La présente invention concerne un procédé de détection et/ou mesure d'au moins un paramètre géophysique sur une carotte, en particulier dans le domaine pétrolier.
Des paramètres géophysiques qui sont intéressants pour l'homme du métier dans l'étude de puits pétroliers en cours de forage sont par exemple la radioactivité naturelle de la carotte, l'absorption d'une radiation connue émise par une source connue disposée à proximité de la carotte, et la valeur de la saturation en liquide de la carotte (valeur mesurée par induction).
A ce jour, des mesures et/ou détections de ce genre de paramètres sont réalisées en disposant sensiblement horizontalement sur le sol la carotte que l'on a retirée du puits et en déplaçant à la main, le long de la carotte, un chariot équipé du ou des instruments de mesure.
Cette manière d'agir comporte des désavantages importants parmi lesquels il y a d'abord la manipulation de la carotte. Bien que celle-ci soit contenue dans un tube interne de carottier, pour transporter la carotte, par exemple pour la poser sur le sol, il faut détacher l'un de l'autre les tubes internes successifs, rompre la carotte aux jonctions de ces tubes et tronçonner la carotte, et le tube interne qui la contient, en des tronçons transportables de l'ordre d'un mètre de long environ et il faut fermer les extrémités de ces tronçons. Ce tronçonnage et les manipulations de fermeture et de transport modifient les couches de la carotte, surtout aux deux extrémités de chaque tronçon, et donc déforment les informations que l'on pourrait retirer de mesures faites le long des tronçons et principalement à leurs extrémités.
Le chariot étant déplacé à la main, la vitesse, qui lui est communiquée est irrégulière et cela peut compromettre une qualité correcte des mesures.
Des paramètres du genre précité sont susceptibles d'être influencés par l'environnement de la carotte au moment de la mesure ou encore, des paramètres semblables en provenance de l'environnement sont susceptibles de s'ajouter aux paramètres correspondants de la carotte au cours de la mesure faite sur celle-ci. Ainsi, lorsque la carotte est disposée horizontalement, un de ses côtés étant plus proche du sol que l'autre, cette différence de distance peut modifier le résultat de la mesure, ou bien le sol peut influencer les instruments en raison de la proximité, et cela d'autant plus que cette proximité est dissymétrique par rapport à toute la masse de la carotte. En fin de compte, un manque d'accessibilité de la carotte ne permet pas d'optimiser la mesure.
La présente invention a pour but de remédier à ces problèmes en permettant d'effectuer les détections et/ou mesures de paramètres géodésiques sur une carotte qui a subi le moins de manipulations possible, par exemple parce qu'elle n'a pas encore été découpée en tronçons, et qui est située de façon à subir de la part de l'environnement le moins d'influences possibles ou le moins dissymétriquement possible, parce qu'elle est par exemple encore maintenue, jusqu'au moment de la détection et/ou mesure, en position verticale (donc sous une influence symétrique du sol) et à l'abri dans le tube externe de carottier qui est métallique et qui forme de ce fait un écran à certaines influences du sol environnant.
Pour résoudre les problèmes susdits suivant l'invention le procédé comprend, lors d'une opération de carottage avec un carottier :
La présente invention concerne également un dispositif de détection et/ou mesure d'au moins un paramètre géophysique sur une carotte, en particulier dans le domaine pétrolier.
Suivant l'invention, ledit dispositif comporte :
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples non limitatifs le procédé et une forme de réalisation particulière du dispositif suivant l'invention.
La figure 1 montre une vue en élévation et avec brisures partielles d'un dispositif de l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, le dispositif étant installé sur un carottier et étant en cours d'utilisation.
La figure 2 est une vue avec coupe transversale, selon la ligne II-II de la figure 1 et selon les flèches associées, montrant la fixation du dispositif précité au carottier.
La figure 3 est une vue avec coupe transversale, selon la ligne III-III de la figure 1 et selon les flèches associées, montrant un guidage du dispositif précité par rapport à un tube interne de carottier passé dans le dispositif.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Le procédé suivant l'invention est destiné à la détection et/ou mesure d'au moins un paramètre géophysique sur une carotte 1 (figure 1), par exemple dans un carottage pétrolier. Un paramètre géophysique de ce genre peut être une radioactivité naturelle de constituants de la carotte, une absorption de la radiation émise par une source de rayonnement connue, etc.
Suivant l'invention, le procédé comprend, lors d'une opération de carottage avec un carottier 2, un agencement, de façon sensiblement fixe par rapport au carottier 2, d'un capteur 3 de détection et/ou mesure du paramètre concerné, directement en aval, en 4, de l'orifice de sortie 5 du carottier 2 par rapport au sens de retrait de la carotte 1 au voisinage immédiat (connu de l'homme de métier) du parcours de retrait de la carotte 1. Par exemple le capteur 3 peut être un cristal de NaI qui détecte la partie de radiation, d'une source connue de césium 137 de 1 millicurie et située en 6, qui n'est pas absorbée par les constituants de la carotte 1, pour en déterminer la partie de radiation absorbée par ces derniers. Une détection et/ou mesure de la valeur du paramètre est donc réalisée par ce capteur 3 en un ou plusieurs endroits de la carotte 1 pendant que celle-ci est retirée du carottier 2 par des moyens connus et/ou est renvoyée dans celui-ci par ces derniers. Cette procédure peut avoir pour but par exemple de faire plusieurs fois la même détection et/ou mesure en plusieurs endroits sur la longueur de la carotte 1 qui vient d'être réalisée et qui n'en est encore qu'aux premières manipulations contrairement au procédé antérieur, donc sans être découpée et passée d'une position pratiquement verticale jusqu'à par exemple une position horizontale avant qu'ait lieu la détection et/ou mesure susdite. Un premier traitement des valeurs provenant de la détection et/ou mesure peut alors avoir lieu aussi directement à l'emplacement du carottage, par exemple dans un but de trier ces valeurs pour les mettre en mémoire ou pour les utiliser immédiatement comme expliqué ci-dessous.
De préférence, le procédé suivant l'invention comporte de plus, simultanément à la détection et/ou mesure précitée en 3, un relevé de la position de l'endroit correspondant à cette détection et/ou mesure sur la carotte 1 et, après ce relevé, un traitement de celui-ci pour sa mise en mémoire et/ou utilisation immédiate, par exemple pour déterminer des sections de la carotte 1 qui présentent des résultats de détection et/ou mesure particuliers.
Avantageusement, une sélection d'un pas sensiblement constant entre deux endroits de détection peut être faite de façon, par exemple, à faciliter cette mise en correspondance entre chaque endroit de détection et/ou mesure et cette détection et/ou mesure ou à pouvoir observer plus facilement une évolution de celle-ci. De plus, une sélection d'une vitesse sensiblement constante du déplacement pendant le retrait de la carotte 1 du carottier 2 ou son renvoi dans celui-ci peut favoriser des détections et/ou mesures qui sont influencées par cette vitesse de déplacement. Jusqu'à présent celle-ci résulte d'une action manuelle lors d'un déplacement du chariot précité et elle est donc essentiellement irrégulière.
Les détections et/ou mesures étant faites, suivant l'invention, directement à l'endroit de forage, il est préféré, par exemple pour leur exploitation immédiate, de les transmettre à distance de l'endroit susdit, là où un opérateur peut les traiter à l'abri et hors du chemin des préposés au forage ou carottage proprement dit.
L'invention concerne aussi le dispositif cité ci-dessus. Dans sa forme simple, ce dispositif 7 comporte un corps creux 10 présentant deux ouvertures 11 et 12 situées à l'opposé l'une de l'autre suivant un axe longitudinal 13 du corps creux 10. Un passage libre 14 s'étend entre les ouvertures 11 et 12 et est agencé par rapport à celles-ci pour qu'une carotte 1, enfermée dans un tube interne 15 du carottier 2, puisse passer librement à travers le corps creux 10. Le dispositif 7 comporte de plus des moyens de fixation 16 pour fixer de façon démontable le corps creux 10 à un tube externe 17 du carottier 2, à l'extrémité 22 de celui-ci par laquelle une carotte 1 enfermée dans le tube interne 15 est sortie du carottier 2. Le corps creux 10 y est alors fixé de façon à être situé, au moins en majeure partie, dans le prolongement du tube externe 17, les axes longitudinaux 13, du corps creux 10, et 18 du carottier 2 étant sensiblement coaxiaux. Le corps creux 10 comporte au moins un capteur 3 de détection et/ou mesure d'un paramètre géophysique à évaluer sur la carotte 1 à retirer du carottier 2. Le capteur 3 dont un exemple est donné ci-dessus est fixé au corps creux 10 pour être disposé en face de la carotte 1 lorsque celle-ci est dans le passage libre 14.
Les moyens de fixation 16 précités peuvent de préférence constituer un ensemble détachable du corps creux 10 et comprendre (figure 3) deux parties de bride 20 et 21 adaptées au diamètre externe du tube externe 17 afin de pouvoir enserrer avec force ce tube 17 au voisinage de son extrémité 22 de sortie de la carotte 1. Des moyens de liaison 23 et de serrage 24 sont agencés entre les deux parties de bride 20 et 21. Les moyens de liaison 23 sont formés par exemple par une traverse de liaison 23 qui relie entre elles, de façon articulée, une extrémité d'une partie de bride 20 à une extrémité correspondante de l'autre partie de bride 21, pour que ces parties de bride 20, 21 puissent être déplacées librement, pour l'enserrage et pour la libération de l'extrémité 22, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal 18. Les deux parties de bride 20 et 21 peuvent alors être agencées pour occuper l'une par rapport à l'autre deux positions distinctes, une première dans laquelle elles enserrent (figures 1 et 3) solidement le tube externe 17 lorsque le dispositif 7 est monté sur ce dernier, et une seconde position (non représentée) dans laquelle les parties de bride 20 et 21 sont écartées l'une de l'autre d'une distance supérieure au diamètre externe du tube externe 17, de façon à pouvoir monter les moyens de fixation 16 et donc le dispositif 7 sur le tube externe 17 ou les en retirer.
Dans l'exemple représenté à la figure 3, les parties de bride 20 et 21 et la traverse 23 comportent chacune un bossage interne 25 dont une surface périphérique interne est adaptée audit diamètre externe du tube externe 17, les trois bossages internes 25 étant régulièrement répartis autour du tube externe 17.
Pour l'enserrage susdit, les moyens de serrage 24 précités sont par exemple une vis 26 passant dans un trou lisse 27 ménagé dans l'extrémité libre de la partie de bride 21, et dans un trou fileté 28 ménagé dans l'extrémité libre de la partie de bride 20. Avantageusement la vis 26, les trous lisse 27 et fileté 28 présentent, à l'état monté des moyens de liaison 23 et de serrage 24 sur le tube externe 17, un axe commun qui est parallèle au plan précité, perpendiculaire à l'axe longitudinal 18, et qui s'étend du côté opposé du tube externe 17 par rapport à la traverse 23, de préférence parallèlement à cette dernière.
Pour raccorder le corps creux 10 proprement dit aux moyens de liaison 23 et de serrage 24, il est prévu des moyens de raccordement 30 qui peuvent comprendre des éléments en saillie 31 et des évidements 32 agencés sur le corps creux 10 et par exemple sur les parties de bride 20 et 21 comme le représente la figure 3. Dans cette figure, une saillie 31 est chaque fois une broche 31 en porte-à-faux fixée à la partie de bride 20 ou 21 de façon que les deux broches 31 soient coaxiales selon un diamètre du tube externe 17, lorsque les moyens de fixation 16 enserrent celui-ci à l'état monté du dispositif 7, et de façon que l'extrémité libre de chaque broche 31 soit tournée vers l'axe longitudinal 18. A l'état monté précité, représenté aux figures 1 et 3, les broches 31 sont passées à travers des évidements ou ouvertures 32 pratiquées dans des oreilles 33 correspondantes, du corps creux 10, fixées à celui-ci à son extrémité à poser sur le tube externe 17. Ainsi est réalisée une liaison par la forme entre le corps creux 10 et les moyens de liaison 23 et de serrage 24.
De préférence, du jeu est prévu entre chaque broche 31 et l'ouverture 32 correspondante, pour des raisons expliquées ci-dessous.
La liaison par la forme précitée peut être libérée, dans le cas de l'exemple ci-dessus, en dévissant les vis 26 de façon à pouvoir écarter l'une de l'autre les parties de bride 20 et 21, pour desserrer leur prise sur le tube externe 17, jusqu'à ce que les broches 31 puissent être retirées des ouvertures 32.
Avantageusement, pour pouvoir éventuellement monter ou démonter du carottier 2 le corps creux 10, ce dernier présente dans l'ensemble, en coupe transversale à son axe 13, une forme de U. Un côté longitudinal 35 (figures 1 et 2) du corps creux 10 est en effet ouvert sur toute sa dimension prise parallèlement à l'axe longitudinal 13 et sur sa dimension transversale au moins égale au diamètre externe de la carotte 1 ou de préférence, du tube interne 15. Ainsi le dispositif 7 peut être amené sur le carottier 2 ou retiré de celui-ci par un déplacement transversal à l'axe 13 ou 18 de façon que la carotte 1 ou le tube interne 15 puisse partiellement sorti du carottier 2 parvenir ainsi aisément dans le passage libre 14 depuis l'extérieur du corps creux 10 ou inversement, lors d'un montage de ce dernier sur le carottier 2 ou respectivement d'un démontage.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, représentée aux figures 1 et 2, le dispositif 7 comporte en outre des moyens de guidage 36 du corps creux 10 par rapport au tube interne 15. Ces moyens de guidage 36, comprenant des galets 37 dont l'axe de rotation est chaque fois dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal 13, sont agencés de façon à prendre appui sur la surface externe du tube interne 15. précité lorsque celui-ci est disposé dans le corps creux 10, en position de mesure et/ou détection. Par exemple, les axes de rotation de deux galets 37A peuvent être fixes par rapport au corps creux 10 et peuvent être situés dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal 13, de préférence à l'opposé du côté longitudinal ouvert 35, par rapport à l'axe longitudinal 13. Dans le -présent exemple de réalisation, deux autres galets 37B peuvent être prévus sur un support 38 monté sur le corps creux 10 par l'intermédiaire, d'une part, d'une charnière 39 et, d'autre part, d'une vis 40 et d'un ressort de compression 41, de manière à pouvoir fermer ou ouvrir par ce support 38 et les galets 37B le côté longitudinal 35. Les axes de rotation des deux galets 37B sont dans des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal 13 et situés de part et d'autre du plan perpendiculaire commun des axes des galets 37A. Les projections sur ce dernier plan des galets 37A et 37B sont réparties sur 360° autour de la projection du tube interne 15 sur ce même plan.
Comme le montre la figure 1, les galets de guidage 37 sont situés à l'extrémité du corps creux 10 à l'écart du carottier 2 à l'état monté du dispositif 7 sur le carottier 2.
Dans une forme de réalisation de l'invention le capteur 3 formé par un cristal de NaI est raccordé à un photomultiplicateur 50 pour la détection de rayons gamma émis par la carotte 1 ou pour la mesure de ces rayons absorbés par cette carotte 1.
Pour l'exploitation de la détection et/ou mesure, le capteur 3 peut être raccordé par le photomultiplicateur 50 à une unité 51 de traitement des signaux du capteur 3 et cette unité de traitement 51 peut être raccordée à un émetteur 52 de transmission, par exemple sans fil en VHF, qui est agencé pour transmettre sur une distance de 50 à 100 m les signaux traités et qui est incorporé dans le dispositif 7. L'émetteur 52, via son antenne 52A est alors accordé sur un récepteur de transmission sans fil (non représenté) agencé pour recevoir les signaux traités émis et pour les transmettre à un utilisateur. De préférence l'émetteur 52 et le récepteur précités sont chacun un émetteur-récepteur combiné et sont agencés pour pouvoir en outre commander depuis le récepteur (non représenté), par l'intermédiaire de l'émetteur 52, l'unité de traitement 51.
Une source radioactive 6 peut être agencée dans le corps creux 10 pour rayonner vers la carotte 1. Le capteur précité peut alors être agencé pour effectuer une mesure de l'absorption de la radiation de la source 6 par la carotte 1. Un autre capteur 53 peut être monté dans le corps creux 10 pour mesurer un rayonnement naturel provenant de la carotte 1. Ce capteur 53 est alors également raccordé à l'unité de traitement 51 qui, dans ce cas, est agencée pour traiter aussi des signaux de cet autre capteur 53 et pour les transmettre comme ci-dessus en vue de leur utilisation à l'écart de la plateforme de forage où a lieu le carottage et l'utilisation du dispositif 7.
Le dispositif 7 comporte de préférence ses propres batteries 55 pour l'alimentation des moyens électroniques de mesure, de détection, de traitement, de transmission, etc précités.
Pour l'utilisation du dispositif 7, le tube interne 17 du carottier 2 peut par exemple être bloqué, dans la table de rotation 60 (figure 1) de la plateforme de forage, par des cales en coin 61. L'extrémité supérieure 62 du tube interne 15 peut être saisie par des moyens 63 connus, dans le but de retirer ce tube interne 15 et la carotte 1 du puits foré. Ces moyens de saisie 63 sont par exemple suspendus à un câble d'un treuil (non représentés).
Le corps creux 10 peut être amené transversalement à l'axe 18, lorsque le support 38 est pivoté pour libérer le côté longitudinal 35 ouvert, et le corps creux 10 est posé sur l'extrémité supérieure 22 du tube externe 17 pour y être fixé par les moyens de fixation 16. Une rondelle d'amortissement 64 (figure 1) peut être disposée entre le corps creux 10 et l'extrémité supérieure 22 précitée. Après avoir réalisé cette fixation par introduction des broches 31 dans les trous 32 correspondants et par serrage de la vis 26, le support 38 est positionné pour fermer le côté longitudinal 35 et la vis 40 est serrée pour presser, par l'intermédiaire du ressort 41, les galets 37B en contact avec la surface externe du tube interne 15 qui entre également en contact avec les galets 37A.
Le dispositif 7 étant ainsi installé, les appareils de détection et/ou mesure, de traitement de signaux et de transmission peuvent être enclenchés pour effectuer les mesures et/ou détections de paramètres, leur traitement, éventuellement leur mise en mémoire dans une mémoire incorporée dans le dispositif 7 et/ou leur transmission à distance. Le treuil précité est mis en marche pour retirer le tube interne 15 et la carotte 1 qu'il transporte. Les mesures et/ou détections sont effectuées. Si cela est nécessaire, le tube interne 15 et la carotte 1 sont descendus dans le tube externe 17 pour en être tirés à nouveau de façon à pouvoir répéter les mesures et/ou détections soit à la descente soit à la descente et à la remontée, et cela peut être répété aussi souvent que souhaité, à une vitesse souhaitée, de préférence constante.
Après la ou les mesures et/ou détections sur la carotte 1, le dispositif 7 peut être retiré en inversant l'ordre des opérations citées ci-dessus et la carotte 1 peut être traitée alors d'une façon usuelle, pour d'autres analyses utiles dans le cas des forages du genre décrit ci-dessus.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre de la présente invention.
Par exemple, un système à roue codeuse pour le déplacement et/ou la distance parcouru par le tube interne 15 peut être utilisé pour mettre en corrélation un endroit de mesure et la mesure correspondante, ce système pouvant être relié au treuil ou être directement en contact avec le tube interne 15.
Un écran peut être prévu pour fermer le côté longitudinal 35 et pour éviter par cela une influence non équilibrée du dispositif 7 et/ou de l'environnement sur la carotte 1 destinée à la détection et/ou mesure.