Brevet FR2571503A1 — publié le 19860411

DISPOSITIF A BOBINE RECEPTRICE POUR L'ENREGISTREMENT DE DONNEES DE SONDAGE DE PUITS L'invention concerne un dispositif à bobine réceptrice d'enregistrement de données de sondage de puits destiné à des systèmes de sondage de puits et des procédés dans lesquels une énergie électromagnétique est propagée dans une formation de terrain. Selon la présente invention, un dispositif à bobine récep- trice de sondage de puits est caractérisé en ce qu'il comprend: une bobine agencée pour l'induction dans celle-ci d'un cou- rant représentant l'intensité d'un champ électromagnétique; - un condensateur variable connecté en travers de la-bobine pour former un circuit résonnant accordé à une fréquence prédéter- minée; et un moyen d'extraction connecté à la bobine de manière à fournir un signal représentant la composante magnétique de l'inten- sité de champ électromagnétique et ne comportant pas essentielle- ment de composante de champ électrique de l'intensité de champ élec- tromagnétique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente in- vention seront mis en évidence dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: les Figures 1 et 2 sont des représentations schématiques d'un dispositif à bobine réceptrice de l'art antérieur; la Figure 3 est une représentation schématique d'un dispo- sitif à bobine réceptrice selon la présente invention; la Figure 4 est une représentation graphique d'un autre exemple de réalisation de la présente invention qui est une bobine du type disque plat; et la Figure 5 représente un dispositif à bobine réceptrice construit selon un second exemple de réalisation de la présente invention. Dans un enregistrement de données de sondage de puits à induction, un enregistrement de puits à constante diélectrique, un enregistrement de puits à résistivité ou dans n'importe quel enre- gistrement de données de sondage de puits o le système de sondage de puits met en oeuvre des bobines pour recevoir de l'énergie Z 5 7 1503 transmise dans une formation de terrain à partir d'un trou de-son-. dage, il s'est posé un problème conséquent d'énergie du fait qu'un champ électrique gênait la mesure d'un champ magnétique. Un exemple d'un système de sondage de puits à résistivité est décrit dans le brevet US-A- 4 401 947, et un exemple d'un système de sondage de puits à constante diélectrique est décrit dans la demande de brevet des E.U.A. nO de Série N 579316, déposée le 13 février 1984. Sur la Figure 1, un dispositif récepteur à bobine classique comprend un moyen récepteur à bobine 3, placé dans une sonde d'en- registrement de données de sondage (non représentée). Le moyen ré- cepteur à bobine 3 comprend une bobine 7 et un condensateur varia- ble 9, connectés en parallèle entre des connexions A et G, qui cons- tituent un circuit résonnant accordé à la fréquence de l'énergie émise par une bobine émettrice (non représentée). La composante d'énergie mesurée est extraite de la bobine 7 à la connexion ll et à la connexion G. Les connexions 11 et G sont connectées au conduc- teur intérieur et à la gaine, respectivement, d'un câble coaxial 15 qui est lui-même connecté à un circuit récepteur d'entrée 20 clas- sique. Le circuit récepteur d'entrée 20 peut représenter une partie d'un circuit récepteur dans la sonde de sondage de puits ou la to- talité du circuit récepteur. Il est évident que dans les systèmes de sondage de puits à plusieurs bobines, ce qui précède serait ré- pété pour chaque moyen récepteur à bobine 3. Malheureusement, le moyen récepteur à bobine 3 ne mesure pas seulement un champ magnétique H, comme on le souhaite, mais il inclut également dans la mesure les effets d'un champ électrique E dû à la capacité parasite 25 qui relie de façon inhérente chaque moyen récepteur à bobine 3 à toute autre structure physique, telle que la formation de terrain. Sur la Figure 2, on a remplacé le moyen récepteur à bobine 3 par-le moyen récepteur à bobine 30 maintenant classique qui est décrit et défini dans le brevet des E.U.A. nO 4 401 947, cité ici à titre de référence. Fondamentalement, la seule différence entre le moyen récepteur à bobine 3 et le moyen récepteur à bobine 30 est que les éléments du moyen récepteur à bobine 3 ont été placés à l'intérieur d'un blindage cylindrique métallique comportant un 25715 03 corps 37 et des plaques d'extrémité 35 et 36. Une fente 40 est prévue qui s'étend du centre de laplaque d'extrémité 35, en bas du corps 37 et en arrière à travers la plaque d'extrémité 36 jusqu'à son centre. Le blindage a amélioré les mesures de champ magnétique H en constituant un écran pour une partie importante du champ élec- trique E. Cependant, même cette approche pose encore des problèmes. Le plus notablement, il existe encore des pertes de courant à tra- vers les plaques d'extrémité 35 et 36 et il existe une tension dans la fente 40. La présente invention élimine complètement l'effet du champ électrique E ou réduit l'effet à une partie négligeable. Sur la Fi- gure 3, un moyen récepteur à bobine 50 comprend une bobine 7 et un condensateur réglable 9. Cependant, les connexions d'extraction ne sont pas les connexions ll et G mais elles sont placées de façon centrale comme des connexions sélectionnées 51 et 55. En outre,les connexions 51, 55 peuvent être connectées au circuit récepteur 20 au moyen de fils et non d'un câble coaxial. Le signal de sortie engendré par le champ électrique est supprimé si les connexions 51 et 55 s'équilibrent à califourchon sur le point central de la bobine 7. Même si les connexions 51 et ne s'équilibrent pas parfaitement de part et d'autre du point central de la bobine 7, l'erreur est négligeable. Cette suppression est due à la propriété physique de la bobine faisant que le champ électrique dû à la tension de sortie VEB est égal auet déphasé de 180 du champ électrique dû à la tension de sortie VEC. Les tensions VEB et VEC sont les tensions de sortie produites par le couplage de champ électrique à chaque moitié de la bobine du point central à chaque extrémité B ou C, respectivement. Comme on l'a déjà noté, même si un équilibre parfait n'est pas obtenu, l'effet résultant du champ électrique E est négligeable. On suppose que pour une extraction parfaitement équilibrée, la ten- sion VEB est égale à environ la moitié de la tension VE, comme on l'a indiqué sur la Figure 2. Cependant, si on obtient presque un équilibre mais non un équilibre parfait, par exemple, une tension telle que la tension VEB peut être légèrement supérieure à l'autre tension VEC. En raison de la soustraction de déphasage, la différence de tension VEB - VEC est sensiblement inférieure même à la plus faible des deux tensions VE. L'exemple de réalisation précédent et l'art antérieur sont, bien que n'étant pas établis spécifiquement, des bobines réceptrices cylindriques montées sur des noyaux de bobines classiques. Dans un autre exemple de réalisation de la présente invention, l'équilibre de type parfait tel qu'on l'a mentionné précédemment peut être obte- nu en concevant une bobine comme on l'a représenté sur les Figures 4 et 5. Sur la Figure 4, un disque plat 70 est constitué d'un matériau non conducteur sur lequel a été imprimé un chemin conduc- teur 74 en spirale sur une surface 77 et comportant une connexion B à une extrémité du chemin conducteur 74 et une connexion C à l'au- tre extrémité du chemin conducteur 74. Le disque 70 comporte des trous 81 et 83 dont la fonction sera décrite dans la suite. Comme on l'expliquera dans la suite, seuls les disques 70 qui sont utili- sés pour extraire le signal comportent une connexion d'extraction 51 ou 55,ce qui est indiqué par la ligne en traits interrompus pour la référence numérique 51 ou 55. On peut créer une bobine d'un nombre suffisant de spires comme on l'a indiqué sur la Figure 5 en utilisant un ensemble de disques 70. Un élément de support 85 traverse un trou central 83 des disques 70 et un premier disque 70 est fixé à celui-ci au moyen d'un écrou 89. La surface 77 du premier disque 70 qui comporte le chemin conducteur 74 est dirigée vers le bas et sa connexion C est connectée à une extrémité d'un condensateur variable 94 au moyen d'un fil 92. Le condensateur 94 traverse les trous 81 des disques et il est fixé à ceux-ci par des procédés de fixation classiques. Un élément d'espacement 98 sépare le premier disque 70 d'un deuxième disque 70 dont la surface 77 se trouve en face de la surface 77 du premier disque 70. La fonction de l'élément d'espacement 98 est d'empêcher que ces deux surfaces 77 des disques 70 soient court- circuitées. La connexion B du premier disque 70 est connectée à la connexion B du deuxième disque 70. Un troisième disque 70 est disposé de la même manière que le premier disque 70 et il est en contact avec le deuxième disque 70 et sa surface 77 est orientée 7 1503 vers le bas. La connexion C sur le deuxième disque 70 est connectée à la connexion C sur le troisième disque 70. La connexion A du troi- sième disque 70 est connectée à la connexion A d'un quatrième dis- que 70 qui est disposé comme le deuxième disque 70 et est séparé du troisième disque 70 par un élément d'espacement 88. La connexion C du quatrième disque 70 est connectée à l'extrémité non connectée du condensateur 94 au moyen d'un fil 101. La connexion d'extraction 51 est fornée sur le chemin con- ducteur 74 du deuxième disque 70 et elle est connectée à un fil 104. La connexion d'extraction 55 est formée sur le chemin conducteur 74 du troisième disque 70 et elle est connectée à un fil 106. Les fils 104 et 106 sont eux-mêmes connectés aucircuit récepteur d'entrée 0. La présente invention telle qu'elle a été décrite précédem- ment est un dispositif d'enregistrement de données de sondage de puits mettant en oeuvre une bobine réceptrice d'extraction équili- brée pour éliminer essentiellement la composante de champ électrique d'un signal extrait de la bobine réceptrice. REVENDICATIONS 1. Dispositif à bobine réceptrice d'enregistrement de don- nées de sondage de puits, caractérisé en ce qu'il comprend: une bobine (7) agencée pour l'induction dans celle-ci d'un courant représentant l'intensité d'un champ électromagnétique; un condensateur variable (9) connecté en travers de la bo- bine (7) pour constituer un circuit résonnant accordé à une fréquen- ce prédéterminée; et un moyen d'extraction (11,51,55) connecté à la bobine (7) de manière à fournir un signal représentant la composante magnéti- que de l'intensité de champ électromagnétique et ne comportant es- sentiellement pas de composante de champ électrique de l'intensité de champ électromagnétique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'extraction est connecté électriquement à la bobine en deux points de connexion (51,55) essentiellement équidistants du point central de la bobine (7). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bobine (7) est une bobine cylindrique ayant ses extrémités connectées au condensateur variable (9). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bobine (7) comprend un ensemble de bobines en forme de disques plats connectés en série (70,74) et un moyen de montage (85) servant à monter l'ensemble des bobines en forme de disques plats. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque bobine en forme de disque plat (70,74) comprend un dis- que (70) d'un matériau non conducteur et un chemin conducteur (74) prévu en spirale sur le disque et comportant des première et secon- de bornes de connexion aux extrémités opposées du chemin conducteur. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le nombre de bobines en forme de disques plats (70,74) contenues dans la bobine (7) est un nombre pair. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une première bobine en forme de disque plat (70,74) a sa première borne connectée au condensateur variable (9) et sa seconde borne connectée à la seconde borne de la bobine en forme de disque plat suivante, en ce qu'une dernière bobine en forme de disque plat a sa première borne connectée au condensateur variable (9), et sa seconde borne connectée à la seconde borne de la bobine en forme de disque plat suivante, et en ce que chaque bobine en forme de disque plat à l'exception de la première et de la dernière bobines en forme de disques plats a sa première borne connectée à la première borne d'une bobine en forme de disque plat voisine et sa seconde borne connectée à la seconde borne d'une autre bobine en forme de disque plat voisine. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la connexion entre deux secondes bornes comportant juste autant de bobines en forme de disques plats (70,74) précédant cette con- nexion qu'après cette connexion est le point central de la bobine. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les bobines en forme de disques plats (70,74) voisines du point central comportent des connexions essentiellement aux mêmes points le long de leurs chemins conducteurs connectées au moyen d'extrac- tion (11,51,55). 10. Dispositif pour déterminer la constante diélectrique et/ou la conductivité de formations de terrain au voisinage d'un trou de sondage, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen pour transmettre une énergie électromagnétique dans la formation de terrain à partir d'un premier emplacement dans le trou de sondage à une fréquence qui permet à l'énergie électroma- gnétique de se propager dans les formations de terrain environnantes; un ensemble de moyens (3) pour recevoir l'énergie électroma- gnétique,espacés longitudinalement du moyen de transmission et four- nissant des signaux représentant le champ électromagnétique aux em- placements des moyens récepteurs; et en ce que chacun des moyens récepteurs (3) comprend une bobine (7) agencée pour l'induction dans celle-ci d'un courant représentant l'intensité d'un champ électromagnétique; un condensateur variable (9) connncté en travers de la bobine (7) pour constituer un circuit résonnant accordé à une fréquence prédéterminée; un moyen d'extraction (11,51,55) connecté à la bobine (7) de manière à fournir un signal représentant la composante magnétique du champ électromagnétique et ne comportant essentiellement pas de composante de champ électrique; et un moyen (20) servant à déterminer la constante diélectri- que et/ou la résistivité des formations de terrain en fonction du signal provenant du moyen d'extraction (11,51,55).