WO1993006340A1 - Method and apparatus for cooling an object - Google Patents
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Definitions
- La presente invention se rapporte a un geber deing et d'interpretation de donnees de forage qui est dispose au fond d'un memets et, plussideement, a un tel geber destine a etre utilise dans un forage petrolier.
- La presente invention se rapporte gratisement a un proceede perrés la ise en oeuvre de ce geber.
- La presente invention a pour object un ombutica denotes de forage dispose au fond d'unphosphots qui est capable d'elaborer, au fond, divers diagnostics constitutes aux Givens global oumentss de l'outil de forage, du train de tiges, de la boue de forage, et/ou du memetsizi-meme, et de signaler ces diagnostics ⁇ la surface par un despar de transmission de donnees ceremonies.
- La presente invention a ceremoniement pour object un proceede per ettant la mise en oeuvre du omb denoted.
- est represente un ensemble de forage comlois un mat 10 muni, de facon gae en soi, d'un crochet 12 auquel est suspendu un train de tiges, represente generalement en 14.
- Le train de tiges 14 September un eck de forage 16, des masse-tiges 18 et des tiges de forage 20.
- Dans 1' represents illustre, le train de tiges 14 est mis en rotation par une table de rotation 22 ou par une tete d'injection motorisee.
- Un conduit 24 introduit de la boue de forage sous pression a l'interieur des tiges 20.
- Des donnees provenant de divers ponts de jauges de traction 38, torsion 40, ou flexion 42, de divers magnetometres 46, d'accelerometres axiaux 48, radiaux 50 et transverses 51 rejoignent au travers de filtres anti- repliement 52 un multiplexeur 54.
- Une entree auxiliaire 60 permet de parametrer weement le omb en surface (ou au fond dans le cas d'une transmission bidirectionnelle) .
- Le capteur de pression 32 destine a detecter les pulsions generees dans la boue, est relie a un decodeur de trame et a une station d'interpretation (non representes) que realise improusement un calculateur de bureau.
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Abstract
An object (6, 8) to be cooled is placed within the constricted chamber region (18) of a cooling chamber (12) that has first and second open ends communicating with first and second chamber regions (14, 16) communicating with the constricted chamber region disposed therebetween. A mechanism (22, 22') for transporting a cooling medium is coupled to the first chamber end, and/or a second such transport mechanism (24, 24') is coupled to the second chamber end, the mechanisms being operated in push-pull fashion. These transport mechanisms and Venturi-like chamber cause the cooling medium entering the first chamber region to be compressed upon approaching the constricted chamber region, and to expand upon exiting the constricted chamber region and entering the second chamber region. Cooling medium velocity in the constricted chamber region is maximized, thereby promoting removal of heat from the object to be cooled.
Description
DISPOSITIF DE TRAITEMENT ET D'INTERPRETATION DE DONNEES DE FORAGE DISPOSE AU FOND D'UN PUITS ET PROCEDE METTANT EN OEUVRE CE DISPOSITIF
La presente invention se rapporte a un dispositif de traitement et d'interpretation de donnees de forage qui est dispose au fond d'un puits et, plus particulierement, a un tel dispositif destine a etre utilise dans un forage petrolier.
La presente invention se rapporte egalement a un procede permettant la ise en oeuvre de ce dispositif.
Lors du forage d'un puits, par exemple d'un puits petrolier, il est souhaitable que le maitre-foreur connaisse le comportement de la garniture et de l'outil au fond du puits afin de mieux contrδler les parametres du forage. II est preferable de connaϊtre ces conditions en temps reel, ce qui necessite des moyens de transmission des donnees du fond du puits a la surface. Connaitre les conditions en fond de puits permet de forer de facon plus sure et de reduire les coύts du forage. De plus, le maϊtre-foreur aura la possibility de reagir rapidement a tout evenement en fond de puits, par exemple, changement de type de roche, usure de l'outil ou instability mecanique.
Plusieurε moyens de transmission des donnees du fond a la surface ont ete proposees. Par i ces moyens se trouve la transmission par conducteur electrique, ou par ondes electromagnetiques. La transmission de donnees par ondes de pression dans la boue de forage a egalement ete proposee. Dans un tel systeme, la pression de la boue circulant le long du train de tiges est modulee par exemple par l'intermediaire d'une servovalve montee dans un sous-ensemble dispose dans le train de tiges adjacent a l'outil. Les ondes de pression se propagent a environ
1500 m/s ; entre fond et surface, elles subissent de no breuses reflections.
Compte tenu de la deterioration des limitations inherentes a la modulation de la pression de la boue, et de la necessite de preserver la qualite des donnees, le debit de donnees reste faible. Actuelle ent, le debit de transmission de donnees n'excede pas quelques bits par seconde.
A l'avenir, queues que soient les ameliorations dans les systemes de transmission de donnees dans la boue, la itesse de transmission des donnees du fond vers la surface restera limitee.
Afin de pallier cet inconvenient, il convient de pretraiter les donnees au fond, reduisant ainsi tres significativement le volume des signaux a trans ettre vers la surface. Le document GB-A-2.216.661 decrit un dispositif de mesure des vibrations d'un train de tiges, dispose au fond du puits, et qui comporte un processeur destine a enregistrer les donnees foumies par un accelerometre. Le dispositif detecte les niveaux d'acceleration qui excedent une valeur predeterminee et seuls ces niveaux sont signales a la surface. Dans ce dispositif, done, des donnees, qui sont fonction d'un seul parametre, sont envoyees a la surface, uniquement quand un seuil predetermine est depasse, et ceci sans qu'aucune analyse de co portements physiques n'ait ete entreprise.
La presente invention a pour objet un dispositif de traitement de donnees de forage dispose au fond d'un puits qui est capable d'elaborer, au fond, divers diagnostics propres aux comportements global ou individuels de l'outil de forage, du train de tiges, de la boue de forage, et/ou du puits lui-meme, et de signaler ces diagnostics ϋ la surface par un des moyens de transmission de donnees habituels.
Pour ce faire, 1'invention propose un dispositif de traitement et d'interpretation de donnees de forage destine a etre onte a I'extremite mferieure d'un train de tiges dispose dans un puits de forage, le train de tiges etant muni d'un outil de forage, d'un ensemble de mesure et de moyens de transmission des donnees du fond vers la surface, caracterise
en ce que le dispositif est adapte pour envoyer a la surface uniquement des messages abreges apres interpretation des mesures prises par 1'ensemble de mesure.
La presente invention a egalement pour objet un procede per ettant la mise en oeuvre du dispositif de traitement precite.
Ledit procede comporte les etapes suivantes :
- prise de mesures fonction du comportement de l'outil de forage, et generation de signaux representant ces mesures, - pretraitement des signaux,
- application d'algorithmes de dysfonctionnement aux signaux,
- application des observateurs aux signaux, et
- envoi a la surface de messages abreges indicatifs des mesures prises au fond. Le procede selon 1'invention permet d'optimiser le traitement des donnees et de sortir des indications qui, une fois transmises a la surface, permettent d'ameliorer les conditions du forage.
D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention apparaitront plus clairement a la lecture de la description ci-apres faite en reference aux dessins annexes sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schematique en coupe d'un ensemble de forage, - la figure 2 represente schematique ent un circuit de traitement et d'interpretation, selon 1'invention, et
- les figures 3 a 7 sont, chacune, des logigrammes permettant la mise en oeuvre du procede selon 1'invention.
Sur la figure 1, est represente un ensemble de forage comprenant un mat 10 muni, de facon connue en soi, d'un crochet 12 auquel est suspendu un train de tiges, represente generalement en 14. Le train de tiges 14 comprend un outil de forage 16, des masse-tiges 18 et des tiges de forage 20. Dans 1'exemple illustre, le train de tiges 14 est mis en rotation par une table de rotation 22 ou par une tete d'injection motorisee. Un conduit 24 introduit de la boue de forage sous pression a l'interieur des tiges 20. Cette boue sort a l'outil et circule dans l'espace entre la paroi du puits et
le train de tiges 14. Elle est recuperee au niveau d'un conduit 26, recyclee puis dirigee vers des reservoirs de stockage (non represented) .
Selon 1'invention, un dispositif de traitement et d'interpretation de donnees de forage 28 est dispose a l'interieur de la garniture, aussi pres que souhaite de l'outil, entre les masse-tiges 18 et l'outil 16. Co me il sera decrit plus en detail ci-apres, le dispositif comprend un circuit de traitement et d'interpretation 30 et des moyens de transmission des donnees a la surface. Les moyens de transmission des donnees peuvent comprendre un cable electrique, un systeme de tiges cablees, un emetteur electromagnetique ou, dans 1'exemple illustre, un systeme de transmission par des pulsions generees dans la boue. Dans ce moyen de transmission, une servovalve montee dans un sous-ensemble 30 dispose adjacent a l'outil 16 est destinee a moduler selectivement 1'ecoulement de la boue sous pression afin de creer des ondes de pression dans la boue. Des dispositifs de mesure et de contrδle sont disposes dans le sous-ensemble 30 permettant, de facon connue, de generer des ondes de pression dans la boue qui sont representatives des messages transmis depuis le fond. Ces ondes de pression sont detectees a la surface par un capteur de pression 32, monte sur le conduit 24. Le dispositif de traitement et d'interpretation de donnees de forage 28 ainsi que le procede permettant sa mise en oeuvre permettent de traiter les diverses mesures prises au fond et d'envoyer vers la surface divers diagnostics, par exemple diagnostics de dysfonctionnement de 1'ensemble de forage (la precession, les rebonds de l'outil, les ondes de torsion ou les bourrages) et de l'etat de l'outil (usure des dents et roulements des tricδnes, usure des outils de coupe) . En plus de ces diagnostics, le procede de traitement selon 1'invention per et d'avoir une quantification des differentes mesures dynamiques permettant d'avoir une echelle dans la severite des vibrations, permettant ainsi d'apprecier l'efficacite des actions entreprises en surface par le maitre-foreur.
Comme il est represente sur la figure 2, le circuit de traitement et d'interpretation 30 recoit des donnees prises par divers dispositifs de mesure qui sont disposes dans un ensemble de mesure 36 (voir la figure 1) situe a cote de l'outil 16. Des donnees provenant de divers ponts de jauges de traction 38, torsion 40, ou flexion 42, de divers magnetometres 46, d'accelerometres axiaux 48, radiaux 50 et transverses 51 rejoignent au travers de filtres anti- repliement 52 un multiplexeur 54. Apres conversion analogique/nu erique 56, les signaux sont traites par autant de processeurs 58 et de processeurs de signal 57 que necessaires. Une entree auxiliaire 60 permet de parametrer entierement le dispositif en surface (ou au fond dans le cas d'une transmission bidirectionnelle) . Le circuit de traitement et d'interpretation 34 est alimente par un sous-ensemble 62 qui comporte un alternateur 64 entralne par la boue de forage au niveau d'une entree 66, un circuit de regulation electrique 68 et des accu ulateurs 70. Un bus de commande 74 pilote entre autre le systeme de transmission 76 relie a une servovalve de modulation 72.
Une memoire 59 non-volatile est destinee a stocker de 1'information de facon temporaire ; cette information est reservee a une interpretation au retour de l'outil en surface. D'autres dispositifs de mesure peuvent etre utilises pour permettre de determiner les parametres suivants : poids sur l'outil, couple, presεions interne et externe, temperatures interne et externe et debit de la boue.
Avec les mesures de fond de 1'ensemble de mesure 36, le circuit de traitement 34 permet de signaler a la surface divers etats, dysfonctionnements ou defaillances ou severite de vibration de 1'ensemble de forage.
Un procede mettant en oeuvre le dispositif de la presente invention est represente εchematiquement sur la figure 3.
Les signaux provenant des divers ponts de jauges 38 a 51 formant 1'ensemble de mesure 36 sont pretraites, le cas echeant, en 80 afin d'enlever les decalages (offsets),
remettre les mesures a 1'echelle physique et les replacer dans un repere fixe. Ce pretraitement est represente plus en detail sur la figure 4. La signification des sigles representant les signaux est donnee ci-dessous : DBNX : Moment de flexion au fond, selon 1'axe X
DBNY : Moment de flexion au fond, selon 1'axe Y DMGX : Mesures magnetometriques selon l'axe X DMGY : Mesures magnetometriques selon l'axe Y DWOB : Poids sur l'outil DACZ : Acceleration selon l'axe Z
DTOB : Couple sur l'outil.
Cette etape de pretraitement permet de verifier que 1'ensemble des mesures est correct et permet egalement de calculer la vitesse de rotation de l'outil a partir de mesures magnetometriques DMGX et DMGY. Les mesures etant faites dans un repere mobile, il convient de les replacer dans le repere fixe.
Ensuite, comme represente sur la figure 3, les signaux emanant directement des capteurs 36, ainsi que les signaux pretraites, passent par des algorithmes de dysfonctionnement 82 et des observateurs 84.
Les algorithmes de dysfonctionnements 82 sont representes plus en detail sur les figures 5 et 6. Ces algorithmes permettent de quantifier l'entropie des differentes mesures dynamiques (DWOB ; DTOB ; DBNX ; DBNY) .
A partir de ces mesures, on peut detecter les etats suivants de la garniture de forage :
- niveau de rebonds de l'outil,
- presence et caracterisation d'instabilites de rotation, - presence et caracterisation de vibrations laterales chaotiques,
- usure de l'outil (roule ents, dents, ...),
- perte de duse dans l'outil,
- fuites au niveau du moteur du fond, - qualification de fonction des shock-sub,
- bourrage a l'outil,
- bourrage ou coincement aux stabilisateurs.
L'etape du procede representee sur la figure 6 permet de detecter tous les types de precession et de les quantifier en fonction de leurs sens.
Sur la figure 7 est representee la derniere etape de traitement des donnees, celle des observateurs 84. Cette etape permet de determiner l'energie consommee par ' l'outil par unite de roche detruite. Avec ces donnees, on peut preparer un bilan energetique de l'outil qui constitue, pour le foreur, un bon indicateur du fonctionnement de l'outil et de son avancement.
Avec 1'evolution de l'etat de comprehension des phenomenes mecaniques en fond de puits, le dispositif tiendra co pte des nouvelles capacites de diagnostics.
Le capteur de pression 32, destine a detecter les pulsions generees dans la boue, est relie a un decodeur de trame et a une station d'interpretation (non representes) que realise avantageusement un calculateur de bureau.
Ainsi, selon 1'invention, le circuit de traitement 30, au lieu d'envoyer a la surface de nombreuses donnees, fonction de chacune des mesures prises au fond, n'envoie a la surface que des signaux qui illustrent l'etat de fonctionnement de 1'ensemble de forage. Bien evidemment, le debit necessaire a ces transmissions reste compatible avec l'etat de la technique. Mime apres elaboration de messages abreges, le debit peut s'averer encore trop faible. Le dispositif de traitement et d'interpretation est capable de definir la priorite dans 1'envoi de ces messages.
Afin d'assurer un champ d'investigation plus large, le dispositif de traitement et d'interpretation de donnees de forage de 1'invention peut etre utilise en combinaison avec un dispositif de mesures dynamiques pour tige de forage tel que decrit dans le document EP-A-0431136, ou dans les demandes de brevet francais 90 09638 ou 90 12978.
Claims
REVENDICATIONS
- Dispositif de traitement et d'interpretation de donnees de forage (28) destine a etre monte a I'extremite mferieure d'un train de tiges (14) dispose dans un puits de forage, le train de tiges (14) etant muni d'un outil de forage (16) , d'un ensemble de mesure (36) et de moyens (30) de transmission des donnees du fond vers la surface, caracterise en ce que le dispositif est adapte pour envoyer a la surface uniquement des messages abreges apres interpretation des mesures prises par 1'ensemble de mesure (36) . - Procede mettant en oeuvre le dispositif de la revendication 1, comportant les etapes suivantes : - prise de mesures fonction du comportement de l'outil de forage, et generation de signaux representant ces mesures,
- pretraitement des signaux,
- application d'algorithmes de dysfonctionnement aux signaux,
- application des observateurs aux signaux, et
- envoi a la surface de messages abreges indicatifs des mesures prises au fond.
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