Brevet FR2564599A1 — publié le 19851122

L'invention a pour objet un dispositif de réception d'ondes acoustiques dans un puits ou forage, adapté en particulier à la prospection sismique. Les dispositifs de reception d'ondes acoustiques utilises dans les puits sont generalement inclus dans une sonde constituée d'un corps allongé pourvu de bras d'ancrage escamotables. Des moyens moteurs sont disposés à l'intérieur du corps de la sonde. Ils sont adaptés sur commande à ouvrir les bras d'ancrage suffisamment pour qu'ils viennent en appui contre la paroi du puits. Le corps se trouve alors déporté lateralement et entre en contact avec les terrains où se propagent les ondes acoustiques à capter. Dans la zone de- contact du corps, à l'intérieur d'un compartiment de celui-ci, est disposé un ensemble de capteurs. Une telle sonde est décrite par exemple dans le brevet français 2.501.380. Les capteurs sont en général fixés rigidement au corps de la sonde et les caracteristiques de celui-ci ainsi que son mode de couplage aux terrains, interviennent dans les résultats des mesures. La masse du corps de la sonde est en général assez elevée. Elle l'est d'autant plus que l'on emploie des bras d'ancrage et des moyens moteurs proportionnés pour engendrer des forces d'appui importantes contre la paroi du puits, de manière à améliorer le coefficient de couplage de la sonde. Compte-tenu des liaisons rigides existant généralement entre les capteurs et le corps de la sonde, la masse de celui-ci intervient directement dans la fréquence desdits capteurs.On montre et on vérifie expérimentalement en effet que la fréquence de résonance des capteurs augmente quand la masse totale du corps et des capteurs qui lui sont liés diminue et quand le couplage entre la sonde et la paroi du puits est plus raide, et aussi que la réponse en frequence des capteurs s'améliore lorsque la masse totale diminue. Le dispositif de réception selon l'invention permet d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus. I1 est adapte à être associe à une sonde descendue dans un puits ou forage et pouvant être plaquée contre la paroi du puits par ouverture de bras d'ancrage, sous l'action de vérins alimentés par un système hydraulique, et il comporte des moyens de réception pour capter en opération les ondes acoustiques se propageant dans les formations traversees par le puits. I1 est caractérisé en ce que les moyens de réception sont disposés dans au moins un corps secondaire (ou nacelle) pouvant être plaque contre la paroi du puits par ouverture d'un bras d'ancrage particulier sous l'action d'un verin secondaire, le corps secondaire etant relié au corps de la sonde par des moyens de connexion déformables comportant des éléments de circuit pour l'alimentation du vérin secondaire, lesquels éléments sont connectés au système hydraulique loge dans le corps de la sonde. Le corps secondaire peut être suspendu soit au-dessous du corps de la sonde, soit à l'intérieur d'une cavité ménagée dans le corps de la sonde et pourvue d'ouvertures latérales permettant le déplacement en position d'ouverture du bras d'ancrage particulier, associé au corps secondaire et l'application dudit corps secondaire contre la paroi du puits. Plusieurs corps secondaires peuvent egalement être suspendus sous le corps de la sonde, à des niveaux de profondeurs différents. Le système hydraulique qui est le plus souvent lourd et volumineux, en raison de la puissance élevée qu'il doit fournir pour assurer un bon ancrage des bras et de la pression statique régnant dans les puits aux grandes profondeurs où la sonde peut être descendue, est pour sa plus grande part logé dans le corps de la sonde. Le corps secondaire ou chacun d'eux, ne supportant que son bras d'ancrage particulier et le verin secondaire associe, est de ce fait beaucoup plus léger que la sonde principale. Les perturbations apportées par cette masse relativement faible sur la courbe de réponse des capteurs d'ondes acoustiques, sont par conséquent reduites.En outre, les vibrations qui pourraient être engendrées dans le corps de sonde ou transmises par son intermédiaire, ne sont pas appliquees aux capteurs du corps secondaire (ou de chacun de ceux-ci), du fait des moyens de connexion déformables utilises pour sa suspension. D'autres caracteristiques et avantages du dispositif selon l'invention apparaitront à la lecture de la description de modes de réalisation particuliers et non limitatifs de l'invention, illustrés par les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 represente schématiquement un premier mode de réalisation du dispositif ; et - la figure 2 represente schematiquement un second mode de realisation du dispositif. On voit sur la figure 1 que la sonde comporte un corps de sonde 1, descendu depuis la surface à l'intérieur d'un puits ou forage 2, à l'extrémité d'un câble multi-fonction 3 adapte à supporter la sonde et contenant des fils d'alimentation électrique et des conducteurs pour la transmission bi-directionnelle de signaux entre des appareils contenus dans le corps et une installation de surface. Ces appareils peuvent être par exemple des circuits électroniques pour l'amplification et le conditionnement des signaux recueillis par les capteurs, avant leur transmission vers la surface par le câble 3. La sonde est munie d'au moins un bras d'ancrage 4 adapté à pivoter à l'une de ses extrémités par rapport au corps, ce bras étant relié à la tige 5 d'un vérin de manoeuvre alimente par un système hydraulique d'un type connu. Ce système hydraulique peut comporter par exemple un moteur électrique adapte, au moyen d'une vis sans fin, à déplacer en translation un piston à l'intérieur d'un cylindre rempli d'huile, et un circuit hydraulique associe à des moyens d'équilibrage de pression statique et des moyens de limitation d'eventuelles surpressions, pour faire communiquer les chambres du cylindre, de part et d'autre du piston, avec les extrémités opposées du vérin de manoeuvre actionnant le bras d'ancrage. Un tel système est décrit par exemple en détail dans le brevet français n" 2.501.380. En s'écartant, le bras 4 vient s'appuyer contre la paroi du puits et déplace le corps de sonde 1 jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec la paroi opposée. Au-dessous du corps de sonde 1 est disposé un corps secondaire ou nacelle 6 qui est relié au corps principal par des moyens de connexion déformables7 et muni d'un bras d'ancrage particulier 8 adapté à pivoter à l'une de ses extrémités par rapport au corps. Ce bras est connecté à la tige 9 d'un vérin secondaire et peut être écarte de la nacelle, par action sur celui-ci. Les bras d'ancrage 4 et 8 sont disposés de même côté et sensiblement dans le même plan, pour que le corps de sonde 1 et la nacelle 6 restent à l'aplomb l'un de l'autre lorsqu'ils sont plaqués contre la paroi du puits. La nacelle 6 comprend, dans sa partie venant en contact avec la paroi, un compartiment 10 où est disposé un ensemble récepteur d'ondes acoustiques comportant un capteur ou plusieurs capteurs orienté(s) par exemple suivant des directions orthogonales.L'ensemble récepteur est agencé de manière à être couplé en opération avec la paroi du puits. Les moyens de connexion déformable 7 comportent par exemple des éléments de circuit hydraulique pour l'alimentation du vérin secondaire déplaçant le bras 8, depuis le système hydraulique disposé dans le corps de sonde 1 et aussi des conducteurs électriques pour relier l'ensemble récepteur d'ondes acoustiques contenu dans le compartiment 10 aux appareils de ladite sonde. Le mode de réalisation de la figure 2 comporte un corps de sonde 1 analogue à celui précédemment décrit mais comportant une cavité intérieure 11 communiquant avec l'extérieur par deux ouvertures 12, 13. Dans cette cavité est disposee une nacelle 6 munie également d'un bras d'ancrage particulier 8 relié à la tige 9 d'un vérin de commande. Les plans d'ouverture des bras d'ancrage 4 et 8 des deux corps sont de préférence sensiblement parallèles. L'ouverture 12 de la cavité intérieure 11 permet le libre déplacement en position d'ouverture du bras d'ancrage 8. L'autre ouverture 13 de cette cavite permet à la nacelle 6 de venir en appui contre la paroi du puits, lorsqu'elle est poussée vers l'extérieur par ouverture de son bras d'ancrage 8. La nacelle 6 est suspendue à la partie supérieure de la cavite intérieure 11 par des moyens de connexion déformable 7. D'autres moyens de connexion 14 peuvent être également utilisés pour relier la base de la nacelle 6 à la partie inférieure du corps de sonde 1. Selon que le système hydraulique est dispose dans la partie supérieure ou inférieure du corps de la sonde, les éléments de circuit hydraulique pour l'alimentation du vérin associé au bras d'ancrage 8, sont inclus dans les moyens de connexion 7 ou 14. De la même manière, la nacelle 6 comporte un compartiment 10 pour l'ensemble de reception des ondes acoustiques. Celui-ci est adapté à être couplé en operation avec la paroi du puits. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant plusieurs nacelles telles que celles qui viennent d'être décrites, ces nacelles etant disposees à des niveaux de profondeurs différents et reliées les unes aux autres et au corps de sonde 1 par des moyens de connexion deformables incluant des conducteurs électriques et des éléments de circuit hydraulique, pour permettre l'alimentation des vérins associés à toutes ces nacelles à partir du système hydraulique commun installe dans le corps de la sonde. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de réception d'ondes acoustiques adapte à être associé à un corps de sonde (1) descendu dans un puits ou forage à l'extrémité d'un câble (3) et qui peut être plaque contre la paroi du puits par ouverture de bras d'ancrage sous l'action de vérins alimentés par un système hydraulique, comportant des moyens de réception pour capter en opération les ondes acoustiques se propageant dans les formations traversées par le puits, caractérisé en ce que les moyens de réception sont disposés dans au moins un corps secondaire ou nacelle (6) pouvant être plaqué contre la paroi du puits par ouverture d'un bras d'ancrage particulier (8) sous l'action d'un vérin secondaire, le corps secondaire etant relie au corps (1) de la sonde par des moyens de connexion déformables (7, 14) incluant des éléments de circuit pour l'alimentation du vérin secondaire, lesquels éléments sont connectes au système hydraulique logé dans le corps de la sonde. 2. - Dispositif de reception selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps secondaire (6) est suspendu au-dessous du corps de la sonde (1). 3. - Dispositif de réception selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de corps secondaires (6) suspendus au-dessous du corps (1) de la sonde à des niveaux differents, les vérins associés aux différents corps secondaires étant alimentes par le système hydraulique dispose dans le corps de sonde. 4. - Dispositif de réception selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de la sonde comporte une cavité (11) à l'intérieur de laquelle est suspendu le- corps secondaire (6) et des ouvertures latérales (12, 13) permettant le déplacement en position d'ouverture du bras d'ancrage (8) du corps secondaire et l'application dudit corps secondaire contre la paroi du puits. 5. - Dispositif de réception selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de réception comportent au moins un capteur adapté à être couplé en opération avec la paroi du puits.