Brevet FR2542097A1 — publié le 19840907

L'invention a pour objet un procédé et un système de prospection directe de gisements d'hydrocarbures présentant une application en géophysique d'exploration, On connaît déjà selon le brevet polonais 102 665 un procédé de prospection directe de gisements d'hydrocarbures utilisant une source de courant alternatif à canaux multiples, un bloc en étoile d'électrodes d'émission, une boucle inductive d'émission, un montage extérieur d'un bloc d'électrodes de récep- tion, un bloc orthogonal d'antennes inductives, pour effectuer les mesures des amplitudes et des angles de déphasage, dans lequel, suivant diverses combinaisons de connexions d'électrodes d'émission et de réception de la boucle inductive, des électrodes de récep- tion et du bloc orthogonal d'antennes d'induction, on effectue des mesures de fréquences dans la gamme de 0,01 Hz à 10 Hz d'une onde électromagnétique transmise, après quoi ces grandeurs sont communiquées à un ordinateur, o, sur la base de la théorie de l'identification d'images, on détermine, pour chaque point de mesure sur le terrain, une valeur fixée de probabilité d'apparte- nance à une zone de gisement. De même, on connait suivant ce brevet polonais 102 665 un système de mise en oeuvre du procédé de prospection de gisements d'hydrocarbures, composé d'une partie émettrice et d'une partie réceptrice connectées entre elles par le sol et un circuit télémétrique, la partie émettrice comportant un générateur de stimulation connecté par un diviseur de fréquences, un déphaseur, un amplificateur de puissance, un changeur de fréquences, des blocs de réaction, des générateurs de puissance pour électrodes d'émis- sion et une boucle d'induction, et la partie réceptrice étant composée d'électrodes de mesure à antennes orthogonales induc- tives disposées en dehors du bloc d'électrodes émettrices et de la boucle émettrice inductive connectées par l'intermédiaire d'am- plificateurs, d'un multiplexeur à amplificateur programmé commandé par un processeur, auquel sont de même connectés des mémoires intermédiaires, des mémoires magnétiques en bandes et un moniteur. Le procédé selon l'invention, consistant en la formation d'un code de fréquences spaciales pour les gisements d'hydrocarbures prospectés, en la mesure de l'onde électromagné- tique émise, en la détermination de la forme du code dans la zone d'explorations et en l'identification de l'image du gisement d'hydrocarbures, se caractérise en ce que les électrodes de mesure et les électrodes orthogonales de l'antenne inductive disposées au sein du champ formé par une répartition superficielle des électrodes émettrices et des boucles inductives sont disposées au-dessus des gisements d'hydrocarbures et par endroits en des points sans gisements, et en ce qu'ensuite, par commande du fonc- tionnement du processeur et par le choix des combinaisons de comoeions d'électrodes émettrices et de boucles inductives, on procède dans les changeurs de fréquences du spectre de fréquences et de phases à l'enseignement d'identification de l'imagedes gise- ments par le processeur et à leur analyse clastique, puis on effectue les mesures d'explorations, puis on lit sur le moniteur et le traceur, pour chaque point de mesure, les valeurs de la richesse des ressources, et -la mesure de leurs images est enregistrée dans les mémoires à disques ou bandes, après quoi, lorsque les mesures sont terminées dans toute la zone prospectée, on optimalise l'en- seignement sur processeur. Le système suivant l'invention constitué par une partie émettrice et une partie réceptrice, connectées entre elles par le sol et un circuit télémétrique, dont la partie émettrice comporte un générateur de stimulation connecté par un diviseur de fréquences, des déphaseurs, des amplificateurs de puissance, des changeurs de fréquences, un bloc de réaction, des générateurs de puissance pour électrodes émettrices et boucles inductives, et dont la partie réceptrice est constituée d'électrodes de mesure à antennes orthogonales inductives, connectées par des préamplifi- cateurs, un multiplexeur à amplificateur programmé, commandés par le processeur auquel sont connectés un démultiplexeur, des mémoires intermédiaires, des mémoires à disques ou en bandes, un moniteur, un traceur se caractérise en ce que des diviseurs de fréquences individualisés par bandes de fréquences sont connectés avec des mélangeurs par l'intermédiaire de déphaseurs et d'amplificateurs de puissance, et en ce que les mélangeurs, formant une armure spectrale, sont connectés par des générateurs de puissance aux électrodes émettrices et aux boucles inductives, et en ce que, sur les perpen- diculaires aux centres unissant les côtés et leur intersections, sont présentes des électrodes de mesure réparties, dont le centre de symétrie loge des antennes orthogonales d'induction. Le mode de réalisation selon l'invention donne directement sur le terrain des informations quant à la présence d'hydrocarbures, permet de localiser rapidement, objectivement, directement leurs ressources et de les évaluer, ce qui, en consé- quence, permet de réduire le temps et les frais d'exploration La répartition des électrodes de mesure et des antennes orthogonales inductives dans le champ interne formé par la répartition super- ficielle des électrodes émettrices et des boucles inductives permet d'englober grâce à sa portée une faible superficie prospectée, ce qui conduit à obtenir une information précise concernant la pré- sence du gisement et permet de réaliser le processus de cybernéti- sation, système d'exploration éliminant au maximum la subjectivité des interprétateurs. La description suivante, conçue à titre d'illus- tration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés parmi lesquels la figure 1 est un schéma de principe du système; et la figure 2 le schéma du montage des électrodes émettrices et de mesure, des boucles inductives et des antennes orthogonales d'induction à la surface du sol. Le procédé selon l'invention consiste en le fait que les électrodes émettrices 10 sont réparties sous forme d'une croix, de manière qu'une d'entre elles se trouve en son milieu, tandis que les côtes de la boucle inductive Il sont constitués par ses quadrants, puis, par combinaison de connexions de gêné- rateurs de puissance 6, choix de la fréquence dans des diviseurs de fréquences 2 et du déphasage dans des déphaseurs 3, on forme un code de fréquences spaciales du signal émis Simultanément, on forme un code complémentaire de fréquences spaciales du signal émis au moyen d'électrodes de mesure 13 et d'antennes orthogonales inductives 14 Hx, Hy, Hz disposées au sein de deux bras de la croix délimités par des câbles 9, sur la base desquels sont instal- lées les boucles inductives 11 Par combinaison des connexions électriques de couples, c'est-à-dire de générateurs de puissance 6 et d'électrodes émettrices 10 ainsi que d'électrodes de mesure 13 associées à des préamplificateurs 17, on forme différents circuits de leurs connexions selon les principes de l'analyse combinatoire, en supposant que la position de l'électrode centrale de mesure 13 associée aux antennes orthogonales inductives 14 Hx, Hy, Hz se trouve au sein de chaque boucle inductive 11 constituée par la combinaison de ces connexions. La longueur des côtés des boucles inductives 11 est déterminée conformément aux conditions 1/5 S a/z i 1 - o: a est le côté de la boucle inductive, z est la profondeur d'explorations des gisements d'hydrocarbures. Les combinaisons de circuits électriques formés d'électrodes émettrices 10 et de boucles inductives 11 sont ali- mentées via des générateurs, séparés, de puissance 6 par des signaux constitués par une armure de six harmoniques, obtenus dans des changeurs de fréquences 5 selon une répartition-de fré- quences pour chacun des quatre générateurs de puissance 6 comme suit ler générateur 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,4 2 e générateur 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 9,6 3 e générateur 0,25 0,5 1 2 4 8 4 e générateur 0,35 0,7 1,4 2,8 5,6 11,2 Chacun de ces groupes de combinaisonsde fréquences, à part l'un des générateurs de puissance 6, alimente des combinaisons de leurs connexions de groupes pour un déphasage divers entre les générateurs de puissance 6 et les fréquences du spectre d'armure de fréquence, constituant ainsi un code composite de fréquences spaciales. Les combinaisons de fréquences sus-décrites sont acceptées comme fondamentales. Dans un autre mode de réalisation du procédé d'individualisation par bandes, les diviseurs 2 peuvent donner un autre jeu et un autre nombre de fréquences dans la gamme de fréquences de 0,2 Hz à 20 Hz, et les combinaisons spaciales de différentes connexions électriques d'électrodes obtenues peuvent être sur une autre base de quantité d'électrodes émettrices 10 et d'électrodes de mesure 13 Dans chaque cas, le nombre de combinaisons de ces connexions est calculé à l'aide de l'analyse combinatoire A partir des diverses combinaisons de fréquences spaciales, le processeur 19 forme un vecteur à dimensions mul- tiples de l'image électromagnétique du milieu environnant. Ensuite, en plusieurs endroits au-dessus des gisements d'hydrocarbures et des zones sans gisements, on mesure l'image électromagnétique à dimensions multiples qui sera enre- gistrée dans l'une des mémoires à disques ou bandes magnétiques 23. Sur la base des données mesurées, le processeur 19 élimine, selon des programmes constitués sur la base de la théorie clastique d'analyse et d'identification des images, les combinai- sons de codes qui ne séparent pas les images du milieu par rapport à la présence ou l'absence de gisements ou selon les valeurs de ses ressources, tandis que les programmes choisis d'identification et leurs facteurs sont gardés dans la mémoire à disques ou bandes magnétiques 23 comme paramètres de travail du processeur 19. Ensuite, le procédé de mise en oeuvre consiste en la réalisation des mesures par code optimal seulement. En chaque point de mesure, le processeur 19 reconnaît -l'image électromagnétique du milieu géologique 12, il l'enregistre dans une mémoire à disques et bandes magnétiques 23 et il présente sur le moniteur 24 et sur le traceur 25 la valeur de probabilité de la présence du gisement et de la grandeur de ses ressources. Les paramètres de travail du processeur 19 et les images électromagnétiques du milieu géologique, en chaque point de mesure, sont conservés dans la mémoire à disques et bandes magnétiques 23, puisaprès obtention de nouveau résultats de forage, on effectue l'optimisation d'enseignement du proces- seur 19 et on redétermine les valeurs optimalisées de probabilité de présence de gisements et de richesse des ressources en chaque point de mesure déjà réalisé Le cycle d'optimisation est répété jusqu'à épuisement de tous les nouveaux gisements découverts. Le système selon l'invention est composé d'une partie émettrice I et d'une partie de réception Il connectées entre elles par un circuit télémétrique 8 et le sol 12, ainsi que par la disposition du bloc d'électrodes émettrices 10, de boucles inductives 11, d'électrodes de mesure 13 et d'antennes orthogonales inductives 14. La partie émettrice I présente un générateur de stimulation qui, par l'intermédiaire des diviseurs de fré- quences individualisés 2, des déphaseurs 3 et des amplificateurs de puissance 4, est connecté à un changeur de fréquences Les changeurs de fréquences 5, formant des armures spectrales, sont montés en parallèle par un bloc de réaction 7 et des générateurs de puissance 6 pour électrodes émettrices 10 et boucles induc- tives 11 qui présentent sur les perpendiculaires aux centres unissant leurs côtés et sur leurs intersections des électrodes de mesure 13 disposées, et,en ce que, dans le milieu de l'axe de symétrie, sont montées des antennes orthogonales inductives 14. Les électrodes de mesure 13 et les antennes orthogonales induc- tives 14 appartiennent aux éléments de la partie réceptrice Il et elles sont connectées par des préamplificateurs 17, un multi- plexeur 18 à amplificateur programmé 20, l'ensemble étant commandé par le processeur 19 Avec le processeur 19, communiquent le dé- multiplexeur 21, les mémoires intermédiaires 22, les mémoires à disques et bandes magnétiques 23, un moniteur 24 et un traceur 25. Le générateur de stimulation 1 commande le fonctionnement de six diviseurs de fréquences individualisés numériques 2, o s'effectue la division de la fréquence étalon of en six harmoniques de fréquences 1 f à 6 f A ces diviseurs de fréquences 2 individualisés par bandes, sont connectés des dépha- seurs 3, qui assurent le changement de phase d'un angle total Le déphasage angulaire est réalisé par rapport au premier canal, dit canal de référence. A partir des diviseurs de fréquences 2 indivi- dualisés par bandes, le signal est transmis à un amplificateur de puissance 4, qui règle en continu l'amplitude du signal Les amplificateurs de puissance 4 sont connectés en répartiteurs à quatre générateurs de puissance 6 présentant un bloc de réaction 7, qui assure la stabilité du signal formé codé émis dans le milieu géologique Les générateurs de puissance 6 alimentent, via les câbles 9, les électrodes émettrices 10 et les boucles inductives 11. Le signal émis par le sol 12,via les électrodes d'émission 10 et les boucles inductives 11, est communiqué par l'intermédiaire des électrodes de mesure 13 et des antennes orthogonales inductives 14 Ex, Hy et Hz, puis, par les conducteursde mesure 15, il est transmis vers la partie réceptrice du système II En outre, les sorties des générateurs de puissance 6 comportent des circuits télémétriques émetteurs 8 qui communiquent avec un circuit télémétrique récep- teur 16 transmettant un signal de normalisation. Le signal électromagnétique, recueilli au moyen des électrodes de mesures 13 et des antennes orthogonales induc- tives 14 Hx, Hy, Hz, est amplifié et préliminairement filtré relativement aux perturbations des préamplificateurs 17, puis, par le multiplexeur 18, il est communiqué à l'entrée de l'ampli- ficateur programmé 20, asservi par le processeur 19 auquel sont connectésle démultiplexeur 21 et les mémoires intermédiaires 22. De même, le fonctionnement du reste de la partie réceptrice est asservi au processeur 19, qui, à part la fonction de commande, conduit aussi l'analyse spectrale du signal mesuré selon des algorithmes programmés, tandis que les résultats de calcul des amplitudes et des déphasages sont enregistrés dans des mémoires à disques et bandes 23, créant pour la série de signaux codés un vecteur à dimensions multiples de l'image du milieu Le proces- seur 19, après l'exécution du cycle de mesure, réalise l'analyse clastique d'enseignement et d'identification des images du milieu géologique, et il présente les résultats sur un moniteur 24 commu- niquant avec lui et un traceur 25 sous forme d'une valeur de présence et de ressource du gisement d'hydrocarbures, en les enregistrant dans les mémoires à disques et bandes 23 - Dans une variante d'exécution, le système comporte de quatre à huit diviseurs de fréquences 2 individualisés par bandes, des changeurs de fréquences 5, une mémoire à cassettes 23. Les électrodes émettrices 10 peuvent former un rectangle sans électrode centrale lc ou en étoile, basé sur quatre électrodes dont une serait centrale, tandis que les autres seraient disposées aux sommets du triangle Pour un tel mode de réalisation, la boucle inductive 11 présente la forme d'un triangle sur lequel, perpendiculairement au centre de ses côtés, sont présentes des électrodes de mesure 13, tandis que l'électrode centrale de mesure 13 associée aux antennes orthogonales inductives 14 Hx, Hy, Hz se trouve au point d'intersection de ces perpendiculaires. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé et du système dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de prospection directe de gisements d'hydrocarbures consistant en la formation d'un code de fréquences spaciales pour les gisements d'hydrocarbures prospectés, en la mesure de l'onde électromagnétique émise, en la détermination de la forme d'un code dans la zone de prospection et en l'identifi- cation de l'image du gisement d'hydrocarbures, caractérisé en ce que les électrodes de mesure ( 13) et les antennes orthogonales inductives ( 14), montées dans le champ intérieur créé par la répartition superficielle des électrodes émettrices ( 10) et des boucles inductives ( 11), sont disposées au-dessus des gisements d'hydrocarbures prospectés et d'endroits sans gisements, en ce que, ensuite, par commande du travail d'un processeur ( 19) et par le choix de combinaisons de connexions d'électrodes émet- trices ( 10) et de boucles inductives ( 11), et par celui du spectre de fréquences et de phases dans des changeurs de fréquences ( 5), on effectue au moyen du processeur ( 19) l'enseignement, l'identi- fication de l'image des gisements et leur analyse clastique, après quoi on effectue les mesures de prospection et on lit sur le moniteur ( 24) et un traceur ( 25) la valeur des ressources pour chaque point de mesure, et en ce que les mesures de leurs images sont emmagasinées dans des mémoires à disques et bandes ( 23), et enfin, après avoir effectué les mesures sur l'ensemble de la région prospectée, on optimalise l'enseignement et l'identifi- cation sur le processeur ( 19). 2 Système de prospection directe de gisements d'hydrocarbures, composé d'une partie émettrice et d'une partie réceptrice communiquant entre elles par le sol et un circuit télémétrique, dont la partie émettrice comporte un générateur de stimulation connecté par des diviseurs de fréquences, des déphaseurs, des amplificateurs de puissance, des mélangeurs, un bloc de réaction, des générateurs de puissance pour électrodes émettrices et boucles inductives, tandis que la partie réceptrice comporte des électrodes de mesure à antennes orthogonales induc- tives connectées au moyen de préamplificateurs, un multiplexeur à amplificateur programmé, asservis au processeur auquel sont connectés un démultiplexeur, des mémoires intermédiaires, des mémoires à disques et bandes, un moniteur et un traceur, carac- térisé en ce que les diviseurs de fréquences ( 2) individualisés par bandes de fréquences sont connectés aux mélangeurs ( 5) par des déphaseurs ( 3) et amplificateurs de puissance ( 4), lesdits mélangeurs ( 5) formant des armures spectrales étant connectés par des générateurs de puissance ( 6) aux électrodes émettrices ( 10) et aux boucles inductives ( 11), en ce que, sur leurs perpendicu- laires aux centres unissant leurs côtés et sur leur intersection, il est disposé des électrodes de mesure ( 13), et que,dans le centre de l'axe de symétrie, sont montées les antennes orthogonales inductives ( 14).