Brevet FR2132677A1 — publié le 19721124

La présente invention concerne un appareil perfectionné de diagraphie par résonance magnétique nucléaire, ainsi qre son procédé de tiise en oeuvre, ex plus précieémeut un tel appareil à bobines croisées, fonctionnant de façon satisfaisante lorsque le 5 champ magnétique permanent est perpendiculaire à l'axe du trou du puits. Selon l'invention, un dispositif d1interruption et de réglage de courant est. relié aux bobines de polarisation et réceptrice de 3,'appareil de àiagrapliie de manière à établir deux champs magnétiques dans la formation, les champs et asso-10 ciés à un champ magnétique résultant H dont la direction est décalée de. façon réglée, par rotation, de manière que la polarisation M associée aux protons des atomes d'hydrogène des fluides de la formation prenne de nouvelles directions avant la précession autour du champ magnétique terrestre, le champ est créé jjar 15 passage d'un faible courant dans la bobine réceptrice après dés-activation du circuit de détection de précession de protons. Selon le procédé de l'invention, le décalage de la polarisation M a lieu pour w.:-o vitesse angulaire relativement faible ("adiabati-quement,r), en comparaison de la fréquence de larmor pour la pré-20 cession des protons dans le champ H^, grâce au réglage de la vitesse de décroissance du champ H en présence du champ H^. l'amplitude du champ est supérieure, au champ magnétique terrestre, mais très inférieure au champ H de.polarisation avant sa coupure. La diagraphie par résonance magnétique nucléaire facilite , .de 25 la détermination de la teneur en fluide libre et/la perméabilité au fluide des formations terrestres par distinction entre les protons subissant une précession et ceux qui n'en subissent pas, ainsi que la différentiation de l'eau et du pétrole entourant le trou d'exploration. Lors de la détection des fluides dans les for- /o:9 30 mations terrestres,/déplace habituellement une sonde de diagraphie dans un puits pénétrant dans la formation à une profondeur prédéterminée. Lorsque la sonde est disposée à proximité de parties du trou, 3.es signaux de résonance magnétique nucléaire sont créés et détectés en provenance des fluides autour du trou. Lorsqu'on 35 établit et détecte ces signaux, les protons des atomes d'hydrogène des fluides, qu'il s'agisse d'eau ou d'hydrocarbures, sont d'abord alignés sur le champ fort de polarisation, puis peuvent reprendre BAD ORIGINAL 72 11567 2 2132677 un alignement sur le second champ, qui est habituellement le champ magnétique terrestre, les protons agissent comme de petits gyroscopes et présentent une procession autour de la direction du second champ. La précession des protons établit un champ magnétique rota-5 tii détectable par une bobine réceptrice, avec création d'un signal alternatif en tension. Ce signal est transmis au dispositif d'enregistrement à la surface de la terre. La relaxation des protons peut être mesurée à partir de la forme d'onde résultante du signal transmis/à partir de l'enveloppe d'une série de tels signaux, un tel 10 Dans / appareil de diagraphie, on peut utiliser une seule bobine, en travaillant en temps partagé, comme bobine de polarisation et de réception. Dans une variante, on peut aussi utiliser des bobines séparées de polarisation et de réception. Lorsqu'on utilise des bobines séparées, ce qui est le cas le plus courant, 15 chaque bobine comprend un seul tronçon de fil enroulé en un certain nombre de spires allongées suivant l'axe du trou ; chaque bobine est perpendiculaire à l'autre, de manière qu'elles|ae soient pratiquement pas couplées magnétiquement au cours du fonctionnement. Un tel système à bobines croisées possède plusieurs avanta-20 ges;notables : (1) la faible impédance mutuelle entre les bobines réduit fortement la pointe de tension dans le circuit récepteur au moment de la coupure du courant de polarisation ; (2) la construction est simple lorsque la bobine de pola- celle de 25 risation a une longueur supérieure à/la bobine de réception, de manière à permettre une polarisation totale en face de parties longitudinales de la formation avant l'arrivée de la bobine récep-avec trice,/ des vitesses notables de diagraphie, comme décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 402 343 ; 30 (3) comme les bobines de polarisation et de réception sont séparées, il est possible de les réaliser avec des caractéristiques différentes. Par exemple, il est souhaitable que les bobines réceptrices aient un facteur Q élevé et une fréquence d1 auto-résonance éj_evée, alors qu'une bobine de polarisation doit 35 avoir une faible résistance électrique et une conductibilité thermique élevée. Dans le cas des bobines séparées, on peut obtenir des caractéristiques optimales. BAD ORIGINAL t 72 11567 3 2132677 Bien que des bobines croisées présentent des avantages considérables, l1expérience montre qu'elles présentent entre autres plusieurs inconvénients. Par exemple? lorsque le champ magnétique terrestre est perpendiculaire à l'axe de la sonde de diagra-5 phie, c'est-à-dire lorsque le champ magnétique terrestre est perpendiculaire au trou à analyser? par exemple dans les régions proches de l'écuabcur magnétique de la terre, notamment au Venezuela ou dans des régions où des trous inclinés produisent le même effet, les résultats de l'analyse peuvent être très mauvais et 10 même souvent inexistants. On pense que l'orientation croisée des deuxjkobin.es par rapport à la direction du champ magnétique terrestre contribue notablement à l'obtention de tels résultats. L'invention concerne un nouvel appareil de diagraphie par résonance magnétique nucléaire, ainsi qu'un, procédé assurant un 15 fonctionnement efficace dans des régions où le champ magnétique terrestre peut être pratiquement perpendiculaire à l'axe du trou exploratoire. Plus précisément, suivant l'invention, la diagraphie par résonance magnétique nucléaire peut être réalisée même lorsque le 20 champ magnétique permanent est perpendiculaire à l'axe du trou dans lequel se trouve la sonde d'analyse. Après établissement du champ Hp de polarisation dans la formation terrestre dans laquelle les protons des fluides de la formation acquièrent une polarisation M magnétique nucléaire, l'invention assure la rotation angu-25 laire, avant la précession, de la polarisation M vers de nouvelles directions dans la formation, si bien qu'elle parait être créée par la bobine réceptrice et non par la bobine de polarisation. Le décalage angulaire de la polarisation M est obtenu par établissement d'un champ magnétique relativement faible dans la bobine 30 réceptrice, a la coupure du champ de polarisation par le dispositif d'interruption et de réglage du courant,. monté en série entre les bobines réceptrice et de polarisation, et une source de courant électrique.La vitesse de décroissance du champ H de polarisation en présence du champ doit être adiabatique en 35 ce que la vitesse de décalage angulaire de la polarisation M doit être faible en comparaison de la fréquence de précession de Lar-mor des protons dans le champ H^. Habituellement, le champ a BÂD ORIGINAL 72 11567 4 2132677 une intensité de l'ordre du dixième de celle du champ H , pour permettre la rotation de la polarisation J-I à une vitesse lente par rapport à la fréquence de précession de Larmor des protons dans le champ F . Ce dernier est maintenu, après la coupure'du 5 champ îî , puis la bobine l'éceptrice est coupée de la source de courant et est reliée à un dispositif de détection de précession de protons dans lequel une tension alternative est Induite D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-10 sortiront de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est un schéma d'un dispositif classique de diagraphie par résonance magnétique nucléaire, à bobines croisées, comprenant des bobines séparées de polarisation et de réception, 15 fonctionnant dans une région dans laquelle le champ magnétique terrestre H est perpendiculaire à la fois à l'axe du trou et au plan de la bobine de polarisation, la figure représentant les directions vectorielles du champ de polarisation et la polarisation M. les origines des vecteurs sont choisies arbitrairement 20 de manière à coïncider avec le centre géométrique de la bobine de polarisation. 11 faut cependant noter que les vecteurs et M associés aux autres points d'information ont des caractéristiques imposées par le dessin des lignes de flux existant en ces points ; la figure 2 est un schéma d'un dispositif classique de 25 diagraphie par résonance magnétique nucléaire à bobines croisées, fonctionnant dans une région dans laquelle le champ magnétique terrestre II est perpendiculaire au trou et perpendiculaire au plan de la bobine réceptrice, et elle représente le£?Ûirections vectorielles du champ H de polarisation et d'un champ magnétique induit 30 par la polarisation të, ainsi qu'un vecteur' associé au vecteur H G de sensibilité maximale de la bobine réceptrice ; la figure 3 est un schéma partiel du dispositif à bobines croisées de l'invention destiné à fonctionner efficacement dans des régions telles que représentées sur les figures 1 et 2 ; 35 les figures 4a et 4b sont des diagrammes montrant les formes d'ondosjbourant-temps utiles pour l'obtention des champs magnétiques , voulus, selon l'invention ; SAD ORIGINAL 72 11567 5 2132677 les figures 5 et G sont des schémas électriques permettant l'obtention des formes d'ondes des figures 4a et 4b j lajfigure 7a est une élévation des bobines croisées de l'invention. la bobine de polarisation étant présentée en bout et la 5 bobine de réception en élévation latérale ; la figure 7b est uns élévation latérale des bobines croisées de l'invention, la bobine de réception étant représentée en bout et la bobine de polarisation en élévation latérale ? et la figure 7c est une coupe suivant la ligne 7c~7o de la 10 figure 7b, et elle montre comment sont enroulées longitudinalement autour d'un noyau central les bobines réceptrices et de polarisation. La compréhension de l'invention est plus facile lorsqu'on a rappelé les principes de la diagraphie par résonance magnétique 15 nucléaire. On peut trouver une description plus complète dans de nombreux livres et articles de revues, de journaux scientifiques, la description qui suit établissant simplement quelques faits sans les prouver et omettant de nombreuses caractéristiques importantes qui ne sont pas intéressantes pour l'explication de l'in-20 vention. Un grand nombre de noyaux atomiques ont un moment angulaire qui estj selon les lois bien connues de la mécanique quanti que, égal à un multiple entier ou demi-entier de la constante de - Planck h divisée par 2 %, symbolisée par ïi . I est appelé spin 25 nucléaire ; sa valeur peut être égale 0,1/2, 1, 3/2, etc. Un noyau particulier ne change jamais de spin. La p3.upa.rt des noyaux magnetxque ayant un spin non nul ont un moment dipolaire/invsriant, référencé p., La seule relation connue entre le moment angulaire et le moment dipolaire est que les deux sont toujours parallèles 30 l'un à l'autre dans l'espace. Le rapport entre les deux quantités Y = lVl est appelé rapport gyromagnétique- (ou parfoj s magnéto-gyrique). Lorsqu'un système, par exemple une certaine quantité de gaa, de liquide ou de matière solide* comprenant un noyau parti-35 culier ayant un signe différent de zéro est disposé dans un champ magnétique H, il acquiert une aimantation nucléaire. Il faut un temps fini avant que s'établisse un équilibre thermique, mais BAD ORIGINAL 72 11567 6 2132677 une .fois celui-ci atteint, la polarisation reste fixe tant que le champ magnétique* qui varie avec des paramètres physiques tels que la température et la pression du système, reste constant. Avant que cet état ne soit atteint et depuis le moment auquel 5 est établi le champ magnétique* la polarisation nucléaire,et, en conséquence, le moment angulaire, se déplacent sous forme de ce qu'on peut appeler une précession, affectée par des forces de frottement. le phénomène provoqué par les forces de frottement et qui permet un système d'approche de l'équilibre thermique est appelé 10 relaxation. Le terme "précession" indique qu'il existe un déplacement dans lequel une quantité* par exemple un moment angulaire, reste d'amplitude constante, mais change de direction dans l'espace, sur un câne de vitesse angulaire constante. L'axe de ce cône est 15 parallèle à la direction du champ H ; l'angle au sommet du cône dépend de l'état avant le moment de l'établissement du champ, et de la fréquence angulaire w * qui est appelée précession de Larmor. Cette fréquence est égale à yll*, H* étant un champ magnétique au niveau du noyau. H* et H sont presque égaux, mais les 20 électrons voisins provoquent une légère différence due à l'écran magnétique. Au cours de la précession* au moins au cours 4* un moment en comparaison du temps de relaxation, la composante du moment angulaire et* en conséquence, aussi de l'aimantation, de la direc-25 tion du champ* est constante en amplitude. La composante perpendiculaire au champ est aussi d'amplitude constante, mais de direction variable. Elle tourne avec une fréquence angulaire w . L'influence des forces de frottement est la réduction de la composante perpendiculaire 3 us qu1 g/ce qu'elle s'annule et la modifica-30 tion de la composante parallèle jusqu'à ce qu'elle atteigne une valeur fixe. Lorsqu'on exprime à l'aide de la polarisation nucléaire M,la composante (la composante de M perpendiculaire au champ) est nulle après la relaxation* alors que la composante parallèle est égale* à l'état relaxé, à (1/3) (K]-t/K6) (1+1 )"I, 35 N étant le nombre de noyaux particuliers par unité de volume* 0 la température absolue en degrés E et E la constante de Boltzmann. La forme d'onde d'un tel signal, ou l'enveloppe ' 72 11567 7 2132677 d'une série de tels signaux permet de déterminer les temps de relaxation, ainsi que d'autres informations importantes pour la diagraphie. On se réfère maintenant à la figure 1." Celle-ci représente 5 sous forme schématique un appareil de diagraphie par résonance magnétique nucléaire, de type classique, comprenant des bobines perpendiculaires" de polarisation et de réception 13 et 14. Le champ magnétique terrestre H est perpendiculaire aux axes longitudinaux des bobines croisées et perpendiculaire au plan de la 10 bobine 13, comme par exemple cela est le cas dans les régions proches de l'équateur magnétique.de la terre, par exemple au Venezuela, ou dans un trou incliné présentant uns telle disposition du champ. Le passage d'un courant dans la bobine 13 crée un champ H de polarisation qui donne à son tour aux protons du fluide 15 une polarisation magnétique nucléaire M dans la direction indiquée. Ces vecteurs apparaissent centrés au centre géométrique de la bobine 13 de polarisation coïncidant avec l'axe magnétique pour la raison citée précédemment. Lorsque le champ Hp est supprimé, un nombre notable des i>rotons de la formation (ceux qui sont alignés 20 dans la direction représentée) ne présentent pas de précession autour du champ H , car ils sont déjà alignés sur celui-ci. Aussi, on obtient peu d'information sur le caractère des formations. magne tique Lorsque le champ/terrestre H est pratiquement parallèle au champ de polarisation, le déplacement des protons autour du champ H ' 25 produit un champ induit qui tourne,avec le temps, autour du champ dans la direction indiquée par les vecteurs et IIde la figure 2. Du fait de l'orientation du vecteur par rapport à la bobine réceptrice 14, cependant, le nombre de lignes de flux coupées par la bobine 14 est si faible que seul un si-30 gnal alternatif négligeable peut être créé.(A cet égard, il faut noter que le vecteur II ,coïncidant avec l'axe magnétique de la bobine 14, représenté sur la figure 2, indique la direction du champ magnétique résultant et provoque l'induction d'un signal alternatif maximal dans la bobinqfréceptriee 14). Même lorsque le 35 champ magnétique terrestre recoupe les d'eux plans des deux, bobines à des angles intermédiaires par rapport à ceux des figures 1 et 2, le signal alternatif créé dans les bobines réceptrices ne BAD ORIGINAL 72 11567 8 2132677 suffit habituellement pas pour donner des informations voulues pour la diagraphie par résonance magnétique nucléaire. Bien que le nombre des lignes de flux coupées par la bobine puisse être supérieur au nombre coupé lorsque le champ terrestre est perpen-5 diculaire au plan de la bobine réceptrice comme représenté sur la figure 2, les signaux alternatifs■créés sont encore si faibles qu'on ne peut pas en tirer une interprétation compréhensible. La figure 3 représente un appareil de diagraphie à résonance magnétique nucléaire capable de fonctionner au voisinage de l'équa--10 teur magnétique de la terre ou dans les trous inclinés, dans lesquels le champ magnétique a une orientation analogue. La formation 10 est traversée par un trou 11. Dans celui-ci se loge une sonde 12 de diagraphie. Dans celle-ci sont disposées des bobines 1J de polarisation et 14 de réception. La sonde 12 est élevée 15 ou abaissés dans le trou 11 pa^'lm câble 15 entraîné par une poulie 16 montée à demeure en 16a. Le circuit de commande de décroissance 17 est aussi monté dans la sonde 12. Ce circuit est relié au-dessus du trou à un dispositif 18 de minutage ainsi qu'à des alimentations 19 et 20 par des fils électriques 21. La bobine 13 20 de polarisation placée dans la sonde 12 est reliée électriquement au circuit 17 par des conducteurs électriques 22 et 23. La bobine 14 est aussi reliée au circuit 17 par un conducteur 24. Comme décrit en détail dans la suite du présent mémoire, la bobine 14 peut être reliée par le circuit 17 à une alimentation 20 ou par 25 l'intermédiaire d'un circuit récepteur 25. Ce dernier est relié au-dessus du trou par l'amplificateur 26 à un galvanomètre enregistreur 27 faisant partie du dispositif enregistreur portant la référence générale 28. La tension alternative induite dans la bobine 14 est enregistrée en fonction du temps sur le papier 33. 30 Les formes d'ondes en fonction du temps du courant provenant des alimentations 19 et 20 peuvent aussi être enregistrées en parallèle avec la tension alternative, à l'aide de galvanomètres 29 et 30 reliés aux alimentations 19 et 20 par les conducteurs 31. La figure 3 montre que l'amplitude du courant fourni par 35 les alimentations 19 et 20 peut être contrôlée constamment par un opérateur mesurant les formes d'ondes des traces produites par les galvanomètres 29 et 30. A cet égard, le courant fourni à la bad original 10 72 11567 2T32677 bobine 14 est très inférieur au courant fourni à la bobine 13 ; cependant » les forment).1 ondes du courant fourni par les galvanomètres 29 et 30 ne précisent pas clairement la différence qui existe en pratique » A cet égrrâ, le courant de lfalimentation 19 produit un ahzim) H de po 1 trirjation qui pont être à peu près dix p fois supérieur à un champ produit par l'alimenta.tion 20 qui fait passer un courant; dar.s la bobine réceptrice 14. Comme les axes magnétiques des bobines 13 et 14 sont perpendiculaires l'un à lfautre sur une partie essentielle de la formation associée, les champs H. et H sont perpendiculaires l'un à l'autre. Le papier 1? 33 est relié à la poulie 16 de manière que le générateur 34 de profondeur fournisse un enregistrement précis de la profondeur sur le bord du papier 33. la combinaison de la séquence temporelle connue programmée par le dispositif 18 et des informations sur 15 les formes d'ondes tracées par le galvanomètre 27 permet la détermination de l'indice de fluide libre des fluides de la formation entourant la sonde ou de la présence de pétrole et d'eau dans la formation voisine du puits. la bobine 14 ne reste pas couplée à l'amplificateur 26 20 pendant tout le cycle de diagraphie. Comme décrit en détail dans la suite du présent mémoire, au cours d'une partie du cycle de diagraphie, la bobine 14 est désaccouplée du circuit 25 par le circuit 17 et couplée par les conducteurs 21 à l'alimentation 20. 25 les figures 4a et 4b représentent quantitativement un pro cédé préféré dans lequel le réglage de l'amplitude du champ est assuré, les hauteurs H , II et IL représentées sur les dessins p © -i- correspondent aux intensités des champs magnétiques à une distance radiale choisie du puits. De façon plus détaillée,"la hau-30 teur H concerne l'intensité du champ de polarisation produit par la bobine 13, H concerne l'intensité du champ magnétique terrestre et l'intensité du champ magnétique produit par le passage du courant dans la bobine 14. La distance horizontale sur les figures représente le temps repéré par Tq, etc. Sur cette 35 figure, le temps marqué t.-0 est celui auquel commence la précession des protons dans les fluides de la 'formation. PAD ORIGINAL 72 11567 2132677 Lorsqu'on met en oeuvre le procédé de lrinventions la programmation sélective de 1Apparition de ces champs est ecnen-tielle. Ainsi» il faut citer certaines périodes èn cours du cycle de diagraphie. la période ? représente le passage du courant 5 dans la bobine de polarisation ; la période représente la décroissance après mise hors circuit de la bobine de polarisation au temps Tjt le courant décroissant exponentiellement coratae représenté. T représente la période pendant laquelle circule un 3? O courai t dans la bobine réceptrice, A cet égard,la période ï-p com-10 mence avant le d.ébut de la période T et l'intensité du champ est pratiquement nulle au temps . la forme des courbes des figures 4a et 4b est aussi importante .Comme la forme d'onde comprend une décroissance exponentiel- . le du courant de polarisation, on peut supposer que le champ créé 15 H décroît de manière analogue. Si la décroissance s'effectue en présence d'un champ de polarisation constant mais relativement failOe qui, dans de nombreux emplacements, est perpendiculaire, il peut se produire une variation adiabatique de la direction du champ magnétique résultant, la polarisation 20 M tournant en fonction du champ résultant de décalage, le terme "adiabatique" signifie que si la polarisation M est soumise à un champ magnétique résultant et si le champ tourne angulaire-ment avec une vitesse faible en comparaison de la vitesse de la précession de larmor dans le champ H , la polarisation M tourne 25 aussi avec le décalage angulaire du champ résultant. Ainsi, si, avant .la variation de la direction du champ résultant, la polarisation K présente une précession autour d'un champ suivant un certain angle, après une variation adiabatique de la direction du champ résultant, la polarisation M présente encore une précession du 30 môme angle autour du nouveau champ. Il faut que le champ H décrois se lentement comme représenté par la ligne courbe sur la figure 4a» Cependant, au temps % --0, le champ doit disparaître brutalement. Ceci est indiqué par les droites de la figure est / 5 4b. Si la vitesse/de 10 gauss par seconde ou plus au moment où 35 le champ est à peu près égal au champ magnétique terrestre H la polarisation H ne peut pas suivre la variation de direction du champ résultant, car le champ magnétique résultant fournit une BAD ORIGINAL 72 11567 11 2132677 vitesse angulaire bien supérieure à la vitesse imposée par la fréquence de précession de Larmor pour les protons placés dans le ebanp raagnétioue terrestre. Une telle variation est appelée variation brutale de la 5 direction du champ magnétique. Lorsqu'oijveut réduire aâiabatirjueaent le champ -H , il est nécessaire de faire varier le champ d'une valeur qui n'est pas supérieure - à l'intensité du champ en un temps égal. . à plusieurs cycles de précession du champ H^. Si ce dernier est d£ environ 10 10 gauss en un point choisi de la formation, la fréquence de précession dans le champ est d'environ 40 000 Ha, Ainsi, le champ H doii/etre modifié à une vitesse inférieure à 400 000 gauss par seconde pendant la période où. H et E. sont pratiquement égaux. P Les figures 5 et 6 représentent le circuit destiné à four-15 nir un chaup magnétique tel que représenté sur les figures 4a et 4b. Sur chaque figure, il existe deux circuits pratiquement séparés, un circuit de création de champ de polarisation H se trou- Jr vant à gauche du point 25 et un circuit de création séquentiel d'un champ magnétique ainsi que de détection de signaux de 20 précession en tension alternative étant disposé à droite du point 35. Un dispositif 18 de minutage de la figure 3 est supprimé, car la construction des circuits de minutage est bien connue des spécialistes. Bien que ce dispositif de minutage ne soit pas représenté, il est clair que tous les relais représentés, sont commandés 25 suivant une séquence programmée par création', des signaux électriques convenables. A cet égard,"il faut noter que tous les relais représentés, par exemple en 36a, 36b, 36c, 37a, 37b et 37c sur la, figure 5 et 38, 39a, 39b et 39c sur la figure 6 fonctionnent suivant des instructions pi'ograramces provenant du dispositif de minutage, 30 comme décrit en détail dans la suite. Lors de la description du fonctionnement du circuit des figures 5 et 6, on se réfère aux formes d'onde des figures On va d'abord décrire le fonctionnement en référence aux figurer. 4a et 5. Après mj.se en place de la sonde dans le puits, 35 on suppose que tous les relais sont, ouverts, dans les positions représentées sur la figure 5, sauf pour le relais 36a. Ainsi, du courant provenant de la bobine 19 de polarisation passe dans la BAD ORIGINAL 72 11567 12 2132677 bobine 13 de jjblarisation, .ie manicre à créer lo champ voulu II dans la formation.• A la fin de la période T > le relais %a pc s'ouvre et, siiaulta^ome-nt, les relais 30b et 36c se ferment et forment un circuit li-L parallèle relié à la masse et comprenant 5 une résistance 40 et la bobine 13. Au cours de la période de polarisation, les relais 37b et 37c sont ouverts, comme représenté, si bien que le circuit récepteur 25 n'est pas relié à l'amplificateur 2.6, Une résistance "Thyrite" 41 limite la tension créée dans la bobine 13 lorsque divers commutateurs sont ouverts. Cepen-10 dant, elle n'interfère pas avec les modifications du programme pour le réglage du courant nui doit circuler dans la bobine en fonction du temps. On décrit maintenant le fonctionnement en référence aux figures 4b et 5. Après le début de la période T , mais avant sa fin. pc 15 le relais 37a normalement ouvert est fermé et relié à la bobine 14 d'alimentation 20. A la fin de la période le relais 37a est ouvert. Simultanément, le relais 37b est commandé de manière à relier la bobine 14 à la résistance 42d'amortissement. De cette manière, les courants transitoires ne peuvent pas circuler dans 20 la bobine réceptrice, car ils pourraient interférer avec le retrait brutal du champ au temps f=0. Ensuite, le relais 37b est mis- hors tension parce que le relais 37c est mis sous tension, la mise sous tension du relais 37e assure la liaison du circuit 25 à la bobine 14 quelques instants après t=0. le signal résul-25 tant en tension alternative croit rapidement dans le circuit résonnant comprenant la bobine 14, la résistance 43 d'accord et la résistance 44 ; ces signaux passent dans l'amplificateur 26 et . parviennent au dispositif récepteur 28. On décrit maintenant le fonctionnement en référence aux 30 figures 4a et 6. lorsque le relais 38 se ferme, le courant de polarisation circule de l'alimentation 19 à la bobine 13. A la fin de la période T le relais 38 est mis sous tension et étape blit simultanément un circuit parallèle II—1 relié à la masse et comprenant une résistance 45 et la bobine 13. 35 On décrit maintenant le fonctionnement en référence aux figures 4b et 6. Au moment du cycle de diagraphie précédemment décrit et représenté, l'alimentation 20 est reliée à la bobine 14 BAD ORIGINAL 72 11567 13 2132677 par fermeture du relais 39a. A la fin de la période ïor : ou'on a décrits précédemment à propos des relais 37b et 5 37c de la figure 5. Lu fait de ce fonctionnement» les signaux alternatifs en tension croissent rapidement, passent dans l'amplificateur 26 et parviennent au dispositif enregistreur 28. On se réfère maintenant à la figure 7a qui montre que les enroulements 50 de la bobine 14 sont disposes sur une âme centrale 10 51 non magnétique.Une enceinte 54 entoure la bobine 14 de manière à protéger les enroulements et à maintenir la forme de la bobine. Perpendiculairement au plan de la bobine réceptrice et autour de sa face externe sont disposés les enroulements 55 de la bobine 13 de polarisation. Une seconde enceinte 56 entoure la bobine 14 po~ur 15 la protéger. Il est évident que la partie supérieure de la bobine dejbolarisation dépasse l1 extrémité supérieure de la bobine réceptrice, comme représenté sur la figure 7a, et que l'extrémité inférieure de la bobine de polarisation dépasse légèrement au-dessous de l'extrémité inférieure de la bobine réceptrice. Le 20 cette manière, l'opération de diagraphie peut être effectuée à une vitesse élevée dans le trou , comme décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique IT° 3 402 343. Les figures 7a et 7b montrent clairement que la bobine 14 aboutit à des fils 24 et 32 et la bobine 13 à des fils 22 et 23. 25 Ces fils passent dans le cable 15 de la figure 3, fixé à la sonde 12. Cette dernière comprend une fine enceinte dans laquelle sont placées les bobines croisées. Lorsque celles-ci sont en place, on introduit une charge non magnétique rigide 57» par exemple en polymère thermoplastique>. à l'intérieur de la sonde, de manière 30 à assurer que les bobines ne se désalignent pas lors du déplacement de la sonde dans le trou de mine. Les pièces rapportées 58 et 59 ont un rôle analogue et maintiennent la bobine réceptrice en position fixe par rapport à la bobine de polarisation. La figure 7c représente la construction des bobines croisées. 35 L1enceinte destiné à la bobine 14 entoure les enroulements 50 de la bobine réceptrice de manière à lui conserver sa forme. Une-seconde enceinte 56 de la bobine de polarisation entoure les enBAD ORIGINAL 72 11567 14 2132677 roulements 55 de cette bobine, de manière à lui conserver sa forme. La matière solide de charge 57» par exemple le polymère thernoplastique, entoure les enceintes 54 et 56 et remplit le vide entre ces enceintes et l'enveloppe de la sonde 12. 5 En conclusion, il faut noter que l1invention concerne d'im portantes découvertes concernant la diagraphie par résonance magnétique nucléaire dans les formations terrestres placées dans les régions voisines de l'équateur magnétique de la terre. Comme décrits. le champ de polarisation est d'abord établi par passage 10 d'un courant de polarisation dans une bobine de polarisation ayant un axe magnétique perpendiculaire à celui de la bobine réceptrice. Une fois que le champ a atteint une valeur constante, un faible courant passe dans la bobine réceptrice et crée un champ magnétique H^. Lorsque celui-ci a atteint une valeur constante, 15 le champ H est coupé de manière adiabatique. Le champ magnétique instantané résultant H^, formé par et le champ H qui décroît, est décalé angulairement avant que s'établisse la précession des protons autour- du champ magnétique terrestre. Lorsque le champ résultant H tourne, la polarisation M acquise par les protons 20 tourne à sa suite. Le champ magnétique induit par la polarisation M tourne aussi de manière à former un nouveau dessin magnétique avant la précession des protons. Le champ magnétique H^ induit par la polarisation M paraît avoir créé, après rotation5 un important champ de polarisation provenant de la bobine récep-25 trice. Lorsque la précession a lieu, le champ magnétique induit H^ est aussi efficacement couplé à la bobine réceptrice. Un critère à suivre pour la détermination de la décroissance exponentielle du champ après la coupure en présence du champ •iiagnétique est que la rotation du champ magnétique résultant 30 doit être adiabatique. De plus, l'amplitude du champ Iî-^ peut être au moins le double, mais de préférence égale à quatre ou cinq fois celle du champ magnétique terrestre en un point radial disposé clans la formation, correspondant à la distance maximale par rapport au trou, pour que des signaux de résonance magnétique 35 nucléaire puissent être créés et détectés. "Un critère à suivre lors de la coupure du champ magnétique est que la coupure doit être brutale. Les effets transitoires dus à la coupure dejfl ne bad orignal 72 11567 15 -2132677 avec doivent- pas interférer/la mesure dos tensions alternatives induites dans la bobine réceptrice. Il est bien entendu que J*invention n'a été décrite et représentée qu'à titre.â'exemple préférentiel et qu'on'"pourra apporter 5 toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant eortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. 6AD ORIGINAL 1 72 11567 2132677 BKWCTlISAglOiS 1. Sonde de diagraphie par résonance magnétique nucléaire, à bobines croisées, destinée à la détection dans une formation terrestre traversée par un trou de la présence de fluides par 5 création, et détection de signaux magnétiques nucléaires provenant de protons des fluides de la formation, par alignement des protons dans une première direetion à l'aide d'un champ de polarisation II relativement intense, les protons acquérant une polarisation M, interruption du champ H et, lorsque les protons et la polarisait) tion acquise présentent une précession autour du champ magnétique terrestre, détection des protons lors de la relaxation vers un alignement avec le champ terrestre, ladite sonde étant caractérisée en ce qu'elle est destinée à donner des résultats efficaces de diagraphie dans les formations terrestres des régions proches de 15 l'équateur magnétique de la terre ou dans des trous inclinés dans lesquels le champ magnétique est pratiquement perpendiculaire à l'axe du trou, la sonde comprenant des bobines séparées croisées de polarisation et de réception ayant des axes . magnétiques perpendiculaires l'un à l'autre, des 20 dispositifs destinés à reliei/cyeliquement une source de courant et un. dispositif destiné à la détection de la précession des protons / rapport,aux bobines, de manière h créer et détecter des signaux de résonance magnétique nucléaire des protons de la formation, le dispositif de connexion cyclique comprenant un dispositif d'in-25 terruptionjst de réglage du courant destiné, à décaler angulairement et adiabatiquement par rapport au champ magnétique terrestre la dans polarisation M / des directions efficaces avant la précession autour du champ terrestre. 2. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que 30 le dispositif d'interruption et de réglage du courant comprend un dispositif de commutation destiné à relier sélectivement la source de courant à la bobine réceptrice, de manière à créer un champ de polarisation relativement faible, puis à dissocier la source de courant de la bobine de polarisation après l'intro- 35 duction du champ en interrotapant la création du champ intense II en présence du champ faible IL . p l BAD ORIGINAL 72 11567 17 2132677 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'interruption et de réglage du courant comprend une résistance d'amortissement montée entre la source de courant et la bobine de polarisation, de manière à régler la vitesse de 5 décroissance du champ H en présence du champ H-, et que ir le c'-.an-.p résultant II formé tourne à une vitesse faible en comparaison de la vitesse imposée par la fréquence de précession de larmor des protons dans le champ ILj. 4. Appareil de diagraphie par résonance magnétique nucléaire, 10 à bobines croisées, dans une formation terrestre dans laquelle le champ magnétique est pratiquement perpendiculaire à l'axe du trou de pénétration de la formation, la polarisation magnétique nucléaire M acquise par les protons des fluides de ladite formation étant modifiée avant la précession autour du champ magnétique terrestre 15 de manière à indiquer efficacement la présence de tels protons- ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend une bobine de polarisation ayant un premier axe magnétique et associée électriquement de façon cyclique pendant une première période à une source de courant électrique, de manière à créer un champ magnétique de 20 polarisation de façon que les protons de la formation au voisinage de la bobine de polarisation acquièrent la polarisation M, une bobine réceptrice voisine de la bobine de polarisation ayant un second axe magnétique pratiquement perpendiculaire au premier, reliée électriquement de façon sélective pour une seconde -période 25 à la source de courant électrique de manière à créer un champ magnétique relativement faible la seconde période commençant avant et se terminant après la fin de la première de manière à créer un temps de recouvrement relativement court, la bobine réceptrice étant aussi en contact sélectif avec 30 un dispositif de détection de précession de protons au cours d'une troisième période, de manière à"détecter la précession des protons autour du champ magnétique terrestre, un dispositif destiné à associer de façon réglable les bobines de réception et de polarisation à la source de courant et au dispositif de détection de pré-35 cession de protons au cours des première, seconde et troisième périodes, le dernier dispositif cité comprenant un dispositif d'interruption et de réglage du courant reliant la source de courant BAD ORIGINAL 72 11567 18 2132677 aux bobines de réception et de polarisation au cours du tempo de recouvrement, de manière que la polarisation M acquise par les protons de la formation- soit décalée angulairement et adiabatique ment par rapport au champ terrestre dans des directions effi-5 caces avant la précession autour du champ terrestre. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'interruption et de réglage du courant comprend une résistance dxamortissement montée entre la source de courant et la bobine de polarisation, de manière à régler la vitesse de 10 décroissance du champ H en présence du champ EL, et . que p x ■*- le champ résultant II formé tourne à une vitesse faible en comparaison de la vitesse imposée par la fréquence de précession de Larmor des protons dans le champ H,. 1 en ce nue 6 , Appareil selon l'une des revendications 3 et 5 caractérisé/ 15 la résistance d'amortissement et la bobine de polarisation forment un circuit parallèle R-L relié à la masse» de manière que le courant de polarisation passant dans la bobine de polarisation décroisse exponentiellement avec le temps. 7 . Appareil selon la revendication, 4» caractérisé en ce que 20 les bobines de polarisation et de réception ont chacune une forme rectangulaire délimitant un axe longitudinal pratiquement parallèle à l'axe du trou, chacun des premier, et second, axes magnétiques étant pratiquement perpendiculaire à l'axe du trou et à l'autre axe. 25 8 . Appareil selon la revendication 7 ? caractérisé en ce que la bobine de polarisation pratiquement rectangulaire a dans la sonde une longueur efficace supérieure à celle de la bobine réceptrice pratiquement rectangulaire, la longueur supplémentaire de la bobine de polarisation étant tournée dans le sens du déplace-30 ment de la sonde de manière à permettre la polarisation efficace des protons dans des parties successives de la formation avant l'arrivée de la bobine de réception. BAD ORIGINAL 72 11567 19 .2132677 9• Procédé de détection dans une formation terrestre traversée par un trou de la présence de fluides par création et détection des signaux de résonance mogné tique nucléaire provenant de protons du fluide do la formation, par alignement-des protons 5 dans une première direction à l'aide d'un champ de polarisation H relativement intense, les protons acquérant une polarisation nucléaire par interruption ou champ H et, lorsque les protons P et la polarisation I-î présentent une pré cession autour du champ magnétique terrestre} la détection des protons lors de la relaxa-10 tion vers Iealignèrent avec le champ magnétique terrestre, ledit procédé, destiné à donner des résultats efficaces dans les formations terrestres des régions voisines de l£équateur magnétique de la terre ou dans les trous inclinés dans lesquels le champ magnétique terrestre est pratiquement perpendiculaire à 1' axe du 15 trou, étant caractérisé en ce qu'on place des bobines séparées et croisées de polarisation et de réception dans le trou au voisinage de la région longitudinale de la formation terrestre, de manière que les axes magnétiques des bobines soient pratiquement perpendiculaires l'un à l'autre, on applique un courant de polarisation 20 à la bobine de polarisation pendant une première période de manière à créer le champ magnétique H , de manière que les .protons.placés dans la région de la formation soient polarisés et acquièrent la polarisation K, on applique un faible courant à la bobine réceptrice de manière à produire un faible champ magnétique pendant 25 une seconde période, on -règle les deux périodes de manière que la seconde commence avant et se termine après la fin de la première période, de manière à délimiter un temps de recouvrement relativement court, on règle au cours du temps de recouvrement la cou- Dure du char-ip de polarisation et la décroissance du champ H en P 30 présence du champ de manière que la polarisation M acquise par les protons de la formation soit décalée angulairement et adiabatiqi.eKent par rapport au champ terrestre dans des directions utiles avant la procession autour du champ terrestre, et, après la fin de la seconde période, on relie la bobine réceptrice à 35 un dispositif de précession des protons pendant une troisième période de manière à détecter les protons subissant une précession. aAD ORIGINAL IL... 72 11567 20 2132677 1Q. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la coupure du courant de polarisation, et donc la vitesr.e de décroissance du ehanp H , sort telles qi-'un champ magnétique ré gui P .es;t tant II forcio par les chatips H et IL/décale anrulairement à une r pl. vitesse, inférieure à la vitesse imposée par la fréquence de pré-cession de Larm'or des protons dans le champ 11^. 11 .• Procédé scion la revendication 10, caractérisé en ce que la décroissance est exponentielle en fonction du temps. bad original