Brevet FR2530346A1 — publié le 19840120

PROCEDE Em T DISPOSITIF D'ACQUISITION DE SIGNTAUX SISTIQOUS DANTS t IT FORAGE La présente invention concerne l'acquisition de signaux sismiques à différents niveaux dans un forage, en réponse h la génération d'ondes sismiques par une source plac'e en surface ou au -voisinage de la surface. Lorsqu'on enregistre à différents niveaux dans un forage, au moyen d'un détecteur, les ondes sismiques produites par une source, on obtient une série de signaux sismiques que l'on regroupe, après traitement approprié, pour former un pro- fil sismique vertical L'analyse d'un tel profil fournit des indications très précieuses sur la structure des formations géologiques traversées par le forage, et notamment sur la posi- tion et le pendage des couches réflexives, y compris de celles qui sont situées h une profondeur plus grande que le fond du forage. Pour une analyse complète, il est nécessaire que des enregistrements soient effectués à un très grand nombre de niveaux différents, par exemple 200 ou davantage Cela demande un temps très long, d'autant plus que plusieurs mesures sont réalisées à chaque niveau afin d'améliorer la qualité des signaux. L'in-ention vise à r 4 aliser l'acquisition de signaux sismiques dans un forage de façon optimale du point de vue de la rapidité. L'invention a pour objet, selon un premier aspect, un procédé d'acquisition de signaux sismiques à des niveaux successifs dans un forage, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations suivantes: (i) on descend h un premier niveau, à l'aide d'un câble, une sonde comprenant un corps de sonde allongé, des moyens de détection d'ondes sismiques et un patin d'ancrage placé à l'extrémité d'un support articulé sur le corps, lequel support est maintenu en position fermée, sensiblement le long du corps, au cours de la descente; (ii) on déploie le support pour placer le patin en contact avec la paroi du forage; (iii) on applique au patin, par l'intermédiaire de son support, une force propre à l'ancrer dans la paroi; (iv) on actionne une source d'ondes sismiques pour produire au moins un signal de détection; (v) on applique au patin, par l'intermédiaire de son support, une force propre à le désolidariser de la paroi; (vi) on remonte la sonde à l'aide du câble jusqu'h un second niveau, le patin restant en contact avec la paroi sous l'action d'un organe élastique; (vii) et on recommence la séquence des opérations (iii) b (vi) pour les niveaux suivants. Le maintien en position ouverte du bras au cours des déplacements entre niveaux successifs représente un gain de temps important, puisqu'on évite ainsi d'avoir à fermer le bras à la fin des mesures à un niveau et à l'ouvrir à l'arrivée au niveau suivant. On met en outre à profit cette caractéristique pour réaliser une diagraphie des formations au cours de ces déplace- ments, par exemple une mesure de microrésistivité au moyen d'une électrode placée sur le patin et restant ainsi constam- ment en contact avec la paroi Cela permet de déterminer avec précision la profondeur des différents niveaux de mesure, par corrélation entre cette diagraphie et d'autres diagraphies réalisées dans le même forage. Selon un autre aspect, l'invention a pour objet une sonde pour l'acquisition de signaux sismiques h différents niveaux dans un forage, caractérisé par le fait qu'elle comprend: un corps allongé; des moyens de détection d'ondes sismiques placés dans le corps; un patin conçu pour être ancré dans la paroi du forage; un support de patin articulé sur le corps, et pou- vant occuper une position repliée sensiblement le long du corps; un organe élastique agissant sur le patin pour l'écarter du corps; un dispositif moteur capable de fournir un couple dans les deux sens de rotation; un dispositif d'embrayage monté -à la sortie du dispositif moteur; un dispositif de transmission monté entre la sortie du dispositif d'embrayage et le support de patin pour amener le patin à s'écarter ou à se rapprocher du corps suivant le sens du couple. L'invention sera bien comprise à la lecture de la des- cription ci-après, faite en référence aux dessins annexés. Dans' les dessins la figure 1 représente une installation pour la prospection sismique dans un forage; la figure 2 montre à plus grande échelle la sonde d'acquisition sismique représentée à la figure 1; la figure 3 est une vue schématique de la section d'ancrage de la sonde; la figure 4 montre en coupe axiale le dispositif de la section d'ancrage; la figure 5 montre un détail du dispositif d'accou- plement; la figure 6 représente l'articulation du bras d'an- crage sur la sonde; la figure 7 est une coupe selon le plan VII-VII de la figure 6; -'la figure 8 est une vue en coupe longitudinale du patin d'ancrage; la figure 9 montre le cnpteur de force log' dans le patin; la figure 10 montre le dispositif d'glectrode logé dans le patin. On a représenté a la figure 1 un forage d'explora- tion 10 traversant des formations géologiques Une source d'on- des sismiques 11 telle qu'un canon à air est placée en surface avec un certain décalage par rapport à la tête du forage Les ébranlements sismiques produits par la source sont détectés au lo moyen d'une sonde d'acquisition sismique 12 descendue dans le forage. La sonde 12 est suspendue à l'extrémité d'un câble électrique 13 Le câble 13 passe sur des poulies de la tour de forage 14 et est enroulé sur un treuil 15 porté par un équipe- ment de surface 16 L'équipement de surface fournit à la sonde 12, par l'intermédiaire du câble 13, l'alimentation électrique et les signaux de commande nécessaires à son fonctionnement Pn retour, les signaux sismiques produits par le sonde sont ache- minés par le câble et enregistrés par l'équipement de surface. Un dispositif schématisé en 17, associé au treuil 15, mesure le défilement du câble et permet de déterminer la profondeur de la sonde, en vue de faire correspondre à chaque signal sismique enregistré la profondeur de la sonde lors de l'enregistrement. Comme le montre mieux la figure 2, la sonde 12 com- prend essentiellement quatre sections: une section de détection , une section d'ancrage 21 au-dessus de la section 20, desti- née à assurer un couplage approprié de la section de détection avec la formation géologique, une cartouche électronique supé- rieure 22 reliée au câble par une tête de connection 23, et une cartouche électronique 24 formant l'extrémité inférieure de la sonde La cartouche 24 est reliée électriquement _ la tête 23 et contient des circuits pour le pré-traitement des sigraux de détection produits par la section 20 et un dispositif de télé- mesure constituant l'interface avec le câble 13 en vue de la transmission des signaux La cartouche supérieure 22 fournit la tension d'alimentation à la section d'ancrage en fonction de signaux adressés par l'équipement de surface et par d'autres sections de la sonde. La section de détection 20 comprend au moins un détecteur tel qu'un géophone ou un accéléromètre De façon appropriée, il est prévu trois détecteurs disposés selon une configuration triaxiale. Pour obtenir des signaux de qualité satisfaisante, il est indispensable de coupler de façon optimale la section de détection à la formation Pour cela, -la section d'ancrage comporte un patin 30 destiné à s'ancrer dans la paroi du forage et porté par deux bras 31 et 32 articulés sur le corps de la sonde, et au moins sensiblement parallèles, et du côté opposé au patin d'ancrage, la section de détection et la cartouche 22 comportent des éléments d'appui respectifs 33 et 33 a fournis- sant une surface de contact appropriée avec la paroi. La figure 3 est un schéma fonctionnel de la section d'ancrage La force d'ancrage est transmise au patin 30 par le bras inférieur 31 Le pivotement du bras 31 est provoqué par la translation d'une tige d'actionnement 34 La liaison entre le bras 31 et la tige 34 sera décrite en détail ci-après La force d'ancrage est fournie par un moteur asynchrone réversible 35 du type moteur-couple, muni d'un réducteur de sortie 36 et d'un frein électromagnétique 37 actif en l'absence de courant. L'arbre de sortie 38 du réducteur 36 est relié par l'intermé- diaire d'un dispositif d'accouplement 39, qui sera décrit en détail ciaprès, à une vis à billes 40 en prise avec un écrou 41 qui entraîne la tige d'actionnement 34. En outre, un dispositif de rappel 43 agit en perma- nence sur les bras 31, 32 dans le sens de leur ouverture. On a également schématisé sur la figure 3 un poten- tiomètre 44 qui permet de mesurer le déplacement de l'écrou 41, donc l'écart du patin d'ancrage par rapport à la sonde, cet écart étant indicatif du diamètre du forage. Des joints 45 autorisent le déplacement en transla- tion de la tige 34 tout en interdisant l'entrée de la boue de forage dans l'espace intérieur 46 contenant l'ensemble moteur 35-38, le dispositif d'accouplement 39 et le système vis-écrou -41 Un dispositif de compensation de pression 47, d'un type bien connu dans les sondes de diagraphie, est placé à l'extré- mité inférieure de la section d'ancrage Il a pour fonction de mettre l'espace int 4 rieur 46 en équilibre de pression avec la boue de forage La pression sur les faces opposées des joints est ainsi sensiblement la même. Le dispositif d'accouplement 39 tel que représenté à la figure 3 comprend essentiellement un dispositif d'embrayage , une logiq 7 e mécanique 51 commandant l'embrayage ou le débrayage en fonction du sens de rotation du moteur et des efforts s'exerçant sur le patin, un ressort 52 et une butée 53, et un limiteur de couple 54. Ces éléments vont être décrits en détail ci-apres en référence aux figures 4 et 5. On retrouve sur la figure 4 le réducteur 36 et son arbre de sortie 38, d'un coté, et l'extrémité de la vis à billes 40, du côté oppose On a représenté la gaine extérieure 55 faisant partie du corps de la sonde et une enveloppe tubu- laire 56 fixée à la gaine 55. L'arbre 38 comporte une portion cannelée 57 et une portion d'extrémité 58 de plus petit diamètre qui est filetée. Sur l'extrémité de l'arbre 38 est vissée une bague 60 Une douille 61 entourant avec du jeu la bague 60 comporte des cannelures 61 a engagées sur les cannelures de la portion d'arbre 57, la douille 61 étant en butée sur le bottier du réducteur 36 La bague 60 et la douille 61 sont ainsi soli- daires en rotation de l'arbre 38 Une goupille 62 traverse la douille 61 et passe dans une gorge 63 formée sur la périphérie de la bague 60 Cette goupille permet d'extraire la douille 61 lorsqu'on dévisse la bague 60 - Autour de la douille 61 est placé un manchon d'embra- yage 65 Le manchon 65 est lié à la douille 61 par l'engagement de deux galets diamétralement opposés 66, montés sur des tétons respectifs 67 fixés au manchon 65, dans des rainures de came hélicoïdales respectives 68 formées dans la périphérie exté- rieure de la douille 61 La figure 5 montre en vue développée la forme des rainures 68 Chaque rainure de came 6 R comprend deux tronçons 68 a, 68 b symétriques par rapport à une généra- trice G de la douille Les tronçons 68 a, 68 b se rejoignent du côté de l'arbre d'entraînement en une portion centrale 68 c La valeur préf 4 rée pour l'angle entre les tronçons de rainure r Pa et 68 b est d'environ 900, ainsi que le montre la figure 5. les moyens sont prévus pour immobiliser en rotation le manchon 65 lorsque la position axiale de celui-ci se trouve dans une plage détermi-née, afin que la rotation de l'arbre 3 D et donc de la douille 61 provoque une translation du manchon A cet effet, le manchon 65 comporte du côté entraînement une partie 70 de diamètre extérieur plus petit que la partie qui porte les tétons 67 Dans l'espace annulaire ainsi ménagé entre le manchon et l'enveloppe fixe 56 est logée une bague de frottement 71 liée en rotation au manchon 65 mais mobile axiale- ment par rapport à celui-ci La bague 71 comporte intérieure- ment une rainure axiale 72 dans laquelle est engagée une cla- vette 73 fixée sur le manchon 65 La bague de frottement 71 présente une surface extérieure 74 de' forme sphérique, et la surface intérieure de l'enveloppe 56 en regard de la bague 71 comporte une partie tronconique 75 Un ressort hélicoïdal 77 est monté entre l'épaulement terminant la partie de faible diamètre 70 et la bague de frottement 71 lorsque les surfaces 74, 75 sont en contact, comme représenté sur 'la figure 3, le frottement dû à la force exercée par le ressort 77 est tel que le manchon 65 est empêcha de tourner avec la douille 61 Une rotation de la douille 61 aura alors pour effet un déplacement en translation-du manchon 65. En outre, un circlip 80 est monté dans une gorge au voisinage de l'extrémité côté réducteur du manchon 65 Ce circlip sert à pousser la bague de frottement 71 contre l'action du ressort 77 après un certain déplacement axial du manchon, réalisant ainsi une liaison avec course morte entre la 3 o bague 77 et le manchon 65 Le déplacement de la bague 71 qui en résulte fait disparattre le frottement entre les surfaces 74,75 et permet au manchon 65 d'être entraîné en rotation par l'arbre. De plus, un contact électrique 82 lié à l'enveloppe tubulaire 56 est placé au voisinage du réducteur 36 Ce contact est actionné par le manchon 65, lorsque celui-ci vient occuper sa position extrême proche du réducteur L'impulsion produite par ce contact sert à couper l'alimentation du moteur 35. q Le manchon 65 comporte a son extrémité opposée au rdducteur un plateau denté 95 susceptible d'engrener avec un plateau denté P 6 formé sur une contre-bague P 7 Les plateaux dentés 95 et 86 sont constitues de dentures radiales de section triangulaire La contre-bague R 7 est mont'e rotative autour d'une douille cannelée P 8 liée en rotation b la vis 40, dont l'extré- mité 89 Q comporte des cannelures correspondantes Des circlips d'arrêt 90 et 91 sont montés respectiyement sur la vis 40 et sur la douille 88 pour servir de butée axiale respectivement ? la douille 88 et a la contre-bague 87. Du côté opposé, la surface radiale de la contrebague 87 est séparée par un faible jeu d'une collerette 92 prolon- geant radialement la douille P 8 La collerette 92 comporte une pluralité de trous 95 dirigés axialement dont chacun reçoit une bille 96, et la contre-bague,7 comporte de même une pluralité de rainures radiales 97 dans lesquelles pénètrent respective- ment les billes 96 Chacune des billes 96 est repoussée élasti- quement contre le fond de la rainure 97 correspondante par un ressort hélicoïdal 98 prenant appui sur un anneau 99 à section en U, lequel anneau est immobilisé en rotation par rapport à la douille 88 L'anneau 99 est positionné axialement par une bague de réglage 100 vissée sur la surface extérieure filetée de la collerette 92 et comprenant une portion radiale 101 en contact avec I'anneau 99. L'ensemble formé par la douille î 8, les billes 96 et les élé ments 98-100 constitue le limiteur de couple sus-mention- né Tn effet, les billes 96 maintenues contre le fond des rainu- res 97 par l'action des ressorts 98 transmettent normalement le couple de la contre-bague 97 5 la douille PP "ais au-delà d'une certaine valeur, les billes s'écartent du fond des rainu- res en comprimant les ressorts 98 et le couple n'est plus transmis. Une bague 105 est vissée sur une partie filetée 106 de la vis t 0, qui fait suite à l'extrnmité e 9 La bague 105 comporte successivement, en s'éloignant de l'extrémité de la vis, une portion de petit diamètre 107 qui forme butée par sa face d'extrémité radiale pour la douille PP et constitue la 2530346- o butée 53 mentionnée ci-dessus en r Aférence N la figure 7, une portion 109 de diamètre intermédiaire et une partie 110 de plus grand diamètre qui sert d'appui au ressort hélicoïdal 52 'ngale- ment mentionné ci-dessus, lequel ressort agit sur la portion radiale 101 de la bague de réglage 100, et donc indirectement sur la contre-bague 87 portant le plateau denté 96. Le système vis-pcrou 40, 41 ne présente pas de particularité exigeant une description détaillée L'écrou 41 est, de façon classique, assujetti à se déplacer uniquement en translation, de sorte qu'une rotation de la vis ' billes 40 dans un sens provoque une translation de l'écrou 41 dans la direction correspondante. Les figures 6 et 7 montrent plus en détail l'articula- tion des bras 31 et 32 sur la sonde Le bras supérieur 32 est reliée au corps de sonde 29 par un pivot 110 Le bras inférieur 31 qui transmet les efforts au patin 30, est formé de deux flasques parallèles identiques réunis par des entretoises telles que 109, qui se prolongent par des crosses identiques 111, 112 écartées l'une de l'autre Les crosses 111, 112 sont traversées par un pivot 113 lié au corps de sonde, les axes des pivots 110 et 113 étant perpendiculaires h l'axe de la sonde et équidistants de cet axe. Les crosses 111, 112 entourent à leur extrémité une partie 115 de la tige d'actionnement 34, laquelle partie compor- te des méplats 116 parallèles au plan de pivotement du bras 31. Sur cette partie 115 sont fixés de part et d'autre des galets 121 Les crosses 111 t, 112 comportent chacune une fente allongée 123 engagée autour d'un galet 121 de sorte qu'un déplacement de la tige 34 provoque un pivotement du bras 31 autour de l'axe 113 La figure 6 montre en trait plein la position d'ouverture maximale du bras 31 et en trait mixte la position de fermeture. Les parois 124, 125 des fentes 123 en contact avec les galets 121 ont sensiblement la forme de d 4 veloppantes de cercle Une développante de cercle est le lieu géométrique d'un point d'une droite D oui roule sans glisser sur un cercle C. Dans le cas présent, la droite P est l'axe de la tige 3 E et le cercle C est centré sur le centre de rotation du bras 31, radiale sur la tige d'actionnement 34. On notera également, en référence aux figures S et 7, qu'un ressort h lames 43 a faisant partie du dispositif de rappel 43 sus-mentionné est fixé au corps de sonde 20 au voisi- nage du pivot 110 du bras supérieur 32 et qu'il passe entre les crosses 111, 112 du bras 31 D'autre part, la tige 34 traverse, de part et d'autre de la zone d'engagement avec le bras 31, des boîtiers 125, 126 h l'intérieur desquels sont montés les joints 45 sus-mentionnés L'huile mise h la pression de la boue du forage par le dispositif de compensation 47 peut circuler jusqu'à l'extrémité de la tige 34 par un passage central 127. On a aussi représenté h la figure 6 des conducteurs portés par le bras 32, qui relient le patin 30 h la cartou- che 22, et h la figure 7 des gaines 131 recevant les conduc- teurs électriques Tai relient la cartouche 22 h la section de détection et h la section d'ancrage, notamment pour la commande du moteur 35. La figure 8 précise l'agencement du dispositif de rappel L 3 Le ressort h lames 43 a mentionné ci-dessus en réfé- rence a la figure 6, qui est fixé a une extrémité au corps de sonde, agit par son extrémité opposée 133 sur une pi-ce d'âme 134 du bras 31 placée entre les flasques, un glissement relatif entre l'extrémité 133 et la pièce 134 se produisant au cours du pivotement du bras 31 Tn second ressort 43 b, formé d'une lame unique et donc plus léger que le ressort 43 a, est fixé par une extrémité 135 h une autre pièce d'âme 136 du bras 31, placée plus près du pivot 113 que la pièce 134 L'autre extrémité 137 du ressort 43 b agit sur le bras supérieur 32 au voisinage de son extrémit 4, avec là aussi un glissement lorsque les bras pivotent. La figure 8 montre plus en détail le patin d'ancrage Le patin 30, comme on l'a vu, est monté h l'extrémité du bras supérieur 32 et du bras inférieur 31, dont un seul des flasques est représenté sur la vue en coupe de la figure P, lesquels flasques entourent le patin. Le patin 30 comprend un corps évidé 140 du côté inté- rieur et une plaque d'usure 141 destinée au contact avec la paroi, fixée sur le corps de patin 140 -La plaque d'usure 141 est munie sur sa surface de stries en vue d'optimiser l'ancrage dans la paroi. Le corps de patin 140 est relié à l'extrémité du bras supérieur 32 par un pivot 142 Il comporte d'autre part, sensi- blement en son milieu, des ouvertures 143 pratiquées dans ses parois latérales Les ouvertures 143 ont la forme de rectangles arrondis aux sommets, et reçoivent un pivot 144 lié aux flas- ques du bras inférieur 31. Un capteur de force, désigné dans son ensemble par le repère 150, est logé dans le corps de patin 1 AO 40 Ce capteur, représenté plus en détail sur la figure 9, comprend en tant qu'éléments sensibles des jauges de contrainte Il comporte une gaine 151 résistant h la pression, de section rectangulaire, à l'intérieur de laquelle est placé un élément de flexion 152 portant les jauges de contrainte 153. La gaine 151 se prolonge du côté supérieur par deux flasques 154 munis de trous 155 recevant sans jeu le pivot 144 lié au bras 31 La gaine 151 porte en outre, à peu près en son milieu, deux galets 158 engagés dans des fentes allongées 159 formées dans les parois latérales du corps de patin Au voisina- ge de son extrémité inférieure, la gaine 151 présente un trou dans lequel est engagée une tige 161 dont les extrémités pénètrent respectivement dans les fentes 159. En résumé, le corps de patin 140 est monté pivotant par rapport au bras supérieur 32 et il est relié au bras infé- rieur 31 par l'intermédiaire du capteur de force 150 qui, d'une part, est mobile en translation par rapport au corps de patin, et d'autre part, est lié au bras 31 par le pivot 144, le débat- tement entre le pivot 144 et le corps de patin étant limité par les bords des ouvertures 143 formées dans le corps de patin Il en résulte que le patin a la possibilité de basculer légère- ment, dans un sens ou dans l'autre, par rapport a la position mdiane, parallèle 1 l'axe de la sonde, qui est celle repro'sen- "ee sur la fiigure P Lorsriue le patin s"'carte ainsi de sa position médiane, le bras S 1 onrieur 32 pivote lég=rement par rapport à la sonde en s'écartant de sa positiorn paral 16 le au bras inférieur 31. Cette possibilité de basculement du patin 30 lui permet d'épouser étroitement la paroi du forage même si celle-ci présente une irrgellarité à l'endroit du contact avec le patin Ceci est avantageux pour l'obtention d'un bon ancra- ge r En outre, les efforts sur le patin seront répartis réIliè- rement sur toute sa surface, de sorte que la mesure effectuée au moyen du capteur de force, qui porte sur l'effort auil niveau du pivot 144, sera bien représentative de l'effort sur l'ensem- ble du patin. On notera que l'agencement du dispositif de rappel, avec les deux ressorts 43 a et 43 b, elimine les risques de coincement de l'ensemble bras-patin dans la position de ferme- ture qui auraient pu résulter du basculement du patin. En ce qui concerne-le capteur de force, il faut indi- quer que l'élément de flexion comporte une extrémité inférieure analogle à une rotule engagée dans le fond du logement for- mé à l'intérieur de la gaine 151 Les jaulges de contrainte 153 sont placées sur des méplats inclinés 166 formés sur des côtés opposés de l'élément de flexion Sur chaque méplat sont dispo- sées deux jauges, et les quatre jauges sont connectées selon un montage en "pont complet", de manière classique dans la techni- que des mesures par jauges de contrainte L'élément de flexion comporte des conduits tels que 167 pouir le passage des conduc- teurs électriques 168 reliant le circuit des jauges à quatre connecteurs 169 (deux pour l'alimentation et deux pour trans- mettre le signal de détection) qui traversent un bloc d'étanché- ité 170 fixé à la gaine 151 Des conducteurs, non représentés sur la figure 8, et portés par le bras 32, relient ces connec- teurs " la cartouche électronique 22. Le capteur de force ainsi inséré dans le patin fournit une indication de l'effort effectif sur le patin La mesure de l'effort d'ancrage fournie par le capteur présente une excellente reproductibilité, car comme il s'agit d'une meslu- re faite directemernt au niveau du patin, les facteurs d'erreur sont minimisés Cette mesure est utilisée pour Prrêter le fonc- tionnement du moteur 35 lorsque l'effort d'ancrage a atteint une valeur déterminée considérée comme satisfaisante Cette valeur est choisie de façon appropriée Zgale 5 environ deux fois le poids de la sonde dans l'air. En outre, la valeur de mesure fournie par le capteur est transmise via la cartouche 24 à l'équipement de surface, ce qui permet de surveiller la qualité de l'ancrage au cours de la. série de tirs effectuée au même niveau Il peut arriver, en particulier dans les formations molles, que la force d'ancrage diminue après quelques tirs Grâce aul capteur monté sur le patin, cette diminution sera détectée et il sera possible d'y remédier en remettant en marche le moteur, qui s'arrêtera automatiquement une fois la force d'ancrage revenue à la valeur désirée Une telle possibilité est d'un grand intérêt étant donné que, comme on l'a vu, la force d'ancrage est lm paramètre essentiel pour la qualité des signaux de détection sismiques. Le patin porte en outre un dispositif 180 destiné à émettre un courant électrique pour évaluer la résistivité de la zone superficielle de la formation traversée par le forage Ce dispositif, représenté plus er: détail à la figure 10, comprend une électrode 181 en matière conductrice placée sur lun isolant 182 logé lui-même dans un évidement d'un support 153 en matière conductrice faisant office de masse Ce support comporte un conduit pour le passage d'un conducteur électrique 1 4 relié C l'électrode 181 La réception du courant électrique ainsi émis peut être assurée par la tête de connection 23 reliant la cartouche 22 au câble 13 On peut ainsi réaliser une diagraphie de microrésistivité qu'on pourra corréler avec d'autres diagra- phies effectuées dans le même forage pour déterminer avec précision la profondeur des niveaux d'ancrage. Onr va maintenant décrire le fonctionnement de la sonde décrite ci-dessus, au cours d'un cycle complet de mesures. On descend la sonde dans le forage avec les bras 31, 32 en position repliée Pans cette position, le moteur 35n'est pas alimenté et est bloqué par son frein 37 Le dispositif d'accouplement est embrayé, c'est-à-dire quc les plateaux dentés 85, 86 sont en prise et la douille 88 est en butée contre la pièce 107 Le couple résistant fourni par le moteur s'oppose à l'ouverture des bras sous l'action du ressort à lames 43 Chaucn des galets 66 occupe une position avancée P dans le tronçon 68 a de sa rainure de came, en contact avec la paroi inférieure l du dit tronçon. Lorsque la sonde atteint le niveau H 1 correspondant à la première mesure prévue, on met en marche le moteur 35 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre Les bras 31, 32 peuvent alors s'écarter sous l'action des ressorts à lames 43. Dans cette-phase d'ouverture, le moteur 35 agit seulement pour limiter la vitesse d'ouverture des bras les galets 66 sont maintenus en contact avec les parois inférieures L par l'action des ressorts 43, de sorte que le ressort 52 ne peut pas agir pour écarter la douille 88 de la butée 107. Lorsque le patin 30 arrive au contact de la paroi du forage, l'action des ressorts 43 cesse Le moteur 35 continuant à tourner dans le même sens, les galets 66 viennent en contact avec -les parois supérieures H des tronçons de rainure 68 a Le ressort 52 repousse alors la douille 88 hors de contact de la butée 107 et aussi le manchon 65 La bague de frottement 71 déplacée avec le manchon vient frotter sur la portée conique 75. Lorsque la douille 88 arrive en butée sur le circlip , l'action du ressort 52 cesse La poursuite de la rotation du moteur 35, étant donné que le manchon 65 est bloqué en rota- tion par le frottement de la bague 71, provoque un déplacement des galets 66 dans les rainures de came vers la portion centra- le 68 c (position D des galets) Le manchon 65 se déplace ainsi en direction du réducteur, ce déplacement amenant un découple- ment complet des plateaux dentés 85, 86 Le dispositif est donc placé en position débrayée Lorsque le manchon 65 atteint la position extrême représentée à la figure 4, le micro-contract 82 est excité et l'impulsion produite commande l'arrêt du moteur 35. Pour effectuer l'ancrage du patin dans la paroi, on remet en marche le moteur 35, toujours dans le sens inverse. les galets 66 avancent alors dans les tronçons 68 b des rainures de came Le plateau denté 85 entre en contact avec le plateau 86 Au cours de ce premier déplacement du manchon, la bague de frottement 71 n'est pas déplacée. La rotation du moteur se poursuivant, les galets 66 continuent d'avancer et le manchon 65 pousse la douille 88 contre l'action du ressort 52 Ce faisant, le circlip 80 repousse la bague de frottement 71, de sorte que le frottement qui empêchait le manchon 65 de tourner disparaît progressive- ment Mais le couple moteur n'est réellement transmis à la douille 88 qu'à partir du contact de celle-ci avec la butée 107 Jusque là, le couple moteur n'a servi qu'à vaincre l'action du ressort 52 Lorsque ce contact se réalise, les galets 66 ont atteint leur position extrême A dans les tronçons 68 b. A partir du dit contact, le dispositif d'accouplement étant en position embrayée, le couple moteur est transmis à la vis 40 la tige 34 liée à l'écroix 41 se déplace en direction du réducteur pour ancrer le patin dans la paroi Ce déplacement de la tige est très limité, de l'ordre de quelques millimètres. Le capteur 150 adresse à la cartouche 22 un signal représentatif de l'effort d'ancrage sur le patin Lorsque l'effort atteint la valeur déterminée sus-mentionnée, correspon- dant à un ancrage satisfaisant, la cartouche 22 commande l'arrêt du moteur 35. La phase qui suit est la phase d'acquisition sismique proprement dite au niveau considéré On effectue plusieurs tirs successifs au moyen de la source 11, et les ondes sismiques qui se sont propagées dans les formations sont détectées par la section de détection les signaux de détection produits à la suite des tirs respectifs sont transmis par la cartouche 24 et le câble 13 à l'équipement de surface 16, oh ils sont enregis- trés sur un support graphique et sur une bande magnétique. Pendant toute cette phase, la position des éléments de la section d'ancrage ne varie pas: moteur bloqué par son frein, dispositif d'accouplement embrayé la seule différence avec la position de fermeture est que les galets 66 sont dans les tronçons de rainure 68 b au lieu d'être dans les tronçons de rainure 68 a. * Commne on l'a indiqué plus haut, la surveillance de la force d'ancrage permet de remédier à une éventuelle diminution de cette force aul cours de la phase d'acquisition sismique Il suffit pour cela de remettre en marche le moteur 35, toujours dans le sens inverse Le moteur sera arrêté dès que la force d'ancrage atteindra la valeur souhaitée. Apr ès cette phase de mesure, il s'agit de désancrer le patin 30 On met en marche le moteur 35 dans le sens des aiguilles d'une montre (sens direct), ce qui met fin à l'action du frein 37 Aussi longtemps qu'tun effort sur le patin dû ? l'élasticité de la formation s'exerce dans le sens du désancra- ge sur la vis 40, les galets 66 restent dans la position A. Lorsque cet effort s'annule, le ressort 52 repousse la douille 88 hors de contact avec la butée 107 Lé déplacement correspon- dant du manchon 65 permet bà la bague de frottement 71 de reve- nir en contact avec la portée conique 75 L'action du ressort 52 cesse lorsque la douille 88 vient buter sur le circlip 90. Le manchon 65 se trouve alors immobilisé en rotation et subit par suite de la rotation du moteur une translation ern direction du réducteur, au début de laquelle le plateau denté 85 cesse d'être en prise avec le plateau denté 86. A la fin de ce déplacement, les galets 66 ont atteint la position D dans la portion centrale des rainures de came, et le manchon 65 actionne le contact 82, de sorte que le moteur 35 starrête Le patin 30 est maintenu en contact avec la paroi du forage par les ressorts 43. La phase suivante est le déplacement de la sonde du niveau H 1 à un second niveau de mesure H 2, par enroulement du câblé 13 sur son trfuil Au cours de ce déplacement, le moteur reste h l'arrêt, le dispositif d'accouplement conserve la position débrayée, les galets 66 restant en position D, et le patin glisse sur la paroi du forage, le contact étant maintenu en contact avec la paroi par les ressorts 43. Pendant ce déplacement, l'électrode 181 reste donc en contact avec la paroi Elle est alimentée en courant tout au long du déplacement Le courarnt recueilli apr's passage dans la formation est, comme onr l'a mv, indicatif de la r'sistivit A d'une zone de faible 4 paisseur entourant le forage. Lorsque la sonde a atteint le deuxième niveau de mesure H 2, on répète les opérations d'ancrage, d'acquisition sismique, et de désancrage, puis on remonte la sonde jusaqu' un troisième niveau de mesure T 3, etc. On observera que comme le patin reste constamment en contact avec la paroi, les seules opérations mécaniques à exécuter à chaque niveau sont l'ancrage et le désancrage du patin, et qu'on n'a pas à ouvrir et à fermer les bras portant le patin à chaque niveau Ceci représente an gain de temps d'autant plus substantiel que le nombre total de niveaux de mesure pour un cycle complet peut dépasser la centaine. Une fois terminé le désancrage du patin au dernier niveau de mesure, il faut refermer les bras 31, 32 en vle de la remontée de la sonde en surface A cet effet, on met en marche le moteur 35 dans le sens direct Le manchon 65 est aul départ bloqué en rotation par la bagule de frottement 71, et les galets 66 dans la position D correspondant au débrayage. Du fait de la rotation du moteur, les galets avancent dans le tronçon de rainure 68 a. Le manchon 65 se déplace jusqu'au contact entre les plateaux dentés 85, 86, puis les ressorts 43 exerçant un couple résistant sur la douille 88, le manchon 65 continue son déplace- ment en translation en repoussant la douille 88 contre l'action du ressort 52 Lorsque la douille 88 arrive au contact de la butée 107, le couple moteur est transmis a la douille 88 et surmonte le couple résistant offert par les ressorts 43 pour faire pivoter les bras 31, 32 jusqu'à leur position de ferme- ture le long du corps de sonde. R 70NDTICATI Ov S 1 Procédé d'acquisition de signaux sismiques; des niveaux successifs dans un forage, caract 4 rise par le fait qu'il comprend les opérations suivantes: (i) orn descend lm premier nivean, a l'aide d'un câble ( 13), une sonde ( 12) comprenant lun corps de sonde allongé ( 29), des moyens ( 20) de détection d'ondes sismiques et un patin d'ancrage ( 30) placé à l'extrémité d'un support ( 31, 52) articu- lé sur le -corps, lequel support est maintenu en position o fermée, sensiblement le long du corps, au cours de la descente; (ii) on déploie le support pour placer le patin en con- tact avec la paroi du forage; (iii) on applique au patin, par l'intermédiaire de son support, une force propre à l'ancrer dans la paroi; (iv) on actionne une source d'ondes sismiques ( 11) pour produire au moins un signal de détection; (v) on applique au patin, par l'intermédiaire de son support, une force propre à le désolidariser de la paroi; (vi) on remonte la sonde à l'aide du câble jusqu'à au second niveau, le patin restant en contact avec la paroi sous l'action d'un dispositif élastique ( 43); (vii) et on recommence la séquence des opérations (iii) à (vi) pour les niveaux suivants. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les forces appliquées lors des phases (iii) et (v) sont fournies par un dispositif moteur réversible ( 35, 36), lequel est désaccouplé du dit support pendant la phase de dépla- cement (vi). 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la force appliquée au patin pour son ancrage est égale à environ deux fois le poids de la sonde. 1 4 Droc 4 dé selon l'une des revendications 1 ' 3, caractérisé par le fait que, au cours de la phase de déplace- ment (vi), or, effectue une diagraphie d'une caractéristique des formations traversées par le forage à l'aide de moyens de mesu- re ( 180, 23) portés au moins en partie par le patin. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'onr effectue une diagraphie de microrésistivité. 6 Sonde pour l'acquisition de signaux sismiques à. différents niveaux dans un forage, caractérisée par le fait lo qu'elle comprend: un corps allongé ( 29); des moyens de détection d'ondes sismiques ( 20) dans le corps; un patin ( 30) conçu pour être ancré dans la paroi du forage; un support de patin ( 31, 32) articula sur le corps, et pouvant occuper une position repliée sensiblement le long du corps; un dispositif élastique ( 43) agissant pour écarter le patin du corps; un dispositif moteur ( 35, 36) capable de fournir un couple dans les deux sens de rotation; un dispositif d'embrayage ( 39) monté à la sortie du dispositif moteur; un dispositif de transmission ( 40, 41, 34) monté entre la sortie du dispositif d'embrayage et le support de patin pour amener le patin à s'écarter ou à se rapprocher du corps suivant le sens du couple. 7 Sonde selon la revendication 6, caractérisée par- le fait que le dispositif d'embrayage comprend un élément d'entrée ( 61) lié à l'arbre de sortie ( 38); un élément intermédiaire ( 65) lié b l'élément d'en- trée par l'engagement d'au moins une saillie ( 66) dans une rainure formée de deux tronçons hélicoldaux ( 6 %a, 6 Rb), sym 4 tri- ques par rapport ' un plan passant par l'axe de rotation de l'élément d'entrée, et raccordés par une portion centrale ( 68 c)-; des moyens ( 71, 75) pour bloquer en rotation l'd 1 l- ment intermédiaire lorsque la dite saillie se trouve dans une plage de position déterminée, centr 4 e sur la dite portion centrale; un élément de sortie ( 88) mobile axialement entre une première et une seconde position de butée et rappelé élas- tiquement vers cette seconde position; et des moyens d'accouplement ( 85, 86) liés respec- tivement à l'élément intermédiaire et l'lément de sortie, l'engagement entre ces moyens se produisant à partir d'un éloi- gnement déterminé de la dite saillie vis vis de la portion centrale. 8 Sonde selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle comprend un détecteur de position ( 82) agencé pour émettre une impulsion électrique lorsque la dite saillie ( 66) vient occuper la portion de rainure centrale ( 68 c), la dite impulsion commandant l'arrêt du dispositif moteur ( 35, 36). 9 Sonde selon l'une des revendications 7 et 8, carac- térisée par le fait que les moyens de blocage comprennent une surface sensiblement tronconique ( 75) formée à l'intérieur du corps et une bague de frottement ( 71) logée entre l'élément intermédiaire ( 65) et le corps et pourvue d'une surface ( 74) sensiblement sphérique, la dite bague étant solidaire en rota- tion de l'élément intermédiaire et lié en translation cet élément avec une course morte, la bague étant rappelée élasti- quement dans le sens du contact entre les dites surfaces, un tel contact ayant pour effet d'immobiliser en rotation la bague ( 71) et donc l'élément intermédiaire ( 65). Sonde selon l'une des revendications 7 à 9, carac- térisée par le fait que l'élément de sortie comporte un limi- teur de couple à billes ( 96, 98, 99, 100). 11 Monde selon l'une des revendications 6 à 10, carsc- térisée par le fait que le support de patin comprend deux bras articulés sur le corps selon une configuration sensiblement en parallélogramme, a savoir un bras supérieur ( 32) et un bras inférieur ( 31), et le bras inférieur est relié à une tige d'actionnement ( 34) a déplacement axial, constituant la sortie du dispositif de transmission, de manière pivoter lorsque la tige exécute une translation, la liaison étant réalisée par l'engagement d'au moins un galet ( 121) lié à la tige ( 34) dans une fente allongée ( 123) formée dans un prolongement ( 111, 112) du bras, les parois ( 124, 125) de la dite fente ayant sensible- mernt la forme de développantes de cercle. 12 Sonde selon la revendication 11, caractérisée par le fait que le patin ( 30) est, au voisinage de son extrémité supérieure, relié en pivotement au bras supérieur ( 32) et est relié sensiblement en son milieu au bras inférieur ( 31) de manière à pouvoir s'écarter d'un coté ou de l'autre d'une posi- tion médiane parallèle à l'axe du corps de sonde ( 29). 13 Sonde selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le dispositif élastique comprend un premier ressort à lame ( 43 a) fixé au corps par une extrémité et agissant par son autre extrémité sur le bras inférieur ( 31), et un second ressort à lame ( 43 b) fixé au bras inférieur ( 31) et agissant sur le bras supérieur ( 32) au voisinage de son articulation avec le patin. 14 Sonde selon l'une des revendications 6 à 13, carac- térisée par le fait que le patin porte un dispositif à électro- de ( 180) agencé pour émettre un courent dans la formation entourant le forage.