Brevet FR2051636A1 — publié le 19710409

Au cours de la phase de mise en production d'un puits de pétrole ou de gaz, un revêtement (ou cuvelage) est placé dans le forage et du ciment est injecté entre l'anneau situé entre le revêtement et la paroi du puits, de manière à séparer les uns des autres les horizons producteurs d'huile et de 5 gaz et isoler les formations contenant de l'eau. Bien entendu, si une telle cimentation ne réussit pas à constituer une séparation efficace d'une zone par rapport à l'autre, les fluides sous pression peuvent alors se déplacer et éventuellement contaminer une zone productrice particulière. En particulier, la migration de l'eau a pour effet d'introduire dans l'huile produite par une 10 zone donnée un pourcentage d'eau qui peut dans certains cas rendre le puits impropre à une production commerciale. Il est difficile d'obtenir line description exacte des conditions qui existent au-delà du revêtement du fait de la difficulté qu'il y a à amener des signaux à se propager à travers la paroi d'un revêtement métallique. De 15 nombreuses propositions pour déterminer l'efficacité de la séparation réalisée par le ciment disposé autour du revêtement ont été faites dans le passé mais, pour la plupart, elles n'ont guère été efficaces dans la détermination de la présence effective de ciment dans l'anneau situé entre le revêtement et la formation. 20 De ce fait, il n'a pas été possible jusqu'à présent de mesurer à coup sûr la qualité de la liaison revêtement-ciment et la qualité de la liaison ciment-formation, en utilisant les méthodes conformes aux différentes propositions antérieures. La simple présence ou absence de ciment dans l'anneau constitué 25 entre le revêtement et la formation est une information valable mais incomplète. En effet, bien que le ciment puisse être présent dans l'anneau, des canaux ou des liaisons non-étanches peuvent exister permettant la communication des fluides entre les différentes formations adjacentes. L'emploi du mot "liaison" pour décrire la relation qui existe entre le ciment et le revêtement ou les forma-30 tions est plus ou moins impropre puisque une adhérence parfaite le long de la frontière entre le revêtement et le ciment ou entre le ciment et la formation n'est pas nécessaire pour empêcher une communication fluide entre des zones poreuses adjacentes. En fait par liaison" on entend une relation qui empêche le déplacement des fluides d'une formation à l'autre, et ci-après toute réfé-35 rence au mot "liaison" signifiera que la séparation des zones par le ciment est suffisante pour prévenir une migration des fluides entre lesdites zones. 70 25445 2 2051636 Plusieurs développements antérieurs pour obtenir une mesure de la qualité de la liaison du ciment par rapport au revêtement ont été décrits, notamment dans les brevets américains n° 3.291.247, 3*291.248, 3.292.246, appartenant à la société SCHIUMBERGER TECHNOLOGY CORPORATION. Ces dispositifs 5 font appel aux techniques acoustiques. Un signal acoustique produit par un émetteur engendre dans tin récepteur un signal de réception. L'amplitude du premier signal arrivé (ce premier signal est le signal de revêtement puisque l'impulsion acoustique transite généralement plus vite dans le revêtement que dans le ciment ou les formations environnantes) sur le récepteur est mesurée 10 pour déterminer la qualité de l'adhésion du ciment sur le revêtement. Si un bon contact existe entre le ciment et le revêtement, le signal de revêtement sera atténué du fait de l'énergie dissipée depuis le revêtement dans le ciment et les formations environnantes. Au contraire, si le contact n'est pas bon ou s'il n'y en a pas, le signal de revêtement sera relativement peu atténué. Cette 15 procédure est relativement saine si tan bon contact ciment-revêtement existe mais dans le cas où un petit espace, généralement appelé micro-annulus, existe entre le revêtement et le ciment une telle mesure peut indiquer une mauvaise liaison ciment-revêtement alors qu'en fait la cimentation est tout à fait convenable. Par "convenable" on entend que le micro-annulus éventuellement pré-20 sent ne permet pas la communication des fluides entre les formations poreuses adjacentes. De telles indications de mauvaises liaisons peuvent en outre fréquemment apparaître du fait de la manière dont les opérations de cimentation sont réalisées. Dans une opération de cimentation primaire, le ciment est injecté 25 de bas en haut dans l'anneau entourant le revêtement grâce à une pression relativement haute appliquée à l'intérieur du revêtement. Cette pression tend à provoquer une expansion du revêtement. La pression est maintenue dans le revêtement cependant que le ciment est mis en place. Une fois le ciment mis en place, la pression est alors relâchée. Du fait du relâchement de la pression, JO le revêtement peut se contracter formant ainsi un micro-annulus entre le ciment mis en place et le revêtement. Une technique plus raffinée pour déterminer la qualité du ciment dans l'anneau entre le revêtement et les formations est décrite dans le brevet américain n° 3*401.733 accordé à Judson D. Synnott, III et appartenant à la 35 société SCHIUMBERGER TECHNOLOGY CORPORATION. Selon cette technique 11amplitude du signal le plus rapide (signal de revêtement) est enregistrée et en outre l'énergie totale d'une partie sélectionnée du signal sonique arrivant postérieurement est obtenue par intégration, 70 25445 3 2051636 de façon à fournir une seconde indication de la qualité ou de l'intégrité de la colonne de ciment. Même en l'absence d'un faible signal de revêtement, l'opération supplémentaire consistant à observer de la sorte l'énergie totale (obtenue par l'intégration) d'une partie postérieure du signal peut confirmer la pré-5 sence de ciment dans l'annulus revêtement-formation. Des détails relatifs à des méthodes semblables peuvent également être trouvés dans le brevet américain 3.401.772 accordé à Franck P. Kokesh et appartenant à Schlumberger Technology Corporation. Bien que les méthodes ci-dessus et les appareils utilisés pour 10 leur mise en oeuvre puissent donner des informations très utiles, il est désirable de pouvoir déterminer avec encore plus de précision la qualité d'une liaison de ciment. Une étude approfondie fait apparaître que l'énergie contenue dans les signaux de diagraphie acoustique arrivant sur le récepteur peut dépendre de facteurs autres que la liaison ciment-revêtement ou que l'intégrité de la 15 colonne de ciment (parfois appelée qualité de cimentation). Les facteurs qui peuvent influencer l'énergie acoustique sont : la dureté de la formation, l'excentricité de l'appareil de diagraphie acoustique, les matériaux au moyen desquels l'appareil de diagraphie acoustique est construit, le type de revêtement utilisé et le diamètre du trou et du revêtement, aussi bien que leurs formes 20 et leurs géométries. La connaissance de ces difficultés et quelques résultats anormaux obtenus au moyen des techniques antérieurement proposées ont conduit au développement de la méthode et de l'appareil selon la présente invention, lesquels peuvent fournir une diagraphie des coefficients de réflexion utilisable pour déterminer l'efficacité de la cimentation dans une plage de conditions de 25 puits déterminées. Ce résultat a été réalisé au moyen d'un modèle théorique quantitatif du problème de cimentation, d'une analyse des résultats théoriques et d'une comparaison de ces résultats avec des diagraphies acoustiques obtenues dans des puits réels. En conséquence, c'est un objet de la présente invention de décrire 30 une nouvelle méthode et un nouvel appareil pour déterminer exactement le spectre des coefficients de réflexion acoustique, lequel spectre peut être utilisé pour déterminer l'efficacité de la cimentation dans un puits équipé d'un revêtement. Un autre objet de la présente invention est de décrire une méthode et un appareil pour l'évaluation de la cimentation dans un puits équipé d'un 35 revêtement, l'efficacité de la cimentation étant déduite de l'évaluation du coefficient de réflexion associé à la propagation radiale de l'énergie acoustique dans un système comprenant une sonde, un puits, un revêtement, un annulus et une formation. 70 25445 4 2051636 Un autre objet de la présente invention est de décrire line méthode et un appareil pour directement et exactement mesurer le coefficient de réflexion acoustique dans la colonne de boue à l'intérieur d'un puits tubé. Un autre objet de l'invention est de fournir une nouvelle méthode 5 de diagraphie acoustique qui peut être utilisée pour mesurer directement l'amplitude et la phase relatives d'ondes acoustiques à deux rayons différents dans un puits tubé et pour utiliser ces données pour calculer les coefficients de réflexion acoustique dans la boue à l'intérieur du revêtement, de manière à déterminer l'efficacité de la cimentation. 10 En accord avec les objets de la présente invention, une méthode et un appareil pour évaluer les conditions de cimentation dans un puits tubé sont décrits succintement ci-après. Un nouvel appareil de diagraphie acoustique est prévu qui comporte un transmetteur acoustique et line pluralité de paires de récepteurs acoustiques segmentés, associés. Les paires de récepteurs sont utili-15 sées dans une configuration à espacement nul et sont montées d'une manière bi-radiale. Le montage biradial et la configuration à espacement nul permettent des mesures d'amplitudes et de phases relatives de l'énergie acoustique radiale émanant du transmetteur acoustique puis réfléchie par les discontinuités des matériaux du système. Ces mesures peuvent alors être utilisées pour calculer 20 directement le spectre des coefficients de réflexion acoustique du système sonde, forage, revêtement, annulus, formation. Un nouvel appareil de calcul adapté à réaliser les calculs nécessaires à l'extraction des coefficients de réflexion acoustique à partir des mesures ainsi réalisées est décrit en même temps que les moyens pour afficher le spectre de fréquence des coefficients de réflexion 25 acoustique en fonction de la profondeur du forage. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la suite de la description ci-après, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, d'une forme de réalisation particulière, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 30 - la figure 1 est une vue schématique en trois dimensions illustrant la géométrie cylindrique du système sonde, forage, revêtement, - la figure 2 est une vue en coupe schématique illustrant les couches cylindriques du système selon la figure 1, - la figure 3 est une courbe typique du spectre de fréquences des 35 coefficients de réflexion du système, - la figure 4 est un spectre de fréquences des coefficients de réflexion montrant les variations du coefficient de réflexion avec le type de formation ou avec la présence ou l'absence de ciment dans l'annulus, 70 25445 5 2051636 - la figure 5 représente les spectres de fréquences des coefficients de réflexion multiples pour des annulus plus grands que ceux de la figure 4, - la figure 6 est une vue perspective d'un transmetteur central 5 et de récepteurs acoustiques biradialement montés, utilisés dans une configuration à espacement nul selon la présente invention, - la figure 7 est une vue de dessus montrant à la fois les paires de récepteurs segmentés, biradialement montés selon la présente invention, et leurs absorbants d'ondes acoustiques placés en arrière, 10 - la figure 8 est un schéma illustrant l'outil de diagraphie selon la présente invention suspendu dans un puits, - la figure 9 est un schéma montrant les circuits du système de diagraphie selon la présente invention, - la figure 10 est un schéma montrant les circuits de traitement 15 de signaux de surface selon la présente invention, - la figure 11 est le schéma d'un diagramme dans le temps montrant la séquence des signaux acoustiques appliqués au circuit de traitement de signaux disposé en surface, - la figure 12 représente la réponse en fréquence d'un transducteur 20 de diagraphie acoustique typique avec la pluralité des réponses de filtres à bandes passantes étroites selon la présente invention superposées sur la réponse dudit transducteur, - la figure 13 est une représentation schématique d'un format possible de diagraphie de puits utilisable avec les méthodes et les appareils 25 selon la présente invention. La méthode et l'appareil selon la présente invention sont prévus pour déterminer les conditions de cimentation dans, les puits tubés par la diagraphie de ce qui peut être appelé les spectres de fréquences des coefficients de réflexion acoustique du système. Les coefficients de réflexion sont des 30 fonctions mathématiques complexes qui seront décrites ci-après. Les coefficients de réflexion sont déterminés en comparant l'amplitude relative et la phase de l'énergie acoustique réfléchie détectée par les récepteurs acoustiques segmentés, biradialement montés par paires à une pluralité de fréquences. Une fois que les coefficients de réflexion acoustique sont déterminés, les principes de 35 la présente invention peuvent être utilisés pour déterminer l'efficacité de cimentation dans l'annulus revêtement-formation à partir de la diagraphie des coefficients de réflexion. 70 25445 6 2051636 En utilisant un système de coordonnées cylindriques, illustré à la figure 1 au moyen des coordonnées cylindriques r, 0 et z , le déplacement des particules des différents constituants du système, lorsqu'ils sont excités par de l'énergie acoustique, peut être décrit par les fonctions Ur, U^, et 5 U . En considérant le cas d'une symétrie cylindrique dans laquelle le déplace- Z ment est uniforme suivant toutes les directions et dans laquelle la dépendance en z peut être ignorée, seul le déplacement dépendant de r doit être considéré. Ce type de déplacement peut être écrit en termes de fonction potentielle scalaire 0 définie par U = ^ & . à r 10 L'équation de l'onde acoustique pour un déplacement dépendant de r est alors : 1 Ô2 0 = è2 0 + 1 è0 (1) c2 La fonction potentielle scalaire 0 est évidemment dépendante du temps aussi bien que de r, c'est-à-dire 0 = 0 (r,t). Toutefois, la dépendance 20 vis-à-vis du temps peut être prise comme étant celle d'une onde de propagation c'est-à-dire que 0 (r,t) = F (r) e dans laquelle W = 2 fff, est la fréquence angulaire de mouvement de l'onde à la fréquence f. En utilisant cette relation, l'équation (1) peut prendre la forme fcJ2 p = à2 F , 1 à F (2) c2 à2 r r ^r 25 L'équation (2) apparaît comme étant une équation de Bessel ayant une solution générale qui peut être écrite sous la forme F(r) = A (kr) + B HQ(2) (kr) (2a) avec k = (*}/c qui est le nombre d'ondes. Les termes (kr) et H^2^ (kr) sont appelés fonctions de Hankel de la première et de la seconde espèce et d'ordre 30 zéro. Les coefficients A et B peuvent respectivement être considérés comme les amplitudes complexes des ondes arrivant et s'éloignant. 70 25445 7 2051636 On rappelera la définition du déplacement en terme de fonction potentielle 0, la fonction exponentielle dépendant du temps étant abandonnée puisque c'est simplement un facteur de phase qui n'influence pas sur l'amplitude des ondes. En conséquence le déplacement peut être écrit : 5 Ur = -M = k A (kr) - k B h|2' (kr) (3) les termes (kr) et (kr) étant des fonctions de Hankel de la première et de la seconde espèce et du premier ordre et à nouveau le terme k = /c est le nombre d'ondes. La contrainte radiale ou normale (qui est égale à la pression 10 dans le milieu, si le milieu est un.fluide), peut également être écrite en termes de solution de l'équation (1). La contrainte 2 (r) est définie comme étant £(r) = ( A + 2p ) _Lg_ + _A_ JUL (4) ^r r à r les termes A et jx étant les constantes de Lamé qui définissent les propriétés 15 élastiques d'un solide isotropique. Ces constantes sont reliées aux vitesses de propagation des ondes de compression C^ et les ondes de cisaillement dans un solide par les équations suivantes : cD= V( A+ )/f (5) CT = Vp- /ç> (6) 20 dans lesquelles p est la densité des matériaux. En utilisant ces relations les efforts peuvent être écrits comme : £(r) = A |k 2/iH£L)(kr) - k2 ( \+ 2p) (kr)] (7) + B j[k 2.JX H^2^ (kr) - k2 ( 2p) H^(kr)j La solution générale de l'équation (2a) ci-dessus est valable dans chacune des 25 différentes couches. Cette solution peut maintenant être adaptée au problème particulier auquel on s'intéresse, c'est-à-dire au problème de l'évaluation de la cimentation. Ceci peut être accompli en appliquant les conditions aux limites du problème à résoudre, de manière à déterminer les coefficients complexes A et B. 70 25445 8 2051636 Tout d'abord, en référence à la figure 2, il y a cinq couches référencées 1 à 5. impliquées dans le problème de l'évaluation d'une cimentation. Bien que la solution générale soit valable dans chaque couche, les coefficients A et B sont différents dans chaque couche. Ceux-ci peuvent être réfé-5 rencés comme étant Ar et B^ pour leurs couches respectives. En général si n est le nombre de couches, il y aura donc 2n coefficients complexes inconnus à déterminer en appliquant les conditions aux limites. Deux conditions aux limites pouvant être appliquées sont (1) Le déplacement Ur est continu à la limite entre chacune des 10 couches, c'est-à-dire que U = U pour rv = ro rj T2 pour r2 = r-^ .... etc. (2) La force normale "C est continue aux limites entre chacune des couches, c'est-à-dire 15 Cri = Zr2 Pour rx = r2 rr2 = Zrj p0UI> r2 - *5 eto- Puisqu'il y a (n - 1) frontières entre n couches de matériaux, les deux conditions aux limites fourniront 2 (n - 1) équations pour déterminer 2n coefficients inconnus. En conséquence, deux autres conditions aux limites doivent être impo-20 sées au système pour obtenir une solution complète. Celles-ci sont fournies de la manière ci-après. Dans la couche extérieure (la couche de formation 1), il n'y a pas de frontière extérieure susceptible de réfléchir les ondes. En conséquence, le coefficient A^ pour la couche extérieure doit être zéro, puisque les coefficients 25 A peuvent être considérés comme étant l'amplitude des ondes arrivant. De même, à l'intérieur de la sonde (couche 5) il est impossible de distinguer les ondes arrivant des ondes s'en allant à l'origine du système de coordonnées puisque quand les ondes passent à travers l'origine, d'ondes arrivant elles deviennent des ondes s'éloignant et vice versa. Ceci signifie que les coefficients A.- O 30 doivent être égaux aux coefficients B^. Ces deux conditions aux limites supplémentaires fournissent les 2n équations nécessaires pour résoudre les 2n coefficients complexes inconnus A et B. Finalement pour compléter la solution des 2n équations pour les coefficients A et B, référence doit être faite à la source d'énergie acousti-35 que utilisée pour exciter le fluide. Celle-ci représente le signal acoustique 70 25445 9 2051636 venant de la sonde et peut avoir une caractéristique de fréquences comparable à la réponse d'un transducteur de diagraphie acoustique typique. Cette fonction de source peut être une fonction de déplacement qui est additionnée aux conditions aux limites pour le déplacement à l'interface sonde-boue, c'est-à-dire entre 5 les couches 4 et 5 de la figure 2. Une fonction de la forme 3 (w) - " S X 100 (8) [«*! " lu>2 " dans laquelle et o( sont des constantes ajustables, peut être utilisée. Si = 120/V et c*2 = 120, ceci donne une fonction de source qui présente un maximum à 19 khz avec une demi-largeur à environ 13 Khz, ce qui est typique 10 des transducteurs de diagraphie acoustique en usage actuellement. Avec ces conditions aux limites, les 2n équations simultanées pour les coefficients A et B peuvent être résolues et les diverses propriétés du n n système éventuellement intéressantes peuvent alors être observées. Une quantité, le rapport A^/B^ , a été trouvée comme étant d'un intérêt particulier dans 15 l'évaluation des conditions de cimentation dans l'annulus entre" le revêtement et la formation. Cette quantité représente le rapport des amplitudes des ondes arrivant et s'éloignant dans la boue à l'intérieur du revêtement. Une telle quantité est accessible à la mesure et peut être considérée comme un coefficient de réflexion qui indique combien d'énergie acoustique s'échappe dans la direc-20 tion radiale, depuis le système jusqu'à la formation. La figure 3 représente une courbe de coefficients de réflexion représentative. Le coefficient de réflexion Q est tracé en fonction de la fréquence pour les valeurs données dans la table I. 25 30 TABLE I Diamètre extérieur du revêtement Epaisseur du revêtement.ï. .... Diamètre du forage Temps de propagation d'une onde de. compression dans une formation.... Annulus non cimenté et plein de fluide 70 25445 10 2051636 Une valeur de coefficient de réflexion proche de 1 indique que très peu d'énergie s'échappe radialement dans la formation. Les valeurs inférieures indiquent que davantage d'énergie s'échappe dans la formation à une fréquence particulière. Le premier minimum 31 de la figure 3 est dû à une résonance de 5 transmission du système revêtement-annulus à environ 9 Khz. Le second minimum 32 est dû à une résonance de transmission de 1'annulus lui-même à environ 27 Khz Cette fréquence correspond à une longueur d'onde qui est égale à deux fois la largeur de 1'annulus. D'autres minima, tel que 33 apparaissent à des harmoniques de ces dernières fréquences pour des longueurs d'onde 2 e/n = 1, 2, etc... 10 dans lesquelles e est la largeur de l'annulus. Une expression approximative pour ces fréquences est : fR = -££- avec n = 1, 2, ... équation dans laquelle £ est la vitesse du son (onde de compression) dans 1'annulus. De cela, il apparaît que si le matériau dans 1'annulus est changé, c'est-à-dire s'il y a présence ou absence de ciment, la fréquence des minima des coefficients de réfle-15 xion sont en conséquence changés. ' TABLE II 15,4 cm 0,635 cm Diamètre du forage 20,3 cm Temps de propagation des zones de compression dans la formation : formation tendre 328 ps/m formation dure 164 fis/m Les graphes de la figure 4 indiquent clairement ce point. Les graphes pour les paramètres de forages de la table II et pour des annulus ci-25 mentés ou non sont donnés pour des formations dures et tendres. Les graphes de la figure 4 montrent que les courbes des coefficients de réflexion présentent de grandes différences suivant qu'il y a cimentation ou non-cimentation, particulièrement dans la bande de fréquences juste au-dessus du premier minimum des courbes, c'est-à-dire de 15 à 20 Khz. 30 On a trouvé que ces différences apparaissent indépendamment de l'espacement entre les transmetteurs et récepteurs acoustiques sur la sonde et pour une grande étendue d*annulus de petites tailles placés entre le revêtement et le ciment. Une mesure quantitative de ces différences peut être faite qui 70 25445 11 2051636 serait une indication exacte des conditions de cimentation dans 1*annulus. La méthode et l'appareil qui vont être décrits ci-après sont précisément prévus pour effectuer une telle mesure. Toutefois, si la plage de fréquences placée juste au-dessus du 5 premier minimum de la courbe de coefficient de réflexion est seule utilisée, les résultats peuvent ne pas être valables. Ceci est dû à un effet additionnel illustré à la figure 5. Les graphes de la figure 5 correspondent aux paramètres donnés dans la table III ci-après. TABLE III 10 15,4 cm 0,635 cm 23,1 cm Temps de propagation des ondes de compression — 164 jus/m 15 328 )xs/m Ces graphes illustrent l'effet d'une largeur d'annulus plus grande sur les courbes des coefficients de réflexion, dans des conditions de cimentation ou de non-cimentation. Comme cela peut être apprécié à partir de ces enregistrements, pour une largeur d1 annulus plus grande, le second minimum dans le 20 cas de non-cimentation (51 et 52 sur la figure 5) est décalé vers le bas en "fréquence et en général tend à produire des résultats anormaux dans la plage de fréquences comprise entre 20 et 25 Khz. Ce qui veut dire que contrairement à la tendance générale, les conditions de non-cimentation se produisent généralement dans le cas de coefficients de réflexion plus faibles que ceux corres-25 pondant aux conditions de cimentation, dans cette plage de fréquences. Pour des largeurs d!annulus plus grandes que celles des cas illustrés à la figure 5* le troisième plus haut minimum peut s'introduire dans la plage de fréquences inférieures et en outre déranger les résultats escomptés des courbes telles que celles de la figure 4. Puisque la largeur de 1'annulus peut ne pas être 30 exactement connue dans tous les cas des puits réels (c'est-à-dire que généralement la largeur de l1 annulus en ton endroit donné ne sera pas connue, à moins qu'un diamétreur ait été utilisé avant la mise en place du revêtement) et puisque le processus de cimentation peut changer le diamètre du puits du fait de l'érosion provoquée par le ciment, différents moyens doivent être prévus pour 35 mesurer la qualité de la cimentation dans 1'annulus, qui sont indépendants de la largeur de 1'annulus. 70 25445 2051636 A partir de la discussion ci-dessus on notera qu'il n'est pas désirable de s'appuyer sur une seule mesure du minimum de la courbe du coefficient de réflexion d'un système pour établir l'efficacité de la cimentation. Une proposition pour mesurer une quantité qui est proportionnelle au coefficient 5 de réflexion dans trois bandes de fréquences relativement larges de manière à éviter l'anomalie ci-dessus mentionnée est décrite dans une autre demande de brevet déposée ce jour au nom de la demanderesse et intitulée "Diagraphie d'évaluation de cimentation utilisant des coefficients de réflexion acoustique" (invention de Ralph G. Beil). La présente invention toutefois propose d'évaluer 10 l'efficacité de la cimentation par la diagraphie des coefficients de réflexion acoustique à une pluralité de fréquences comprises dans le spectre acoustique à chaque profondeur sélectionnée du puits. Les spectres de fréquences des coefficients de réflexion acoustique résultants peuvent alors être utilisés en vue de déterminer l'efficacité de la cimentation. 15 On reprendra l'équation 7 ci-dessus relative aux forces radiales et tenant compte que dans le fluide à l'intérieur du revêtement les forces sont égales à la pression et la constante de Lamé p. = 0 pour un tel fluide, la pression à la limite d'un transducteur de réception segmenté angulairement, dans la boue à l'intérieur du revêtement, peut alors être écrite comme une fonc-20 tion de la fréquence Pmi( 00 } = A i( ^ ) H^1) (krm) + B i( u> ) H dans laquelle m = 1, 2,... dénote le récepteur particulier en question, i représente le ième segment angulaire de ce récepteur, ^ est le rayon de ce ième récepteur et (krm) et (krm) est à nouveau la fonction de Hankel de la 25 première et de la seconde espèce, d'ordre zéro. De même, eu = 2 est à nouveau la fréquence angulaire des ondes et k = W/c est à nouveau le nombre d'ondes. Les fonctions A.(a?) et B.(eu ) sont des coefficients complexes fonction de la ~ ' o . fréquence 0J,différant seulement par un coefficient de multiplication (L =k A) des coefficients A et B précédemment décrits. 30 En résolvant l'équation 9 pour les termes A et B en prenant le rapport de ceux-ci pour deux récepteurs à des rayons différents r1 et r (dans 2 i ce cas, les facteurs de multiplication. L = -k A se suppriment, rendant les termes A et B semblables à ceux discutés précédemment) les coefficients de réflexion acoustique Q = B/A peuvent être exactement écrits comme 70 25445 2051636 ai- FllHôg' -f21 Bq2'(&i) P2iHo1) (10) L'équation 10 peut être écrite sous une forme plus convenable en vue d'être utilisée pour la mesure d'une quantité physique, si l'on définit le rapport des fonctions de Harikel au niveau des récepteurs particuliers de rayon 5 r^ et Tg tel que ^ el«(M) (11) H Hnng laquelle les fonctions p( W ) et fl( w) sont les amplitudes et les phases respectives du rapport des fonctions complexes de Harikel. Cette quantité est constante et connue pour une fréquence particulière et en conséquence peut 10 être pré-calculée et mise en mémoire, par exemple sous forme d'une tension, en vue d'un usage ultérieur au cours du calcul des coefficients de réflexion. En termes de quantités observables à la surface de paires de transducteurs de différents rayons situées à l'intérieur du revêtement, l'ampli tude et la phase des ondes acoustiques réfléchies peuvent être observées. Ces 15 quantités seront référencées et 0^ respectivement. De la sorte, en utilisant la relation de l'équation (11), l'équation plus complexe (10) peut être écrite sous une forme plus commode pour obtenir l'amplitude du coefficient de réflexion |q J comme étant (12) M- r—n H - p2 pcos(e + 02 - V 2 + (°2 f sin(e + 02 1 H ro 1 • [Pl " (2 (°eos(® + 'V 2 + (O, f sin(© + 01 - v2] 1/2 20 Dans cette équation, l'indice i a été supprimé pour alléger l'expression mais on doit noter que l'équation (12) et les équations suivantes s'appliquent également à des transducteurs de réception segmentés ayant i segments. Une transformation algébrique de l'équation (12) peut être faite pour obtenir une expression pour | Q j en termes d'amplitude relative = R et de phase 25 0 = 02 ~ des ondes réfléchies à la frontière des transducteurs. Ceci conduit à : M- + /°/R - 2 cos (0 + 0) + (°/R - 2 cos (© + 0) 1/2 (13) 70 25445 2051636 Les quantités R et 0 définies ci-dessus sont les amplitudes et les phases relatives sur les deux récepteurs de rayons r^ et r^ et, si elles sont mesurées, elles peuvent être combinées comme indiqué dans l'équation (13) pour donner le coefficient de réflexion acoustique à une fréquence particulière 5 en rappelant que p et 0 sont connus pour chaque fréquence une fois que le rayon du récepteur est précisé. De la sorte, une pluralité de mesures de R et 0 peuvent être effectuées à différentes fréquences dans le spectre de l'énergie acoustique utilisée pour exciter la formation et avec un traitement approprié ceci conduira à des diagraphies semblables aux graphes des figures 3* 4 et 5* 10 lesquels peuvent être utilisés pour étudier les conditions de cimentation au-delà du revêtement. L'appareil qui, va être décrit est précisément prévu pour fournir de telles mesures et les calculs pour produire les courbes des coefficients de réflexion correspondants. Selon la figure 6, une configuration de transducteurs pour obtenir 15 ime diagraphie de coefficient de réflexion en accord avec la présente invention est représentée schématiquement. Un transducteur de transmission piézoélectrique cylindrique creux 61 de type connu peut être utilisé pour produire de l'énergie acoustique utilisée pour exciter le système. Juste au-dessus et en-dessous du transducteur de transmission 61 sont disposés dans un montage à 20 espacement nul, les récepteurs acoustiques 62 et 63, lesquels peuvent être également des dispositifs piézoélectriques de type connu utilisés pour détecter l'énergie acoustique réfléchie et engendrer m signal électrique représentatif de celle-ci. Les récepteurs 62 et 63 sont, comme on le remarquera, placés à des rayons différents r^ et r^ et comprennent une pluralité de segments angulaires 25 plans, en matériau piézoélectrique 62a et 63a assemblés suivant une forme cylindrique approximative. A titre de variante, les segjaents 62a et 63a du récepteur pourraient avoir une forme arquée de manière à se rapprocher davantage d'une surface cylindrique. On notera, à partir de la vue du dessus de l'ensemble transducteur 50 de réception (dans lequel un grand nombre de segments ont été omis pour raison de clarté) représenté à la figure 7, que les segments angulaires individuels des tranducteurs de réception sont disposés autour d'un cylindre constitué en un matériau absorbant les ondes acoustiques 73 et 74. A titre d'exemple, les segments angulaires 72 du transducteur de réception ayant le plus petit rayon 35 peuvent être fixés ou montés de toute manière convenable, à la surface extérieure d'une pièce de forme cylindrique réalisée en matériau absorbant les ondes acoustiques tel celui commercialisé sous là marque MINK-2000 par la société Johns-Manville Corporation. 70 25445 15 2051636 De même les segments angulaires du récepteur 71 du groupe récepteur à plus grand rayon r^ peuvent être montés autour d'une autre pièce de forme cylindrique réalisée en un matériau absorbant identique "Jk. On notera que les deux récepteurs 62 et 63 ont le même nombre de segments angulaires qui 5 se correspondent un à un. De la sorte, ils peuvent être considérés comme des segments de réception appariés. Ceci permet d'obtenir l'amplitude relative pi /Ç32 Phase relative 0^ / d'ondes réfléchies dans une même direc tion angulaire dans le puits et reçues sur les segments appariés de récepteurs. Du fait que les récepteurs comportent à l'arrière un matériau absorbant les 10 ondes acoustiques, en pratique chaque segment de récepteur voit seulement l'énergie acoustique réfléchie par la partie angulaire du système forage-revêtement-formation directement placée en face de lui. Ce type de montage de segments de récepteur appariés sur deux cylindres de rayons différents sera appelé ci-après montage biradial de paires de segments de récepteur. 15 La figure 8 représente tm appareil 8l de diagraphie acoustique de puits en accord avec les principes de la présente invention, ledit appareil étant descendu au moyen d'un treuil 88 de type connu et d'un câble multi-conducteur 82 dans un forage 83 rempli d'un fluide. Le forage 85 comporte un revêtement 81 fixé par une couche de ciment 85 dont les caractéristiques doi-20 vent être déterminées au moyen d'une diagraphie des coefficients de réflexion acoustique telle que décrite précédemment. On notera que le câble 82 contient tous les conducteurs nécessaires pour alimenter l'appareil de fond 8l et pour lui appliquer les signaux de commande et de plus, ce câble permet de ramener en surface les signaux électriques représentatifs de l'énergie acoustique 25 reçue par les transducteurs de réception 86 et 87 montés dans l'outil de fond. L'appareil de diagraphie 8l contient un transmètteur acoustique 89 et des paires de récepteurs acoustiques 86 et 87 montés suivant une disposition bi-radiale segmentée telle que celle qui vient d'être décrite. Bien qu'un seul groupe de transducteurs soit représenté, on notera qu'une pluralité de groupes 30 peut être utilisée si l'on veut, de manière à utiliser le même appareil de diagraphie pour d'autres mesures telles que le temps de propagation ou l'atténuation acoustique par exemple. La partie supérieure de l'outil 8l renferme les circuits de commande appropriés 90 qui, en association avec des circuits de commande de surface 91, déterminent la séquence des mesures à réaliser pour 35 obtenir les diagraphies des coefficients de réflexion recherchés„ D'une manière générale, ces circuits ont pour objet comme cela sera décrit plus en détail ci-après, de déclencher le fonctionnement du transmetteur acoustique 89 et 70 25445 16 2051636 ensuite d'échantillonner les signaux de sortie résultants délivrés par les paires 86 et 87 de récepteurs segmentés,, biradialement montées. Les signaux de sortie des paires de récepteurs sont échantillonnés au cours d'un même intervalle de temps faisant suite au déclenchement du transmetteur puis ils sont 5 séquentiellement transmis en surface pour y être traités par les circuits de traitement de signaux. Ceci peut être plus rapidement compris en référence à la figure 9 qui représente un bloc-diagramme des circuits de commande. Comme un traitement séquentiel des signaux en surface et au fond est prévu, une synchronisation du 10 processus doit évidemment être établie. Une telle synchronisation est assurée par la fréquence du secteur d'alimentation 101 qui est précise et aisément disponible. En utilisant une fréquence de référence commune à la fois au fond et en surface, et en engendrant des impulsions de cadencement en surface et dans l'outil de fond basées sur des sous-multiples 1/2, 1/5 ou toute autre fraction 15 désirée de la fréquence de référence,' la synchronisation est aisément réalisée. Des générateurs d'impulsions de cadencement 102 et 103 qui peuvent être du type décrit en détail dans le brevet américain 3.304.537 peuvent être utilisés à cet effet. Afin de fournir une diagraphie se présentant d'une manière conti-20 nue, il est intéressant de faire fonctionner le transmetteur acoustique suivant un mode de fonctionnement puisé en utilisant une fréquence de répétition aussi haute que possible. A titre d'exemple, une fréquence de déclenchement du transmetteur de dix par seconde pourrait fournir cet effet d'une manière satisfaisante et ainsi fournir un cycle de mesure ayant une durée de 100 millisecondes. 25 Le circuit de cadencement 104 situé en surface fournit une impulsion de remise à zéro toutes les 100 millisecondes sur la ligne 106, pour faire démarrer la séquence de mesure dans l'outil de fond. Cette impulsion est également utilisée pour remettre à zéro tous les circuits dans le circuit de traitement du signal 107 afin de rendre possible une nouvelle série de calculs pour le nouveau 30 cycle de mesure qui doit commencer dans le circuit de traitement de signaux placé en surface. Dès réception de l'impulsion de synchronisation, le circuit de cadencement 108 de l'outil de fond, après un retard approprié, engendre sur la ligne 109 une impulsion de déclenchement utilisée pour déclencher le transmetteur acoustique T d'une manière habituelle. En outre, l'impulsion de dé-35 clenchement du transmetteur T est appliquée aux amplificateurs 110 et m d'où elle est immédiatement transmise en surface par deux conducteurs 112 et 113. Cette impulsion est utilisée pour commander depuis l'outil de fond les entrées de signal vers les circuits de traitement de signaux, ainsi que cela sera 70 25445 17 2051636 décrit ci-après. Une fois que le transmetteur est déclenché un bref retard est utile avant de rendre actifs les récepteurs de manière à permettre à toute résonance éventuelle du transmetteur d'être amortie. Le circuit de cadencement 108 fournit ce retard en n'appliquant pas d'impulsions de conditionnement à 5 des portes de signal 114 et 115, jusqu1à ce que le temps de retard désiré s= soit écoulé. Les portes de signal 114 et 115 interdiront à tout signal venant des commutateurs 116 et 117 d'être appliqué aux amplificateurs 110 et 111 en vue d'être transmis en surface jusqu'à ce qu'elles soient conditionnées par les impulsions de conditionnement du circuit de cadencement mentionné ci-dessus. 10 En même temps qu'aux portes de signal 114 et 115, le cadenceur 108 applique une impulsion sur la ligne 119 pour permettre à la commande du commutateur 121 de recevoir d'un amplificateur de puissance 120 un signal suffisant pour faire démarrer les commutateurs 116 et 117. L'amplificateur de puissance 120 amplifie les impulsions de cadencement fournies par le générateur 103 et 15 alimente le circuit de commande du commutateur 121, lequel peut être un moteur synchrone ou tout autre dispositif semblable. Du fait que le circuit de commande du commutateur 121 est alimenté de cette manière, sa synchronisation avec les autres parties du système est assurée. Une fois le commutateur 121 déclenché, 11échantillonnage des si-20 gnaux acoustiques réfléchis qui frappent les deux rangées de récepteurs et Rg commence. Les segments appariés des récepteurs R^ et Rg biradialement montés sont échantillonés simultanément par l'action des commutateurs couplés 116 et 117. Bien que quatre paires de segments de récepteurs soient seulement représentées pour des raisons de simplicité, on comprend que plusieurs paires peu-25 vent être utilisées si besoin en est. Chaque paire de signaux de sortie de segments appariés de récepteurs est retardée de la même quantité et apparaît sur les contacts de leur conmutateur approprié pour être amplifiée et transmise simultanément. Par exemple, les lignes à retard 122 et 123 qui retardent les sorties des segments 30 appariés des récepteurs biradialement montés R^ et RgA ont chacune le même retard, D^. De la sorte, les commutateurs couplés 116 et 117 échantillonnent les sorties de R^ et de Rg^ qui se produisent pendant le même intervalle de temps. Les durées des retards D^, Dg, et D^ fournies par les lignes de retard respectives sont choisies de telle sorte que les signaux qui apparaissent sur 35 les entrées du commutateur lorsque le curseur du commutateur se présente à ces entrées pour ies échantillonner ont tous la même origine dans le temps. Ce qui veut dire que le délai fourni par les lignes de retard 124 et 125, c'est-à-dire Dg, est égal à plus le temps mis par le commutateur pour se déplacer depuis 70 25445 18 2051636 les contacts échantillonnant les entrées venant des segments appariés A jusqukux contacts échantillonnant les entrées venant des segments appariés B des récepteurs et Rg. Ceci a pour résultat de produire sur les lignes de liaison avec la surface 112 et 113 une séquence de signaux de sortie des récepteurs 5 telle que celle apparaissant sur la figure 11. Le signal apparaissant sur la ligne 112 est illustré sur la figure 11. Au commencement du cycle de mesure, l'impulsion tQ de déclenchement du transmetteur est engendrée comme cela a été décrit précédemment et apparaît tout d'abord sur la ligne. Après le délai de résonance, le signal de sortie de 10 l'un des segments appariés des récepteurs biradialement montés,par exemple apparaît. Il est ensuite suivi dans le temps par la séquence de signaux de sortie des segments appariés R1R, R^, et R^. Tous ces signaux de sortie des récepteurs ont la même origine dans le temps comme on l'a indiqué précédemment mais apparaissent séquentiellement sur les lignes de connexion 112 et 113 en 15 vue d'un traitement en surface par des circuits appropriés. En commentaire de la figure 10, le fonctionnement du circuit de traitement du signal en surface sera mieux compris. La séquence des signaux venant depuis l'outil de fond jusqu'à la surface sur les lignes de connexion 112 et 113 comporte le signal de déclenchement du transmetteur tQ, lequel est 20 utilisé pour conditionner, en vue du cycle de calcul, les circuits de traitement de signal en surface. Un détecteur 141 d'impulsions de déclenchement t O détecte l'arrivée des impulsions tQ sur les deux lignes 112 et 113 à la fois, et quand les deux impulsions sont détectées, ce détecteur produit une impulsion de sortie appliquée aux multivibrateurs de retard de résonance 142. La détec- 25 tion de l'impulsion tQ sur les deux lignes fournit au système mie mesure de redondance qui permet de s'assurer que tous les circuits de fond fonctionnent correctement. A la réception de l'impulsion détectée t * le multivibrateur O monostable de retard 142 est dans son état passif du fait qu'il a antérieurement reçu une impulsion de remise à zéro venant du cadenceur 104 (figure 9) comme 30 cela a été décrit précédemment. Quand l'impulsion détectée tQ arrive, le monostable de retard 142 introduit un retard pendant une période suffisante pour que la résonance du transmetteur puisse s'amortir. Ensuite, il produit une impulsion de sortie sur la ligne 143 de manière à conditionner les portes de signal d'entrée 145 et 146, de manière à autoriser l'entrée des signaux produits 35 par les récepteurs dans les circuits de traitement de signaux. Le signal de sortie du monostable de retard 142 demeure, c'est-à-dire que les portes 145 et 146 restent ouvertes, jusqu'à ce que le monostable de retard 142 reçoive une 70 25445 2051636 impulsion de remise à zéro fournie par le cadeneeur 144 à la fin du cycle de calcul. En gardant les portes d'entrée de signal fermées pendant le fonctionnement du transmetteur et entre les cycles de calcul, la possibilité pour des signaux de bruit ou des signaux dûs à la diaphonie, d'entrer dans le système, 5 est minimisée. Dans les circuits de traitement, les deux séquences de signaux délivrées par les récepteurs appariés sont amplifiées par des amplificateurs 147 et 148 puis sont introduites dans deux circuits 149 et 150 tous deux constitués par un groupe de filtres de fréquence à bandes passantes fixes relati-10 veraent étroites. Ces filtres de bandes décomposent les signaux fournis par les paires de récepteurs en une pluralité de composantes à des fréquences discrètes séquentiellement traitées par la suite afin de calculer le coefficient de réflexion Q dans la plage de chacun des filtres de bandes. Chaque filtre de bande du groupe peut avoir, par exemple, une largeur de bande à mi-hauteur•de 3 Khz 15 et un nombre suffisant de filtres est utilisé pour couvrir la bande de fréquences intéressantes pour obtenir une diagraphie convenable du coefficient Q. A titre d'exemple, vingt filtres de ce type couvriront la plage s'étendant de 0 à 60 Khz par bandes de 3 Khz. De la sorte, on peut dire que les filtres de bandes 149 et 150 réalisent une analyse de Pourier des ondes acoustiques détectées 20 par les segments appariés des récepteurs et les décomposent en une pluralité de composantes de fréquences discrètes F^& à F1r| et F^a à F^ comme cela est illustré sur la figure 10. On rappelera qu'une composante de fréquence individuelle du signal peut être considérée comme le produit d'une amplitude et d'un facteur de phase, 25 c'est-à-dire que F(eu) = f^, l'étape suivante dans le traitement du signal étant d'extraire l'information d'amplitude et de phase des composantes de fréquences discrètes comprises dans les signaux de sortie du groupe de filtres de bandes 149 et 150. En discutant le traitement de signal qui va suivre, on notera que chaque groupe de filtres de bandes 149 et 150 engendre une pluralité 30 de signaux de sortie. Pour simplifier la discussion, le traitement d'une seule paire de signaux de sortie, celle appelée F1g et Fg& dans la figure 10, sera décrit. Il est évident que les signaux de sortie restants, F^ à F^n et F^ à F_ sont traités de la même manière. 2n Avant que les données d'amplitude et de phase puissent être sépa-35 rées des signaux de sortie des filtres, toute distortion due à la réponse en fréquence des transducteurs de réception doit être écartée. Cette fonction est réalisée par des amplificateurs à gain variable 151 et 152. Ce concept peut 70 25445 20 2051636 plus rapidement être apprécié en référence à la figure 12 qui illustre la réponse en fréquence d'un transducteur de réception piézoélectrique typique à des signaux d'amplitude constante successivement pris dans un spectre de fréquences donné. Les bandes passantes d'une pluralité de filtres de bandes F 3. 5 à F^ sont présentées superposées sur la courbe de réponse. On notera qu'un tel transducteur est considérablement plus sensible dans la région des fréquences des filtres F, et F que dans la région, des filtres F, ou F . En consé- de b g quence, les signaux de sortie des filtres F ou F sont plus amplifiés par leuis D g amplificateurs à gain variable associés (151 et 152) que les signaux de sortie 10 des filtres F et F . Une fois que la réponse en fréquence des transducteurs G. Q de réception est connue et que la bande passante et la fréquence centrale des filtres sont établies, les gains des amplificateurs variables 151 et 152 et de leurs correspondants à la sortie des autres filtres, peuvent être ajustés pour réaliser cette correction. Un tel processus peut être considéré comme une nor-15 malisation des signaux de sortie des filtres. Afin d'extraire le facteur de phase relative 0^ - 0^ et le rapport des amplitudes relatives Qui sont nécessaires pour calculer les coefficients de réflexion Q dans une bande de fréquences particulière, les signaux de sortie normalisés des amplificateurs à gain variable 151 et 152 sont 20 introduits dans un circuit comparateur de phases 153 et un circuit diviseur d'amplitudes 154. Le circuit comparateur de phases 153 (circuit de discrimination produit une tension de sortie proportionnelle à la différence de phases ~ 0^ entre ses deux signaux d'entrée. Le circuit diviseur d'amplitudes 154 fournit une tension de sortie qui est proportionnelle au rapport p2& /f±a 25 des amplitudes de ses deux signaux d'entrée. De même, les signaux de sortie normalisés venant des autres filtres de bandes F-, à F_ et F,, à F, sont 2d Hn lb ln introduits dans des comparateurs de phases et des circuits de division d'amplitudes non représentés qui extraient les phases relatives 0^n - 0^ et les rapports d'amplitudes p^Cln' ^jBS siSnaux de sortie de la pluralité des compa-30 rateurs de phases et des diviseurs d'amplitude, raccordés aux paires associées de filtres de bandes des groupes de filtres 149 et 150 sont introduits dans ion étage de multiplexage 155. L'étage de multiplexage 155 fonctionne de manière à retarder pendant des intervalles de temps variables les signaux de sortie des comparateurs de phases et des diviseurs d'amplitudes afin de présenter 35 séquentiellement ces différences de phases, (0O - 0n )... (0„ - 01 ) et ces «-S. jlsl c_n ln rapports d'amplitudes p / Pia ••• Pgn ^ Pin comme signaux d'entrée dans un calculateur 156 adapté à calculer les coefficients de réflexion pour chacune des bandes de filtrage F à F . A cet effet, des impulsions de cadencement a Q 70 25445 21 2051636 sont appliquées à l'étage de multiplexage à partir d'un générateur d'impulsions de cadencement 102 (figure 9). Une pluralité de lignes à retard (non représentées) dans l'étage de multiplexage peuvent, par exemple, être séquentiellement mises en circuit par une pluralité de portes conditionnées par un compteur 5 (non représenté) alimenté par les impulsions de cadencement appliquées à l'étage de multiplexage. Quand le compteur atteint un certain compte de seuil, l'étage de multiplexage pourrait alors, pour une paire de filtres particuliers, par exemple F^b et F^, introduire la différence de phases correspondante et le rapport d'amplitudes venant de cette paire de filtres, dans le calculateur de 10 coefficient de réflexion. Ce processus serait répété pour chaque paire de filtres F1ti et Fpn jusqu'à ce que toutes les paires aient été interrogées. Le compteur pourrait alors être recyclé de manière à permettre l'utilisation des signaux de sortie des filtres obtenus à partir des signaux délivrés par le segment de récepteur suivant, arrivant sur les lignes de transmission reliées à 15 l'outil de fond. Le calculateur de coefficients de réflexion 156 reçoit les différences de phases relatives 0^ - 01r| = 0^ et les rapports d'amplitude ^2n / fin = Rn e't utilise ces paramètres suivant l'équation (13) pour calculer les coefficients de réflexion correspondant q pour les bandes de fréquences 20 particulières en question. On rappelera à partir de l'équation (11) que les constantes pet 6 de l'équation (13) sont connues pour une fréquence particulière ixne fois que les rayons et Rg des deux segments de récepteurs sont connus. En conséquence, toutes les quantités figurant dans la partie droite de l'équation (13) sont connues et le calculateur 156 réalise les opérations indi-25 quées dans l'équation (13) pour calculer l'amplitude des coefficients de réflexion H On notera qu'en utilisant cette technique pour calculer les coefficients de réflexion |q|, aucune "approximation mathématique n'a été faite. De la sorte, la sortie fournie par le calculateur de coefficients de réflexion est exactement le coefficient de réflexion cylindrique. 30 Les coefficients de réflexion à Qn obtenus pour une paire par ticulière de segments de récepteurs biradialement montés sont ainsi séquentiellement fournis à la sortie du calculateur 156. Les sorties séquentielles|Q j peuvent alors être appliquées à un étage de démultiplexage 157 en vue d'un affichage. L'étage de démultiplexage 157 réalise la fonction inverse de l'étage 35 de multiplexage 155. C'est-à-dire que l'étage de démultiplexage 157 prend les informations|Qiarrivant séquentiellement et les retarde de quantités variables de manière à présenter simultanément en sortie tous les coefficients|Q| du spectre d'un récepteur particulier. Ceci permet à un dispositif d'affichage à 70 25445 22 2051636 plusieurs canaux de présenter le spectre de fréquences des coefficients de réflexion d'une paire particulière de récepteurs segmentés. Par exemple, un affichage à intensité variable sur tube cathodique pourrait être fait du spectre des coefficients de réflexion en fonction de 5 la profondeur du trou pour chaque paire de segments de récepteurs montés dans la sonde. Avec trois paires de transducteurs de réception, trois canaux d'affichage seraient requis. Ces trois canaux pourraient être placés les tans à côté des autres sur un support d'enregistrement quelconque de la manière représentée à la figure 13. L'interprétation des spectres de coefficient de réflexion 10 des différentes paires de récepteurs fournirait alors une information valable relative aux conditions de cimentation dans chacun des secteurs du puits disposé en face de chaque paire de segments de réception biradialement montés. A titre de variante, les sorties séquentielles du calculateur de coefficient de réflexion pourraient être appliquées à des circuits logiques 15 d'évaluation de cimentation 158 qui pourraient être semblables à ceux décrits dans l'autre demande de brevet déposée ce jour par la. demanderesse. Les circuits logiques d'évaluation de cimentation pourraient alors réaliser une analyse logique du spectre des coefficients de réflexion et fournir en sortie une diagraphie d'évaluation de cimentation unique en fonction de la profondeur du 20 puits. On se rapportera maintenant à la figure 13 sur laquelle une manière d'afficher la diagraphie des coefficients de réflexion comme fonction de la profondeur du puits est illustrée schématiquement. Suivant l'illustration de la figure 13, un affichage à densité variable sur tubé cathodique pour trois 25 paires de récepteurs biradialement montés, respectivement appelés R^, Rg, est représenté stuc le côté gauche de l'enregistrement cependant que sur le côté droit taie diagraphie d'évaluation de cimentation pour chacune de ces trois paires de récepteurs est affichée. La diagraphie d'évaluation de cimentation pourrait, comme cela a été discuté antérieurement, être le résultat d'une logi-30 Que d'évaluation de cimentation mise en oeuvre par un calculateur 158 de la figure 10 à partir de données relatives au coefficient de réflexion. Le résultat de cette logique serait de produire une trace unique, fonction de la profondeur du puits, de la qualité de cimentation ou de son efficacité pour chaque paire de récepteurs. Cette courbe indiquerait entre 0 et 100# l'efficacité de 35 la cimentation. 70 25445 23 2051636 L'affichage par densité variable sur un tube cathodique, représenté à gauche, illustre l'inverse de l'amplitude des coefficients de réflexion vue par chaque paire de récepteurs comme fonction de la fréquence, la fréquence augmentant vers la droite de la représentation. Le faisceau du tube cathodique 5 est, dans un tel affichage, modulé en intensité en fonction de l'amplitude de la quantité affichée. L'affichage sohématlquanent représenté pourrait, par exemple, être représentatif du spectre des coefficients de réflexion tels que ceux représentés à la figure 3. Les surfaces les plus sombres de l'affichage correspondraient aux coefficients de réflexion minimaux 31> 32, 33 de la figure 3» 10 aux fréquences indiquées. Un affichage comme celui représenté à la figure 13 a l'avantage de présenter simultanément le spectre des coefficients de réflexion et une diagraphie de l'évaluation de la cimentation pour chaque paire de récepteurs utilisée. On rappelera que chaque paire de récepteurs est, à une bonne approximation près, uniquement intéressée par la partie du système forage-15 revêtement-annulus-formation qui est directement placée en face de lui du fait du montage du matériau absorbant placé en arrière. De la sorte, un affichage comme celui de la figure 13 donne une description complète des conditions de cimentation dans le secteur de forage placé en face de chaque récepteur. Bien que trois indications de ce genre soient seulement représentées à la figure 20 13, on notera évidemment que des récepteurs comportant un plus grand nombre de paires peuvent être utilisés pour fournir une résolution plus fine de la répartition angulaire de la cimentation. D'autres manières de traiter les informations relatives aux coefficients de réflexion peuvent être utilisées. Par exemple, les informations 25 relatives aux coefficients de réflexion pourraient être enregistrées sur un ruban magnétique et traitées ultérieurement sur un calculateur numérique universel. Ou encore, si un calculateur numérique de petite capacité était disponible sur le puits, il pourrait être adapté à accepter les signaux de sortie de l'étage de multiplexage 155 et il pourrait alors calculer les coefficients 30 de réflexion et les afficher sur un dispositif à densité variable à plusieurs canaux comme cela a été discuté précédemment, ou les appliquer à une logique d'évaluation de cimentation afin d'afficher une diagraphie d'évaluation de cimentation. Ces différentes possibilités consistant à enregistrer sur une bande magnétique les signaux de sortie de l'étage de multiplexage en vue d'un trai-35 tement ultérieur ou à enregistrer les signaux bruts séquentiellement produits par les récepteurs en vue d'un traitement ultérieur d'une manière analogue à celle de l'appareil décrit précédemment, doivent bien entendu être considérées conane faisant partie de l'invention. 70 25445 24 2051636 Bien qu'une forme de réalisation particulière de la présente invention ait été décrite, des changements et des modifications peuvent être faits à cette réalisation sans pour autant s'écarter des grandes lignes de l'invention. En conséquence, le but des revendications ci-après est de couvrir les différents changements et modifications que l'on pourrait faire conformément à l'esprit de la présente invention. 70 25445 2051636 Revendications 1. Procédé de diagraphie acoustique d'un forage tubé destiné à fournir au moins un spectre de fréquences des coefficients de réflexion acoustique des éléments entourant ledit forage caractérisé en ce qu'il comprend l'es opérations 5 suivantes : - transmettre une composante d'énergie acoustique radialement depuis le forage jusque dans le ciment et les formations environnantes ; - recevoir me partie réfléchie de l'énergie acoustique transmise en deux positions radiales différentes à l'intérieur du forage et engendrer 10 au moins une paire de signaux électriques de réception représentatifs desdites énergies reçues j - séparer ladite paire de signaux de réception en me pluralité de paires de signaux représentatifs des composantes à fréquences discrètes desdits signaux de réception ; 15 - déterminer à partir de ladite pluralité de paires de signaux, la pluralité des coefficients de réflexion acoustique correspondants et engendrer des signaux représentatifs desdits coefficients. 2. Procédé de diagraphie acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes : - déclencher périodiquement le fonctionnement d'un transmetteur acoustique de manière à faire se propager une composante d'énergie acoustique radialement depuis le forage jusque dans le ciment et les formations environnantes ; - rendre actifs périodiquement au moins une paire de récepteurs acoustiques en réponse auxdits déclenchements du transmetteur afin de recevoir xaxe partie réfléchie de l'énergie acoustique transmise à deux rayons différents dans le forage et engendrer au moins une paire de signaux électriques de réception représentatifs de ladite partie réfléchie de l'énergie acoustique. Procédé de diagraphie acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération suivante : - recevoir une partie réfléchie de l'énergie acoustique transmise, sur une paire de récepteurs acoustiques bi-radialement montés, chacun comprenant m segments angulaires et engendrant m paires de signaux électriques de réception représentatifs de l'énergie acoustique reçue dans une direction donnée par chacune des m paires de segments récepteurs. 20 25 50 3. 35 70 25445 26 2051636 4. Procédé de diagraphie acoustique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération suivante : - faire passer lesdites m paires de signaux de réception à travers n filtres, à bandes relativement étroites, centrées sur des fréquences dif- 5 férentes, décalées le long du spectre acoustique, de manière à fournir m fois n paires de composantes à fréquences discrètes. 5. Procédé de diagraphie acoustique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes : - engendrer des signaux électriques représentatifs de la phase et 10 de l'amplitude relatives de chacune des n paires de composantes à fréquences discrètes, pour chacune des m paires de signaux de réception ; - combiner lesdits signaux de phase et d'amplitude relatives de manière à engendrer n signaux représentatifs des coefficients de réflexion acoustique correspondants respectivement aaxdites n composantes à fréquences 15 discrètes de façon à produire m spectres de fréquences des coefficients de réflexion acoustique correspondant respectivement aux m segments angulaires des récepteurs acoustiques bi-radialement montés. 6. Procédé de diagraphie acoustique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération suivante : 20 - enregistrer en fonction de la profondeur de l'outil de diagra phie dans le puits, lesdits n signaux représentatifs des coefficients de réflexion acoustique correspondant aux composantes à fréquences discrètes de chaque paire de signaux de réception. 7. Procédé de diagraphie acoustique selon la revendication 6, caractérisé en ce 25 qu'il comprend l'opération suivante : - corriger lesdits signaux représentatifs des composantes à fréquences discrètes des signaux de réception pour toute distorsion d'amplitude introduite par la réponse en fréquence de la paire de récepteurs acçustiques segmentés en amplifiant chaque signal représentatif d'une composante de fré- 30 quence discrète donnée par une quantité inversement proportionnelle à la sensibilité des récepteurs acoustiques pour ladite fréquence donnée. 8. Appareil pour réaliser des diagraphies acoustiques d'un puits tubé et pour fournir au moins un spectre des coefficients de réflexion acoustique des éléments entourant ledit puits caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour 70 25445 27 2051636 réaliser chacune des opérations élémentaires définies dans l'une ou l'autre des revendications 1 à 7 ci-dessus. 9. Appareil de diagraphie acoustique selon les revendications 3 et 8 en combinaison, caractérisé en ce qu'il comporte deux récepteurs acoustiques segmentés respectivement disposés d'une part autour de deux blocs cylindriques de rayons différents, réalisés en matériau absorbant les ondes acoustiques et d'autre part coaxialement au-dessus et au-dessous d'un transmetteur acoustique cylindrique.