Brevet FR2572188A1 — publié le 19860425

PROCEDE DE DELIMITATION DE ZONES DE TERRAIN HOMOGENES LE LONG DYUN FORAGE, A PARTIR DE DIAGRAPHIES. L'invention concerne l'étude des terrains traversés par un forage, à l'aide d'enregistrements, en fonction de la profondeur, dits diagraphies, de certaines caracté- ristiques mesurées par des sondes déplacées dans le forage. L'interprétation des diagraphies est facilitée par une opération préliminaire consistant à délimiter, à partir de ces diagraphies, des zones de terrain homogènes successives le long du forage. On a déjà proposé diverses techniques pour identifier des transitions dans un enregistrement diagraphique et modéliser cet enregistrement sous forme de rectangles ou créneaux supposés correspondre à des couches de formations géologiques. Plus récemment, on a proposé de ne pas effectuer l'opération de délimitation de zones homogènes à partir d'une seule diagraphie mais de combiner plusieurs diagraphies lors de cette délimitation. Pour cela, on recherche l'étendue en profondeur de chaque zone homogène en déterminant pour une succession de niveaux d'échantillon- nage si les valeurs de chacune des caractéristiques mesurées par les diverses diagraphies retenues pour la délimitation sont bien uniformes, c'est-à-dire ne diffèrent pas les unes des autres d'une quantité supérieure à un maximun préfixé. Cette délimitation entraîne ainsi des traitements-de données laborieux. La présente invention se propose de fournir une méthode de délimitation de zones plus simple et permettant cependant une excellente interprétation des données diagraphiques. Dans cette méthode, on part de deux diagraphies dont la première donne des renseignements lithologiques et la deuxième des renseignements sur les fluides d'imprégnation des formations de terrains, on détermine des limites indiviluelles de zones de terrain homogènes d'après chacune des deux diagraphies au moyen de découpa- ges de celles-ci en créneaux et on combine ces limites individuelles pour obtenir des limites synthétiques de zones de terrain homogènes. -2- Selon un objet préférentiel de l'invention, les limites individuelles sont déterminées sur la première diagraphie découpée en créneaux bruts et sur la deuxième diagraphie découpée en créneaux lissés et l'on retient deux classes de limites synthéti- ques: une première classe comprenant les limites individuelles de la première diagraphie communes ou sensiblement communes aux deux diagraphies ainsi que les limites individuelles propres à la seule deuxième diagraphie et une deuxième classe, retenue provisoirement, comprenant les limites individuelles propres à la seule première diagra- phie, dont on supprimera finalement certaines par un lissage de la première diagraphie. On va expliquer plus en détail la méthode proposée à l'aide d'un exemple de- mise en oeuvre décrit à titre non limitatif, en se référant au dessin joint dans lequel: la Fig. 1 est un schéma synoptique des opérations effectuées selon la méthode proposée; la Fig. 2 représente un tracé diagraphique découpé en créneaux bruts; la Fig. 3 représente un tracé diagraphique découpé en créneaux lissés la Fig. 4 et 5 représentent plusieurs tracés diagraphiques découpés respectivement en créneaux bruts et en créneaux lissés; et la Fig. 6 montre de manière comparative la représentation des formations géologiques rencontrées, que l'on peut obtenir avec le procédé décrit, avec des prélèvements de carottes et avec des relevés diagraphiques non traités selon le présent procédé. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement un puits de forage I dans lequel on déplace de bas en haut une sonde 2 reliée à la surface 3 par un câble électroporteur 4 qui s'enroule sur un treuil 5. Les informations données par la sonde 2 et amenées à la surface 3 par le câble 4 sont transmises par des conducteurs 6 à des stockages 7 et 8 relatifs respectivement à une première diagraphie effectuée à l'aide d'une première sonde 2 donnant des informations lithologiques, par exemple de porosité et à une deuxième diagraphie effectuée à l'aide d'une deuxième sonde 2, donnant des informations sur les fluides qui imprègnent les formations, par exemple mesurant la résistivité, ces stockages recevant en outre par une liaison 9 une information sur la profondeur à laquelle chaque mesure est effectuée. Une fois cette phase de mesure terminée (qui n'est pas l'objet de la présente invention), les diagraphies obtenues sont numérisées, ce qui peut par exemple être effectué à partir de données de départ sous forme de courbes tracées sur papier, à l'aide d'une règle spécialisée munie d'une mire que l'on déplace le long des courbes. Cela permet une utilisation décentralisée. Chaque courbe est échantillonnée de façon indépen- dante en des points irrégulièrement espacés. Le choix de ces points par l'utilisateur constitue en soi un filtrage car l'utilisateur peut ainsi éliminer une partie des bruits de mesure. 3- Si l'on dispose de matériels appropriés, une entrée directe de données lues sur bandes à pas de profondeur identiques et constants est aussi possible. Dans ce cas, on élimine les inconvénients d'une numérisation selon un pas d'échantillonnage non constant mais on perd les avantages du filtrage évoqué di-dessus. Sur la Fig. I on a représenté l'ensemble du relevé des informations et du traitement de celles-ci en un même emplacement car on peut ainsi voir de façon synthétique l'utilisation de la méthode proposée, mais il est évident que les diverses opérations peuvent être réparties en plusieurs lieux, la méthode étant indépendante de la répartition géographique de sa mise en oeuvre. La séparation des moyens de traitement en organes distincts est donnée pour des raisons de clarification de l'exposé, des programmes informatiques permettant d'effectuer l'ensemble des opérations. Les données stockées en 7 et 8 sont traitées dans des codeurs 10 et Il respectivement, o l'on effectue un découpage des courbes en zones rectangulaires qui forment des créneaux bruts, comme le montre la Fig. 2 pour une courbe représentant en abscisse la grandeur mesurée en fonction de la profondeur portée en ordonnée, découpée en créneaux 13. Le calcul de dérivées discrètes premières et secondes de chaque courbe permet d'identifier les points extrêmes locaux que l'on a marqués d'une flèche sur la Fig. 2 et les points d'inflexion à dérivée tierce négative qui correspondent à des plateaux sur la courbe en créneaux 13, tels que celui marqué par un cercle sur la Fig. 2. Les limites individuelles entre zones, dont la position est calculée, ont été marquées sur la courbe en créneaux 13 par deux parallèles. Un lissage des points significatifs définissant les créneaux bruts de la courbe 13 est effectué dans un organe de lissage 14 pour la courbe en créneaux obtenue dans le codeur 11. Ce lissage a pour but de supprimer les limites séparant des zones à réponses peu différentes. On repère ces zones grace à une méthode de "fenêtre mobile" qui consiste en un programme simulant le déplacement le long des créneaux bruts d'une fourchette dont la demi-largeur est égale à la déviation minimale jugée digne d'atten- tion. A chaque suppression de limite, la fourchette est recentrée sur la moyenne intégrale des créneaux bruts regroupés. La Fig. 3 représente en trait pointillé les créneaux bruts et en trait interrompu les créneaux lissés après déplacement de la fenêtre de calcul dont on a figuré les positions successives qu'elle prend par déplacement vertical. Un comparateur 15 reçoit à la fois les créneaux bruts venant du codeur 10 et les créneaux lissés venant de l'organe de lissage 14. Il fournit à sa sortie 16 deux classes de limites synthétiques de zones homogènes obtenues d'une part en recherchant les limites qui ont été retenues sur la courbe à créneaux lissés, venant de 14 et que l'on retrouve aussi sur la courbe à créneaux bruts venant de 10 à une tolérance de calage en profondeur près (la position de ces limites est prise sur la courbe à créneaux bruts) et en y ajoutant les limites propres à la seule courbe à créneaux lissés et d'autre part en retenant les limites propres à la seule courbe à créneaux bruts. La procédure adoptée interdit la création de zones homogènes d'épaisseur inférieure à une valeur minimale prédéterminée. Les limites de la première classe marquent des changements de fluides de formation, gouvernés ou non par la lithologie, tandis que les limites de la deuxième classe reflètent des changements de lithologie n'affectant que faiblement la répartition des fluides de formation. Ces limites de la deuxième classe peuvent fort bien résulter de variations lithologiques mineures, puisque le découpage en créneaux de la première diagraphie est non lissé. C'est pourquoi on effectue un lissage de la diagraphie lithologique dans un organe de lissage 17 analogue à l'organe 14. Un comparateur 18 recevant à la fois des informations de la sortie 16 et de l'organe 17 supprime les limites de la deuxième classe qui ne se retrouvent plus dans la courbe en créneaux lissés sortant de l'organe 17 (et seulement ces limites là). S'il subsiste alors des zones homogènes d'épaisseur inférieure à la valeur minimale choisie, on les regroupe avec celle de leurs épontes qui leur est la plus semblable. Toutefois, dans des cas que l'on peut qualifier d'anomaliques o l'on observe des pics étroits à sauts de déflexion supérieures à un certain seuil, on conserve la zone ainsi apparue. Les valeurs du paramètre lithologique de référence sont calculées en même temps que l'on effectue le découpage en zones homogènes exposé précédemment. Il reste à calculer les valeurs des autres paramètres mesurés par diagraphies sur chaque zone homogène. On utilise pour ce calcul un découpage en créneaux bruts ou en créneaux lisses de la courbe obtenue pour chaque paramètre, de préférence un découpage en créneaux bruts. Sur la Fig. 4 on a représenté trois groupes de deux mesures diagraphiques chacun, après découpage en créneaux bruts. Dans le groupe de gauche, la courbe 19 représente la radioactivité naturelle et la courbe 20 représente une mesure du diamètre de forage. Dans le groupe du milieu, les deux courbes 21 et 22 représentent des mesures de résistivité effectuées à des profondeurs d'investigation différentes. Dans le groupe de droite, les deux courbes 23 et 24 représentent des mesures de densité électronique (traits -5- pleins) et de porosité évaluée d'après l'indice d'hydrogène (pointillés). La Fig. 5 représente les mêmes trois groupes de mesures diagraphiques après calcul des valeurs des paramètres mesurés d'après les créneaux bruts de la Fig. 4, sur les zones homogènes identifiées au moyen des diagraphies 23 (lithologie) et 24 (fluides). La Fig. 6 permet de comparer les résultats obtenus par une interprétation de mesures diagraphiques découpées en zones homogènes comme décrit précédemment (première et deuxième colonnes à partir de la gauche), avec des mesures sur carottes et leur description (troisième colonne) et avec une interprétation similaire conduite sur les données échantillonnées à pas de profondeur constants, lues sur bandes enregistrées (quatrième colonne). Dans la première colonne on a représenté en trait plein 25 la densité de matrice, en trait interrompu 26 la saturation en hydrocarbures et en trait pointillé 27 la densité des hydrocarbures. Dans la deuxième colonne, on a représenté de gauche à droite: la fraction de volume en argile 28, la fraction en matrice anhydre (espace laissé en blanc 29), la fraction en hydrocarbures non déplacés 30, la fraction en hydrocarbures déplacés 31 et la fraction en eau (espace laissé en blanc 32). Dans la troisième colonne on a représenté les résultats donnés par le carottage et dans la quatrième colonne on a représenté le résultat du même calcul diagraphique conduit sur les données enregistrées sur bandes magnétiques: de gauche à droite on retrouve les fractions de volume occupées respectivement par les argiles et la matrice (espace laissé en blanc 33), par des hydrocarbures non déplacés 34, par des hydrocarbures déplacés 35 et par de l'eau (espace laissé en blanc 36). Les résultats obtenus par le procédé décrit sont très bons. Le positionnement des limites de zones homogènes est souvent plus exact que celui que l'on obtiendrait manuellement et le temps de calcul est très réduit. -6- REVENDICATIONS 1 - Procédé de délimitation de zones de terrain homogènes le long d'un forage à partir de diagraphies (2), caractérisé en ce que: on part de deux diagraphies dont la première (7) donne des renseignements lithologiques et la deuxième (8) des renseignements sur les fluides d'imprégnation des formations de terrain, on détermine des limites individuelles de zones de terrain homogènes d'après chacune des deux diagraphies au moyen de découpages de celles-ci en créneaux (10,11) et on combine (15) ces limites individuelles pour obtenir des limites synthétiques de zones de terrain homogènes. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les limites individuelles sont déterminées sur la première diagraphie (7) découpée en créneaux bruts (10) et sur la deuxième diagraphie (8) découpée en créneaux lissés (11, 14) et l'on retient (15) deux classes de limites synthétiques: une première classe comprenant les limites individuelles de la première diagraphie communes ou sensiblement commu- nes aux deux diagraphies (7, 8) ainsi que les limites individuelles propres à la seule deuxième diagraphie (8) et une deuxième classe retenue provisoirement et compre- nant les limites individuelles propres à la seule première diagraphie (7), dont on supprimera finalement certaines (18) par un lissage (17) de la première diagraphie.