de mesureet le sous-ensemble de connexion.

Le dispositif selon l'invention permet ainsi d'assurer en milieuhumide une connexion robuste et sûre qui est compacte et autorise lapose et la dépose du sous-ensemble de mesure contenant un capteur etles circuits électroniques associés, par travail au câble à l'intérieur de la 4 012149 colonne d'exploitation, depuis la surface, sans nécessiter de reprise de lastructure du puits.

La commodité d'échange du sous-ensemble de mesureamovible permet de faciliter la maintenance et de modifier la configurationdu sous-ensemble de mesure en fonction des besoins, ce qui rend lesystème souple et évolutif.

Dans le couplage inductif mis en oeuvre dans le cadre dudispositif selon l'invention, chaque demi-transformateur associé à unesurface plane de contact comprend un circuit magnétique et une bobinenoyée dans un matériau solide permettant de supporter les efforts de lapression, tel qu'une résine ou un verre.

Avantageusement, les demi-transformateurs comprennent destôles métalliques non magnétiques fines soudées qui constituent lessurfaces planes de contact et forment une partie d'enceintes étanchesdes sous-ensembles de mesure et de connexion.

Le sous-ensemble de mesure comprend au moins un capteur,un élément de stockage d'énergie et des circuits électroniques assurantl'interface entre le demi-transformateur, l'élément de stockage d'énergie etle capteur.

Les circuits électroniques comprennent des circuits de codage-décodage et des circuits de commande de l'alimentation en énergie et dela gestion des informations émises par le capteur.

Selon un mode de réalisation particulier, le sous-ensemble demesure coopère avec des butées de positionnement formées par lelogement de la colonne centrale.

Le sous-ensemble de mesure peut comprendre une partieprofilée de positionnement dans le logement de la colonne centrale, tandisque le sous-ensemble de connexion comprend une partie profiléecomplémentaire de la partie profilée de positionnement du sous-ensemblede mesure pour permettre un positionnement du sous-ensemble deconnexion au voisinage du logement de la colonne centrale.

Le sous-ensemble de connexion peut traverser la paroi dulogement de la colonne centrale pour être situé en partie dans l'espaceannulaire et en partie dans le logement en communication avec l’intérieurde la colonne centrale. 5 012149

Selon un mode de réalisation avantageux, le câble électriquede liaison coopérant avec le sous-ensemble de connexion et le sous-ensemble de mesure constitue une liaison monofilaire semi-duplex pourtransmettre des signaux électriques alternativement de façondescendante sous la forme de signaux de commande et de façonmontante sous la forme de signaux de données.

De façon plus particulière, le câble électrique de liaison estadapté pour transmettre des signaux d'alimentation électrique du sous-ensemble de connexion et du sous-ensemble de mesure durant lespériodes pendant lesquelles des signaux de données ne sont pastransmis.

Le dispositif selon l'invention peut comprendre plusieurs sous-ensembles de mesure associés à des sous-ensembles de connexionconnectés en parallèle sur le même câble électrique constituant uneliaison en forme de bus. L'invention concerne également un procédé de mesure deparamètres physiques dans un puits d'exploitation d'un gisement ou d'uneréserve souterraine de stockage de fluide, lequel puits d'exploitationcomprend une paroi extérieure délimitant avec une colonne centraled'exploitation du puits un espace annulaire dans lequel est placée unegaine de protection d'un câble électrique de liaison entre une installationde surface et des éléments disposés dans le puits, caractérisé en ce quel'on installe à poste fixe de façon solidaire de la colonne centraled'exploitation du puits, au voisinage de la gaine de protection et en liaisonélectrique avec le câble électrique de liaison au moins un sous-ensemblede connexion hermétique disposé au moins en partie dans ledit espaceannulaire et comprenant un demi-transformateur, en ce que l'on introduitde façon amovible par la colonne centrale à l'aide d'un outiltélécommandé depuis la surface grâce à un câble électroporteur au moinsun sous-ensemble de mesure compact et hermétique muni d'un demi-transformateur et en ce que l'on positionne ce sous-ensemble de mesuredans une poche latérale ménagée dans la colonne centrale sur laquelleest fixé le sous-ensemble de connexion, de telle sorte que le sous-ensemble de mesure soit couplé de façon inductive avec le sous-ensemble de connexion relié au câble électrique de liaison. 6 012149

Avantageusement, on envoie à travers le câble électrique deliaison alternativement des signaux électriques alternatifs basse fréquenced'alimentation en énergie du sous-ensemble de mesure et des signaux decommande et de transmission de données. D'autres caractéristiques et avantages de l'inventionressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation,donnés à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés, surlesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'untronçon de puits d'exploitation dans lequel est installé un exemple dedispositif de mesure selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe axiale montrant une partie dupuits de la figure 1 équipée d'un dispositif de mesure selon l'inventionavec un sous-ensemble de mesure et un sous-ensemble de connexionéquipés d'un dispositif de couplage par induction, - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en coupe axialemontrant des variantes de réalisation du dispositif de mesure selonl'invention, - la figure 5 est un schéma-bloc montrant un exemple decircuits incorporés dans le dispositif selon l'invention, - la figure 6 est un chronogramme montrant un exemple designaux échangés entre le dispositif de mesure selon l'invention et uneinstallation de surface, et - les figures 7 et 8 sont des vues en coupe axiale de deuxmodes de réalisation de dispositifs de couplage par induction applicablesau dispositif de mesure selon l'invention.

On voit sur la figure 1 une partie d'un puits d'exploitation d'ungisement ou d'une réserve souterraine de stockage de fluide. Le puitscomprend une paroi extérieure ("casing") qui délimite un espace annulaire4 avec une colonne centrale d'exploitation 2 ("tubing") à l'intérieur delaquelle circule le fluide soutiré ou injecté dans le stockage souterrain.

Les éléments disposés dans l'espace annulaire 4 sont installésà poste fixe et leur retrait ou leur échange implique d'agir sur la structuremême du puits. En revanche, il est possible d'avoir accès aux élémentsdisposés à l'intérieur de la colonne 2 à l'aide d'outils télécommandés reliéspar un câble électroporteur (câble de "logging") à la surface, de sorte 012149 qu'un retrait ou un échange d'éléments disposés à l’intérieur de la colonne2 peut s'effectuer avec un coût raisonnable.

La colonne centrale d'exploitation 2 est équipée de logementslatéraux 3 en forme de poches qui sont en communication avec l'intérieurde la colonne 2 et se projettent dans une partie de l'espace annulaire 4.

Des sous-ensembles de mesure 8 compacts, amovibles ethermétiques sont disposés dans certains au moins des logementslatéraux 3. Des sous-ensembles 7 compacts et hermétiques sontdisposés dans l'espace annulaire 4 de manière solidaire des logementslatéraux 3 contenant les sous-ensembles de mesure 8. Les sous-ensembles 7 assurent une connexion avec un câble électrique de liaison5 entouré d'une gaine de protection 6. Le câble électrique 5 et sa gaine deprotection 6 sont disposés à poste fixe dans l'espace annulaire 4 du puitset sont reliés à une installation de surface en traversant la tête depuits 10.

Les sous-ensembles de connexion 7 connectés au câbleélectrique de liaison 5 sont disposés au voisinage des sous-ensembles demesure 8 et permettent à la fois d'alimenter ces derniers en énergie et detransférer des données ou signaux de commande entre l'installation desurface et les sous-ensembles de mesure.

La présence de sous-ensembles de mesure 8 ne gêne pasl’accès dans la colonne centrale 2 du fait de la compacité de ces sous-ensembles 8 et de leur localisation dans des logements latéraux 3. Lacolonne centrale 2 reste ainsi accessible en tout point par des outils demesure traditionnels et son exploitation (injection ou soutirage) n'est pasperturbée.

Des exemples de structure des sous-ensembles de connexion7 et de mesure 8 seront décrits de façon plus détaillée en référence auxfigures 2 à 5 et 7, 8.

Le sous-ensemble de mesure 8, qui est placé de façonamovible dans un logement latéral 3 de la colonne centrale d'exploitation2 comprend essentiellement un capteur 140, qui peut être par exemple uncapteur de température, ou un capteur de pression, mais pourrait encoreêtre un capteur d'une grandeur physique d'un autre type variantrelativement lentement (par exemple un débit). 8 012149

Dans le cas d'un capteur de pression, par exemple de typepiézoélectrique, illustré sur les dessins, une membrane métallique deprise de pression 83 peut être disposée dans un conduit 82 traversantl'enceinte hermétique 80 du module 8 avec un système de joints etcommuniquant avec l'intérieur de la colonne centrale 2 ou le cas échéantavec l'espace annulaire 4.

Le sous-ensemble de mesure 8 comprend en outre undispositif 120 de stockage d'énergie. Ce dispositif de stockage d'énergie120 peut comprendre une batterie rechargeable ou un condensateur.

Sur la figure 5, on voit un exemple de dispositif de stockaged'énergie 120 comprenant un pont redresseur à diodes 121 associé à uncondensateur 122 pour alimenter par des lignes 123 le capteur 140 et descircuits électroniques 130.

Les circuits électroniques 130 du sous-ensemble de mesure 8assurent l'interface entre le capteur 140, le dispositif de stockaged'énergie 120 et un demi-transformateur 9B destiné à assurer uncouplage inductif avec le sous-ensemble de connexion 7.

Comme on peut le voir sur la figure 5, les circuits électroniques130 peuvent comprendre essentiellement des circuits de codage-décodage 131, 132 (circuits d'émission-réception) et des circuits 133 decommande de l'alimentation en énergie et de la gestion des informationsémises par le capteur 140 (compteur interface avec le capteur). L'invention permet, le cas échéant, de modifier, échanger oucompléter les circuits électroniques 130, le capteur 140 et le dispositif destockage d'énergie 120, par un simple retrait du sous-ensemble demesure 8 à l'aide d'un câble télécommandé introduit à l'intérieur de lacolonne centrale 2, sans modifier en aucune manière le sous-ensemblede connexion 7 installé à poste fixe dans l'espace annulaire 4. De la sorte,si des éléments du sous-ensemble de mesure 8 ont été endommagés parexemple par suite de températures extrêmes, d'une pression importanteou d'un contact avec un fluide agressif, ces éléments peuvent êtrefacilement remplacés, de sorte que le système peut ensuite continuer àfonctionner avec le sous-ensemble de connexion 7 resté en place.

Si l'on se reporte à nouveau à la figure 2, on voit que le sous-ensemble hermétique de connexion 7 est disposé dans l'espace annulaire4 au voisinage de la gaine 6 de protection pour être relié au câble 9 012149 électrique de liaison 5 et comprend un demi-transformateur 9A quicoopère avec le demi-transformateur 9B du sous-ensemble de mesure 8pour réaliser un couplage inductif.

De façon plus particulière, le demi-transformateur 9A du sous-ensemble de connexion 7 est disposé derrière une surface plane 95Afaisant partie de l'enceinte étanche de ce sous-ensemble et le demi-transformateur 9B du sous-ensemble de mesure 8 est disposé derrièreune surface plane 95B faisant partie de l'enceinte étanche de ce sous-ensemble. Les surfaces planes 95A, 95B sont destinées à coopérer entreelles et assurent un positionnement relatif des deux demi-transformateurs9A, 9B.

Chaque demi-transformateur 9A, 9B comprend un circuitmagnétique 91 A, 91B et une bobine 92A, 92B noyée dans un matériausolide 94A, 94B tel qu'une résine ou un verre, permettant de supporter lesefforts de pression.

La bobine 92A du demi-transformateur 9A est connectée pardes fils de connexion 93A au câble 5 disposé dans l'espace annulaire 4 etrelié à travers une traversée de tête de puits 10 à une installation desurface d'alimentation en énergie et de traitement des signaux.

La bobine 92B du demi-transformateur 9B est connectée pardes fils de connexion 93B au dispositif de stockage d'énergie 120, auxcircuits électroniques 130 et au capteur 140.

Avantageusement, les demi-transformateurs 9A, 9Bcomprennent des tôles métalliques non magnétiques fines soudées quiconstituent les surfaces planes de contact 95A, 95B de faible épaisseur et *forment une partie des enceintes étanches des sous-ensembles deconnexion 7 et de mesure 8.

Comme représenté sur la figure 2, chacun des sous-ensemblesde connexion 7 et de mesure 8 peut coopérer avec des butéesmécaniques 31 de positionnement formées par exemple par usinage dansle logement 3 de la colonne centrale 2.

De façon plus particulière, une partie profilée 81 de l'enceinte80 du sous-ensemble de mesure 8 assure un positionnement du sous-ensemble de mesure 8 dans le logement 3. L'enceinte du sous-ensemblede connexion 7 possède une partie profilée 71 complémentaire de lapartie profilée 81 de positionnement du sous-ensemble de mesure 8 pour 10 012149 permettre un positionnement du sous-ensemble de connexion 7 demanière solidaire du logement 3 de la colonne centrale 2.

Le sous-ensemble de connexion 7, qui est robuste, est installéà poste fixe sur la paroi du logement 3 dans l'espace annulaire 4. Le sous-ensemble de mesure 8, grâce à ses surfaces planes de positionnementpeut venir se placer dans une position précise par rapport au sous-ensemble de connexion 7, de sorte qu'un couplage inductif optimum peutêtre réalisé.

Les surfaces planes 95A, 95B auxquelles sont associées lesbobines 92A, 92B des demi-transformateurs 9A, 9B et qui assurent latransmission de signal par couplage inductif peuvent être orientées dedifférentes manières. Ces surfaces 95A, 95B peuvent ainsi êtrehorizontales (figure 7) ou verticales (figure 8) ou encore inclinées.

Dans les deux dernières configurations, on limite les risques devoir des débris d'interposer entre ces surfaces 95A, 95B et dégrader lecouplage en augmentant la distance entre ces surfaces. Les surfacesplanes 95A, 95B peuvent être compactes, avec des dimensionsinférieures à environ 40 mm.

Le système de mesure selon l'invention, grâce à son systèmede couplage inductif entre le sous-ensemble de connexion 7 et le sous-ensemble de mesure 8 et à la réalisation du sous-ensemble de connexion7 sous une forme compacte et hermétique qui ne permet unecommunication qu'avec l'intérieur de la gaine de protection 6 du câble deliaison 5 permet d'assurer une connexion robuste et de qualité en milieuhumide sans risque d'altération avec le temps. Ce système de connexionest donc bien adapté à des capteurs de fond de puits, bien qu'il puisseégalement s'appliquer à des capteurs placés en tête de puits. Par ailleurs,du fait de sa réalisation sous la forme d'un module compact ethermétique, le sous-ensemble de mesure 8 est à même de résister auxconditions sévères d'environnement présentes dans la colonne centraled'exploitation 2. De toute manière, le caractère d'amovibilité du sous-ensemble de mesure 8 et sa facilité d'échange à l'aide d'un câbleélectroporteur facilite la maintenance du système.

Diverses variantes de réalisation sont possibles. Ainsi, on areprésenté sur la figure 3 un exemple de dispositif de mesure selonl'invention dans lequel le sous-ensemble de connexion 7 traverse la paroi 11 012149 du logement 3 de la colonne centrale 2 pour être situé en partie dansl'espace annulaire 4 et en partie dans le logement 3 qui est encommunication avec l'intérieur de la colonne centrale 2. Dans ce cas lapartie inférieure profilée 81 de positionnement du sous-ensemble demesure 8 peut venir coopérer directement avec la partie profiléecomplémentaire 71 du sous-ensemble de connexion 7. Le sous-ensemblede mesure 8 peut en outre coopérer avec des butées 32 de guidage oud'accrochage formées sur la paroi du logement 3. Dans le cas de ta figure3, on a par ailleurs représenté un exemple de réalisation dans lequel leslogements 3 viennent porter contre la paroi extérieure 1.

La figure 4 montre une variante de réalisation voisine de cellede la figure 2, dans laquelle le sous-ensemble de connexion 7 estentièrement situé dans l'espace annulaire 4 et est fixé sur la paroi dulogement 3 sans pénétrer à l'intérieur de celui-ci. La variante deréalisation de la figure 4 montre un logement 3 de forme plus simple quecelle de la figure 2 dans la mesure où le module de mesure 8 coopèreavec des butées 32 de guidage et d'accrochage formées sur la paroilatérale du logement 3 dont la partie inférieure est ainsi plus facile àréaliser que dans le cas de la figure 2 où la partie inférieure du logement 3définit une butée 31 en forme de berceau.

On notera que l'ensemble du système de mesure selonl'invention consomme peu d'énergie, ce qui permet une alimentationdepuis la surface par le câble de liaison 5 à partir d'une simple batteried'accumulateurs ou d'un dispositif de type panneau solaire. Un telsystème peut donc être utilisé dans des endroits isolés sans occasionnerde surcoût notable et en évitant la mise en oeuvre d'un groupeélectrogène nécessitant une maintenance régulière.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, le câbleélectrique de liaison 5 coopérant avec le sous-ensemble de connexion 7et le sous-ensemble de mesure 8 constitue une liaison monofilaire semi-duplex pour transmettre des signaux électriques alternativement de façondescendante sous la forme de signaux de commande et de façonmontante sous la forme de signaux de données.

De façon plus particulière, le câble électrique de liaison 5 peutêtre utilisé de manière à transmettre des signaux d'alimentation électriquevers le sous-ensemble de connexion 7 et le sous-ensemble de mesure 8 12 012149 durant les périodes pendant lesquelles des signaux de données ne sontpas transmis.

On peut ainsi envoyer à travers le câble électrique de liaison 5alternativement des signaux électriques alternatifs basse fréquence quivont être transmis par couplage inductif au sous-ensemble de mesure 8 etvont servir à alimenter en énergie le dispositif de stockage d'énergie 120,et des signaux de commande et de transmission de données appliquésaux circuits électroniques 130 ou émis par ceux-ci.

Ainsi, lorsque le système de surface souhaite obtenir une sériede mesures d'un capteur, il envoie à travers le câble 5 un signal decommande, à l'aide d'un signal alternatif basse fréquence qui est transmisde façon inductive au sous-ensemble de mesure 8 à partir du demi-transformateur 9A. En réponse les circuits électroniques 130 associés aucapteur 140 envoient des signaux de données issues du capteur 140, parcouplage inductif via les demi-transformateurs 9A, 9B. Entre deux sériesde signaux de données, la transmission vers le bas servant à alimenter laréserve d'énergie dure suffisamment longtemps pour recharger ledispositif de stockage d'énergie 120.

On a représenté sur la figure 6 à titre d'exemple deschronogrammes de signaux 101 de commande et d'alimentationélectrique transmis depuis l'installation de surface vers Se dispositif demesure à travers le câble électrique de liaison 5 et de signaux 102 dedonnées transmis depuis le dispositif de mesure vers l'installation desurface à travers la câble électrique de liaison 5. Les signaux descendants101 permettant d'alimenter le module 8 présentent une amplitude Vc etune durée tc supérieures à l'amplitude Vd et à la durée td des signaux dedonnées 102 consommateurs d'énergie issus du module 8. Des valeurstypiques de tc et td sont estimées respectivement à titre d'exemple à 20 et2 secondes. La durée tc doit être suffisamment longue pour alimenter ledispositif de stockage d'énergie 120 disposé dans le module amovible 8 etpermettre à ce dernier d'émettre un signal de donnée ascendant 102. Lesignal descendant 101 sert simultanément à alimenter électriquement lemodule 8 et à envoyer des signaux de commande. La transmission desinformations, qui nécessitent peu d'énergie, peut en effet être prélevée surle signal d'alimentation. Le cycle complet (tc + td) durant environ 20 13 012149 secondes, le dispositif permet d'acquérir des données avec une fréquenceinférieure à la minute, dans l'exemple précédemment considéré. L'alimentation des circuits électroniques 130 est enpermanence sauvegardée par le dispositif de stockage d'énergie 120comprenant par exemple le condensateur 122.

Le dispositif selon l'invention permet un rythme de mesurevariable piloté depuis la surface. Il permet également le branchement (parcouplage inductif) de plusieurs capteurs sur un même câble électrique 5.On dispose dans ce cas plusieurs sous-ensembles de mesure 8 associésà des sous-ensembles de connexion 7 connectés en parallèle sur lemême câble électrique 5 constituant une liaison en forme de bus.

Dans ce cas, après réception d'un signal de commande, tousles capteurs passent dans l'état haute impédance. Le capteur qui estadressé envoie une trame contenant les mesures demandées. Cessignaux passent à travers les deux demi-transformateurs 9A, 9B ducouplage inductif puis transitent sur le câble 5 vers la surface. L'envoi dessignaux fournissant l'alimentation en énergie des sous-ensembles demesure 8 est rétabli après réception de la trame montante du derniercapteur interrogé.

Dans tous les cas, le couplage inductif protège les circuitsélectroniques des sous-ensembles de mesure 8 contre les surtensionsdestructrices d'origines industrielles ou telluriques.

Le système de connexion selon l'invention permet unfonctionnement permanent dans un environnement humide, par exemplepour un puits d'exploitation d'une réserve souterraine de gaz naturel, àdes pressions et des températures atteignant respectivement 200 bar et80°C ou dans un puits de production d'hydrocarbures à des pression P ettempérature T extrêmes (par exemple P > 1000 bar et T > 175°C). Lesous-ensemble de connexion 7 n'a pas de partie mobile. Le sous-ensemble de mesure 8 peut être connecté et déconnecté depuis lasurface par rapport au sous-ensemble de connexion 7. Dans tous les cas,la liaison par câble électrique 5 situé dans l'espace annulaire 4 permet àla fois une transmission bidirectionnelle de signaux électriques et donnéesnumériques et une alimentation en électricité du sous-ensemble demesure 8.

Claims (21)

14 012149 REVENDICATIONS

1. Dispositif de mesure de paramètres physiques dans un puitsd'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage defluide, lequel puits d'exploitation comprend une paroi extérieure (1)délimitant avec une colonne centrale (2) d'exploitation du puits un espaceannulaire (4) dans lequel est placée une gaine (6) de protection d'un câbleélectrique (5) de liaison entre une installation de surface et des élémentsdisposés dans le puits, caractérisé en ce qu'il comprend au moins unsous-ensemble de mesure (8) compact, amovible et hermétique disposédans un logement (3) en communication avec l'intérieur de la colonnecentrale (2) et au moins un sous-ensemble (7) compact et hermétique deconnexion solidaire de la colonne centrale du puits et disposé au moinsen partie dans l'espace annulaire (4) au voisinage de ladite gaine (6) deprotection pour être relié audit câble électrique de liaison (5) et en ce quele sous-ensemble de mesure (8) et le sous-ensemble de connexion (7)hermétiques présentent des surfaces planes de contact (95B, 95A)associées chacune à un demi-transformateur (9B, 9A) de manière àréaliser un couplage inductif entre le sous-ensemble de mesure (8) et lesous-ensemble de connexion (7).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce quechaque demi-transformateur (9A, 9B) associé à une surface plane decontact (95A, 95B) comprend un circuit magnétique (91 A, 91 B) et unebobine (92A, 92B) noyée dans un matériau solide (94A, 94B) permettantde supporter des efforts de pression.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lematériau solide (94A, 94B) est une résine ou un verre.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que les demi-transformateurs (9A, 9B) comprennent destôles métalliques non magnétiques fines soudées qui constituent lesditessurfaces planes de contact (95A, 95B) et forment une partie d'enceintesétanches desdits sous-ensembles de connexion (7) et de mesure (8).

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que le sous-ensemble de mesure (8) comprend aumoins un capteur (140), un élément de stockage d'énergie (120) et descircuits électroniques (130) assurant l'interface entre le demi- 15 012149 transformateur (9B), l'élément de stockage d'énergie (120) et le capteur(140).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lescircuits électroniques (130) comprennent des circuits de codage-décodage (131, 132) et des circuits (133) de commande de l'alimentationen énergie et de la gestion des informations émises par le capteur (140).

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que le sous-ensemble de mesure (8) coopère avec desbutées (31 ; 32) de positionnement formées par le logement (3) de lacolonne centrale (2).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,caractérisé en ce que le sous-ensemble de mesure (8) comprend unepartie profilée (81) de positionnement dans le logement (3) de la colonnecentrale (2).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesous-ensemble de connexion (7) comprend une partie profilée (71)complémentaire de la partie profilée (81) de positionnement du sous-ensemble de mesure (8) pour permettre un positionnement du sous-ensemble de connexion (7) de manière solidaire du logement (3) de lacolonne centrale (2).

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,caractérisé en ce que le sous-ensemble de mesure (8) est muni demoyens pour être mis en place ou retiré par l'intérieur de la colonnecentrale (2) à l'aide d'un outil télécommandé par câble.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,caractérisé en ce que le sous-ensemble de connexion (7) traverse la paroidu logement (3) de la colonne centrale (2) pour être situé en partie dansledit espace annulaire (4) et en partie dans le logement (3) encommunication avec l'intérieur de la colonne centrale (2)

12. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce quel'élément de stockage d'énergie (120) comprend un condensateur (122).

13. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce quel'élément de stockage d'énergie (120) comprend une batterierechargeable.

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,caractérisé en ce que le câble électrique de liaison (5) coopérant avec le 16 012149 sous-ensemble de connexion (7) et le sous-ensemble de mesure (8)constitue une liaison monofilaire semi-duplex pour transmettre dessignaux électriques alternativement de façon descendante sous la formede signaux de commande et de façon montante sous la forme de signauxde données.

15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que lecâble électrique de liaison (5) est adapté pour transmettre des signauxd'alimentation électrique du sous-ensemble de connexion (7) et du sous-ensemble de mesure (8) durant les périodes pendant lesquelles dessignaux de données ne sont pas transmis.

16. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lecapteur (140) comprend au moins un capteur choisi parmi les capteurssuivants : capteur de pression, capteur de température, capteur de débit.

17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16,caractérisé en ce que le sous-ensemble de connexion (7) et la gaine (6)de protection définissent une enceinte hermétique.

18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17,caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs sous-ensembles de mesure (8)associés à des sous-ensembles de connexion (7) connectés en parallèlesur le même câble électrique (5) constituant une liaison en forme de bus.

19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 18,caractérisé en ce qu'il est appliqué à un puits d'exploitation d’une réservesouterraine de gaz naturel.

20. Procédé de mesure de paramètres physiques dans un puitsd'exploitation d'un gisement ou d'une réserve souterraine de stockage defluide, lequel puits d'exploitation comprend une paroi externe (1) délimitantavec une colonne centrale d'exploitation du puits un espace annulaire (4)dans lequel est placée une gaine (6) de protection d'un câble électrique(5) de liaison entre une installation de surface et des élément disposésdans le puits, caractérisé en ce que l'on installe à poste fixe de façonsolidaire de la colonne centrale d'exploitation du puits, au voisinage de lagaine (6) de protection et en liaison électrique avec le câble électrique deliaison (5) au moins un sous-ensemble (7) de connexion hermétiquedisposé au moins en partie dans ledit espace annulaire (4) et comprenantun demi-transformateur (9A), en ce que l'on introduit de façon amoviblepar la colonne centrale (2) à l'aide d'un outil télécommandé depuis la 17 012149 surface grâce à un câble électroporteur au moins un sous-ensemble demesure (8) compact et hermétique muni d'un demi-transformateur (9B) eten ce que l'on positionne ce sous-ensemble de mesure (8) dans unepoche latérale (3) ménagée dans la colonne centrale (2) sur laquelle est 5 fixé le sous-ensemble (7) de connexion, de telle sorte que le sous-ensemble de mesure (8) soit couplé de façon inductive avec le sous-ensemble de connexion (7) relié au câble électrique de liaison (5).

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce quel'on envoie à travers le câble électrique de liaison (5) alternativement des 10 signaux électriques alternatifs basse fréquence d'alimentation en énergiedu sous-ensemble de mesure (8) et des signaux de commande et detransmission de données.