Brevet FR2569476A1 — publié le 19860228

Procédé et dispositif pour évaluer la qualité du ciment entourant le tubage d'un puits. L'invention intéresse les puits forés pour explorer ou ex- ploiter les richesses du sous-sol. Elle concerne l'évalua- tion de la qualité du ciment entourant le tubage que l'on insère dans un tel puits. Il est connu de faire cette évaluation à l'aide d'ultrasons. Le plus ancien outil de ce type, dit CBL (pour Cement Bond Log), utilise un émetteur d'ultrasons et un récepteur d'ul- trasons, espacés l'un de l'autre le long du tubage. Son principe général est le suivant: si le récepteur reçoit rapi- dement un écho fort, c'est que le tubage vibre, et qu'il n'est pas bien tenu par le ciment. Si au contraire les échos importants tardent à venir au récepteur, ou même s'il ne s'en produit aucun, on peut supposer que le tubage est bien tenu par le ciment qui l'entoure. Cet outil travaille à cha- que mesure sur une longueur de tube sensiblement égale à la distance entre son émetteur et son récepteur d'ultrasons. Plus récemment est apparu un autre outil, dit CET (pour Cement Evaluation Tool). Il explore au contraire le tubage par secteurs radiaux, et comporte à cet effet une série de transducteurs émetteurs-récepteurs d'ultrasons (huit par exemple) espacés à la fois angulairement et axialement (par exemple en hélice) le long du tubage. Il s'y ajoute en prin- cipe un transducteur de référence, muni d'un réflecteur à dis- tance fixe, et qui donne la vitesse des ultrasons 'in situ'. On peut ainsi réaliser huit mesures acoustiques de diamètre et déterminer ensuite l'ovalisation du tubage ainsi que le décentrage de la sonde qui porte l'outil, relativement à l'axe du tubage. De plus, et surtout, cet outil permet dans une certaine mesure d'évaluer la qualité du ciment selon plusieurs directions angulaires dans chaque section droite du tubage, étant observé que les phénomènes de propagation ultrasonore qui entrent en jeu sont complexes. Ainsi, l'outil CET permet assez bien de déterminer si le tu- bage est libre de vibrer selon un mode de résonnance en épais- seur, donc mal cimenté, ou au contraire bien tenu par le ci- ment, et ce pour les différentes directions angulaires explo- rées par les transducteurs. - Par contre, les situations intermédiaires sont plus délica- tes à traiter. Jusqu'à présent, il a été considéré que l'on pouvait, dans ces situations intermédiaires, déduire des mesures une ré- sistance à la compression du ciment, qui en caractériserait la tenue mécanique pour chaque direction angulaire explorée. Toutefois, il a été observé que la résistance à la compres- sion ne représente qu'imparfaitement la qualité de l'étan- chéité hydraulique que l'on cherche à établir autour du tubage entre les différentes couches du sous-sol percées par le forage. En particulier, il arrive qu'un ciment dont la résistance à la compression parait suffisante, se trouve en fait permé- able au gaz, notamment par des pores communicants. Ainsi un premier but de la présente invention est, partant des mesures d'un outil CET, de traiter celles-ci afin d'en permettre une interprétation plus précise quant à la qualité du ciment mis en place. Un autre but de l'invention est de permettre de distinguer si, dans chaque secteur angulaire exploré, le matériau situé immédiatement à l'extérieur du tubage est solide ou liquide, ou bien s'il contient du gaz. Un autre but de l'invention est de déterminer si, lorsqu'il est solide, le matériau entourant le tubage contient des pores qui communiquent ou non. Un autre but encore de l'invention est de permettre une ex- ploitation conjointe des informations fournies par un outil CBL et de celles fournies par un outil CET. A cet effet, l'invention propose tout d'abord un procédé pour évaluer la qualité du ciment entourant le tubage d'un puits. Ce procédé est du type dans lequel: - on déplace, de façon repérée dans le tubage, une sonde por- teuse d'un outil muni de transducteurs émetteurs-récepteurs d'ultrasons visant des zones de directions angulaires diffé- rentes, et propres à induire une résonnance d'épaisseur dans le tubage, on excite sélectivement les transducteurs et on enregistre sélectivement le signal reçu par chacun d'entre eux en ré- ponse à son impulsion d'émission, ce signal contenant des informations sur la matière située à l'extérieur du tubage, dans la zone explorée par le transducteur, compte-tenu de la position axiale et angulaire de la sonde dans le tubage. Selon un aspect général de l'invention, le traitement des si- gnaux enregistrés comprend, en combinaison, les opérations suivantes: a/. définir pour chaque signal reçu une première fenêtre (W1) calée sur le premier écho, dû à la réflexion sur la paroi interne du tubage, une seconde fenêtre (W2) calée sur la par- tie intermédiaire décroissante des échos suivants, dus à l'environnement externe du tubage, et une troisième fenêtre (W3) calée sur la partie initiale de ces mêmes échos suivants; b/. déterminer pour chaque signal reçu deux grandeurs brutes (AW2i, AW3i) dont l'une (AW2i) représente le rapport entre les énergies des signaux reçus pendant les seconde et première fenêtres, et l'autre (AW3i) représente le rapport entre les énergies des signaux reçus pendant les troisième et première fenêtres; c/. déterminer pour chaque signal recu deux grandeurs norma- lisées (W2Ni, W3Ni) tirées respectivement des grandeurs bru-.. tes (AW2i, AW3i) par des combinaisons linéaires de la forme W2Ni = a (AW2i - b) W3Ni = a'(AW3i - b) o a, a', b et b' sont des coefficients choisis en tenant compte de la réponse brute d'un tubage libre, en présence d'un environnement prédéterminé, tel que de l'eau à l'ex- térieur du tubage et de la boue à l'intérieur, d/. décider de la qualité de cimentation du tubage en fonc- tion du fait que les couples de grandeurs normalisées (W2Ni, W3Ni) suivent une loi prédéterminée, et de la rela- tion entre chaque grandeur normalisée (W2Ni, W3Ni) et un couple de valeurs de seuil qui lui est respectivement asso- cié (W2NC, W3NC; W2NG, W3NG). De préférence, à l'opération d/. on évalue la cimentation sur la base de la seconde grandeur normalisée (W3Ni) si la valeur de la première (W2Ni) est supérieure à ce que donne ladite loi prédéterminée. L'évaluation s'effectue comme suit: - on décide que le tubage est entouré de solide et correc- tement cimenté dans la zone explorée par chaque tranducteur si l'une au moins des grandeurs normalisées correspondantes (W2Ni, W3Ni) est en deçà du seuil inférieur qui lui est pro- pre (W2NC, W3NC); - on décide que le tubage est entouré de gaz dans la zone explorée par chaque transducteur si les deux grandeurs norma- lisées correspondantes (W2Ni, W3Ni) excèdent leurs seuils supérieurs respectifs (W2NG, W3NG); - on reconnaît une cimentation incorrecte ou une présence de liquide dans le domaine intermédiaire o les deux grandeurs normalisées (W2Ni, W3Ni) dépassent leurs seuils inférieurs respectifs (W2NC, W3NC) et o l'une au moins d'entre elles se trouve en déçà de son seuil supérieur (W2NG, W3NG). Les seuils (W2NC, W3NC; W2NG, W3NG) sont déterminés à partir d'une impédance de seuil caractéristique du ciment ou du gaz et des caractéristiques diamètre/épaisseur du tubage. Pour distinguer entre une cimentation incorrecte ou la pré- sence de liquide et du ciment poreux, l'invention prévoit que l'on effectue une analyse statistique des résultats pour les zones explorées selon les différentes directions angulaires et sur une longueur déterminée de tubage afin de déterminer si l'on est en présence de gaz, d'après le nombre de zones situées franchement dans le domaine gazeux; s'il apparaît ainsi que l'environnement est gazeux, on modifie les résultats relatifs aux zones présumées liquides pour les considérer comme du ciment poreux logeant du gaz. Selon un autre aspect encore de l'invention, on descend en outre dans le tubage un outil du type CBL, avec émetteur et récepteur ultrasonores espacés axialement. Le traitement se complète comme suit: e) - l'on compare les résultats obtenus avec les deux outils pour déterminer que: el) l'on est en présence de ciment poreux si l'outil CBL révèle un tube tenu tandis que l'outil CET donne des résul- tats du domaine intermédiaire, et e2) l'on est en présence de liquide si les deux outils don- nent des résultats concordants dans le domaine intermédiaire. Il est alors possible d'analyser les résultats angulaires de l'outil CET en vue de déterminer si les porosités du ciment sont ou non communicantes. Le procédé peut être en oeuvre pour partie sur le terrain, et pour partie en laboratoire. De même, au moins une partie des opérations a) à c) peuvent être effectuées 'in situ'. D'un autre côté, on peut repren- dre ces opérations avec des paramètres réajustés si lesdites grandeurs normalisées ne suivent pas ladite loi prédéterminée. Plus particulièrement, les grandeurs normalisées prenant la valeur 1 pour le tubage libre entouré d'eau, ladite loi prédéterminée est sensiblement de la forme: W2Ni = (W3Ni) 2,75 De leur côté, les seuils inférieurs associés aux deux gran- deurs normalisées sont déterminés pour distinguer un ciment minimum acceptable d'une boue lourde de densité environ -3 1,6 g cm. Et les seuils supérieurs associés aux deux grandeurs normalisées sont déterminés pour distinguer un gaz sous pression, d'impédance acoustique voisine de 0,1 kg/mm2/s. En pratique, le procédé se complète de l'opération supplé- mentaire suivante: - établir une représentation figurative illustrant le long du tubage, angulairement le cas échéant, la présence de ciment correct, de ciment gazeux, de liquide ou de gaz. L'invention concerne enfin les dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, au moins en partie sur le terrain. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raitront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement un outil CET; - la figure 2 illustre un exemple d'onde recueillie par l'un des transducteurs d'un tel outil; - les figures 3A à 3C illustrent trois formes d'ondes typi- ques correspondant à trois situations particulières; - la figure 4 est un diagramme illustrant la dépendance d'une mesure normalisée d'un outil CET en fonction de divers paramètres; - la figure 5 illustre la courbe d'une loi prédéterminée reliant deux mesures normalisées CET qui se correspondent; - les figures 5A et 5B illustrent des mesures CET brutes et normalisées, respectivement; - la figure 6 illustre différentes étapes du procédé selon l'invention; - la figure 7 illustre un outil CBL, - la figure 8 illustre un exemple de représentation figu- rative que l'invention permet d'obtenir. Les dessins annexés apportent des informations qu'ils peu- vent seuls définir. En conséquence, ils sont incorporés à la présente description, non seulement pour servir avec elle à faire comprendre l'invention, mais aussi pour con- tribuer à définir celle-ci, le cas échéant. La figure 1 illustre une sonde équipée d'un outil du type CET. En partie basse apparaît une tête de sonde 10; en par- tie haute une connexion 20. Deux centreurs 21 et 22, par exmemple du type décrit dans la Demande de Brevet français n 83 07 831, au nom de la Demanderesse, sont prévus entre les deux parties d'extrémité 10 et 20; ils encadrent l'outil CET proprement dit. Celui-ci comprend: - une série de huit transducteurs T1 à T8, illustrés schéma- tiquement pour certains. Ils ont environ 2,5 cm de diamètre et sont distribués hélicoldalement à 45 degrés l'un de l'au- tre. Chacun de ces transducteurs peut être déplacé radiale- ment sous l'effet d'une vis de réglage 23. - Un neuvième transducteur T9, orienté axialement et équipé d'un réflecteur métallique à distance fixe connue (non visi- ble). Ce transducteur étalon permet la mesure in situ du temps d'allerretour dans le fluide que contient le tubage. Ainsi, on peut déterminer de façon précise la vitesse de propaga- tion du son dans ce fluide. La surface de tubage couverte par chacun des transducteurs T1 à T8 est pratiquement égale à celle de la face avant du transducteur, la dispersion étant faible dans la bande de fréquence utilisée; typiquement, des ondes longitudinales de 300 à 600 kHz. Les impulsions ultrasonores sont déclenchées séquentiellement pour les différents transducteurs. Les signaux reçus corres- pondants pour chaque transducteur sont analysés, de la même manière séquentielle. Ceci s'effectue par une car- touche électronique (non représentée) montée en amont de la connexion 20 de la sonde. Cette cartouche électronique amplifie les signaux recueillis avant de les transmettre en surface. Les signaux reçus à la surface sont remis en profondeur, puisque la position de la sonde y est connue. La direction radiale associée à chaque signal reçu est définie d'après le transducteur concerné et la position angulaire de la sonde dans le tubage, que l'on sait détecter. D'autres explications sur le fonctionnement d'un outil CET pourront être trouvées dans la brochure commerciale SCHLUMBERGER intitulée "Cement Evaluation Tool" et parue en Juin 1983, ou encore dans les publications de Brevet français n 2 400 613 et 2 491 123. Ces documents montrent également les représentations figu- ratives actuellement utilisées pour présenter les résultats. Dans son ensemble, et en particulier pour ces représentations, leur contenu est à ajouter à la présente invention pour per- mettre de la mieux définir. Comme déjà indiqué,l'outil CET permet de déterminer si le tubage est très bien tenu par un ciment solide, continu, de très bonne qualité. Il permet aussi de voir si le tubage est libre, c'est-à-dire entouré de liquide (eau, boues) ou de gaz, donc pas cimenté du tout. Reste un domaine intermédiaire o l'analyse est plus déli- cate. Les techniques connues jusqu'à présent ont d'ailleurs peine à définir précisément les frontières de ce domaine intermédiaire. Par ailleurs, la cimentation d'un tubage est une technique complexe, qui fait intervenir de nombreux paramètres. Quel que soit le soin qu'on y apporte, de nombreux facteurs peuvent rendre cette cimentation imparfaite. Dans ces conditions, on a jusqu'à présent interprété les ré- sultats donnés par l'outil CET, lorsqu'ils sont dans le do- maine intermédiaire, en termes de résistance des matériaux à partir des mesures de l'outil CET, on détermine, pour cha- que profondeur et chaque direction angulaire explorée, une valeur correspondante de la résistance à la compression du ciment. La présente invention vient proposer une approche différente. La figure 2 fait apparaître l'allure du signal reçu par un transducteur, à partir de son instant d'excitation to. Les ondes ultrasonores longitudinales se propagent dans le fluide intérieur au tubage. Le premier écho, dû au tubage, commence en DT, et sur son maximum est calée la première fenêtre W1. Les échos suivants sont dus à la matière située à l'exté- rieur du tubage. Ils présentent une allure décroissante. Dans la partie intermédiaire de celle-ci est définie une seconde fenêtre assez large W2 (typiquement 20 microsecondes). Un peu plus tôt est définie une troisième fenêtre, plus brè- ve, W3 (typiquement 5 microsecondes). Les figures 3A à 3C reprennent le signal reçu dans trois situations différentes, et avec une échelle verticale agran- die dix fois après le premier écho. Un tubage libre, non tenu par un solide, donne des valeurs élevées de W2 et W3 (Fig. 3A). Un tubage bien tenu par son ciment (Fig. 3B) donne des valeurs basses de W2 et W3. Lors- que des formations souterraines situées un peu plus loin 1 1 il 2569476 produisent des réflexions, on obtient un niveau élevé en W2 et un niveau relativement bas en W3 (Fig. 3C). On ajoute maintenant aux signaux l'indice i, pour les asso- cier chacun à un transducteur et à une position de sonde don- nés, en d'autres termes à une profondeur et une direction angulaire données dans le tubage. Le traitement des signaux comprend donc a) tout d'abord la définition des trois fenêtres W1, W2 et W3, que l'homme de l'art comprendra; b) la détermination pour chaque signal reçu, à partir de ses portions Wli, W2i, W3i situées respectivement dans les trois fenêtres, de deux grandeurs brutes AW2i, AW3i définies comme suit: énergie contenue dans W2i _ W2Ti AW2i = énergie contenue dans Wli W1Ti énergie contenue dans W3i _ W3Ti AW3i = énergie contenue dans Wli W1Ti La fenêtre W1 étant très étroite, il est envisageable de prendre simplement une valeur instantanée de Wli, sans en faire l'intégration. Comme la mesure à la résonnance W2 est divisée par la mesure de crête W1, on élimine l'effet de la sensibilité du trans- ducteur. c) la détermination, toujours pour chaque signal reçu, de deux grandeurs normalisées W2Ni et W3Ni. Des normalisations ont déjà été proposées dans les outils CET, pour tenir compte de la réponse individuelle des trans- ducteurs, ainsi que d'autres paramètres. La présente invention fait usage préférentiellement d'une normalisation de la forme suivante: W2Ni = a (AW2i - b) W3Ni = a'(AW3i - b') o a, a', b,b' sont des coefficients qui, en règle générale peuvent être déterminés d'une façon que l'on décrira plus loin en détail, sur un exemple. L'une des conditions à sa- tisfaire est que, pour un milieu de référence, qui est en principe l'eau, la normalisation fournisse W2Ni = W3Ni. Une normalisation simplifiée, et souvant suffisante consiste à considérer les coefficients b et b' comme nuls. On peut alors déterminer les coefficients a et a' en laboratoire, comme décrit ci-après. Pour la taille et le poids du tubage considéré, on peut tirer au laboratoire une valeur de calibrage W2Ci qui représente la réponse de chacun des transducteurs Ti de l'outil utilisé, en présence d'un tel tubage avec de l'eau-à l'extérieur, et à l'intérieur le même milieu ou boue que l'on va rencontrer dans le tubage, le transducteur Ti étant placé dans une posi- tion similaire à celle qu'il prend dans le puits. On définit alors: W2Ti W2Ci = W1Ti pour les interfaces boue/tubage/ eau. W2Ci est ainsi une constante de normalisation, définie par la réponse W2Ti/W1Ti de chaque transducteur (i= 1 à 8).(En réa- lité, on détermine un jeu de valeurs W2Ci pour toute une gamme des milieux que l'outil pourra rencontrer à l'inté- rieur du tubage). La normalisation de la première grandeur (AW2i) peut alors s'écrire: W2Ti 1 W2Ni = W1Ti W2Ci avec a = W2Ci On fait de même pour les signaux W3. On détermine ainsi: W3Ti W3Ci = W1Ti pour les interfaces boue/tubage/eau et l'on écrit: W3Ti 1 1 W3Ni = W1Ti W3Ci avec a' = W3Ci o les notations sont les mêmes que précédemment, rapportées à W3. Les mesures W2Ni et W3Ni ainsi obtenues sont beaucoup plus précises, et fidèles. Elles peuvent alors être rapportées de manière fiable à la nature du matériau situé à l'exté- rieur du tubage, dans la zone explorée par le transducteur concerne. De façon plus générale, la Demanderesse a observé que l'on peut conduire la normalisation de sorte que les grandeurs W2Ni et W3Ni qu'elle fournit obéissent à une loi prédéterminée: W2Ni = f (W3Ni) De préférence, on prend la loi simple suivante: W2Ni = (W3Ni) P o p est un nombre proche de 2,75 (à - 0,005, d'après les investigations actuelles). Ceci suppose naturellement qu'il n'y a pas de réflexions par des formations souterraines qui définiraient un troisième interface. Par ailleurs, les études menées par la Demanderesse ont montré que l'on peut écrire, de manière approchée: W2 (Zx) _ Zw - Zx W2 (Zw) exp A x TH + B o WZ (Zx) désigne la réponse brute (grandeur brute) pour un milieu à déterminer, extérieur au tubage, et d'impédance acoustique notée Zx, W2 (Zw) est la réponse brute de l'eau, d'impédance acoustique Zw, à l'extérieur du tubage, TH est l'épaisseur du tube en millimètres, et, pour des impédances acoustiques exprimées en kg/mm /s, A vaut environ 0, 30 kg/mm /s et, b vaut environ 0,20 kg/mm2/s. On note que W2 (Zw) désigne ici la réponse brute W2Ti, mesu- rée en laboratoire, comme précédemment décrit, pour les inter- faces boue/tubage/eau en présence desquels se trouve l'outil. La Demanderesse a maintenant observé que l'on peut dès lors utiliser l'outil CET pour obtenir des informations bien plus précises sur lanature du matériau entourant le tubage. Le procédé proposé se complète alors de l'opération suivante: d) décider de la qualité de cimentation du tubage en fonc- tion du fait que les couples de grandeur normalisées (W2Ni, W3Ni) suivant la loi prédéterminée, et de la relation entre chaque grandeur normalisée (W2Ni, W3Ni) et un couple de valeurs de seuils qui lui est respectivement associé (W2NC, W3NC; W2NG, W3NG). On vérifie d'abord que chaque couple de grandeurs W2Ni et W3Ni satisfont la loi prédéterminée. Si c'est le cas, on compare ces grandeurs, pour chaque transducteur, aux seuils précités, qui sont définis comme suit: W2NC et W3NC caractérisent une impédance acoustique de seuil choisie ZC, prise en principe égale à 2,6 kg/mm2/sec. Ceci permet de distinguer un ciment minimum acceptable d'impédance 2,8, d'une boue lourde de densité 1,6 g/cm3 dont l'impédance acoustique est de 2,4. Toutefois, ce premier seuil ZC, (qui définit les seuils inférieurs W2NC et W3NC d'après les formules données plus haut) peut être ajusté en fonction de la nature du ciment utilisé et des boues que l'on sait devoir rencontrer: certains ciments ont en effet des impé- dances acoustiques qui peuvent amener à abaisser l'impédance de seuil jusqu'à 2,0, étant observé qu'on ne les utilise pas en présence de boues lourdes. - Les seuils supérieurs W2NG et W3NG sont fixés d'après l'impédance acoustique maximale des gaz sous pression ren- contrés dans un puits, qui est de l'ordre de 0,1 kg/mm2/sec. Le seuil d'impédance ZG est alors fixé à quelques dixièmes, typiquement 0, 2,et on en déduit W2NG et W3NG par les formules données plus haut. La qualité de cimentation peut alors faire l'objet d'une évaluation préliminaire comme suit: - on décide que le tubage est entouré de solide et correc- tement cimenté dans la zone explorée pour chaque transduc- teur si l'une au moins des grandeurs normalisées correspon- dantes (W2Ni, W3Ni) est en deçà du seuil inférieur qui lui est propre (W2NC, W3NC). - on décide que le tubage est entouré de gaz dans la zone explorée par chaque transducteur si les deux grandeurs norma- lisées correspondantes (W2Ni, W3Ni) excèdent leurs seuils supérieurs respectifs (W2NG, W3NG); - on reconnaît une cimentation incorrecte ou une présence de liquide dans le domaine intermédiaire o les deux grandeurs normalisées (W2Ni, W3NC) dépassent leurs seuils inférieurs respectifs (W2NC, W3NC) et o l'une au moins d'entre elles se trouve en deçà de son seuil supérieur (W2NG, W3NG). 6476 On remarque d'une part que les frontières du domaine intermé- * diaire sont maintenant bien définies, et que l'on peut distin- guer à coup sr l'environnement solide du tubage d'une part, et son environnement gazeux d'autre part. Entre les deux, l'environnement peut être soit constitué d'un ciment imparfait, soit liquide. L'invention a pour but second de chercher à résoudre cette ambigulté, et ceci peut être fait en utilisant, séparément ou en combinaison, différents moyens. Le premier moyen, qui utilise seulement les mesures de l'outil CET, a été dénommé "logique de gaz". Cette logique de gaz est normalement hors service. Les mesures du domaine intermédiaire sont alors considérées comme relatives à un liquide. Si l'analyse statistique des résultats montre que l'on a manifestement du gaz au contact du tubage en certains points de la zone examinée, la logique de gaz est mise en ser- vice, et les mesures du domaine intermédiaire sont alors cor.- sidérées comme relatives à du ciment poreux, dont les pores sont emplis de gaz. Les études et observations menées par la Demanderesse ont en effet montré la présence fréquente de tels ciments poreux. L'analyse statistique précitée peut être conduite comme suit: - examiner les mesures sur environ un mètre de tubage, et y déterminer la proportion de transducteurs qui trouvent du gaz, c'est-à-dire une valeur W2Ni supérieure à 1+DW, (o DW est un paramètre tenant compte de l'incertitude des mesures) par rapport à ceux dont la mesure est dans le domaine inter- médiaire. - si ce rapport dépasse un seuil RG, qui est ajustable aux environs de 30%, on met en oeuvre la logique de gaz. L'ajustement des paramètres DW et RG permet de tenir compte du contexte, qui peut amener à annihiler la logique de gaz, si nécessaire sur le terrain. Il est alors possible de faire une représentation figurative des résultats, plus précisément qu'auparavant, car on salt illustrer sur une développée plane du tubage: - la distribution circonférentielle (sur le tubage) des points de cimentation acceptable, correspondant aux transducteurs qui ont une réponse supérieure à l'impédance de seuil ZC. - la distribution circonférentielle du gaz libre à l'inter- face tubage/extérieur, par les points correspondant aux transducteurs qui ont une réponse inférieure à l'impédance de seuil ZG; les autres points correspondent soit à du ciment inaccep- table ou du liquide dans le cas rnormal, soit à du ciment à pores de gaz, si la logique de gaz a été déclenchée. Les ombrages classiques (par exemple selon le Brevet français publié sous le n 2 491 123) sont naturellement uti- lisés pour faciliter la lecture des résultats, en indiquant de plus si la logique de gaz a ou non été déclenchée. Le procédé selon l'invention sera maintenant décrit plus en détail, à l'aide d'exemples. Tout d'abord, la figure 4 illustre, pour diverses épaisseurs de tubage, la relation entre la grandeur normalisée W2N et l'impédance acoustique du milieu extérieur au tubage. La Demanderesse a observé que la normalisation par rapport l'eau (W2N = 1, impédance 1,5) est valable quelle que soit l'épaisseur du tubage. Il en est naturellement de même pour la grandeur normalisée W3N. Et la figure 5 illustre la loi W2N = (W3N) 2,75. Cette loi a pu être établie et vérifiée sur la base de données expé- rimentales, qui en ont illustré le bien fondé, dès lors qu'il n'y a pas de réflexions dues à des tiers interfaces. L'épaisseur du tubage étant connue, par exemple 10 mm, et après avoir choisi les impédances de seuil Zc et Zg, par exemple à 2,6 et 0,2 respectivement, on en déduit W2NC et W2NG par la courbe à 10 mm de la figure 4, ce qui donne sensiblement: l0 W2NC = 0,7 W2NG = 1,5 Des courbes analogues pour W3N, ou bien la loi de la figure 5, permettent de déterminer aussi, sensiblement: W3NC = 0,88 W3NG = 1,16 A partir des figures 5A et 5B, on décrira maintenant la normalisation selon l'invention, d'une manière plus générale que la normalisation simplifiée exposée plus haut. Ces fi- gures concernent un ensemble de mesures faites par tous les transducteurs, sur une profondeur d'environ 500 mètres. La figure 5A fait apparaître un "nuage" qui illustre la distribution des points de mesure, en fréquences statistiques, ramenées à l'intervalle 0,10. La loi prédéterminée est repré- sentée par des barres obliques. Les astérisques définissent le point relatif au tubage libre dans l'eau, que l'homme de l'art sait en principe identifier, par exemple à partir du barycentre des points hauts du nuage, étant observé que la présence de gaz donne un autre nuage adjacent, avec des valeurs nettement plus élevées de W2N et W3N. En pratique, le point représentatif de l'eau est celui à partir duquel les fréquences diminuent. En partie basse du nuage, on recherche de même le point PC représentatif de la partie la mieux cimentée. Connaissant la nature du ciment utilisé, on peut estimer avec une bonne précision son impédance acoustique lorsqu'il a bien pris, en profondeur. Il s'en déduit des valeurs correspondantes de W2N et W3N. On connaît également celles de l'eau. On dispose ainsi de quatre informations numériques pour déter- miner les quatre paramètres a, a', b' b'. l0 Schématiquement, b et b' peuvent être calculés à partir du point de meilleur ciment. Après avoir fait la différence entre les grandeurs W2N et W3N pour l'eau et le ciment, on détermine a et a'. Bien entendu, les ajustements nécessaires pour déterminer les grandeurs a, a', b, b' peuvent être faits sous le contrôle de l'homme de l'art, qui dispose alors de paramètres adéquats à cet effet. La figure 5B montre que les données normalisées viennent se centrer sur la courbe théorique. Apres normalisation, les coordonnées du point de tubage libre sont bien W2N=1=W3N. Une normalisation de ce genre est essentielle pour que le reste de l'interprétation soit correct. Il est maintenant fait référence à la figure 6. Son étape initiale 60 rappelle le calcul de AW2i et AW3i. Ensuite, son étape 61 concerne les paramètres a, a', b, b' de normalisation, déterminés comme on vient de le décrire. Son étape 62 concerne la normalisation proprement dite, et le calcul des seuils. Apres cela, le test 63 détermine si, individuellement, chaque mesure respecte la loi prédéterminée. Si ce n'est pas le cas, l'étape 64 remplace W2Ni par K = (W3Ni) 2,75 Dans les autres cas on conserve W2Ni (étape 65), en le prenant comme valeur de K. Le test 66 examine alors si K est inférieur à W2NC et si W3Ni est inférieur à W3NC. Si les deux conditions sont satisfaites, l'étape 67 considère qu'il s'agit de ciment correct et établit l'ordre de visualisation associé, pour le point considéré. L'homme de l'art observera que, quoique différent du test précédemment décrit, le test 66 ne lui est pas contradic- toire. Si le test 66 donne une réponse non, le test 68 effectue les comparaisons précédemment décrites pour le gaz. S'il s'agit de gaz, l'étape 69 établit les ordres correspondants (gaz à l'interface, et visualisation correspondante). Si la sortie du test 68 ne révèle pas de gaz, il s'agit du domaine intermédiaire et on passe à un autre test 70 d'ana- lyse statistique, comme décrit plus haut. Ce test détermine si, sur une longueur donnée de tubage, on a trouvé une quan- tité significative de gaz à l'interface tubage/extérieur. Si ce n'est pas le cas, l'étape 71 déclare "ciment incorrect ou liquide" et produit l'ordre de visualisation correspondant. Dans la situation contraire, l'étape 72 déclenche la "logique de gaz", ce qui a pour effet que les points du domaine inter- médiaire sont considérés comme du ciment à pores emplis de gaz, et un ordre de visualisation correspondant est établi. Cette visualisation peut être par exemple faite sur une développée plane du tubage, repérée en angle et en profondeur, avec: - du noir pour les points ou zones de ciment correct; - du blanc pour un ciment incorrect (ou du liquide); - du gris clair pour du gaz libre à l'interface tubage/extérieur; et - un gris foncé pour un ciment à pores emplis de gaz. A partir de là, on peut calculer à chaque profondeur le pour- centage de la circonférence du tubage correspondant à chaque cas, en ajoutant de préférence le ciment "gazeux" au ciment correct. Les trois courbes correspondantes, qui peuvent va- rier de 0 à 1, sont établies en faisant la moyenne mobile sur environ 1 mètre (intégration). De plus, une analyse statistique, sur la circonférence du tubage, et intégrée sur une longueur donnée de celui-ci, per- met aussi de déterminer la qualité des mesures et/ou de la normalisation: - pour chaque profondeur, on calcule la médiane W2L des trois valeurs W2Ni les plus faibles, et la médiane W2H des 3 valeurs W2Ni les plus fortes. On détermine de même W3L et W3H avec les trois W3Ni les plus faibles et les plus forts, respecti- vement. - On fait une moyenne ou intégration des 4 grandeurs W2L, W2H, W3L et W3H sur environ 1 mètre de tubage, - les courbes W2L et W2H ainsi intégrées doivent respective- ment recouvrir les courbes (W3L) 2,75 et (W3H) 2,75. Ceci permet un contrôle de la qualité de la normalisation des données brutes. De plus, les courbes W2H et W3H devraient passer par 1 pour le tubage libre, ce qui permet de vérifier que l'on a bien choisi les valeurs adéquates pour les para- mètres de normalisation. Après ces vérifications, qui peuvent amener à recommencer le traitement dans certains cas (W2L nettement inférieur à 2,75 (W3L) 2,75 notamment), on peut passer à des déterminations d'impédance acoustique: - l'impédance acoustique est déterminée à partir de W2L et de l'épaisseur du tubage TH d'après la relation suivante: Z = Zw - (0,30 TH + 0,20) Log W2L ou Log désigne la fonction Logarithme népérien, - toutefois, si W2L est supérieur à (W3L) 2,75 plus une marge égale par exemple à 0,2, on détermine l'impédance d'après (W3L) 2,75 au lieu de W2L, qui est entachée de l'ef- fet d'une réflexion de formations qui est à la fois intense et précoce. - S'agissant de ciment, une résistance à la compression peut alors être calculée par l'une des formules suivantes: CS = 1520 Z - 3800 (ciment normal) ou CS = 1000 Z - 1500 (ciment mousse ou ciment léger). On voit que l'invention offre à ce niveau des avantages es- sentiels: - distinguer entre du ciment à pores de gaz, qui peut être satisfaisant et du ciment incorrect, ou du liquide; - estimer, sinon évaluer la perméabilité du ciment à pores de gaz (d'après la développée du tubage). Cela est très important, car un ciment mécaniquement satisfaisant, peut tenir le tubage de manière satisfaisante, mais le rendre inopérant s'il est perméable ("court-circuit" entre couches du sous-sol,et/ou avec la surface). - Ne déterminer une résistance à la compression que lorsque l'on est raisonnablement sûr qu'il s'agit de ciment. Un autre aspect très important de l'invention est que les mesures effectuées par l'outil CET comme décrit plus haut sont comparables à des mesures faites par un outil CBL. Et un avantage fort important est tiré de ce rapprochement. Un outil CBL est illustré sur la figure 7. I1 comporte: - un transducteur émetteur T, - un transducteur récepteur R, et - des moyens 1MEC pour les maintenir espacés longitudinalement dans le tubage, ainsi que sensiblement centrés. Un tel outil est décrit en détail dans le Brevet Etats-Unis no 3 401 773. Il produit une mesure qui intéresse toute la circonférence du tubage et est intégrée sur environ 1 mètre, à partir de la vibration induite dans le tubage. Cette mesure est notée X. Pour la traiter, on définit deux constantes: - FP qui représente la mesure de l'outil pour un tubage libre; - BP qui représente la mesure de l'outil pour un tubage tenu à 100%. Ces valeurs sont déterminées de manière connue de l'homme de l'art. On passe aux logarithmes de ces grandeurs et de la mesure en cours X. Et le pourcentage de la circonférence du tubage qui est bien tenu s'écrit: Log X - Log FP Log BP- Log FP Il est apparu que, dans les conditions normales, notamment sans gaz à l'interface tubage/extérieur, la courbe obtenue par l'outil CBL correspond à la courbe de I'outil CET expri- mée en pourcentage de circonférence, comme décrit plus haut. S'il en est autrement, la comparaison des deux courbes est riche d'enseignements pour l'homme de l'art. De plus, il est alors possible de déclencher la "logique de gaz", si cela n'a pas encore été fait sur la base des seules mesures de l'outil CET. On peut ainsi vérifier que l'on est en présence de ciment gazeux, car, dans ce cas, la courbe CBL doit cbrrespondre sensiblement à la courbe CET qui fait la somme du ciment correct et du ciment gazeux, ou plus exactement au complément de la courbe gaz libre. La figure 8 le montre sur un exemple particulier, portant sur des courbes de pourcentage circonférentiel, en moyenne mobile sur 1 mètre (3 pieds), et dans lequel: - la zone blanche illustre le liquide ou ciment incorrect détecté par l'outil CET, - la zone gris clair correspand au gaz libre détecté par l'outil CET, - la-zone gris foncé hachurée correspond au gaz présent dans du ciment poreux, détecté par l'outil CET, - la zone noire correspond à du ciment correct, détecté par l'outil CET, et - la ligne en trait épais iilustre le résultat de la mesure CBL, tel que calculé plus haut. L'échelle verticale est la profondeur. L'homme de l'art voit notamment que: - le ciment est correct au-dessous de la ligne L, - il a au contraire de fortes chances de ne pas jouer son r1ôle d'étanchéité hydraulique au-dessus de cette même ligne. Une appréciation définitive sera faite en fonction de i'his- toire du puits, et des mesures CET en distribution circon- férentielle. Ainsi, la présente invention offre aussi l'avantage essentiel de permettre la compatibilité entre les mesures CBL et CET, et l'interprétation combinée de ces mesures. Des interprétations combinées de ce genre ont été conduites sur un certain nombre de situations réelles. Elles ont permis de vérifier le bien-fondé du procédé selon l'invention, ainsi que l'excellente corrélation entre les courbes CET et CBL, maintenant rendues compatibles. Toute anomalie locale dans cette corrélation est révélatrice d'un phénomène utile. Les expérimentations l'ont confirmé pour les cas suivants - micro-espaceannulaire empli de liquide, - mince gaine de ciment autour du tubage, corrosion du tubage ou dépôts internes, - présence d'un gaz dans l'anneau, - micro-espace-annulaire empli de gaz. D'une manière très avantageuse, on peut combiner les outils CBL et CET de manière à enregistrer simuitanément les deux mesures correspondantes. Revendications. 1.- Procédé pour évaluer la qualité du ciment entourant le tubage d'un puits, selon lequel: - on déplace de façon repérée dans le tubage, une sonde porteuse d'un outil, muni de transducteurs émetteurs-récep- teurs d'ultrasons visant des zones de directions angulaires différentes, et propres à induire dans le tubage une ré- sonance dépaisseur, - on excite sélectivement les transducteurs et on enregistre sélectivement le signal reçu par-chacun d'entre eux en réponse à son impulsion d'émission, ce signal contenant des informa- tions sur la matière située à l'extérieur du tubage, dans la zone explorée par le transducteur, compte-tenu de la position axiale et angulaire de la sonde dans le tubage, caractérisé en ce que'le traitement des signaux enregistrés comprend> en combinaison, les opérations suivantes: a/. définir pour chaque signal reçu une première fenêtre (Wl) calée surile premier écho, dû à la réflexion sur la paroi interne du tubage, une seconde fenêtre (W2) calée sur'la partie-intermédiaire- décroissante des échos suivants dûs à l'environnement externe du tubage, et une troisième fenêtre (W3) calée sur. la partie initialede ces mêmes échos suivarnts b/. déterminer pour chaque signal reçu deux grandeurs brutes (AW2i, AW3i) dont l'une (AW2i) représente le rapport entre les énergies des signaux reçus pendant les seconde et première fenêtres, et l'autre (AW3i) représente le rapport entre les énergies des signaux reçus pendant les troisième et première fenêtres; - c/. déterminer pour chaque signal reçu deux grandeurs norma- lisées (W2Ni, W3Ni) tirées respectivement des grandeurs brutes (AW2i, AW3i) par des combinaisons linéaires de la forme W2Ni = a (AW2i - b) W3Ni = a' (AW3i - b') o a, a', b et b' sont des coefficients choisis en tenant compte de la réponse brute d'un tubage libre, en présence d'un environnement prédéterminé, tel que de l'eau à l'ex- térieur du tubage et de la boue à l'intérieur, d/. décider de la qualité de cimentation du tubage en fonction du fait que les couples de grandeurs normalisées (W2Ni, W3Ni) suivent une loi prédéterminée, et de la relation entre chaque grandeur normalisée (W2Ni, W3Ni) et un couple de valeurs de seuil qui lui est respectivement associé (W2NC, W3NC; W2NG, W3NG). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'opér ation d/. on évalue la cimentation sur la base de la seconde grandeur normalisée (W3Ni) si la valeur de la première (W2Ni) est supérieure à ce que donne ladite loi prédéterminée. 3. Procédé selon l'une des revendications_1 et 2, caracté- risé en ce qu'à l'opération d/., on décide que le tubage est entouré de solide et correctement cimenté dans la zone -explorée par chaque transducteur s-i l'une au moins des grandeurs normalisées correspondantes (W2Ni, W3Ni) est en deçà du seuil inférieur qui lui est propre (W2NC, W3NC). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'opération d/., on décide que le tubage est entouré de gaz dans la zone explorée par chaque transducteur si les deux grandeurs normalisées correspondantes iW2Ni, W3Ni) excèdent leurs seuils supérieurs respectifs (W2NG, W3NG). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les seuils (W2NC, W3NC; W2NG, W3NG) sont déter- minés à partir d'une impédance de seuil caractéristique du ciment ou du gaz et des caractéristiques diamètre/épaisseur du tubage. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractéri- sé en ce qu'à l'opération d/. on reconnaît une cimentation incorrecte ou une présence de liquide dans le domaine 2S intermédiaire o les deux grandeurs normalisées (W2Ni, W3Ni) dépassent leurs seuils inférieurs respectifs (W2NC, W3NC) et o l'une au moins d'entre elles se trouve en deçà de son seuil supérieur (W2NG, W3NG). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour distinguer entre une cimentation incorrecte ou la présence de liquide et du ciment poreux, on effectue une analyse statistique des résultats pour les zones explorées selon les différentes directions angulaires et sur une longueur déterminée de tubage afin de déterminer si l'on est en présence de gaz, d'après le nombre de zones situées franchement dans le domaine gazeux, et en ce que, s'il ap- parait ainsi que l'environnement est gazeux, on modifie les résultats relatifs aux zones présumées liquides ou au ciment incorrect pour les considérer comme du ciment poreux logeant du gaz. 8.- Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel on descend en outre dans le tubage en outil avec un émetteur et un récepteur ultrasonores espacés axialement, caractérisé en ce que: e) l'on compare les résultats obtenus avec les deux outils pour déterminer que: el) - l'on est en présence de ciment poreux si l'outil CBL révèle un tube tenu tandis que l'outil mentionné en premier lieu donne des résultats du domaine intermédiaire, et, e2) - l'on est en présence de liquide si les deux outils donnent des résultats concordants. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé à ce qu'à l'étape el), on analyse les résultats angulaires de l'outil mentionné en premier lieu en vue de déterminer si les poro- sités du ciment sont ou non communicantes. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape b) on prend b = b' = O. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caracté- risé en ce qu'à l'étape b), on détermine b et b' d'après les points relatifs au meilleur ciment rencontré sur une longueur choisie du tubage. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, les paramètres de normalisation a, a', b, b', sont déterminés pour que, sur une longueur choisie du tubage, les grandeurs normalisées suivant statistiquement une loi prédéterminée, sensiblement de la forme: 2,75 W2Ni = (W3Ni) 13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seuils inférieurs associés aux deux grandeurs normalisées sont déterminés pour distinguer un ciment minimum acceptable d'une boue lourde de densité -3 environ 1,6 g cm. 14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seuils supérieurs associés aux deux grandeurs normalisées sont déterminés pour distinguer un gaz sous pression, d'impédance acoustique voisine de 0,1 kg/mm2/sec. 15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par l'opération supplémentaire suivante: - établir une représentation figurative illustrant, angu- lairement et le long du tubage, la présence de ciment correct, de ciment gazeux, de liquide ou de gaz libre. 16. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, pour la comparaison prévue à l'étape e), on établit à partir des mesures de l'outil mentionné en premier lieu, des informations de pourcentage circonférentiel, établies en moyenne mobile sur une longueur du tubage qui correspond à celle explorée par l'outil CBL, et relatives au gaz libre, au liquide, au ciment correct et au ciment à pores emplis de gaz. 17. Dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, au moins en partie sur le terrain.