Brevet FR2428847A1 — publié le 19800111

La présente invention se rapporte à des systèmes et à des procédés de diagraphie de sondage et concerne plus particulièrement des procédés et des systèmes de diagraphie élec- trique. La présente invention- présente certains avantages sur les systèmes de diagraphie électrique anterieurs dans lesquels le signal de sortie d'un circuit ET-est applique à un intégrateur situe dans un instrument de diagraphie logé à l'intérieur d'un trou de forage. Toutefois, à cause des variations de température qui se produisent dans le trou de forage, des écarts considérables ont été constatés dans ce type de dispositif de mesure. L.3- présente invention représente un perfectionnement sur ce aispo- sitif antérieur, puisque ces résultats ne sont pas affectés par les variations de la température se produisant dans le trou de forage.De plus, des mesures plus fines peuvent etre obtenues en utilisant la présente invention. L'invention permet aussi de corriger les erreurs connues et de réaliser un étalonnage interne. Selon l'invention, un système de diagr?phie électrique comprend un instrument de sondage apte à passer dans un trou de forage traversant une formation géologique, un câble électrique et une installation électronique de surface. L'instrument de sondage comprend un émetteur qui induit des signaux électriques de haute fréquence dans la formation géologique. L'instrument comprend aussi deux précepteurs espacés d'lino distance prédéterminée et qui produisent des signaux de fréquence inter mediaire qui correspondent à l'énergie électrique reçue de la formation géologique. Les signaux de frequence intermediaire sont transportés à la surface par le câble electrque. L'installation électronique de surface comprend des ds-ecteurs de passage par zero ou plus brievement ie; "détecteurs de zéro" asque détecteur reçoit du câble un signal de frequence intermédiaire différent et produit un signal dont les variations d'amplitude sont représentatives du passage par zéro du signal de fréquence intermédiaire qu'il a reçu.Une source d'impulsions d'horloge dont la frequence est sensiblement plus grande que celle des signaux de fréquence intermédiaire est également prévue. Un circuit logique reçoit les signaux du détecteur et les impulsions d'horloge et produit des groupes d'impulsions d'horloge en accord avec les signaux du détecteur. Le nombre des impulsions d'horloge composant chaque groupe correspond à la constante diélectrique de la formation géologique étudiée. D'autres caracteristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, nullement limitatif, en référence au dessin annexe, dans lequel - la figure 1 est un schéma par blocs simplifié d'un système de diagraphie électrique conforme à la présente invention, - les figures 2A à 2G sont des graphiques représentant des tensions qui apparaissent au cours du fonctionnement du système de la figure 1, - la figure 3 est un schéma par blocs détaillé de l'installation électronique de surface du système de la figure 1. En se référant à la figure 1, on voit un systeme de diagraphie électrique de sondages qui comprend un instrument de sondage 1 apte à être introduit dans un trou de forage traversant une formation géologique. L'instrument 1 comprend un émetteurS, qui peut être d'un type classique, et qui produit un signal de haute fréquence dans une bobine 7 destinee à induire de l'énergie électrique ayant cette fréquence dans la formation géologique. Des bobines de réception 9 et 11, espacées d'une distance prédéterminée, reçoivent l'énergie électrique ainsi induite dans la formation géologique et fournissent respectivement des signaux correspondants à deux mélangeurs 14 et 16. Les mélangeurs 14 et 16 reçoivent d'une source 17 un signal local E1, ayant une certaine fréquence et produisent des signaux de fréquence intermédiaire E3 et E4 qui sont respectivement appliqués à des amplificateurs 19 et 20. Les amplificateurs 19 et 20 produisent respectivement des signaux E5 (représentés sur la figure 2A) et E6 (représentés sur la figure 2B). Des éléments de retroaction 24, 26 assurent un réglage automatique du gain des amplificateurs 19 et 20. Les signaux E5,E6 sont transmis à la surface au moyen d'un câble 30 et sont appliqués aux appareils électroniques 31 qui s'y trouvent. En se référant maintenant à la figure 3, on voit que les appareils electroniques de surface 31 comprennent des détecteurs de passage par zéro 33,34 qui reçoivent respectivement les signaux E5 et E6. Chaque détecteur de zéro 33 ou 34 produit un signal dont l'amplitude passe d'un premier niveau logique à un second niveau logique chaque fois que le signal correspondant E5 ou E6 passe par zéro. Les detecteurs 33,34 produisent respectivement les signaux E7 et Eg que montrent les figures 2C et 2D. Les signaux E7, Eg sont appliqués à un circuit OU exclusif 38 qui produit le signal représenté sur la figure 2E qui est appliqué à un circuit ET 40. Un interrupteur unipolaire manuel à deux positions 42 permet soit de transmettre la tension positive V qu'il reçoit, soit une position pratiquement nulle représentée par une connexion de masse. La tension de sortie de l'interrupteur 42 est appliquée à un inverseur 43 qui, après inversion, l'applique à un circuit ET 40. L'interrupteur 42 permet de sélectionner une position de mesure et une position d'étalonnage. La position de mesure va être décrite ci-après. Quand l'interrupteur 42 a eté placé de façon à transmettre une tension nulle, l'inverseur 43 délivre un niveau logique élevé qui active le circuit ET 40 et fait qu'il produit un signal de sortie de niveau élevé quand le circuit OU exclusif 38 produit en meme temps un niveau de sortie élevé, et un niveau de sortie bas quand le circuit OU exclusif 38 produit un niveau de sortie bas. Le signal de sortie du circuit ET 40 est appliqué, à travers un circuit OU 45, à un autre circuit ET 47 qui reçoit des impulsions d'horloge E10 d'un oscillateur commandé par une tension 50. Les impulsions d'horloge E10 sont engendres comme suit. Le signal E7 du détecteur de zéro 33 est appliqué à un comparateur de phases 53 qui reçoit des impulsions E11 -d'un circuit de division par N 54. Le diviseur 54 delivre une impulsion E11 chaque fois qu'il a reçu un nombre N d'impulsions E10 de l'oscillateur 50. La tension de sortie du comparateur de phases 53 est appliquée à un filtre 57 qui, à son tour, applique une tension filtrée à l'oscillateur 50. L'oscillateur est commande par cette tension pour produire des impulsions d'horloge E10 à une fréquence N fois supérieure à la fréquence du signal E7. Quand la sortie du circuit OU 45 est à un niveau élevé et correspond ainsi à la différence des phases des signaux E7 et Eg, le circuit ET 47 transmet les impulsions E10 à un compteur à rebours 60. Le compteur 60 est capable de corriger les erreurs inhérentes à l'instrument de sondage. Le système peut être vérifié à la surface, dans l'air, pour déterminer la valeur de l'erreur. On préétablit la valeur de l'erreur dans le compteur 60 au moyen d'un reglage 63. Le réglage 63 peut, par exemple, comprendre plusieurs commutateurs a molette fournissant des signaux numériques au compteur 60.Les signaux de sortie du circuit OU 45 sont aussi appliqués à un multivibrateur monostable 64 qui produit une impulsion negative dont le bord antérieur remet le compteur 60 à zéro, tandis que son bord postérieur fait que celui-ci reçoit les signaux nume- riques du dispositif de préréglage 63. A mesure qu'il reçoit des impulsions du circuit ET 47, le compteur 60 compte à rebours jusqu'à ce qu'il arrive a zéro. En arrivant à zero, les sorties Q et T du compteur 60 sont respectivement à un niveau logique haut et bas, tandis qu'avant ces mêmes sorties Q et 4 sont respectivement à un niveau bas et haut. Ainsi, pendant le compte à rebours, la sortie Q est a un niveau bas et désactive le circuit ET 65, de sorte que les impulsions qui lui sont appliquées par le circuit ET 47 ne passent pas. Le circuit ET 65 est, aussi, partiellement conditionne ou preparé par le niveau de sortie élevé de 1 'in- verseur 43. Quand le compteur arrive à zéro, la sortie Q passe à un niveau élevé, activant ainsi complètement le circuit ET 65 qui, de ce fait, laisse passer les impulsions du circuit ET 47. Il est à noter qu'à cet instant un certain nombre d'impulsions, nombre qui correspond à la valeur d'erreur préétablie, n'ont pas été transmises par le circuit ET 65 de sorte que, un nombre d'impulsions correspondant à la grandeur de l'erreur, a été enlevé du nombre des impulsions traversant le circuit ET 65 qui, dans ces conditions, correspond effectivement à la constante diélectrique. Les impulsions de sortie du circuit ET 65 sont appliquées à un compteur 70 a travers un circuit OU 71. Le compteur 70 dénombre les impulsions et produit le signal de sortie correspondant à son total, signal qui est applique à un dispositif d'affichage 73 et à un dispositif d'enregistrement 75. Le dispositif d'enregistrement 75 pourrait être un enregistreur magnétique qui inscrit les signaux numériques sur une bande magnétique afin qu'il puisse être utilisé ultérieurement par un ordinateur. Le compteur 70 est aussi remis a zéro par l'impulsion du multivibrateur monostable 64. En position d'étalonnage, l'interrupteur 42 applique une tension positive V à l'inverseur 43 qui, à son tour, produit un signal de bas niveau, qui désactive les circuits ET 40 et 65. La désactivation du circuit ET 40 empêche que la différence de phases entre les signaux E5 et E6 influence le comptage. Le signal E7 du détecteur 33 est appliqué à un circuit ET 80 qui est activé par le signal de niveau éleve de l'interrupteur 42 et produit ainsi un signal de sortie élevé qui est transmis par le circuit OU 45 au circuit ET 47. 11 est à noter que le signal E7 est a un niveau élevé pendant la moitié de chaque cycle du signal E5 et à un niveau bas pendant l'autre moitie, de sorte que le niveau de sortie élevé du circuit ET 80 oblige le circuit ET 47 a transmettre les impulsions E10. Le nombre des impulsions E10 ainsi transmises correspond à la moitié du cycle du signal E5.En position d'étalonnage, le compteur a rebours 60 est préréglé sur un nombre détermine convenant pour l'étalonnage. Le signal de la sortie Q du compteur 60 est appliqué à un autre circuit ET 83 qui reçoit les impulsions transmises par le circuit ET 47 et qui est partiellement conditionne par le signal de niveau élevé de l'interrupteur 42. La sortie 4 du compteur 60 active le circuit ET 83 qui ainsi transmet les impulsions du circuit ET 47 jusqu'à ce qutil arrive à zéro. Quand le compteur arrive à zéro, le niveau de la sortie 4 devient bas, désactivant ainsi le circuit ET 83, de sorte que le nombre des impulsions dénombrées par le compteur 70 correspond au nombre préétabli dans le compteur 60 par les moyens de réglage 63. Le système de diagraphie électrique decrit cidessus permet d'induire de l'énergie de haute fréquence dans la formation géologique et de produire des signaux de fréquence intermédiaire conformement à l'énergie électrique reçue de la formation géologique a différents emplacements séparés par une distance prédéterminée. Ces signaux de fréquence intermediaire sont transmis à l'appareillage électronique installé à la surface où les signaux de fréquence intermédiaire sont traités pour produire des groupes d'impulsions d'une maniere telle que le nombre des impulsions composant chaque groupe correspond à la constante dielectrique de la formation geologique examinée. La présente invention prévoit, en outre, des moyens pour supprimer les erreurs connues dans le système et aussi pour étalonner celui-ci. REVENDICATIONS 1. Système de diagraphie electrique qui comprend un instrument de sondage incluant des moyens pour induire de l'énergie électrique de haute fréquence dans une formation géologique et, au moins, un premier et un second récepteurs espacés d'une distance prdéterminee, caractérisé en ce que lesdits recepteurs sont aptes à produire des signaux de frequence intermédiaire représentatifs de l'énergie électrique reçue de la formation ; un câble connecté aux recepteurs pour transmettre les signaux de fréquence intermediaire et une installation électronique de surface comportant des détecteurs de passage par zero connectés au câble afin de produire un premier et un second signal dont les variations respectives d'amplitude sont représentatives du passage par zéro du signal de fréquence intermediaire correspondant, une source pour produire des impulsions d'horloge à une frequence sensiblement plus grande que la fréquence intermédiaire et des portes connectées aux détecteurs et à la source d'impulsions d'horloge afin de produire des groupes d'impulsions d'horloge en accord avec les signaux des détecteurs, de sorte que le nombre des impulsions d'horloge de chaque groupe est représentatif de la constante diélectrique de la formation géologique considérée. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens connectés auxdites portes afin d'enlever de chaque groupe d'impulsions un nombre d'impulsions correspondant à une erreur connue. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de correction d'erreur comprennent un premier compteur connecté aux portes afin de compter le nombre des impulsions composant les groupes et pour produire un premier signal de sortie d'une certaine amplitude quand ledit compte ne dépasse pas la grandeur ou le compte de l'erreur et un signal d'une amplitude différente quand ledit compte dépasse la grandeur de l'erreur, des moyens connectés au premier compteur afin de remettre celui-ci à zéro avant chaque groupe d'impulsions et des moyens connectes aux portes et au premier compteur pour bloquer les impulsions dans chaque groupe d'impulsions quand le premier signal de sortie a la première amplitude et pour laisser passer les impulsions composant chaque groupe quand le premier signal de sortie a l'autre amplitude. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le signal de chaque détecteur a soit un niveau logique éleve, soit un niveau logique bas en accord avec le signal de fréquence intermédiaire qu'il a reçu, et en ce que les portes comprennent un circuit OU exclusif connecté aux deux détecteurs afin de produire un signal ayant un niveau logique elevé quand l'un des détecteurs produit un signal ayant un niveau logique élevé et un niveau logique bas quand les signaux des détecteurs sont tous deux au même niveau logique, et un circuit ET connecté à la source d'impulsions d'horloge, au compteur et au circuit de blocage, ainsi qu'au circuit OU exclusif afin de laisser passer les impulsions d'horloge composant un groupe au compteur et au circuit de blocage quand le signal du circuit OU exclusif est à un niveau logique élevé et pour bloquer les impulsions d'horloge quand le signal est à un niveau logique bas. 5. Systeme selon la revendication 4, caractérise en ce que les moyens de remise à zéro sont constitués par un multivibrateur monostable connecté au circuit OU exclusif afin de produire une impulsions quand le signal dudit circuit OU exclusif passe à un niveau logique élevé ; et en ce que le premier compteur comporte des moyens de préréglage afin de produire des signaux numériques qui correspondent à la grandeur ou au compte de l'erreur, ledit compteur, qui est un compteur à rebours, étant connecté au circuit ET, aux moyens de préréglage, au multivibrateur monostable et au circuit de blocage, ledit compteur étant remis à zéro par les impulsions du multivibrateur, afin de recevoir les signaux numériques des moyens de préréglage, ledit compteur décomptant les impulsions transmises par le circuit ET et produisant un premier signal de sortie appliqué au circuit de blocage ayant une première amplitude quand son compte est zéro. 6.Système selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un second compteur connecté au circuit de blocage et au multivibrateur monostable afin d'être remis à zéro par les impulsions de ce dernier et pour compter les impulsions transmises par le circuit de blocage, en produisant des signaux numériques qui correspondent au compte présent dans ledit second compteur et des mayens connectés au second compteur pour enregistrer des signaux numériques de celui-ci. 7Système selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens de preréglage sont reglables à la main pour produire des signaux qui correspondent soit à un compte ou à un compte d'erreur quand le système mesure la constante diélectrique, soit à un compte d'étalonnage prédétermine pendant l'étalonnage du système, et en ce que le compteur à rebours produit un second signal de sortie dont l'amplitude est à un niveau logique élevé quand le premier signal de sortie est à un niveau logique bas et est à un niveau logique bas quand le premier signal de sortie-est à un niveau logique élevé et en ce qu'il comprend également des moyens de commutation pouvant être actionnés à la main et qui sont connectés à un point situé entre le circuit OU exclusif et le circuit ET pour laisser passer les signaux du circuit OU exclusif vers le circuit ET quand le système mesure la constante diélectrique et pour faire passer les signaux de l'un des détecteurs au circuit ET pendant l'étalonnage du système, et un second circuit de blocage recevant le second signal de sortie du compteur à rebours afin de faire passer les impulsions produites par le premier circuit ET quand le second signal de sortie du compteur à rebours est à un niveau logique relevé et pendant l'étalonnage du système, et pour bloquer les impulsions du premier circuit ET quand le second signal de sortie est à un niveau bas ou quand le système mesure la constante diélectrique. 8.Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caracterise par des moyens connectes aux portes et à I 'un des détecteurs pour étalonner le système. 9. Système selon la revendication 8, caractérise en ce que les signaux de chaque detecteur sont soit à un niveau logique élevé, soit à un niveau logique bas en accord avec le signal de fréquence intermédiaire reçu par celui-ci et en ce que les portes comprennent un circuit OU exclusif connecté aux deux détecteurs afin de produire un signal ayant un niveau logique élevé quand l'un des détecteurs produit un signal ayant un niveau élevé et, un signal ayant un niveau logique bas quand les signaux des detecteurs ont tous deux le même niveau logique, et en ce qu'un circuit ET est connecte à la source d'impulsions d'horloge et au circuit OU exclusif pour laisser passer les impulsions d'horloge quand le signal du circuit OU exclusif est à un niveau logique élevé et pour bloquer ces impulsions d'horloge quand le signal est à un niveau logique bas en produisant ainsi des groupes d'impulsions. 10. Système selon la revendication 9, caractérise en ce que les moyens d'étalonnage comprennent un commutateur qui peut être actionné manuellement et qui est connecté à un point situé entre le circuit OU exclusif et le circuit ET pour laisser passer les signaux du circuit OU vers le circuit ET quand le système mesure la constante diélectrique et pour faire passer les signaux de l'un des detecteurs au circuit ET pendant l'étalon- nage du système de sorte que durant les mesures le nombre des impulsions composant chaque groupe d'impulsions produit par le circuit ET est représentatif de la constante diélectrique, cependant que pendant l'étalonnage, le nombre des impulsions de chaque groupe est représentatif d'un demi-cycle du signal de fréquence intermédiaire qui est fourni au détecteur et au premier compteur connecté au circuit ET afin de dénombrer les impulsions dans les groupes d'impulsions du circuit ET et pour produire un premier signal de sortie ayant une première amplitude quand le compte dans le premier compteur ne dépasse pas le compte d'étalonnage, et un signal ayant une amplitude différente quand ce compte dépasse le compte d'étalonnage,des moyens connectés au premier compteur pour remettre celui-ci à zéro avant l'arrivée de chaque groupe d'im- pulsions, des moyens pour produire un signal d'etalonnage pendant l'étalonnage du système et des moyens de blocage connectés aux moyens produisant les signaux d'étalonnage et au premier compteur pour laisser passer les impulsions de chaque groupe d'impulsions pendant l'a presence d'ut, signal d'étalonnage et quand le signal du premier compteur a une première amplitude et pour bloquer les impulsions de chaque groupe d'impulsions quand le signal du premier compteur a une amplitude differente ou en l'absence d'un signal d'étalonnage. 11. Procédé de diagraphie électrique qui consiste à induire une énergie électrique dans une formation géologique, à capter l'énergie électrique de la formation géologique à deux emplacements espacés d'une distance prédéterminée, caractérisé en ce qu'on produit dans le trou de forage des signaux de fréquence intermédiaire correspondant à l'énergie électrique reçue de la formation géologique ; on transmet les signaux de fréquence intermédiaire à la-surface ; on reçoit les signaux de frequence intermédiaire à la surface ; on produit pour chaque signal de fréquence intermédiaire reçu un signal de détection dont la variation d'amplitude est représentative du passage par zéro du signal de fréquence intermédiaire ; on produit des impulsions d'horloge ayant une fréquence sensiblement plus grande que la frequence intermédiaire ; et on produit un groupe d'impulsions d'horloge en accord avec les signaux de détection, ce qui fait que le nombre des impulsions d'horloge composant chaque groupe correspond a la constante diélectrique de la formation géologique considérée.