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~13~9~1
DISP~ ~ITIF ET METHODE POUR MESURER LA CONDUCIlYITE DES
~ORMATIONS GEOLOGIQUES AU1`OUR D~UN PUITS
La présente invention concerne un dispositif et une mé~hode
permettant de mesurer par induction la conductivité d'une
formation terrestre ou géologique enviroilnant un puits,
Les méthodes d'induction en diagraphies sont utilisées
5 depuis de nombreuses années pour mesurer la conductivite des
formations terrestres, notamment les forma~ions situées au
voisinage d'un puits de forage.
Les dispositifs utilisés conventionnellement selon l'art
antérieur, font appel à une ou plusieurs bobines émettrices
10 activées par un courant alternatif et au moins une bobine
receptrice aux bornes de laquelle on effectue une mesure de
tension La tension mesurée est représentative des courants
induits dans la formation géologique par le champ magnetique
oscillant dû au courant alternatif, et donc varie notamment en
15 fonction de s~ conductivilé. L'utilisation d'au moins un couple
bobine émettrice et bobine réceptrice rend le dispositif
encombrant du fait de la dimension transversale de l'ensemble
par rapport au diamètre du puits dans lequel il est situé. Ii est
donc difficile à orienter dans de mul~iples directions et rend
2 0 I'analyse de la formation limitée à une exploration lineaire.
Il est intérsssant de disposer d'un dispositif de
caractérisation des formations géologiques permettant d'avoir des
informa~ions tenan~ compte de J'anisotropie des propriétés des
roches, qui se traduit par des valeurs de eonductivité. donc de
2 5 résistivité, variables dans l'espace à ~rois dimensions.
Le but de la présente invealtion es~ d'offrir un dispositif et
une méthode, remédiant aux inconvénierlts des dispositifs de l'art
antérieur, e~ ainsi de mesurer la conductivité d'une formation
géologique située autour d'un puits dans plusieurs directions~
3 0 pour obtenir une inforrnation sur la distribu~ion spa~iale de la
conductivité de la formatioll, notamment sur l'hornogénéité et/ou
la non homogénéité de cette tormation.
Dans toute la suite du texte, on définit par le terme "circuit
résonnant" le circuit électronique constitué par le générateur~ les
FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26~
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moyens inductifs et éventuellement d'autres éléments placés
dans le circuit.
La présente invention concerne un dispositif pour mesurer la
conductivité de formations géologiques autour d'un puits
S caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison des moyens
inductifs adaptés à être descendus dans le puits, des moyens de
génération d'un signal périodique d'excitation propre à créer dans
les moyens inductifs une surtension, des moyens de mesure de la
variation du facteur de surtension des moyens inductifs causée
par la présence des formations géologiques environnantes et des
moyens de traitement pour déterminer a partir de ladite
variation du facteur de surtension une indication sur la valeur de
1~ conductivité de la forrn~tion~située autour du puits sondé.
Les moyens inductifs peuvent comporter une bobine
l S inductive émettrice-réceptrice allongée.
La bobine inductive est, par exemple, équipée ~i au moins
une de ses exlrémités d'un moyen permettant de privilégier les
lign~s de champ générées par le signal périodique selon une
direction donnée.
2 0 La bobine peut comporter un élément de perméabilité
magnétique élevée qui permet d'augmenter la valeur du champ
d'induction magnétique de façon a élargir la zone analysée de la
formation.
- Les moyens inductifs peuvent être orientables dans toutes
2 S les directions par rapport à l'axe du puits.
Les moyens inductifs peuvent comporter plusieurs bobines
éme~trices-receptrices, l'axe de chaque bobine faisant un angle c~
avec l'axe vertîcal du pUitS, I'angle a étant variable en fonction de
la bobine.
3 0 La fréquence du signal périodique es~ choisi, p~r exemple, en
fonction de la fréquence de résonance du circuit.
La fréquence du signal périodique peut être égale à la
fréquence du signal de résonance du circuit.
Le signal périodique est, par exemple~ un signal permanent.
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. .
Le sign~l périodique peut être constitué d'un train
d'impulsions de courte durée.
La présente invention concerne aussi une rnéthode pour
mesurer la conduetivité d'une zone d'une formation géologique
terrestre située ~utour d'un puits de forage comportant les étapes
suivantes:
a ) on génère un signal électromagnétique variable à partir d'au
mo~ns un moyen inductif allongé,
b ) on détec~e la variation du facteur de surtension d'au rr oins un
desdits moyens inductifs allongés ayant généré le signal,
~adite v~riation étant causée p~r la formation géologique
. située autour du pui~s de forage, et on en déduit la valeur de
la conductivité de la zone~de la formation géologique située
autour du puits de fora~e, pour une position donnée dans le
l S puits dudit moyen inductif.
On mesure, par exemple7 la variation en amplitude du
f~cteur de surtension.
La position du moyen induetif ~llong~é est, par exemple,
repér~e par l'angle cc que f~it s~ direction d'allongement par
20 rapport à l'axe du puits ou angle d'inclinaison,~ son azimut ,B e~ sa
cote zi suivant l'axe vertical du puits.
On mesure par exemple des valeurs d'ampiitude du facteur
de surtension du moyen inductif allon~é en faisant varier l'angle
d'inclinaison a et on determine à p~rtir des valeurs mesurées du
2 5 facteur de surtension la dis~ribution spatiale de la valeur de la
conductivité d'une zone de la formation en fonction de la
profondeur p, ladite profondeur e~ant observee suivant une
direction perpendiculaire à l'axe du puits.
On pellt aussi mesurer la valeur du facteur de surtension
3 0 pour différentes valeurs d'azimut ~3 et déterminer à partir des
valeurs mesurées la distribution spatiale de la conductivité d'une
zone de la formation autour de l'axe du puits.
On peut effectuer des mesures de la variation du facteur de
surtension pour plusieurs couples de valeurs (~i, ,Bi). et à partir
3 5 des valeurs mesurées, par exemple en les corrélant, déterminer
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la valeur de la conductivité d'une zone de la formation située
autour du puits.
En réitér~nt les mesures précédentes pour différcntes
positions du moyen inductif, on peut obtenir une cartographie de
l~ valeur de la conductivité de la formation géol~gique.
On peut utiliser comme moyen inductif une bobine
émettrice-réceptrice.
On peut utiliser plusieurs bobines émettrices-réceptrices
comme moyens inductifs.
On effeclue les mesures, yar exemple de façon séquentielle.
Un des avantages offert par le dispositif et la méthode selon
l'invention est d'obtenir des informations tenant compte, par
exemple, de l'anisotropie des ~leurs de conductivité des roches.
Ce but est ~tteint p~r l'utilisation d'un élément inductif
unique remplissant la fonction d'émetteur-récepteur qui permet
d'avoir un dispositif de f~ible encombrement du fait de sa
compacité et qui peut ainsi être orienté facilement selon toutes
les directions dans le puits de forage. La possibilité d'orienter le
dispositif dans le puits permet, entre autres avantages, d'utiliser
2 0 la directivité des lignes de champs générées par la bobine
émettrice-réceptrice pour c~ractériser des zones ponctuelles ou
de taille relativement faible de la form~ion ~éologique.
Un autre avant~ge est de minimiser les coûts des dispositifs
de diagraphie exis~ants.
2 5 D'autres ~vantages et caracteristiques de l'invention
apparaîtrollt à la lec~ure de la description suivante de modes de
réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et en
référence aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 schématise une sonde à induction utilisée pour
3 0 réaliser des diagraphies selon l'~art antérieur,
- la figure 2 schématise un dispositif réalisé selon l'invention
comportant une bobine unique émettrice-réceptrice,
- les figures 3A, 3B montrent respectivement une bobine située
à différentes positions dans un puits et les courbes de
3 5 conductivité obtenues,
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- les figures 4A, 4B représentent des modèles simplifiés d'une
section de la formation traversée par un puits, montrant la
zone envahie de la formation analysée pour différentes
positions de l'élément émetteur-récepteur,
5 - la figure 5 représente une bobine caractérisée par l'~ngle ~ de
rotation du plan B formé par l'axe de la bobine et la verticale,
et
- la figure 6 schématise un dispositif comportant quatre bobines
émettrices-réceptrices.
10La figure 1 représente le schéma de principe d'une sonde à
induction selon l'~rt antérieur.
La sonde à induction est constituée d'une bobine émettrice E
et d'une bobine réceptrice R distantes l'une de l'autre d'un
paramètre d et ?ositionnées toutes les deux sur un meme support
15 SP et ayant un nlême axe.
Une source de tension alternative S génère dans la bobine
- émettrice E un courant alternatif, dont la fréquen~ e, d'environ
20 KHz. et l'intensité sont cons~antes. Le courant alternatif
génère autour de l'axe de la bobine confondu avec l'axe du
2 0 support SP, des courants de Foucault circulant dans des boucles
coaxiales à l'axe commun des bobines et qui modifient la valeur
du champ d'inductiorl traversant !a bobine réceptrice R, ainsi que
la valeur du courant la parcourant. Le coefficient de couplage
inductif entre les deux bo~ines E et R est modifié ~r la
2 5 conductivité du milieu lraversé. Un dispositif M mesure la valeur
du courant circulant dans la bobine réceptrice R, qui est
représentative des pertes créées par les courants de Foucault
dans la ~ormation et donc représen~ative de sa conductivité.
En faisant v~rier la distance d séparant la bobine émettrice
3 0 de la bobine réceptrice, on règle la focalisation du signal de
manière à explorer au delà de la zone envahie la conductivilé de
la formation pour différentes profondeurs. A partir des
informations obtenues sur la valeur de la conductivité pour
différentes profondeurs de la formation, et à l'aide d'opér~tions
3 5 de soustractions successives. on remonte a la valeur de
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conductivité de 1~ formation en un point donné ou pour une zone
limitée en taille donnée.
Une lelle disposition des deux bobines limite les mesures de
Ia conductivilé de la formation ~éologique dans une direction par
5 exemple perpendiculaire à l'axe commun des deux bobines et ne
permet pas d'augmenter la profondeur d'analyse de la formation
obtenue à l'aide d'orientations différentes des lignes de champs.
De plus, un tel dispositif ne permet pas d'obtenir de façon
simple et directe une information sur l'homogénéité ou la non
10 homogénéité d'une formation ~éologique entourant le puits.
La méthode selon l'invention utilise le fait qu'une bobine
émettrice-réceptrice unique parcourue par un courant alternatif
variable génère des lignes de-champ dont la directivité permet
d'effectuer une analyse spatiale de la valeur de la conductivité
15 d'une formation constituée d'un milieu hétérogène tel que les
formations environnant un puits et, notamment d'observer
l'homogénéité et/ou la non homogénéi~é d'une formation
géologique. Le principe repose sur l'utilisa~ion des lignes de
- . champ qui induisent dans le milieu hétérogène des pertes
2 0 électriques Yariant avec la conductivité du milieu se traduisant
au niveau de la bobine par une variation du facteur de surtension
du cireuit résonnant dans lequel est incluse la bobine.
On va. à partir de la variation du faeteur de surtes~sion du
circuit résonnant activé, déduire, p~r exemple, la conductivité
2 5 d'une hétérogénéité située d~ns une form3tion ~errestre.
La description qui suit mentionne, plus particulièrement,
I'utilisation de ia variation de l'amplitude du facteur de
surtension pour obtenir une informalion sur la conductivité.
La figure 2 montre une sonde 1 permettant d'effec~uer des
3 0 mesures de conductivité d'une formation géologique 2 traversée
par un trou de fora<~e 3. Le dispositif de mesure 1 est suspendu
dans le trou de forage 3 par un moyen 4, te! que, par exemple,
une ~ige de forage ou un câble.
Selon un mode de réalisation simplifié. Ia sonde I comporte
3 5 un moyen inductif. tel qu'une bobine allon~ée 5 jouant le rôle
,
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21~00~ ~
d'émetteur-récepteur positionnée autour d'un support 6 qui
permet de fixer et d'orienler 13 bobine p~r rapport au corps 7 de
la sonde 1~
La bobine allongée 5 esl équipée d'un moyen, tel q~u'un
5 tubage l~tér~l constitué d'un matériau magnétique (fer doux ou
ferrite) adapté à la fréquence d'utilis~tion du dispositif, qui se
déplace éventuellement selon l'axe de 1~ bobine et permet ainsi
de privilégier certaines lignes de champs. Le tubage n'est pas
représenté sur 1~ figure 1 pour des raisons de clarté.
On privilègie ainsi, par exemple, Ies lignes de champs don~ le
vecteur ch~mp m~gnétique B à l'extérieur de la bobine posséde
une direction se . approch~nt de 1~ direction de l'axe de la bo~ine.
Tout autre moyen possé~ant les c~ractéristiques requises
peut être employé au lieu du lubage.
De 13 même m~nière, la bobine peul êlre équipée à chacune
de ses extrémités d'un tel moyen.
Un génér~teur de signaux 8 envoie à la bobine 5 un signal
périodique d'excitation, par exemple un signal alternatif, qui
engendre dans la bobine 5 un cour~nt périodique. Ce courant crée
2 0 ~ I'intérieur et à l'extérieur de la bobine un champ magnétique
oscillant générant d~ns 1~ formalion géologique 2 des pertes par
courants de Foucault qui sont représentatives de sa conductivité.
D~ns un compartiment de 1~ sonde 1 sont disposés des moyens de
mesure 9 connectés ~ la bobine 5, qui détectent 1~ variation du
2 ~ facteur de surtension du circuit résonnant activé, notamment sa
variation en ampli~ude et transmettent un sign~l représentatif de
cette variation ~i des moyens de traitement 10 tel qu'un
processeur programmable qui permet d'obtenir, ~i partir du signal
mesuré, une indicalion sur la valeur de la conductivité de la
3 0 formation gcologique ~.
Le dispositif comporte aussi un moyen de contrôle 11 du
générateur de signal 8, qui permel de choisir les paramètres du
signal allern~tif envoyé à la bobine 5, par exemple la forme,
I'amplitude et la fréquence cl de commander la manière dont
3 5 sont envoyés ces signaux.
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2~3~
Les mayens de contrôle 11 permettent notamment de régler
la fréquence envoyée à la bobine a une valeur sensiblement égale
à la valeur de fréquence d'accord du circuit résonnant dans
lequel 1~ bobine est incluse.
Le cfible ou 1~ tige 4 comportent des lignes conductrices
servant a envoyer des commandes aux différents dispositifs
situés dans le trou de forage ou à remonter les signaux de
mesures effectuées à l'aide du dispositif. La bobine 5 est associée,
par exemple, à des moyens moteurs, (non représentés)
permettant de modifier sa position qui sont commandés par
exemple p~r l'intermédi~ire des lignes conductrices.
Le processeur 10 est ~d~pté aussi à ~énérer des si~n~ux de
commande d'orientation de la-bobine 5 dans le puits. On fait
varier, par exemple, I'angle d'inclin~ison a de la bobine par
rapport a I'axe du puits (Fig.5).
Le processeur 10 commande par exemple, la variation de
l'azimut ,B du plan B formé par l'élément inductif et l'axe du puits
par rapport à un pl~n de référence.
Des espaceurs d'un type connu sont disposés autour du corps
2 0 - de 1~ sonde pour la maintenir centrée dans le puits lors de ses
deplacements le long du puits, à la montée ou la descen~e du
dispositi f.
Une des manières d'augmenter la portée d'analyse du
dispositif, consiste a insérer, par exemple, à l'intérieur de la
2 ~ bobine 5, un élément tel qu'un noyau de perméabilité
magnétique élevée, qui a pour effet d'~ugmenter la valeur du
champ d'induction magnétique. Le noyau peut être réalisé en
permalloy, alliage M 1040, en mu-métal par exemple.
On choisit une bobine dont les paramè~res: coefficient de
3 0 self-induction L, capacilé C et résistance r conduisent a ùne
valeur de rapport (L/r) le plus élevé possible~ de manière à avoir,
à une fréquence donnée, un coefficient de surtension ou facteur
de qualité Q élevée. On améliore ainsi la précision de mesure.
Afin d'obtenir un champ électromagnétique constant à
3 5 I'intérieur de la bobine, on réalise la bobine 5 de preférence en
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213~)0!~`
employant une technique de bobine à double enroulement bien
connue des spéci~listes du dom~ine.
On peut adapter la fréquence de résonance du circuit à la
fréquence du sign~l d'excitation en ajout~nt une c~pacité variable
d~ns le circuit résonnant. Cet agencement permet, entre au~re, de
diminuer la fréquence de résonance due aux paramètres de la
bobine qui est souvent comprise entre SM et 10KHz.
En opération, la sonde 5 est descendue dans un puits
traversant des formations géologiques de conductivité variables
avec 1~ profondeur. Le puits est rempli en partie par une boue
conductrice dont la conductivité électrique est plus élevée que
celle de la formation. Autour du pUitS est présenle une zone
envahie dont la conductivité est également plus élevée que la
valeur de la conductivité de la formation.
I S Sur la figure 3A, la bobine émettrice réceptrice S munie de
son tubage T est représentée dans trois positions selon l'axe
~; vertical z du puits.
La bobine émettrice réceptrice est positionnée dans un puits
autour duquel on trouve une première zone envahie Zl.
2 0 comportant une certaine qu~ntité d'eau V l el une seconde zone
envahie Z2 avec une autre quantité d'e~u V2~
La bobine étant placée dans la position a, les lignes de champ
-~ induites traversent, selon 1~ tai!le et 1;3 position du tubage T, la
- zone Zl ou ra zone Z~ ou éventuellement les deux. La courbe ~1
- 2 5 représentée sur la figure 3B montre la variation de la
conductivité mesurée pour une telle formation en fonction de la
distance r du point où la formation est observée puis selon une
direction ox perpendiculaire. p~r exemple, a I'axe z du puits.
Cette courbe c~ I a été obtenue ;i partir des valeurs mesurées
3 0 de l'~mplitude du facteur de surtension U aux bornes de la
bobine. Au préalable, on a effectué un point zéro consistant à
faire tourner la bobine ~i 90 par rapport ~i l'axe du puits, et à
mesurer la valeur de la conductivité moyenne de la zone envahie.
Le passage du résullat de mesure de l'amplitude du facteur
3 5 de surtension à la valeur de la conductivité se fait selon des
l o
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~,~30~
~baques préalablement obtenues et mémorisées dans le
processeur 10, p~r exemple.
Ces calculs sont basés sur le fait que selon une coupe radiale
la dissipation tot~le en énergie pour une profondeur r en fonction
S de la valeur de la conductivité locale et du champ magnétique
loc~l s'exprime selon la formule suivante:
I~r
dissipation en énergie = J G ~ (r~ B2(r)dr
o
ou G est un facteur géornétrique intégré obtenu à partir
d'3baques établis en laboratoire.
Cette dissipation en éner~ie est proportionnelle a la v~leur
de tension mesurée.
Par une méthode classique de système d'équations linéaires;
connue des spécialistes en mathématiques, 1~ mesure de la
dissipation en énergie pour chaque profondeur r donne une
valeur de la conduclivité de la formation pour la profondeur r.
En effectu~nt plusieurs mesures du facteur de surtension
pour plusieurs valeurs de profondeur ou distance par rapport à
2 0 I'axe vertical du puits~ on établit, par exemple, le profil de
variation de 1~ conductivité de 1~ formation géologique en
fonction de la dist~nce a l'axe du puits.
Les courbes C~b et ~c de la figure 3B ont été obtenues, la
bobine ~emettrice S étant dans les posiLions b et c. Dans la position
2 5 b, et avec un tubage latér~l T ayant des dimensions choisies et
positionné pour que les lignes de champ sortant de la bobine
explorent uniquement les zones Zl et Z~ dans leur partie ne
comprenant pas d'eau. on obtient la courbe c~ b qui varie
faiblement en fonction de la profondeur r.
3 0 La courbe ~c ~ été obtenue en positionnant le tubage T
autour de la bobine pour que les lignes de champ explor'ent
uniquement des~ zones envahies en majori~é par de l'eau. La
courbe C~c oblenue est constante 4uelque soit 1~ profondeur.
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2130~
Les ^ourbes de conductivité C~b. ~c sont déduites des valeurs
d'amplitude de 1~ surtension mesurée ~ux bornes de la bobine de
manière identique à celle utilisée pour obtenir la courbe ~a.
Du f~it de sa compacité déjà mentionnée, on peut facilement
S modifier l'orientation de la bobine S et faire varier son angle
d'inclinaison aj par rapport ~ la vertic~le du puits.
On observe que lorsque l'~ngle d'inclin~ison a j augmente, la
contribution ~ la variation du signal de réponse de la zone
envahie augmente. En effet, la zone d'interseclion des lignes de
champ avec 1~ zone envahie ou section occupée par la zone
envahie et balayée par les lignes de champs augmente dans un
pl~n AA' perpendicul~ire ~ I'axe de 1~ bobine. La valeur du
facteur de qualité Q variant en fonction de la valeur de la
conductivité, I'amplitude du facteur de surtension diminue
lorsque l'angle o~ ; augmente et ceci d'autant plus gue la zone
envahie ~u moins en partie p~r la boue conductrice du puits est
profonde .
Il en résulle également la possibilité, en faisant varier oc;
d'explorer en profondeur la form~tion.
2 0- Les figures 4A et 4B montrent schématiquement une mêrne
zone de puits b~layée p~r les lignes de champ extérieures de la
bobine émettrice-réeeptrice pour deux positions extrêmes de la
bobine.
L~ figure 4 B représeFlte la bobine 5 dans une position très
2 5 inclinée par rappor~ a l'axe du puits, 1';3ngle d'inclinaison o~ j' étant
très proche de 90. Dans ce cas, la sec~ion occupée par la zone
envahie balayée par les lignes de champs dans un plan
perpendiculaire à l'axe de Ja bobine est beaucoup plus importante
que dans le cas représenté sur la figure 3A ou l'angle
3 0 d'inclinaison ~ j a une valeur plus faible, plus proche de l'axe du
puits et, si la conduclivité de la zone envahie est supérieure à
celle de la formation, la valeur du facteur de surtension,
notamment son an~plitude, est plus f~ible que pour l'angle Ol j' .
1 2
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?.~3~
On utilise ce résultat pour obtenir une informa~ion sur la
valeur de la conductivité de la formation en profondeur. En effet,
selon le principe exposé ci-dessus, on obtient des valeurs de
surtension qui caractérisent des zones proches de l'axe vertical
du puits si l'inclinaison de 1~ bobine est forte, ou des zones plus
éloignées si cette inclinaison est f~ible.
Pour cela pour une valeur d` ~ngle a; le généraleur 8 envoie
un signal alternatif à la bobine 5. Le dispositif 9 mesure, par
exemple, 1~ valeur de l'amplitude du facteur de surtension Qi
correspondant à l'angle ~ j. La valeur est ensuite mémorisée dans
le processeur 10. Cette valeur d'angle a j permet d'avoir une
information sur la v~leur de la conductivité d'une zone envahie
située a u:ne cote zi suivant~l'axe vertical du puits. On effectue
cette mesure pour plusieurs valeurs d'angle a ;.
Le processeur 1 0 est pro~rammé pour tr~iter les valeurs
mesurées :et dé~erminer a par~ir de ces valeurs la valeur de la
conductivité de la formation à la cote zi.
On obtient ainsi une information sur la valeur de la
conductivité moyenne de la formation pour une cote donnée.
2 0 On observe de plus que le signal provenant de la zone
envahie est m~ximal dans un plan B défini par l'axe de la bobine
et l'~xe vertical du puits.
On utilise ce resultat pour obtenir une informalion sur la
distribution spati;lle de la conductivité de la forma~ion en f~isant
2 5 tourner les plans B autour de l'axe vertical du puits.
I a figure S représente une façon d'u~iliser le dispositif en
faisant varier l'azirnut ~ de la bobine.
Pour un angle a donné de la bobine 5 on fait tourner cette
dernière autour de l'axe vertical du puits, ce qui correspond à
3 0 une rotation du plan B, et on mesure pour plusieurs valeurs
d'angle ~ la v;~leur du facteur de surtension. Chaque valeur de
l'azimut ~ permet de repérer un plan B dans lequel le signal de
réponse de la zone envahie est maximal. On procède de f~çon
identique à la méthode décrite en relation aYec les figures 4A, 4B.
3 5 Le processeur 10 est progr~mmé pour déterminer a partir des
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~ . .
2130~9 .~1.
valeurs mesurées, 1;1 v~leur de 1~ conduclivité de la formation.
pour une cote donnée zi liée ~i la profondeur d'exploration des
lignes de ch~mp con~ribuant au signal pour l'an~le a, dans
différentes directions définies par 3es valeurs prises par l'angle ,B.
5 On obtient alors une inform~tion sur la distribution sp~tiale de la
conductivité de la zone envahie de 1~ formation géologique 2
située ~utour du puits 3.
Les exemples précédents ont montré l'~vantage d'utiliser une
seule bobine émettrice-réceptrice ;Ifin d'étudier la conductivité
10 de zones envahies de manière spatiale (variation de l'azimul ,B
autour de l'axe vertical du puits~ et en profondeur en faisant
varier l'angle d'inclinaison a.
Selon un mode préférentiel de mise en oeuvre de la
méthode, p~r déplacement de la bobine selon l'axe vertical du
15 puits (en descendant ou en mont;~nt )~ on obtient une information
sur 1~ conductivité de la formation pour différents niveau~,
- Une ~utre v~riante de ré~is~tion du dispositif permettant
d'obtenir ce rés~ltat est schématisé sur la figure 6
On utilise 1~ possibilité d'explorer en profondeur la formation
20 en faisant varier la valeur de l'angle o~ p~r rapport à l'axe vertical
du puits et 1~ possibilité de modifier l'~zirnut de la bobine autour
de l'axe vertic~l du puits pour c;lr;lctériser la formation dans
l'espace.
1 e dispositif peut comporter une pluralité de bobines
2 5 émettrices-réceptrices de forme allorlgée, de preference,
réparties le l~ng du corps de la sonde 1, e~ dont on peut modifier
individuellerr,..lt l'inclinaison. D~ns le mode de réalisation de la
Figure 6, il comporte par exemple, quatre ~obines Bl, B2, B3, B4
dont les ~xes sont inclinés selon des angles respectifs ~1. (x2. o~3,
3 0 a4 avec l'axe vertical du puits, et sont situés dans des plans Bl,
B2, B3, B4 (Fig. 5) dont Ics angles de rotation ou azimut sont ~ 2.
33 et ,B4 (Fig. 5).
Le dispositif comporle~ par exemple dans ce c~s, un premier
multiplexeur 1~ pour connecler séquentiellement le génér~teur
3 5 de signal 8 ~ux quatre bobines et un deuxième multiplexeur 13
~3 PCT/FR93101238
pour connec~er séquentiellement les mêmes bobines au moyen de
mesure 9.
On peut ~ussi relier les bobines a des générateurs de signaux
distincts et a des moyens de mesure 9 indépendants.
Le nombre des bobines positionnées à l'intérieur du corps 7
- est choisi en fonction de la précision avec laquelle on souhaite
caractériser la form~tion.
On ulilise par exemple 10 à 20 bobines pour ~voir une bonne
précision de mesures. Ch~que bobine a un diamètre par exemple
compris entre 0,5 et 5 cm et une longueur v~riant, par exemple,
dans la fourchetle 3 et 50 cm.
L~ lon~ueur totale de la sonde I peut ainsi varier entre
50 cm et 2 m. elle est fonc~tion du nombre de bobines le
constitllant.
Une des possibilités de mise en oeuvre du dispositif consiste
à dépl~cer 1~ sonde I d~ns le puits de forage jusqu'à une cote
fixée. La cote de 1~ sonde esl déterminée par exemple par la
longueur du cable 4 ayant été déroule ou enroulé au cours de la
descente.
2 0 - On effectue ~lors des mesures de la conductiYité de la
formation pour une position donnée de 1~ sonde. Pour cela, on
procède par exemple ~u~ étapes suivantes: le générate~r de
sign~ux 8 envoie un si~nal ~Iternatif d'excitation par
l'intermédiaire du multiplexeur 12, ;3 une bobine B j repérée par
2 5 son angle d'inclin~ison oc j, p~r son espacement longitudinal xj par
rapport à un point de réference7 qui peu~ êlre p~r exemple en
haut de celle-ci, et par son azimut ,13 j. La fréquence d'excitation
est prise egale de préférence a la fréquence de résonance du
circuit. A partir du momenl où le sign;31 est appliqué, on
3 0 cnregistre .i I'~ide des moyens de mesure 9 la valeur de
l'amplitude ~u coeft`icient de qualité Q du circuit résonnant. Les
valeurs mesurées sont ensuite transmises au processeur 10 qui
les mémorise.
On réitère cet~e mesure de façorl séquentielle en faisant
varier les valeurs des tngles d'inclin;~ison Ol; et de ro~ation ~ij
WO 94114087 PCT/FR93101238
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pour ch~ e bobine. Les v;lleurs meSurées sont mémorisées dans
le processeur 10 programmé pour les traiter et qui, par
corrélation p~r exemple, détermine une v~leur moyenne de la
conductivi(é d'une zone envahie de la formation en profondeur et
spatialement autour de l'axe vertical du puits. La profon~eur de
1~ zone envahie caractérisée dépend notamment du nombre de
bobines disposées à l'intérieur de 1;1 sonde 1.
Quand le dispositif comporte plusieurs bobines, on mesure de
façon séquentielle les valeurs de surtension obtenues pour les
bobines contenues dans la sonde 1, en utilisant ies multiplexeurs
12, 13.
En effectu~nt des mesures pour différentes positions du
corps 7 de 1;1 sonde. repérées-par exemple par la longueur dont
on a enroulé ou déroulé le cable 4, il est ainsi possible de
c~ractériser la form;ltion , éoloOique c.tuée alJtour du puits à
différents niveaux et d'en déduire pour chaque niveau une
carto~raphie de la conduc~ivité de la formation pour des zones
envahies de la form~tion situées à des profondeurs variables p~r
rapport à l'axe du puits et dans des directions spatiales variant
2 0 ~utour de l'axe vertical du puits.
0n ne sortirait pas du c~dre de l'invention si l'on fait varier
l'amplitude du champ magnétique dans la bobine en faisant
varier l'intensité transmise ~ la bobine par le généraleur de
- frequence.
2 5 Un des avan~ages supplémentaires du dispositif selon
l'invention app~raît lorsque l'on considère le cas d'un puits dévié.
Ce c~s est schématisé sur la figure 7. Une des difficultés dans ce
cas est liee au fai~ que la sonde I qui parcourt le puits 14 est
inclinée par rapport aux couches successives ( 15, 16) de la
3 0 forma~ion. Il est possible dans ce cas, de maintenir 1~ ou les
bobines 5 en position verticale, c'est-a-dire selon une direction
sensiblement perpendiculaire aux couches de terrain rencontrées.
Un moyen simple pour y parvenir consiste ~ suspendre 1~ bobine
par une de ses extrémités par rapport au corps de la sonde de
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WO 94/14087 PCT/F1~93101238
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manière ~ ce qu'elle soit libre de tourner ou de s'orienter dans le
puits sous l'action de la pesanteur.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention si on utilisait pour
repérer la bobine l'angle de déclinaison par r~pport à l'axe
5 vertical (égal à n/2~
Bien entendu, diverses modifications et/ou adjonctions
peuvent êlre apportées par l'homme de métier au procédé et au
dispositif dont la description vient d'être donnee a titre
nullement limitatif, sans sortir du cadre de l'inven~ion.
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