Le PLT : le Spinner de près

Résumé de la leçon

Une petite hélice qui tourne à une vitesse proportionnelle à celle du fluide, permettant de savoir quelle couche produit et en quelle quantité.

Cette leçon fait partie du parcours Évaluation des formations et dure 3:01 minutes. Regardez d'abord la vidéo, puis passez en revue les points clés et testez vos connaissances avec les questions ci-dessous.

Points clés

1. 1Le nombre de tours par seconde (RPS) est proportionnel à la vitesse
2. 2On enregistre en descente et en montée à différentes vitesses pour l'étalonnage

Cours écrit

Pourquoi avons-nous besoin de diagraphies de production ?

Lorsqu'un puits produit à partir de plusieurs couches ou d'un long intervalle perforé, le compteur en surface ne donne que le total. Mais les questions importantes sont plus précises : quelle couche produit le plus ? D'où vient l'eau ? Y a-t-il une couche qui ne produit pas du tout ? Pour y répondre, on descend un outil de diagraphie de production (Production Logging Tool ou PLT), qui contient plusieurs capteurs : un débitmètre (Spinner), des capteurs de pression, de température, de densité ou de fraction d'eau, et parfois des capteurs pour identifier les phases présentes.

Comment fonctionne le Spinner ?

Le Spinner est une petite hélice sur un axe qui tourne lorsque le fluide passe autour d'elle ; sa vitesse de rotation augmente avec la vitesse du fluide par rapport à l'outil. La rotation est mesurée en tours par seconde (RPS). Il est crucial de noter que l'hélice mesure la vitesse relative entre le fluide et l'outil, et l'outil lui-même se déplace via le câble. Si l'on descend à l'encontre d'un flux ascendant, l'hélice tourne plus vite ; si l'on remonte avec le flux, elle tourne plus lentement.

Il existe également un seuil (Threshold) : une vitesse minimale doit être dépassée pour que l'hélice commence à tourner à cause de la friction de son axe ; ce seuil varie selon l'hélice et la viscosité du fluide.

Étalonnage en puits

La relation entre les RPS et la vitesse change avec les propriétés du fluide ; on ne se fie donc pas uniquement à l'étalonnage en laboratoire, mais on étalonne dans le puits même. On enregistre plusieurs passages en descente et en montée à différentes vitesses de câble, puis on trace les RPS en fonction de la vitesse du câble pour chaque profondeur. La droite résultante permet de trouver la vitesse du câble à laquelle la rotation s'arrête, ce qui nous indique la vitesse du fluide.

RPS ≈ m × (V(tool) + V(fluid)) (tool moving down, upward flow)

Exemple calculé : Dans une zone située au-dessus de toutes les perforations : à une vitesse de descente de 30 ft/min, la lecture était de 6,0 RPS, et à 90 ft/min, elle était de 12,0 RPS. La pente m = (12,0 − 6,0) ÷ (90 − 30) = 0,1 RPS par ft/min. En substituant : 6,0 = 0,1 × (30 + Vf), soit 30 + Vf = 60, la vitesse apparente du fluide est donc Vf = 30 ft/min. Pour vérifier : 0,1 × (90 + 30) = 12,0 RPS. (Le seuil a été ignoré dans cet exemple par souci de simplification.)

De la vitesse au débit

L'hélice mesure la vitesse approximativement au centre du tube, alors que la vitesse moyenne sur la section est plus faible, car la vitesse diminue près de la paroi. C'est pourquoi nous multiplions par un facteur de correction ; une valeur courante en régime turbulent est d'environ 0,83, tandis que des valeurs plus faibles sont utilisées en régime laminaire.

q (bbl/d) = V(mean) (ft/min) × A (ft²) × 1,440 ÷ 5.615

Exemple calculé : À l'intérieur d'un Casing de diamètre intérieur 6,184 in : la section est de 0,7854 × (6,184 ÷ 12)² ≈ 0,2086 ft². Vitesse moyenne ≈ 0,83 × 30 ≈ 24,9 ft/min. Débit ≈ 24,9 × 0,2086 × 1 440 ÷ 5,615 ≈ 1 332 bbl/d, en unités de puits aux conditions de fond et non aux conditions de surface.

Interprétation du profil (Profile)

Nous répétons le calcul à plusieurs profondeurs : au-dessus des perforations, entre chaque couche, et sous la plus profonde où le débit devrait être nul. La différence de débit entre deux points est égale à ce que produit la couche située entre eux.

Exemple calculé : Au-dessus de toutes les perforations 1 332 bbl/d, entre la couche supérieure et inférieure 800 bbl/d, et sous la couche inférieure zéro. Ainsi, la couche inférieure produit environ 800 bbl/d, et la supérieure 1 332 − 800 = 532 bbl/d, soit environ 60 % et 40 % respectivement.

Difficultés pratiques

• Écoulement polyphasique : le gaz est plus rapide que l'eau, et dans les puits déviés, l'eau s'accumule sur la partie basse. Ici, nous avons besoin de capteurs supplémentaires ou de réseaux de petites hélices (arrays) répartis sur la section.
• Changement de diamètre : tout changement de diamètre du Casing ou la présence de débris modifie la vitesse sans que le débit ne change.
• Les débris et le sable peuvent entraver la rotation de l'hélice.
• Stabilité du puits : le puits doit être stabilisé à un débit constant pendant l'enregistrement, sinon on risque de confondre une variation de débit global avec une variation due aux couches.

C'est pourquoi on interprète toujours le Spinner avec la température, la densité et la pression, et non seul.

Les chiffres et exemples présentés dans ce cours sont à visée pédagogique. En opérations réelles, suivez les procédures de votre entreprise et les instructions de votre centre de formation agréé.

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Glossaire du cours