Capteur à base de fibres optiques pour la surveillance d'infrastructures

FEBUS Optics est une société innovante basée à Pau (France) qui commercialise une nouvelle génération de systèmes de capteurs à base de fibres optiques, en particulier pour la maintenance et la surveillance des infrastructures.

Détection de fuite sur puits : utilisation du DTGS

07/11/2022

Détection de fuite sur puits : utilisation de la mesure du gradient de température (DTGS) avec le DAS FEBUS A1

Introduction

L'intérêt des interventions utilisant la mesure répartie par fibre optique (DFOS) pour l'intégrité de puits est de réduire significativement la durée et le coûts de ces opérations, et de fournir des informations supplémentaires par rapport aux méthodes traditionnelles. Nous réalisons des mesures grâce à un câble déployé and surveillons l'intégrité du puits en temps réel avec le FEBUS A1 positionné dans la salle de contrôle du camion de l'entreprise PetroLS en charge du déploiement (Figure 1).

À la détection de fuite sur le tubing de complétion d'un puits par des mesures acoustiques (DAS à haute fréquence) et de température (DTS), nous proposons d'ajouter du DTGS (Distributed Temperature Gradient Sensing - mesure répartie du gradient de température) avec du DAS à basse fréquence (< 1 Hz). L'avantage principal d'utiliser le DTGS avec le DAS réside dans sa sensibilité aux petites fuites, incluant aussi la direction de propagation de la fuite.

logging_unitFigure 1. Camion de déploiement incluant un câble composé
de fibres optiques SM et MM. Le DAS FEBUS A1 et le DTS FEBUS T1-R
sont dans la salle de contrôle du camion pour des interprétations
de données en temps réel.

Le précision du DAS pour la surveillance DTGS

Nous évaluons la précision de notre DAS pour la surveillance DTGS en conditions réelles d'opérations. Nous créons ainsi des variations de température dans un puits en injectant de l'eau dans le tubing de production au niveau de la tête de puits (Figure 2). Avec le DTS FEBUS T1-R nous surveillons la température absolue (Figure 2a) et le DTGS (Figure 2b) de la phase d'injection, tout en surveillant le DTGS allié au DAS à basse fréquence (Figure 2c). Comme l'échelle de couleurs est valide pour la Figure 2b et la Figure 2c, nous pouvons observer que le gradient de température mesuré utilisant le DAS est le même que celui utilisant le DTS. Nous notons que le SNR utilisant le DAS est bien meilleur ; nous pouvons ainsi surveiller le DTGS jusqu'à 10-3 K/s avec le DAS et jusqu'à 10-2 K/s avec le DTS.

absolute temperature and temperature gradientFigure 2. Surveillance de a) la température absolue et du b) gradient de température
utilisant le DTS FEBUS T1-R pendant l'injection d'eau dans le tubing de
production, alors que c) le gradient de température utilisant le DAS FEBUS A1
est en même temps mesuré
.

Étude de cas

Comme nous pouvons surveiller le DTGS avec une bonne précision en l'alliant au DAS FEBUS A1, nous procédons aux opérations terrain pour détecter des fuites de gaz (Figure 3) et de liquide (Figure 4).

Fuite de gaz

En ce qui concerne le gaz, une fuite a été simulée à 45 m de profondeur au niveau d'une poche latérale (Figure 3). Nous avons principalement observé deux phénomènes

1. des effets non thermiques, et

2. des effets de température provenant de la zone de poche latérale. Dans ce cas, nous attribuons l'effet de refroidissement que nous observons dans la Figure 3 à la diffusion du gaz dans l'eau.

monitoring of gas leak on a well production tubingFigure 3. Surveillance de fuite de gaz sur le tubing de production
d'un puits en utilisant les données
 DTGS issues du DAS FEBUS A1.

Fuite d'eau

De la même manière, nous sommes capables de détecter des fuites mineures sur un tubing de production, qui peuvent être provoquées par plusieurs facteurs environnementaux. Dans l'étude de cas de la Figure 4, la fuite n'a pas été détectée en utilisant les outils traditionnels (non répartis). Nous avons pu la détecter en utilisant le DTS FEBUS T1-R (Figure 4a), en observant la rupture dans le profil de température quand les pompes étaient à l'arrêt, et le DAS FEBUS A1 (Figure 4b). Le flux était généré par un rééquilibrage de la pression entre l'anneau et le tubing de production. Utiliser le DTGS avec le DAS FEBUS A1 (Figure 4b) permet aussi une détection en temps réel et d'estimer la vitesse (à partir du front de température dans la Figure 4b) et la direction du flux induit par la fuite.

monitoring of the absolute temperature using DTS and DTGSFigure 4. Surveillance du a) profil de température absolue dans le tubing
de production d'un puits en utilisant le DTS FEBUS T1-R et b) DTGS avec le DAS
FEBUS A1 pour détecter une fuite mineure sur le tubing.
Le débit de la fuite est approximativement de 3 L/s.

Conclusion

Pour conclure, nous avons obtenu des données cohérentes entre le DTGS utilisant la technologie DAS à basse fréquence et la technologie DTS dans des conditions réelles d'opérations, l'avantage majeur du DTGS associé au DAS étant qu'il fournit un bon SNR. Nous pouvons ainsi détecter des événements thermiques jusqu'à 10-3 K/s, permettant la détection de fuites de gaz ou de liquide  dans un puits en y déployant un câble à fibre optique. La combinaison du DTGS avec le DAS et du DAS à haute fréquence (débit, vibrations du tube) nous permet de qualifier et de quantifier simultanément et en temps réel les fuites dans un puits.

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We present FEBUS G1 with a hands-on demo! Visit us at 9220 stand!