Les capteurs:
? Définition :
Un capteur est un instrument de mesure physique permettant de
transformer une variation physique ou chimique, du milieu dans lequel il est
installé en une différence de potentiel ou de résistance
électrique du circuit sur lequel il est branché. Le capteur doit
donc être alimenté par une tension électrique. Le signal
émis par le capteur peut être analogique (variation continue du
signal) ou en pulses.
? Capteur de poids (WOH)/(WOB) :
- Définition:
Le poids sur l'outil est l'un des principaux
paramètres à mesurer pendant le forage. Le capteur de poids
installé pour contrôler ce paramètre.
- Principe de fonctionnement:
On assimile la différence de poids mesuré au
crochet à la différence entre le poids de la garniture suspendue
dans la boue et le poids avec l'outil posé. La mesure du poids au
crochet est effectuée à partir des mesures de tension du brin
mort par une cellule à pression hydraulique. En général,
le capteur utilisé (50 bars) est directement branché sur le
circuit de mesure du foreur. La traction exercée sur le câble est
transformée en une pression dans un circuit hydraulique. Le capteur
constitué par une jauge hydraulique de contrainte installée sur
ce circuit, donne un signal électrique que l'on peut calibrer.
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- Intérêt de mesure :
- Détecter les frottements de la garniture; - Les
coincements;
- Suivre les consignes;
- Rechercher les paramètres d'avancement optimal (par
exemple drill-off test) Au cours des tractions exercées pour
dégager la garniture, le poids sera surveillé pour respecter la
limite de traction des tiges;
- En cas de rupture de la garniture, la variation de poids au
crochet donne une indication sur la longueur de garniture perdue;
- En manoeuvre des outils de fond;
- En tubage Il existe un grand nombre d'outils de fond dont
le fonctionnement est assuré en partie par une modification du poids
appliqué sur l'outil, donc par une variation du poids au crochet (par
exemple: pose de packer, de hanger, d'outils de tests, de repêchage,
etc.);
- La mesure du poids au crochet au moment de la pose sur les
coins de la tête de tubage permet la mise en tension du tubage en
fonction de la hauteur non cimentée.
? Capteur de Torque :
- Définition :
Le torque représente la résistance de la
formation à l'arrachement ajouté à cela les frictions
garniture/ parois du puits. Comme le poids, le couple en surface n'est pas
transmis intégralement pour l'outil de forage, mais la mesure de surface
est la seule possible actuellement.
Un capteur à effet Hall est installé autour du
conducteur d'amenée du courant (mesure de la consommation de courant
électrique par le moteur de la table de rotation) principe de
fonctionnement :
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Si un matériau conducteur est placé dans un
champ magnétique perpendiculaire à un champ électrique
(courant d'excitation), alors un voltage perpendiculaire au courant et au champ
magnétique se produira.
Ce voltage est appelé Voltage Hall. Il résulte
de la déflection des charges mobiles constituant le courant (D Belkhir
et B Mohamed, 2014)
Emplacement dans le rig: Placé sur le câble
d'alimentation du moteur d'entrainement de la table de rotation)
- Intérêt de mesure :
- Changements de lithologie;
- Transmission du couple lors d'un back-off Molette
coincée;
- L'état de l'outil et surtout de ses roulements ;
- Tentative de décoincement;
- Eboulement sur l'outil.
? Capteur de rotation RPM: -
Définition:
Une pulsation électrique est
générée à chaque rotation de la table par un leurre
solidaire de celle-ci ou de l'arbre d'attaque: c'est un détecteur de
proximité. L'intégration du nombre de pulses électriques
en un temps donné indique la vitesse de rotation. Bien entendu dans le
cas d'un moteur de fond, la vitesse de rotation peut être déduite
des mesures de débit pour les moteurs volumétriques) principe de
fonctionnement: Même principe que les capteurs de pulse. (D Belkhir et B
Mohamed, 2014)
Emplacement dans le rig: Ce capteur est installé sur
un leurre de l'arbre de la table de rotation
- intérêt de mesure :
- Position du capteur RPM ;
- Recherche des paramètres d'avancement optimum;
- Corrélation de vitesse d'avancement entre
différents puits;
- Interprétation de lithologie.
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? Capteur de pression stand pipe et dans l'annulaire :
(Stand Pipe Pressure et Casing Pressure)
- Définition:
La pression SPP est mesurée à l'aide d'un
capteur sur le manifold de plancher (Stand Pipe Pressure) qui est la pression
de refoulement et sur choke manifold (Casing Pressure Ou Bien Well Head
Pressure) pour la pression en tête d annulaire utilisée surtout
lors des contrôles de venues et des éruptions. Le capteur à
l'injection doit être compatible avec la pression maximum de
fonctionnement du système de refoulement (400 bars).
Le capteur annulaire doit être aussi compatible avec la
série de la tête de puits pour permettre des mesures correctes
(750 bar)
- Principe de fonctionnement:
Les jauges utilisées transforment la pression en
signal électrique. Les types des capteurs: Deux types de capteurs
(Geoservice, data log).
- Emplacement dans le rig :
- WHP / Capteur de pression de tubage installée sur
choke manifold (Casing Pressure);
- SPP / Capteur installé sur le Manifold du plancher
pour obtenir la pression de refoulement (Stand Pipe Pressure);
- Intérêt de la mesure:
- Déroulement des opérations lorsque le puits
est mis sous pression
(étanchéité d'un packer) ;
- Surveillance du déplacement des bouchons de
densités différentes
(ciment, boue lourde, venues, etc.);
- Manoeuvre hydraulique d'équipements de fond
(gonflement de packer,
cisaillement de goupille);
- Perte ou bouchage d'une duse;
- Siflure ou rupture de garniture;
- Contrôle de kick;
- Déplacement des bouchons de cementation;
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- Détection de pertes importantes dans le découvert
par surveillance de
la chute de pression.
? Capteur de débit sorti FLOW out
:
- Définition :
Débit de sortie est un paramètre difficile
à mesurer de manière précise. Les
débitmètres existants, mesurent le pourcentage de passage du
fluide en fonction de la déflection de la palette (0-100%). Si la
section de passage au droit du débitmètre est partiellement
obstruée par des dépôts de déblais, la mesure est
erronée. La mesure, combinée du débit d'entrée et
du débit de sortie, permet d'obtenir une mesure de débit
différentiel. Une résistance variable d'un potentiomètre
indique la valeur de débit de sortie de boue. Placé sur la
goulotte.
? Capteur de profondeur (Vitesse d'avancement /
profondeur) :
- Définition :
La vitesse d'avancement est l'un des principaux
paramètres enregistrés en cours de forage. Elle est
assimilée à la rotation d'un organe mécanique en supposant
un lien direct entre l'outil et le mouvement observé en surface.
Le capteur de proximité (ou capteur de profondeur) est
placé soit sur le treuil (draw works) (Geoservices - Halliburton), ou en
face de targets (polyester enveloppé de papier aluminium) collés
sur la poulie du crown block (DATALOG), en indiquant la profondeur, le ROP, le
Hook position, la position de l outil, le sens et la vitesse de
déplacement du moufle
Emplacement dans le rig: Le capteur de profondeur est
placé sur le treuil (draw works)
- intérêt de mesure :
- Capteurs de Profondeur;
- Le sens de déplacement du moufle;
- La vitesse de déplacement du moufle HOOK SPEED;
- Connaitre la profondeur Total depth Position du moufle
(HOOK
position);
- La vitesse d'avancement ROP;
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- La profondeur de l'outil Bit depth. ? Capteurs de
niveau des bassins :
- Définition :
La mesure du niveau des bassins s'effectue habituellement
à l'aide de flotteurs qui actionnent des potentiomètres
- Principe de fonctionnement:
Basé sur la mesure du temps de propagation d'une onde
de haute fréquence émise par le capteur et lue par celui-ci
après réflexion à la surface du fluide stockée dans
le bassin pour les capteurs soniques et la variation potentiométrique
pour les capteurs à flotteurs
Emplacement dans le rig: Généralement tous les
bacs actifs ont des capteurs de niveau Actif1 et Actif2, Décantation 1
et 2
- Intérêt de la mesure: Le contrôle
de:
- Disponibilité de la boue dans chaque bassin;
- perte de boue en surface pertes partielles pouvant mettre
en
évidence des formations fractures;
- modifications de circuit (mise en route des
équipements
d'épuration mécanique);
- manipulations sur le volume en circulation (ajout de
boue,
mise en service de bassins différents);
? Capteurs de densité MUD Weight IN and OUT:
- Définition:
Un capteur équipé de deux membranes pour mesurer
les pressions hydrostatiques - Principe de fonctionnement:
Les appareils les plus courants utilisent la pression
hydrostatique différentielle entre deux capteurs placés à
des hauteurs différentes dans une colonne de boue)
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Emplacement dans le rig: On peut placer les capteurs dans:
- Le bac actif (aspiration) MWin;
- Le Mud Box MW out.
- Intérêt de la mesure:
- En cas de venue: chute de densité;
- Le contrôle continu du traitement de la boue.
? Capteurs de Température in et out :
- Définition:
La température de la boue à l'entrée et
à la sortie est maintenant enregistrée systématiquement
à l'aide de cannes thermométriques à filament de platine
protégé par une gaine inoxydable d'acier)
- principe de fonctionnement :
Basée sur la variation d'une résistance: Une
augmentation de résistance implique une augmentation de
température)
Emplacement dans le rig: Un capteur est placé dans le
bac actif T In Un capteur placé dans le mud box T Out.
- Intérêt de la mesure:
Le capteur renseigne également sur:
- Les zones anormalement compactées;
- Température élevée ;
- Les venues de gaz qui se manifestent par une baisse de
la température due à la détente du gaz.
? Capteurs de Résistivité In, out :
- Définition:
L'évolution de cette mesure permet de détecter
tous les phénomènes faisant varier la teneur en ions dans la
boue, en particulier: Présence des formations salifères Venues
d'eau de formation ou de gaz acides.
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- Principe de fonctionnement:
La résistivité est maintenant facilement
mesurable en continu grâce aux boucles à induction. Ces boucles
sont montées sur une tige et plongées dans la boue. En fait,
elles mesurent la conductivité (0-300 m Siemens/cm), mais cette
dernière est facilement convertie en résistivité qui est
plus utilisée en interprétation. On notera la compensation
automatique qui ramène les lectures à une température de
25 C).
Emplacement dans le rig: Deux capteurs placés sur les
bacs de rig:
- Dans le bac actif (aspiration); - Dans le mud box.
- Intérêt de mesure:
Au cours d une opération électrique la
résistivité de la boue est parmi les principaux paramètres
à mesurer avant la réalisation de cette opération. Pour
faire la déférence entre la résistivité de fluide
de forage et le fluide de formation traversée. (M kheir et S Redouane,
2013)
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