Brevet FR2489531A2 — publié le 19820305

FR 2489531 A2 19820305 FR 8019170 A 19800904 La présente invention concerne un perfectionnement à la méthode et aux dispositifs decrits dans le brevet principal, relatifs à la mesure de la résistivite électrique de formations géologiques. La sonde de mesure selon le brevet principal est introduite dans un sondage traversant des formations géologiques. Elle délivre des signaux traites par un appareillage de surface, La sonde comporte un corps équipé d'un ensemble d'électrodes comprenant une électrode centrale, au moins deux électrodes de garde et deux groupes d'électrodes de mesure disposés symétriquement par rapport à l'électrode centrale.Les électrodes sont électriquement independantes et la sonde comporte des alimentations électriques reglables séparément les unes des autres et qui comprennent une alimentation en courant électrique de l'elactrode centrale et une alimentation en courant électrique pour chacune des électrodes de garde, des moyens de traitement de signaux representatifs des potentiels électriques des différentes électrodes et des courants électriques émis par ltélec- trode centrale et les électrodes de garde et des moyens de réglage des courants delivrés par les différentes alimentations, ces moyens de réglage agissant en fonction de signaux délivrés par les moyens de traitement pour modifier les valeurs de courant autour de valeurs prédéterminées. Une telle sonde permet, par l'intermédiaire des courants émis par les électrodes de garde, de modifier à volonté la focalisation du courant émis par l'electrode centrale. Les mesures effectuées caractérisent alors une zone plus ou moins importante des formations géologiques entourant le sondage. Lorsque la sonde comporte seulement deux électrodes de garde, l'épaisseur de la couche géologique dans laquelle est émis le courant de ltélectrode centrale varie avec la focalisation. Dans le mode perfectionné de réalisation proposé par la présente invention, la focalisation du courant émis par l'electrode centrale et l'épaisseur de la couche geologique traversée par le courant électrique émis par ltélectrode centrale peuvent être réglées indépendamment, ce qui facilite la comparaison des mesures. L'invention pourra etre bien comprise et tous ses avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures annexées, parmi lesquelles - la figure 1 represente schématiquement la sonde selon la présente invention, - les figures 2 et 3 montrent des courbes de fonctionnement de la sonde, et - la figure 4 schématise partiellement l'appareillage électronique associé à la sonde. La figure 1 montre, à titre d'exemple non limitatif, une sonde du type de celle illustrée sur la figure 4 du brevet principal et pourvue des perfectionnements proposés par la pressente invention. La sonde comporte un corps C équipé olélectrodes reliées à un ensemble de traitement et d'alimentation T incorporé à la sonde. Comme dans le brevet principal, la sonde est supportée par un câble de manoeuvre et l'ensemble T est relié par un câble de transmission L à un appareillage A de traitement de surface. Pour la clarté de la figure, l'ensemble T, le câble L et ltappareillage de surface A ne sont pas représentés sur la figure 1. La sonde est pourvue d'une électrode centrale Ag qui émet dans le terrain un courant i qui se referme sur la masse constituée par la gaine des appareils exposée à'la boue, par l'armature du câble ou par une électrode (non représentée), située par exemple en surface à une certaine distance du sondage. De part et d'autre de l'slactrode centrale Ag deux groupes d'électrodes sont disposés de préférence symétriquement. Chaque groupe comporte au moins deux électrodes de garde. Dans exemple illustré par la figure 1 la sonde comporte de chaque côt de l'électrode centrale deux électrodes de garde référencées respectivement A1, A'1 et A2, A' 2 Ces électrodes émettent dans les formations géologiques des courants I1, I'1, 12 et I'2 respectivement, qui peuvent être réglés indé pendammant les uns des autres en phase et en amplitude. Les courants de garde I1, I'1, I2 et I'2 se referment sur des électrodes plus ou moins éloignées, schématisées en B1 et B2. Entre l'slsctrods centrale A0 et le groupe d'électrodes de garde A1 -A'1 sont placées les électrodes de mesure M1, M2, M3, M4... tandis qu'entre l'électrode centrale et le groupe d'électrodes de garde A2-A'2 sont placées les électrodes de mesure M'1, M'2, Mt3, M'4 Le rôle et le branchement électrique de ces électrodes de mesure sont indiqués dans le brevet principal et ne seront pas exposés en détail ici.On rappelle seulement que ces électrodes servent à contrôler l'évo- lution du potentiel électrique entre l'électrode centrale A0 et les alec- trodes de garde, pour déterminer à quelle distance de de centrale le gradient de potentiel est nul de part et d'autre de ltélec- trode centrale A0 et connaître l'épaisseur 2Q de la couche de terrain dans laquelle est injecté le courant i. On indique ci-dessous les résultats obtenus pour une sonde ayant de part et d'autre de l'électrode centrale A0 deux électrodes de garde A1 -A'1 et A2-At2o L'électrode centrale est à une distance d = 1 mètre des électrodes A1 et A2 et à une distance d' = 2 mètres des électrodes A'1 et A'2. Le courant électrique émis par l'électrode centrale est maintenu constant et de valeur égale à 1 mA.Dans ces conditions, pour observer un gradient de potentiel nul à une distance # = 0,4 mètre de l'électrode centrale Ag, il a fallu donner aux courants I2 et I'2 ou I1 et I'1 les valeurs suivantes en milieu homogène. I1 = I2 -1 0 2 2,45 2,60 2,75 2,85 2,95 en mA I'1 = I'2 39,2 28,8 8 3 1 0 -1 -2 I1 = I2 3 3,12 3,24 3,47 3,71 4 4,2 4,7 en mA I'1 = I'2 -3 -4 -5 -7,5 -10 -13 -15 -20 en mA R 2 1,65 1,5 1,2 1,1 1 0,9 0,8 en m Dans ces mesures R représente le rayon d'investigation de la sonde et les valeurs négatives des courants correspondent à une opposition de phase entre les courants électriques. Le rayon d'investigation R est défini comme la distance théorique dans les terrains d'où provient au moins 90% du signal de tension mesuré sur l'électrode centrale. Ces valeurs ont été reportées sur le graphique de la figure 2 qui montre en trait continu la fonction I2 = f (I'2) et en trait mixte la fonction R = g (I'2). Le graphique de la figure 3 représente sous une autre forme les menas indications en affectant à la valeur de 12 pour laquelle I'2 = O la valeur 100% et vice versa. La valeur de I2 exprimée en % est représentée par la ligne continue, la valeur de 112 exprimée en % est représentée en trait interrompu, tandis que la valeur de R correspondante est indiquée par la ligne en trait mixte. Dans ce cas particulier, on a pu montrer que la relation entre les paramètres de construction de la sonde (d, d'), les valeurs des courants émis par les électrodes (i, I'1, I2, I1 et I2) et la distance à laquelle apparat un gradient de potentiel nul est On voit donc, comme le représente schématiquement les parties inférieure et supérieure de la figure 1 qu'en modifiant les valeurs de courants des électrodes de garde, la zone d'investigation de la sonde peut être modifiée sans changer l'épaisseur de la couche de terrain dans laquelle circule le courant i. La figure 4 représente schématiquement une partie de l'appa- reillage électronique T associé à la sonde et relié par le câble L à 11 appareillage de surface A. Cet appareillage est semblable à celui décrit sur la figure 5 du brevet principal. Il comporte en plus des alimentations en courant des électrodes de garde supplémentaires. Seule l'alimentation 105' de l'électrode A'1 a été représentée. Un détecteur 107' indique la valeur du courant I1 qui est transmise au convertisseur analogique 119, tandis que le réglage de l'intensité délivrée par l'alimentation 105' est assurée par un signal produit par le comparateur 121. Bien entendu, des modifications pourront être apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Il sera possible, par exemple, de prévoir plus de deux électrodes de garde de part et d'autre de l'électrode centrale Ag. REVENDICATIONS 1. - Méthode selon la revendication 3 du brevet principal mettant en oeuvre deux couples d'électrodes de garde situées symétriquement par rapport à l'électrode centrale, caractérisée en ce que l'on règle indépendamment l'une de l'autre les valeurs des courants de chaque électrode de garde. 2. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on donne aux courants de garde différentes valeurs qui ne modifient pas la distance à l'électrode centrale des deux niveaux du sondage où le gradient du potentiel est nul. 3. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on règle les courants émis par les électrodes de garde d'un méme couple de sorte que soit satisfaite la relation suivante : dans laquelle I représente le courant émis par l'électrode de garde la plus proche de l'électrode centrale, d la distance de cette électrode de garde à l'électrode centrale, ss Ria distance à l'électrode centrale où apparaît le gradient de potentiel nul, I' le courant émis par l'électrode de garde la plus éloignée de l'électrode centrale et d' la distance de cette électrode de garde à l'électrode centrale.