Brevet FR2066834A1 — publié le 19710813

L'invention concerne une méthode et un appareillage pour effectuer des mesures sensiblement ponctuelles ae caractéristiques des couches de terrain traversées par un sondage, en vue de détermincr avec précision l'existence et la nature d'un certain nombre de discontinuités géologiques ducs, notarsment, å des changements de lithologie et la présence de fractures. Il-existe à ltheure actuelle un certain nombre de méthodes de diagraphie, basées par exemple sur des mesures d'un paramètre physique du sol, tel que sa résistivité électrique ou la vitesse dc propagation d'ondes acoustiques dans le sol, dont le principe est de déterminer la valeur moyenne du paramètre considéré, entre deux niveaux du sondage. L'objet de la présente invention est de fournir une méthode permettant à partir de telles valeurs moyennes d'un paramètre physique du sol au voisinage du sondage, pour des intervalles de mesure successifs de même hauteur le long du sondage, chacune de ces valeurs moyennes étant rapportée à une cote moyenne de l'intervalle de mesure correspondant, d'établir une diagraphie représentant en fonction de la profondeur les valeurs locales de ce paramètre. Ce résultat est obtenu, selon l'invention, en déterminant pour chaque cote de mesure le produit de la valeur de la dérivée du paramètre par rapport à la cote de mesure par la hauteur de l'intervalle de mesure, ce produit étant sensiblement égal à la différence des valeurs locales du paramètre considÉré aux deux niveaux délimitant l'intervalle de mesure de part et d'autre de ladite cote de mesure. De cette façon on peut de proche en proche, déterminer par récurrence la valeur locale du paramètre considéré dans les terrains entourant le sonda.e, aux différents niveaux de celui-ci. La grandeur physique caractérisant les couches de terrain, pourra astre leur résistivité électrique ou encore la vitesse de propagation d'cades acou:-ti- ques dans ces couches de terrain, ces deux exemples n'ayant cependant aucun caractère limitatif. La mesure de cette grandeur pourra être réalisée en utilisant des dispositifs connus. Un mode avantageux de réalisation d'un appareillage pour la mise en oeuvre de la méthode selon l'invention à partir des indications d'une sonde de d4 Srav phie comportera des moyens de déroulement à une vitesse proportionnelle à la vitesse de déplacement de la sonde dans ls puits, d'une bande d'enregistre,lent ayant deux pistes, telle que, par exemple, une bande magnétique, des moyens d'enregistrement sur une première de ces pistes du produit de la dérivée première du paramètre mesuré, par rapport à la cote moyenne de mesure, par la hauteur de l'intervalle de mesure, des moyens de lecture de la valeur dudit produit, situés à une distance desdits moyens d'enregistrement correspondant, sur l'échel- le de la bande, à la moitié dudit intervalle de mesure, lesdits moyens de lecture étant adaptés à fournir un premier signal électrique proportionnel à la valeur lue dudit produit, des moyens de lecture sur la seconde piste, situés du meme côté que lesdits moyens de lecture sur la première piste par rapport auxdits moyens d'enregistrement, si l'on considère le sens de défilement de la bande, mais à une distance double de ceux-ci, lesdits moyens de lecture de la seconde piste étant adaptés à fournir un second signal électrique proportionnel à la valeur-lue de l'intensité d'un signal enregistré sur la seconde piste, des moyens de sommation connectés auxdits moyens de lecture respectivement et à fournir sur leurs bornes de sortie un signal résultant égal à la somme algébrique dudit premier et dudit second signal électrique, des moyens d'enregistrement dudit signaL résultant sur la seconde piste de la bande, connectés aux bornes de sortie desdits moyens de sommation et ayant même abscisse le long de la bande que lesdits moyens d'enregistrement sur la première piste, ledit signal résultant étant représentatif de la valeur locale du paramètre-mesuré,- au même niveau du sondage que ladite cote moyenne de mesure. La figure annexée illustre à titre d'exemple seulement un mode de mise en oeuvre- de l'invention. La grandeur physique G caractéristique du sol,-dont on mesure la valeur moyenne G le long du sondage pour des tranches successives de terrain de hauteur 2 h, sera par exemple la résistivité électrique ou encore la vitesse de propagation des ondes acoustiques dans le sol. Dans le premier casWles mesures pourront se faire au moyen d'une sonde de type usuel injectant dans le sol un courant électrique au moyen d'une.électrode émettrice, ce courant se refermant dans le sol, en un point éloigné de la sonde. La différence de potentiel apparaissant entre deux électrodes de mesure de la sonde séparées par la distance 2 h sera an première approximation proportonnelle à la rêsistivité moyenne R de la couche de terrain située dans l'in- tervalle entre les deux électrodes de mesure. Dans un autre type usuel d'électrode adapté à induire dans le sol des cou rants électriques alternatifs, les électrodes de mesure sont remplaces par deux bobinages d'induction distants de 2 h. La sonde peut également comporter un émetteur et un récepteur acoutsques disposés à des niveaux respectifs distants dc 2 h. Ia grandeur mesurée sera alors le temps de parcours #t t des ondes acoustiques entre l'émetteur et le récepteur, inversement proportionnel à la vitesse de propagation V des ondes acoustiques dans la formation géologique située au niveau de la sonde. Quelle que soit la grandeur G (z) représentative d'un parametre physique du sol, dont on mesure la valeur moyenne G (z) entre le niveau du dispositif émetteur de la sonde et celui de son dispositif récepteur (G (z) = b t (z) ou G (z) = R (z) , z étant la cote dtun point de référence de la sonde, que l'on suppose Autre équidistant de l'émetteur et du récepteur) on a pour chaque valeur zn de z En dérivant par rapport à z à la fonction G (z) on obtent 2 h G' (z) = G (z + h) - G (z - h) Ou encore G (z) = G (z + 2 h) + 2 h G' (z + h) Cette relation est utilisée dans la méthode selon l'invention pour aéter- miner par récurrence la valeur locale de la grandeur G (z) en chaque point, connaissant sa valeur moyenne G ' (z) pour les terrains compris entre les deux niveaux z - h et z + h et sa valeur locale G (z + 2 h) à un niveau distant de 2 h du point considéré. La figure annexée montre un type d'appareillage pour la mise en oeuvre de la méthode selon l'invention. Une bande magnétique d'enregistrement 3 à deut pistes 1 et 2 est déroulée par un moteur électrique 4 dont la rotation est asservie de manière connue au déplacement de la sonde (non représentée) dans le puits (ce déplacement étant usuellement effectué dans le sens de la remontée de la sonde). Les fléchies sur la figure indiquent le sens de défilement de la bande. La référenc 5 désigne un scripteur-effaceur pouvant titre de type connu qui reçoit un signal électrique d'intensité proportionnelle à 2 h G (z), lequel peut être obtenu-de manière très simple au moyen d'un dispositif électronique de dérivation (non représenté) recevant après amplificatlcn le signal électri- que émanant du récepteur de la sonde, ce signal représentant la valeur moyenne G (z) définie ci-dessus, Un lecteur 6 disposé à une distance du scripteur 5 correspondant sur l'échelle de la bande 5 à la distance h (moitié de l'intervalle entre l'é;;net- teur de la sonde et le récepteur) lit l'enregistrement effectué par le scripteur 5 sur la piste 1 de la bande et fournit donc un signal électrique proportionnel à 2 h GI (z + h). Ce signal est appliqué à une première entrée d'un additionneur algébrique 9, par l'intermédiaire des conducteurs 7 et 8. Un second lecteur 10 disposé du même côté que le lecteur 6 par rapport au scripteur 5, mais à une distance double (correspondant à 2 h sur l'échelle de la bande) fournit un signal proportionnel à la valeur lue sur la deuxième piste 2 de la bande. Ce signal est-appliqué à la seconde entrée de l'additionneur algébrique 9 par l'intermédiaire des conducteurs 11 et 12. Les bornes de sortie 1 et 14 de l'additionneur algébrique 9 sont connectes à un scripteur-effaceur 15 qui est disposé exactement en regard du scripteur-effaceur 5 (même abscisse le long de la bande magnétique =). Dans ces conditions le scripteur 15 imprime sur la piste 2 de la bande magnétique un signal G (z) qui est la somme algébrique des signaux fournis par les lecteurs 6 et 10, c'est-à-dire tel que G (z) - 2 h G' (z + h) + G(z + 2 h) D'après la relation écrite ci-dessus ce signal représente donc à une constante près, (qutil est facile de calculer en considérant la mesure efvec- tuée pour une position de la sonde située en regard dtune couche gcologiqlle de caractéristiques connues, par exemple d'une couche voisine de la surface du sol) la valeur locale à chaque niveau (et non plus seulement moyenne) du paramètre physique étudié (résistivité électrique, vitesse de propagation des ondes acoustiques). Bien entendu le fonctionnement du dispositif illustré suppose que la fonction G (z) soit connue au début de l'enregistrement par le scripteur 15, pour une épaisseur de terrain au moins égale à 2 h. I1 suffit à cet effet d'entimer la valeur de.G (z) sur un intervalle suffisant pour lequel il n'y a aucune variation de la valeur moyenne mesurée G (z) (ce qui se traduit par #' (z)= 0 correspondant à la traversée d'une couche homogène d'épaisseur au moins égale à 2 h L'estimation ainsi effectue donnera une marge d'incertitude sur )es valeurs locales G (z) obtenues pour les différents niveaux de la sonde dans le puits. Cependant, la formule de récurrence ci-dessus montre que lterreur absolue sur G (z) sera la :nume pour tous les niveaux de la soude. I1 sera par conséquent facile de 1'éliminer en déterminant pour une couche géologique de caractéristique connue, par exemple voisine de la surface du sol, la différence entre la valeur réelle de G et la valeur fournie par l'application de la méthode selon l'invention. Le signal électrique représentatif de G (z) apparaissant aux bornes 1= et 14 de l'additionneur algébrique 9 peut Acore appliqué à un dispositif d'enregis- trement 16 par l'intermédiaire des conducteurs 17 et 18. Ce dispositif comportera, par exemple, une bande de papier, dont le déroulement est asservi au déplacement de la sonde dans le puits, ce qui permettra une lecture directe des valeurs locales G (z) dans le puits aux différentcs profondeurs. R E V E N D I C A T I 0 N 8- L. Méthode pour déterminer les valeurs locales d'un paramètre physique du sol, aux différents niveaux d'un sondage, à partir des valeurs moyennes de ce paramètre pour des intervalles de mesure successifs de même hauteur le long du sondage, chacune de ces valeurs moyennes étant rapportée à une cote moyenne de l'intervalle de mesure, dans laquelle, pour chaque cote de mesure, on détermine le produit de la valeur de la dérivée du paramètre, par rapport à la cote de mesure, par la hauteur de l'intervalle de mesure, ce produit étant sensiblement égal à la différence des valeurs locales du paramètre considéré aux deux niveaux délimitant l'intervalle de mesure de part et d'autre de ladite cote moyenne de mesure, et en ce qu'on déduit, de proche en proche, par récurrence, à partir d'une valeur locale du paramètre considé ré, les valeurs locales du paramètre, aux différents niveaux des terrains entourant le sondage. 2. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle le paramètre physique du sol étudié est sa résistivité électrique. 3. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle le paramètre physique étudié est la vitesse de propagation d'ondes acoustiques dans le sol. 4. Appareillage pour déterminer les valeurs locales'd'un paramètre physique du sol aux différents niveaux d'un sondage, comportant des moyens de déroule ment d'une bande d'enregistrement à une vitesse proportionnelle à la vitesse de déplacement d'une sonde de mesure dudit paramètre dans le sondage ladite bande d'enregisrement ayant deux pistes, des moyens d'enregistrement, sur une première de ces pistes, du produit L 2 h C'(z)J de la dérivée première du paramètre mesuré, par rapport à la cote moyenne de mesure, par la hauteur de l'intervalle de mesure, des moyens de lecture de la valeur dudit produit sur la première piste, situés à une distance desdits moyens d'enregistrement correspondant, l'échelle de la bande, à la moitié dudit intervalle de mesure, lesdits moyens de lecture étant adaptes à fournir un premier signal électrique proportionnel à la valeur lue 2 h G'(z + h)dudit produit, des moyens de lecture sur la seconde piste, situés du même côté que lesdits moyens de lecture sur la première piste par rapport auxdits moyens d'enregistrement dans le sens de défilement de la bande, mais à une distance double de ceux-ci, lesdits moyens de lecture de la seconde piste étant adaptés à fournir un second signal électriqueCG (z + 2 h) proportionnel à la valeur lue de l'intensité d'un signal enregistré sur la seconde piste, des moyens de sommation connectés auxdits moyens de lecture sur la première et sur la seconde piste respectivement et adaptés à fournir sur leurs bornes de sortie un signal résultant égal à la somme algébrique dudit premier et dudit second signal électrique, et des moyens d'enregistrement dudit signal résultant, sur la seconde piste de la bande, connectés aux bornes de sortie desdits moyens de sommation et ayant même abscisse le long de la bande que lesdits moyens d'enregistrement sur la première piste, ledit signal résultant étant représentatif de la valeur locale du paramètre mesuré, au même niveau du sondage que ladite cote moyenne de mesure.