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Dispositif d'acquisition et communication de données entre colonnes de
puits de pétrole ou de gaz
L'invention concerne les puits de pétrole et/ou de gaz et plus
particulièrement un
dispositif d'acquisition et de transmission de données dans les puits.
Un puits de pétrole ou gaz comprend généralement une pluralité de colonnes
tubulaires.
II en comprend au moins deux, une colonne de cuvelage (en anglais casing
string ) et
une colonne d'extraction (en anglais tubing string)>). Une structure de
puits comprend
plus souvent deux colonnes de cuvelage ou plus et une colonne d'extraction.
Les espaces
entre deux colonnes tubulaires adjacentes ou entre la colonne tubulaire de
plus grand
diamètre d'un puits et la formation rocheuse sont appelés espaces annulaires.
Ces
espaces annulaires peuvent être au moins partiellement remplis de ciment ou de
fluides
de remplissage et maintien des parois. Il est utile de surveiller les
paramètres physiques
ou chimiques dans ces espaces, tels que la pression et la température, le pH,
la
concentration en sulfure de dihydrogène, la concentration en dioxyde de
carbone, en
chlorures ou en eau de manière à détecter des événements anormaux dans le
puits,
comme une fuite, une remontée indésirable de fluide ou de gaz ou l'apparition
de
conditions d'emploi non prévues lors de la construction.
Les tubes servant à la construction des puits de pétrole ou gaz sont
généralement en
acier, et comprennent des tubes de grande longueur, c'est-à-dire de longueur
supérieure à 6 mètres et des tubes de plus petite longueur appelés manchons
connectant les tubes de grande longueur entre eux. Les connexions filetées
correspondantes sont appelées filetées manchonnées (ou en anglais threaded
&coupled
¨ T&C). Il existe également des tubes de grande longueur connectés directement
les uns
aux autres via des connexions appelées intégrales (ou en anglais integrals) où
parties
femelles et mâles sont réalisées à même le tube.
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Les colonnes tubulaires sont destinées à être utilisées sur plusieurs années
dans un puits
de pétrole ou gaz. La tenue au vieillissement est étudiée de manière
approfondie selon
la nuance d'acier utilisée, les caractéristiques des tubes et de leurs
connexions, et
également des conditions d'environnement et d'utilisation des équipements. Il
existe un
besoin pour surveiller l'évolution des conditions d'environnement et
d'utilisation dans
le puits.
On connaît des dispositifs de surveillance utilisant des câbles installés sur
les tubes, mais
ces solutions sont difficiles à installer, en particulier pour les colonnes de
cuvelage.
On connaît par US2018058208 un dispositif de transmission de données le long
d'une
colonne de forage et utilisant des ondes acoustiques transmises dans la paroi
du tube.
Ce dispositif ne permet pas d'établir une transmission de données entre des
colonnes
d'un même puits, et ne permet pas de surveiller différentes espaces annulaires
d'un
puits.
Ces dispositifs connus ne permettent pas de surveiller les différents espaces
annulaires
d'un puits.
Les dispositifs connus ne permettent pas de surveiller les conditions dans le
puits à
différentes profondeurs et pour différents espaces annulaires du puits. Il
existe un
besoin pour avoir un dispositif qui permet à un opérateur de surveiller des
paramètres
relatifs aux conditions d'opération des équipements dans différents espaces
annulaires
et que ce dispositif permette la récupération des données relatives aux
conditions dans
différents espaces annulaires sans opération lourde de démontage ou sans qu'il
soit
nécessaire d'installer des équipements complexes en tête de puits ou en fond
de puits.
L'invention concerne un composant tubulaire équipé comprenant une surface
intérieure, une surface extérieure et un axe principal (X), une antenne
intérieure située
.. du côté de la surface intérieure, une antenne extérieure située du côté de
la surface
extérieure. Cet arrangement permet de recevoir et transmettre un signal de
l'intérieur
vers l'extérieur ou de l'extérieur vers l'intérieur du composant tubulaire
équipé selon
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l'invention. Il permet en outre de recevoir et transmettre un signal de
l'intérieur vers
l'extérieur d'un ensemble de composants tubulaires ou inversement de recevoir
ou
transmettre un signal de l'extérieur vers l'intérieur d'un ensemble de
composants
tubulaires.
Selon un aspect, le composant tubulaire équipé peut comprendre une ouverture
s'étendant de la surface extérieure et débouchant sur la surface intérieure,
un
conducteur électrique s'étendant dans ladite ouverture.
Selon un aspect, lequel l'ouverture comprend une surface d'étanchéité de type
métal-
métal, ce qui permet de prévenir une fuite de liquide ou gaz d'un espace
annulaire à
l'autre par l'ouverture.
Selon un aspect, le composant tubulaire équipé peut comprendre un module
capteur,
ce qui permet d'effectuer des mesures dans un espace annulaire donné.
Ledit module capteur peut comprendre au moins un capteur choisi parmi un
capteur de
pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide, un capteur
de pH,
un capteur de concentration en sulfure de dihydrogène, en concentration en
dioxyde de
carbone, en chlorures ou en eau.
Dans une variante, le module capteur comprend un capteur de pression, un
capteur de
température, et un capteur de débit de fluide.
Le module capteur peut être agencé sur la surface extérieure du composant
tubulaire
équipé, de manière à effectuer les mesures dans l'espace annulaire donné.
Selon un aspect, le composant tubulaire équipé peut comprendre en outre un
module
de communication comprenant une électronique agencée pour émettre un signal de
données au travers d'une antenne intérieure ou extérieure.
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Selon un autre aspect, l'antenne intérieure est un bobinage intérieur d'un fil
conducteur
et l'antenne extérieure est un bobinage extérieur d'un fil conducteur.
Le composant tubulaire équipé peut comporter au moins une poche extérieure
apte à
loger le module capteur et/ou le module de communication.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un renfort externe sur la
surface
extérieure pour protéger l'antenne intérieure de débris et du flux de fluides
circulant à
l'extérieur du composant.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre au moins une cavité dans la
surface
extérieure. Le nombre de cavités est de préférence compris entre 2 et 20. Les
cavités
sont avantageusement réparties circonférenciellement autour du composant
tubulaire
équipé. De préférence, les cavités s'étendent axialement de façon similaire à
la première
poche extérieure. Les cavités sont typiquement des rainures axiales. Ces
cavités
permettent d'améliorer l'intégrité structurelle du composant tubulaire équipé.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un manchon de verrouillage
agencé
pour bloquer axialement l'antenne intérieure en position.
Le composant tubulaire équipé peut comporter un filetage situé à au moins une
de ses
extrémités et configure de manière à permettre une liaison par vissage avec un
autre
composant tubulaire comportant un filetage complémentaire.
Le composant tubulaire équipé est destiné à la construction de puits de
pétrole ou gaz.
L'invention concerne également, une structure de puits de pétrole ou gaz
comprenant
au moins une première et une deuxième colonnes tubulaires et au moins un
premier et
un deuxième composants tubulaires équipés selon l'invention, le premier
composant
tubulaire équipé étant monté sur une première colonne tubulaire et le deuxième
composant tubulaire équipé étant monté sur une deuxième colonne tubulaire, la
première colonne tubulaire étant directement adjacente et concentrique de la
deuxième colonne tubulaire filetée.
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L'invention concerne aussi une structure de puits de pétrole ou gaz et
comprenant au
moins un premier composant tubulaire équipé selon l'invention dans lequel
l'antenne
intérieure est une première antenne intérieure, l'antenne extérieure est une
première
5 antenne extérieure, et au moins un deuxième composant tubulaire équipé
selon
l'invention, dans lequel l'antenne intérieure est une deuxième antenne
intérieure,
l'antenne extérieure est une deuxième antenne extérieure, le premier composant
tubulaire étant monté à une profondeur donnée dans une première colonne du
puits de
pétrole ou gaz, le deuxième composant tubulaire étant monté dans une deuxième
colonne dudit puits de pétrole ou gaz adjacente à la première colonne, à
ladite
profondeur donnée, de manière à permettre la transmission d'un signal entre
les
premier et deuxième composants tubulaires équipés. La structure de puits de
pétrole
ou gaz peut comprendre plus de deux composants tubulaires équipés selon
l'invention.
La structure de puits de pétrole ou gaz selon l'invention peuvent former un
dispositif
d'acquisition et de communication de données entre les colonnes du puits.
Enfin, l'invention porte aussi sur une méthode de surveillance et de
communication dans
un puits de pétrole ou gaz comprenant les étapes de :
- mesurer à une certaine profondeur des conditions de température et de
pression dans
un premier espace annulaire avec un premier module capteur disposé sur un
premier
composant tubulaire équipé,
- mesurer à ladite certaine profondeur des conditions de température et de
pression
dans un deuxième espace annulaire avec un deuxième module capteur disposé sur
un
deuxième composant tubulaire équipé,
- transmettre les données mesurées par le deuxième module capteur du
deuxième
composant tubulaire équipé au premier composant tubulaire équipé.
Liste des figures
La figure 1 montre schématiquement une structure classique de puits de pétrole
ou de
gaz.
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La figure 2 montre schématiquement une structure de puits et un exemple de
mise en
oeuvre d'un système d'acquisition et de communication selon l'invention.
La figure 3 montre schématiquement une structure de puits et un second exemple
de
mise en oeuvre d'un système d'acquisition et de communication selon
l'invention.
La figure 4 montre en coupe partielle un composant tubulaire équipé selon un
mode de
réalisation de l'invention.
La figure 5 montre un détail en coupe d'un composant tubulaire équipé selon un
mode
de réalisation de l'invention.
La figure 6 montre en coupe partielle un composant tubulaire équipé selon un
autre
mode de réalisation de l'invention.
La figure 7 montre en coupe partielle un composant tubulaire équipé selon
encore un
autre mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée
Le puits de la figure 1 est représenté de manière schématique et présente une
des
structures courantes de puits de pétrole ou gaz avec 5 colonnes tubulaires.
Une colonne comprend généralement des composants tubulaires comprenant des
tubes
de grande longueur, de 8 mètres à 15 mètres, reliés dans le cas des systèmes
filetés et
couplés, par des composants de courte longueur, appelés manchons, en général
de 0,8
mètre à 2 mètres de longueur. Dans un autre cas, les tubes sont directement
reliés entre
eux. Les assemblages se font par filetage.
La colonne tubulaire 21 est une colonne d'extraction par exemple composée de
tubes
de diamètre nominal externe de 139,70 mm (cinq pouces et demi), par exemple
avec
une connexion type Thread & Couple (T&C), tel qu'un T&C VAIVI 21. La colonne
22 est
une colonne de cuvelage de tubes par exemple de diamètre nominal de 250,83 mm
(9
7/8 pouces). La colonne 23 est une colonne de cuvelage de tubes par exemple de
diamètre nominal de 346,08 mm (13 5/8 pouces). La colonne 24 est une colonne
de
cuvelage de surface par exemple de tubes de diamètre nominal de 508,00 mm (20
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7
pouces) par exemple avec une connexion de type T&C et de modèle VAM BIG OMEGA
. La colonne 25 est une colonne de surface de tubes par exemple de diamètre
nominal
de 762 mm (30 pouces).
La colonne la plus longue peut faire la longueur totale du puits et la colonne
la plus
courte peut avoir une longueur comprise entre 20 m et 200 m.
Le nombre de colonnes, les diamètres de tube, les modèles de connexion, le
type d'acier
utilisés dépendent de multiples paramètres et varient fortement d'un puits à
l'autre.
Ces colonnes disposées concentriquement définissent entre-elles des espaces
annulaires entre la paroi extérieure d'une colonne d'un plus petit diamètre et
la surface
intérieure d'une colonne de plus grand diamètre immédiatement adjacente. Par
exemple, les colonnes 21 et 22 définissent un espace annulaire 31, les
colonnes 22 et 23
définissent un espace annulaire 32, les colonnes 23 et 24 définissent un
espace annulaire
33, les colonnes 24 et 25 définissent un espace annulaire 34. Les espaces
annulaires
peuvent contenir du ciment servant à solidifier la structure du puits, ou bien
des liquides
comme des boues de forage, boues de stabilisation, ou encore une phase
gazeuse. La
description s'appuiera pour la suite sur cet exemple de structure générale de
puits de
manière non limitative quant au nombre de colonnes tubulaires, des diamètres,
connexions utilisées et équipements employés.
La figure 2 montre un puits 40a comprenant des composants tubulaires équipés
selon
un premier mode de réalisation de l'invention. Le puits 40a comprend sur au
moins deux
colonnes, c'est-à-dire 4 colonnes (21, 22, 23, 24) dans le mode de réalisation
de la figure
2, des composants tubulaires équipés (46, 47, 48, 49) conformes à l'invention
et
comprenant des dispositifs de mesure et de communication.
Ces composants sont préférentiellement situés à une profondeur faible, par
exemple à
une profondeur de 10 m à 50 m en dessous du niveau d'une tête de puits.
Le composant tubulaire intérieur équipé 46 comprend un premier module capteur
agencé pour mesurer des paramètres relatifs aux conditions dans un espace
annulaire.
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Les paramètres mesurés peuvent être choisi parmi la pression, la température,
le débit
de fluide, le pH, la concentration en sulfure de dihydrogène, en dioxyde de
carbone, en
chlorures ou en eau. Pour la suite de l'exposé, par souci de simplicité, la
pression et la
température sont choisis en tant que paramètres surveillés. Ainsi, dans
l'exemple de la
figure 2, le premier module capteur comprend un capteur de pression et de
température
agencés pour mesurer la pression et la température dans le premier espace
annulaire
31.
Il faut comprendre que le module capteur peut comprendre un ou plusieurs
capteurs
choisi parmi un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de
débit de
fluide, un capteur de pH, un capteur de concentration en sulfure de
dihydrogène, en
dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau. Aussi, les différents composants
tubulaires
équipés utilisés dans un puits peuvent avoir différents capteurs de manière à
surveiller
des paramètres différents à différentes profondeurs dans un puits.
Les mesures effectuées peuvent être stockées dans une mémoire intégrée à une
électronique de traitement du module capteur.
Le composant tubulaire intérieur équipé 46 comprend un premier module de
transmission de signal agencé pour recevoir des signaux d'information envoyés
par un
premier composant tubulaire intermédiaire équipé 47.
Dans une première variante représentée sur la figure 2, le premier module de
transmission de signal peut comprendre un module de communication de données
vers
la surface, agencé sur la surface intérieure du composant tubulaire équipé 46
de
manière à pouvoir communiquer avec une sonde 51 placée à la même profondeur
que
le composant tubulaire équipé intérieur 46. La sonde 51 est reliée à une unité
de surface
59 agencée pour traiter les données mesurées par les composants tubulaires
équipés.
Dans une variante alternative également représentée sur la figure 2, le
premier module
de transmission de signal peut comprendre un élément de communication de
données
vers la surface agencé sur la surface extérieure du composant tubulaire équipé
intérieur
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46 de manière à pouvoir communiquer par un câble 50 à une unité de surface 59
comprenant une électronique agencée pour récupérer l'ensemble des données
mesurées par les composants tubulaires équipés. Le câble 50 peut être fixé le
long du
composant tubulaire à l'extérieur de celui-ci.
Ledit module de communication correspond à une unité de transmission.
Le premier composant tubulaire équipé intermédiaire 47 comprend un deuxième
module capteur agencé pour mesurer la pression, la température et le pH, dans
le
deuxième espace annulaire 32 et un premier module de transmission de signal
agencé
pour recevoir des signaux d'information envoyés par un deuxième composant
tubulaire
intermédiaire équipé 48.
Le deuxième composant tubulaire équipé intermédiaire 48 comprend un troisième
module capteur agencé pour mesurer la pression et la température dans le
troisième
espace annulaire 33, et un premier module de transmission de signal agencé
pour
recevoir des signaux d'information de données envoyé par un composant
tubulaire
extérieur équipé 49 et comprenant une mémoire agencée pour stocker les données
correspondantes.
Le composant tubulaire extérieur équipé 49 comprend un deuxième module capteur
agencé pour mesurer la pression et la température dans le quatrième espace
annulaire
34 et un premier module de transmission de signal agencé pour envoyer et
recevoir des
signaux d'information avec le deuxième composant tubulaire intermédiaire
équipé 48.
Un module de transmission peut être agencé pour envoyer et/ou recevoir des
signaux
d'information à et/ou en provenance du ou des deux modules de transmissions
situés
dans les colonnes adjacentes à la même profondeur.
La figure 3 montre une colonne de puits de forage 40b selon un deuxième
exemple de
mise en oeuvre de l'invention. La colonne 40b comprend sur au moins deux
colonnes et
à une première profondeur des composants tubulaires équipés (461, 471, 481,
491)
conformes à l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de
communication.
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La colonne 40b comprend également à au moins une deuxième profondeur
composants
tubulaires équipés (462, 472, 482) conformes à l'invention et comprenant des
dispositifs
de mesure et de communication. La colonne 40b comprend également à au moins
une
troisième profondeur des composants tubulaires équipés (463, 473) conformes à
5 l'invention et comprenant des dispositifs de mesure et de communication.
On comprend que puisque les colonnes d'un puits n'ont pas la même longueur, il
peut y
avoir un nombre différent de colonnes présentes pour une profondeur donnée et
donc
il peut y avoir une quantité différente de composants tubulaires équipés
disposés à la
même profondeur, pour une profondeur donnée. Néanmoins, il doit au moins il y
avoir
10 deux composants tubulaires équipés sur des colonnes différentes
positionnés
sensiblement à la même profondeur. Par l'expression sensiblement la même
profondeur , on peut entendre une profondeur identique à plus ou moins 2
mètres. On
appelle un groupe de composants tubulaires équipés un ensemble de composants
tubulaires équipés situés sensiblement à la même profondeur.
Un mode de réalisation de puits comprenant plusieurs groupes de composants
tubulaires équipés selon l'invention et chacun de ces groupes étant disposés à
différentes profondeurs dans le puits permet d'avoir une meilleure précision
des
mesures, qui sont alors effectuées à différentes profondeurs, mais peut être
plus exigent
dans sa mise en oeuvre sur la bonne maitrise des longueurs des composants
insérés dans
une colonne et des registres de composant de manière à obtenir que les
composants
tubulaires équipés soient sensiblement à la même profondeur. Les composants
tubulaires équipés selon l'invention permettent de compenser des décalages de
quelques mètres de profondeur pour permettre la transmission du signal d'un
composant tubulaire équipé à un autre composant tubulaire équipé.
Un avantage de l'utilisation d'antennes sous forme de solénoïdes permet
également
d'avoir une transmission de données plus importantes du composant tubulaire
équipé
de plus grand diamètre vers le composant tubulaire équipé de plus petit
diamètre grâce
à la propriété de plus grande uniformité des champs magnétiques à l'intérieur
ou le long
de l'axe d'un solénoïde. On peut ainsi obtenir un débit de données plus
important dans
ce sens tout en ayant la possibilité d'avoir un débit de données en sens
inverse de
moindre de valeur moindre mais suffisant pour envoyer des instructions de
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fonctionnement aux modules de communication et modules capteurs des autres
composants tubulaires équipés, par exemple des ordres relatifs à des requêtes
de
transmission de mesures stockées, ou des requêtes de modification de fréquence
de
mesure, ou requêtes de diagnostic sur le statut de fonctionnement de
l'électronique, et
réserves d'énergie.
Sur la figure 4, un composant tubulaire équipé 1 selon l'invention comprend un
corps
tubulaire 11 ayant une surface intérieure 2, une surface extérieure 3 et
comprend deux
extrémités filetées 17, 18 séparées par une portion centrale 11b du corps
tubulaire 11.
Le corps 11 est en métal, de préférence en acier.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend une première antenne extérieure 5
située
du côté de la surface extérieure 3, une première antenne intérieure 4 située
du côté de
la surface intérieure 2. Dans un mode de réalisation, l'antenne intérieure 4
est située
plus près d'une première extrémité 17 du composant tubulaire alors que
l'antenne
extérieure 5 est située plus près d'une seconde extrémité 18 du composant
tubulaire.
Dans un autre mode de réalisation l'antenne intérieure 4 et l'antenne
extérieure 5 sont
situées toutes les deux plus près de la même extrémité du composant tubulaire,
soit la
première extrémité 17, soit la seconde extrémité 18.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend également une ouverture 6 s'étendant
de
la surface extérieure 3 jusqu'à la surface intérieure 2.
L'ouverture 6 peut s'étendre depuis une première poche extérieure 7 située sur
la
surface extérieure 3.
Le composant tubulaire équipé 1 peut comprendre au moins une cavité 71 dans la
surface extérieure 3. Le nombre de cavités 71 est de préférence compris entre
2 et 20,
et de préférence encore entre 5 et 20. Lorsque le nombre de cavités 71 est
égale ou
supérieur à 2, les cavités 71 sont avantageusement réparties
circonférenciellement
autour du composant tubulaire équipé. Les cavités 71 et la poche extérieure 7
sont
avantageusement réparties à équidistance les unes des autres. De préférence,
les
cavités 71 s'étendent axialement de façon similaire à la première poche
extérieure 7. La
figure 6 illustre une variante de ce mode de réalisation dans laquelle la
deuxième poche
extérieure 13 est allongée et sensiblement parallèle à l'axe X du tube et les
cavités 71
sont des rainures parallèles à l'axe X du composant tubulaire équipé 1.
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L'ouverture 6 abrite un conducteur électrique s'étendant depuis la surface
extérieure 3
ou la poche extérieure 7 jusqu'à la première antenne intérieure 4.
Le composant tubulaire équipé 1 peut comprendre une gaine 8 pour protéger le
conducteur électrique.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend un module capteur 12. Le module
capteur
12 peut comprendre un capteur de pression et de température, ou un capteur de
flux
de fluide, de pH, ou autre. Le module capteur 12 peut être localisé dans une
deuxième
poche extérieure 13 pratiquée sur la surface extérieure 3. Le module capteur
12 peut
comprendre une batterie destinée à alimenter le capteur ainsi qu'une horloge
permettant de déclencher des prises de mesure à des intervalles de temps
prédéfinis
ces intervalles peuvent aller de 200ms à plusieurs jours, semaines ou mois.
La surface extérieure 3 peut comprendre une surépaisseur 14 destinée à pouvoir
pratiquer les première et deuxième poches extérieures (7 et 13) tout en
préservant la
résistance mécanique ou structurelle du composant tubulaire.
Le module capteur 12 peut être retenu dans la deuxième poche extérieure 13 par
vissage ou par emmanchement en force. Le module capteur 12 peut aussi être
partiellement encapsulé dans l'époxy, de manière à laisser une face libre pour
permettre
les mesures.
Le composant tubulaire équipé 1 comprend une première unité de transmission 15
située à proximité d'une antenne. Sur le mode de réalisation de la figure 4,
l'unité de
transmission est agencée dans la deuxième poche extérieure 13 à proximité de
l'antenne extérieure 5.
La première unité de transmission 15 comprend une électronique agencée pour
émettre
et recevoir des signaux vers et en provenance des premières antennes
intérieure 4 et
extérieure 5. La première unité de transmission comprend une mémoire agencée
pour
stocker les données relatives aux mesures effectuées par le module capteur 12.
La
première unité de transmission 15 est reliée à une batterie 16 pour stocker
l'énergie de
fonctionnement de l'unité de transmission 15. La première unité de
transmission peut
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comprendre un émetteur arrangé pour émettre un signal à une première fréquence
prédéfinie.
La batterie 16 peut également alimenter en énergie l'unité capteur 12.
Alternativement,
une deuxième batterie peut être installée et dédiée à l'unité capteur 12.
Avantageusement, l'unité de transmission 15 peut comprendre une électronique
de
conversion, comprenant un convertisseur d'énergie pour stocker de
l'électricité dans la
batterie 16 à partir de courants générés dans les antennes par un champ
électromagnétique extérieur, ce qui permet de recharger les batteries et
allonger la
durée de vie de l'équipement. L'électronique de conversion peut aussi être
agencée
pour générer un courant dans une antenne à une fréquence de chargement destiné
à
générer dans une antenne d'un composant tubulaire équipé adjacent une charge.
Dans un puits, il est alors possible de recharger le composant tubulaire
intérieur 46 par
contact direct avec le câble 50 ou par le biais d'un courant induit dans la
première
antenne intérieure par des ondes électromagnétiques générées par la sonde du
premier
composant tubulaire intermédiaire 47, et le deuxième composant tubulaire
équipé
intermédiaire 48 peut ensuite générer un champs de charge par son antenne
extérieure
de manière à charger le premier composant tubulaire équipé intermédiaire 47,
et ainsi
de suite jusqu'au composant tubulaire équipé de plus grand diamètre du groupe
de
composants tubulaires équipés d'une profondeur donnée. Cela permet d'éviter
une
opération de maintenance obligeant à un couteux arrêt de la production.
La première antenne intérieure 4 peut être une bobine circulaire et peut
comprendre
un fil électriquement conducteur encapsulé dans un matériau de type polymère,
polyetherethercetone (PEEK), silicone ou polyetherketone.
La première antenne intérieure 4 peut s'étendre axialement sur une distance de
15 cm
à 80 cm.
La première antenne extérieure 5 peut être une bobine circulaire et peut
comprendre
un fil électriquement conducteur encapsulé dans un matériau de type polymère,
polyetherethercetone (PEEK), silicone, ou polyetherketone.
La première antenne extérieure 5 peut s'étendre axialement sur une longueur
axiale de
centimètres à 3 mètres. Le fil conducteur de l'antenne peut faire entre 50 et
500
tours sur cette longueur axiale.
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L'ouverture 6 peut avoir un diamètre compris entre 2 et 4mm. L'ouverture 6
peut être
réalisée par perçage. L'ouverture 6 peut avoir un axe principal orienté
perpendiculairement par rapport à l'axe principal (X) du composant tubulaire.
Alternativement, l'ouverture 6 peut avoir une orientation faisant un angle
entre 15 et
75 par rapport à l'axe principal (X) du composant tubulaire équipé.
Dans un mode de réalisation, le composant tubulaire équipé 1 est un manchon
comprenant une première unité de transmission 15 incluant une électronique
agencée
pour émettre et recevoir des signaux vers et en provenance des premières
antennes
intérieure 4 et extérieure 5, une ouverture 6, s'étendant depuis une première
poche
extérieure 7 située sur la surface extérieure 3, et un module capteur 12
comprenant des
capteurs de pression et de température ou de flux de fluide, de pH ou encore
capteur
de contraintes ou autre. Dans certains cas, des jauges dimensionnelles peuvent
être
utilisées avec un montage dédié. L'ouverture 6 abrite un conducteur électrique
s'étendant depuis la surface extérieure 3 ou la poche extérieure 7 jusqu'à la
première
antenne intérieure 4. Le conducteur électrique est également relié à la
première unité
de transmission 15. Le manchon selon l'invention comprend une section centrale
rallongée de manière à accueillir les antennes intérieure et extérieure.
La première poche extérieure 7 peut avoir une paroi orientée 55 de 50 à 80
par rapport
à l'axe principal (X) du composant tubulaire équipé 1, dans laquelle peut
déboucher
l'ouverture 6. Du côté opposé, l'ouverture 6 peut déboucher sur la surface
intérieure
dans une rainure annulaire 56 destinée à accueillir un connecteur vers la
première
antenne intérieure 4.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un renfort externe 9 sur la
surface
extérieure pour protéger l'antenne intérieure 4 de débris et du flux de
fluides circulant
à l'extérieur du composant, c'est-à-dire à l'extérieur de la colonne. Le
renfort externe 9
peut être un insert circulaire monté le composant tubulaire.
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L'ouverture 6 visible en détail sur la figure 5 peut comprendre une première
section 52
à un premier diamètre, une seconde section 53 à un deuxième diamètre, et une
troisième section 54 à un troisième diamètre plus petit que les premier et
deuxième
diamètres. De préférence, première et deuxième section sont de même diamètre.
5 La première section de l'ouverture 6 est reliée à la troisième section
par une section à
surface conique agencée pour réaliser une surface d'étanchéité.
Le conducteur électrique comprend un câble dont une section est sertie dans
une gaine.
Ladite gaine comprend une surface conique d'étanchéité apte à coopérer avec la
section
à surface conique 57 de l'ouverture 6. La gaine peut comprendre un filetage
pour
10 permettre le vissage de la gaine dans l'ouverture 6 dans la première
section 52
comportant alors un filetage correspondant, ou bien dans la deuxième section
53
comportant le cas échéant un filetage correspondant. Les filetages sont
agencés pour
que, lors du vissage, la surface conique de la gaine entre en interférence
avec la section
conique de l'ouverture 6 pour établir une étanchéité métal-métal.
Le module capteur 12 peut comprendre au moins un capteur choisi parmi un
capteur de
pression, un capteur de température, un capteur de débit de fluide. De
préférence le
module capteur comprend un capteur de pression et un capteur de température.
De
préférence encore, le module capteur comprend un capteur de pression, un
capteur de
température, un capteur de débit de fluide. Le module capteur peut aussi
comprendre
un capteur de pH ou encore un capteur de concentration en sulfures de
dihydrogène,
en dioxyde de carbone, en chlorures ou en eau. Par exemple le module capteur
peut
comprendre des micro-capteurs de type MEMS pour les mesures de pressions et de
températures.
Le module capteur peut comprendre une batterie et une mémoire pour stocker les
mesures effectuées au cours du temps.
Le composant tubulaire équipé peut comprendre un module de communication 15.
Le
module de communication 15 est relié à la première antenne intérieure et à la
première
antenne extérieure. Le module de communication 15 est relié au module capteur
et est
arrangé pour transmettre le contenu de la mémoire du module capteur par les
antennes
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intérieure et extérieure. Le module de communication 15 comprend une
électronique
arrangée pour recevoir un signal en provenance de l'antenne intérieure ou de
l'antenne
extérieure, amplifier ledit signal reçu et envoyer le signal amplifié via
l'antenne
extérieure ou l'antenne intérieure respectivement.
Dans un mode de réalisation, le composant tubulaire équipé 1 comprend un
manchon
de verrouillage 19 agencé pour bloquer axialement l'antenne intérieure 4 en
position.
Préférentiellement, l'extrémité 17 du composant tubulaire équipé 1 la plus
proche de
l'antenne intérieure 4 possède un premier filetage 20 et le manchon de
verrouillage 19
possède un second filetage 20a complémentaire du premier filetage 20 et le
manchon
de verrouillage 19 est fixé par vissage sur le composant tubulaire équipé 1.
La figure 7
illustre une variante de ce mode de réalisation dans laquelle le premier
filetage 20 se
situe sur la surface extérieure 3 du composant tubulaire 1 et le second
filetage 20a se
situe sur la surface intérieure 2a du manchon de verrouillage 19. Ainsi,
l'antenne
intérieure 4 peut être insérée à l'intérieur du composant tubulaire équipé 1,
puis le
manchon de verrouillage 19 peut être vissé sur le composant tubulaire équipé
1. Ce
mode de réalisation facilite l'insertion de l'antenne intérieure 4 et permet
d'éviter sa
déformation lors de l'insertion.
L'invention peut également s'appliquer au domaine des conduites de transport
de
fluides, et plus particulièrement les conduites de pétrole et gaz en milieu
terrestre ou
maritime. Une conduite peut ainsi comprendre un composant tubulaire équipé
selon
l'invention de manière à transmettre un signal hors de la conduite, ledit
signal pouvant
comprendre des jeux de données correspondant à des mesures effectuées à
l'intérieur
de la conduite.
L'invention concerne aussi une méthode d'acquisition et de communication de
données
dans un ensemble de composants tubulaires comprenant au moins un composant
tubulaire équipé 1 et comprenant les étapes de :
- recevoir par la première antenne extérieure 5 un premier signal
comportant une
information représentative de paramètres physiques ou chimiques,
- émettre par une première antenne intérieure 4 un deuxième signal
correspondant et
comprenant comportant ladite information représentative de paramètres
physiques ou
chimiques.
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Avantageusement, le premier signal est reçu à une première fréquence, et le
deuxième
signal est émis à une deuxième fréquence. Ainsi, la transmission de signal
peut être
optimisée.
Dans un autre mode de réalisation ladite méthode peut être mise en oeuvre dans
un
ensemble de composants tubulaires comprenant au moins deux composants
tubulaires
équipés et peut comprendre les étapes supplémentaires de :
- recevoir par une deuxième antenne extérieure le deuxième signal comprenant
comportant ladite information représentative de paramètres physiques ou
chimiques
- émettre par une deuxième antenne intérieure un troisième signal
correspondant et
comprenant comportant ladite information représentative de paramètres
physiques ou
chimiques.
Ledit deuxième signal et ledit troisième signal peuvent comprendre une
information
représentative supplémentaire de paramètres physiques ou chimiques issus de
capteurs
montés sur les premier et second composant tubulaire équipés respectivement.
