Brevet FR2580409A1 — publié le 19861017

I SYSTEME DE DIAGRAPHIE DIELECTRIQUE DES SONDAGES PAR BOBINES ELECTROSTATIQUEMENT BLINDEES La présente invention concerne des techniques de diagraphie diélectrique des sondages. Dans Les opérations de diagraphie diéLec- trique des sondages, un champ magnétique était généré dans une bobine émettrice, que L'on abaissait dans Le puits, afin de provoquer un courant de conduction et de déplacement dans la formation entourant un forage. Le courant de déplacement induisait une tension dans une bobine réceptrice éloignée de L'émetteur. Cependant, en raison de la présence de fluides teLs que la boue de forage, Le forage était relativement conducteur, donnant naissance à un tra- jet de couplage de signaux passant par la colonne de boue contenue dans le forage. Le signal non désiré parcourant ce trajet était Le résultat d'un effet du champ électrique et était souvent désigné sous le nom de signal électrostatique ou capacitif. Le brevet des E. U. A. n 3 094 658 décrit une structure ayant pour but d'éliminer l'effet de ce signal capacitif non voulu Lors de la diagraphie de sondages par induction à des fréquences d'environ 20 kHz. Le brevet des E. U. A. n0 3 893 021,déposé par La présente demanderesse, décrit un autre système de diagraphie diélectrique des sondages dans tequel des blindages électrostatiques de ce type général sont utilisés. Cependant, lorsqu'on a porté la fréquence du système au spectre des radiofréquences, des problèmes affectant le blindage de L'art antérieur se sont posés. Les diagrammes obtenus dans une même formation variaient en fonction de la taille des tubages extérieurs utilisés pour Le système de diagraphie. Plus brièvement, la présente invention con- cerne un nouveau blindage électrostatique amélioré pour des bobines émettrices et réceptrices d'un système de diagraphie diélectrique des sondages. Un tube métallique toroidaL du blindage de l'émetteur entoure pratiquement une pluralité de spires de fiL qui cons- tituent la bobine émettrice. Le toroide métalLique pré- sente un interstice s'étendant radialement dans celui- ci afin de diminuer les courants de Foucault dans le blindage de L'émetteur. Une canalisation s'étend entre le toroide et renferme et protège un conducteur qui reLie électriquement la bobine émettrice aux autres circuits électroniques du système de diagraphie des sondages. Le blindage du récepteur comporte un tube métallique cylindrique renfermant une bobine récep- trice à enrouLement cylindrique. L'élément cylindrique présente un interstice formé le long de sa longueur pour éviter les courants de Foucault. Des plaques de fermeture d'extrémité sont montées à chaque extrémité du tube pour enfermer pratiquement la bobine réceptrice àL'intérieur du blindage. Les plaques de fermeture d'extrémité présentent des fentes pratiquées dans celles- ci, s'étendant radialement vers l'extérieur de leur par- tie centrale et reliées à l'interstice formé dans le tube, afin de réduire les courants de Foucault. Les figures 1 et 2 sont des diagrammes dié- lectriques de sondage obtenus en utilisant des appareiLs de L'art antérieur; La figure 3 est une vue verticaLe d'un blindage pour bobine émettrice de La présente invention; La figure 4 est une vue en coupe le Long de La Ligne 4-4 de la figure 3; La figure 5 est une vue verticaLe d'un blin- dage pour bobine réceptrice de La présente invention; La figure 6 est une vue en coupe le Long de la ligne 6-6 de la figure 5; et La figure 7 est un diagramme diélectrique de puits obtenu en utilisant des blindages électrostatiques de la présente invention dans un système de diagraphie diélectrique des sondages. On s'intéressera tout d'abord aux résultats obtenus lorsqu'on utilise des blindages électrostatiques de l'art antérieur classiques pour effectuer des dia- graphies diélectriques de sondages aux fréquences radio. La figure 1 représente une partie d'un diagramme dié- Lectrique de sondages obtenu avec un système de diagraphie diélectrique des sondages de l'art antérieur dans une formation, les parties du système descendant dans le forage étant montées dans un tubage de diamètre exté- rieur de 10,-5 cm. La figure 2 représente une partie d'un diagramme diélectrique de sondages obtenu dans la même formation que dans le cas du diagramme de la figure 1, mais correspondant à des parties du système de dia- graphie de sondages descendant dans Le forage montées dans un tubage d'un diamètre extérieur de 8 cm. Comme le montre la comparaison des deux diagrammes provenant de la même formation, des différences significatives, qui sont pratiquement entièrement dues à des effets électrostatiques, et qu'il est important d'analyser, existent entre les deux diagrammes provenant de cette même formation. En se référant à la présente invention, un blindage d'émetteur T (figures 3 et 4) et un blindage de récepteur R (figures 5 et 6) pour blinder respec- tivement un émetteur et un récepteur dans un système de diagraphie diélectrique des sondages, sont repré- sentés dans les dessins. Comme les parties restantes du système de diagraphie diélectrique des sondages sont classiques, elles ne sont pas représentées dans ces dessins. En ce qui concerne le blindage d'émetteur T, un tube toroldal 10 de cuivre ou d'un autre métal appro- prié renferme une bobine émettrice 12 du système de dia- graphie diélectrique des sondages. La bobine 12 est formée d'un nombre approprié de spires de fil isolé disposées proches les unes des autres. Le tube 10 présente un interstice formé à l'intérieur de celui-ci entre des surfaces 14 et 16 et s'étendant radialement dans celui-ci. L'interstice ainsi formé dans le tube 10 a pour but de réduire les courants de Foucault dans le tube toroidal 10. Le-fil électrique de La bobine émettrice 12 est électrique- ment relié par un conducteur 18 à des circuits électro- niques d'émission connus dans la partie descendant dans Le forage du système de diagraphie diélectrique des sondages. Ces circuits sont décrits par exemple dans les brevets des E. U. A. n 3 893 021 et 3 993 944, chacun de ces brevets ayant été déLivré à La présente demanderesse. Les conducteurs 18 sont enfermés et protégés par une canalisation ou un tube 20,constituée de cuivre ou d'un autre matériau approprié. La canalisation 20 est raccordée au tube 10 par un coude ou un coin 22 afin d'assurer une connexion électrique entre te con- ducteur 18 et le fil de la bobine émettrice 12. On notera que la bobine 12 est pratiquement entièrement enfermée dans et à proximité immédiate du blindage d'émetteur T. Le blindage de récepteur R (figures 5 et 6) a la forme d'un cylindre ou d'un tube creux 30 cons- titué de cuivre ou d'un autre matériau approprié. Une bobine réceptrice cytindrique 32 ayant la forme d'une pluralité de spires serrées de fil isolé, est contenue à l'intérieur du blindage de récepteur R et protégée par celui-ci. Le tube 30 présente un interstice formé dans celui-ci entre des surfaces 34 et 36 dans le sens de la longueur afin de réduire les courants de Foucault à L'intérieur du tube 30. Des plaques de fermeture d'ex- trémité circulaires 38 et 40 sont montées aux extrémités opposées du tube 30 pour que la bobine réceptrice 32 soit complètement enfermée dans le blindage de récepteur R. Les plaques de fermeture d'extrémité 38 et 40 présentent des fentes s'étendant radialement vers l'extérieur d'un orifice central agrandi adjacent à une surface 42 située entre des surfaces 44 et 46, vers un bord extérieur o elles rejoignent L'interstice formé dans Le tube 30. L'orifice central dans les plaques d'ex- trémités 38 et 40 est agrandi par rapport à la fente qui est pratiquée. Les fentes ménagées dans les plaques de fermeture 38 et 40 et l'interstice dans le tube 30 forment par conséquent un interstice ou un orifice évitant les courants de Foucault, cet orifice partant du centre de chacune des deux plaques d'extrémité 38 et 40 et parcourant un côté du tube 30. Outre cet interstice relativement petit, on notera que la bobine réceptrice 32 est pratiquement totalement renfermée dans le blindage de récepteur R. La bobine réceptrice 32 est de préférence montée sur un corps à brides cylindrique 48 au centre du tube 30. Le corps à brides 48 est monté sur une tige 50 installée entre Les plaques d'extrémité 38 et 40. Les fiLs électriques 52 et 54 relient électrique- ment la bobine réceptrice 32 aux circuits électroniques de réception du système de diagraphie diélectrique des sondages. Ces circuits sont décrits par exemple dans Le brevets des E. U. A. n 3 893 021 et 3 993 944, chacun d'entre eux étant délivré à la demanderesse de la pré- sente invention. Les conducteurs ou les fils électriques 53 et 54 sont contenus à l'intérieur d'une canalisation ou d'un tube 56 métallique creux allongé, traversant un orifice ménagé dans la plaque d'extrémité 40 de façon à ce que la canalisation 56 puisse être montée sur le blindage de réception R. Conformément à la présente invention, un nouvel essai de diagraphie diélectrique a été réalisé dans la formation o l'on a obtenu les diagrammes dont les résultats sont représentés dans les figures 1 et 2, en utiLisant le blindage d'émetteur T et le blindage de récepteur R de la présente invention lors de ce nouveau diagramme. Les résultats sont illustrés graphiquement dans la figure 7 pour une taille donnée de tubage exté- rieur. Les résultats obtenus pour les autres dimensions de tubage extérieur sont pratiquement identiques à ceux que l'on a représenté dans la figure 7. On notera qu'à l'exception des interstices et des fentes réduisant les courants de Foucault, le blin- dage-d'émetteur T et le blindage de récepteur R ren- ferment respectivement pratiquement complètement les bobines 12 et 32. En outre, les blindages i et R sont montés à proximité immédiate des bobines 12 et 32, respectivement. Le fait d'enfermer totalement la bobine émettrice 12 et la bobine réceptrice 32 dans Les blin- dages T et R, respectivement, de la présente invention, et d'amener ces bobines à proximité immédiate des blin- dages, permet d'obtenir une amélioration sensible et inattendue des résultats de diagraphie diélectrique des sondages. IL est à noter que les dimensions du tube et de la bobine réceptrice 32 contenue dans celui- ci sont déterminées-par la capacité maximum tolérable entre le blindage et la bobine, à une fréquence donnée des opérations de diagraphie diélectrique des sondages. La formule générale donnant la capacité-entre la bobine 32 et Le blindage 30 a pour forme simplifiée: 2eL C = In (rs/rc) o c est la constante diélectrique du matériau situé entre la bobine et le blindage; L est la longueur de la bobine; rs est le rayon du blindage; et rcest le rayon de la bobine. A titre d'exemple, pour des opérations de diagraphie diélectrique de sondages à des fréquences radio de 30 MHz, on a trouvé que les dimensions satis- faisantes étaient un rayon de 2 cm pour le blindage 30 et un rayon de 0,8 cm pour la bobine 32. En utilisant L'air comme milieu diélectrique entre Le blindage 30 et La bobine 32, et une bobine de 1,27 cm de Long, on a trouvé une capacité bobine/blindage d'environ seuLe- ment 0,4 picofarad. On peut si on le souhaite effectuer une modi- fication supplémentaire conformément à La présente invention, en éliminant La tige creuse 50 qui sert de bLindage et en montant le corps à brides 48 sur une paroi intérieure du tube 30 en utilisant des pattes de fixation appropriées. On peut également,si on le désire,effectuer une autre variante consistant à blinder la bobine émet- trice à l'intérieur d'un bLindage de configuration anaLogue à celle du blindage de récepteur R. De plus, si on le souhaite, la bobine émettrice 12 et la bobine réceptrice 32 peuvent toutes deux être des circuits résonnantsà prise et non des circuits à impédance adap- tée. REVENDICA IONS 1. Blindage électrostatique pour un système de diagraphie diélectrique de sondages, comprenant: (a) un éLément métallique cylindrique (30) servant à contenir une bobine (32) du système de dia- graphie diélectrique de sondages; (b) ledit éLément métallique cylindrique (30) ayant un insterstice (34) formé dans sens de sa longueur afin de diminuer les courants de Foucault qui y circulent; !0 (c) des plaques métalliques de fermeture d'extrémité (38, 40) montées sur les extrémités oppo- sées dudit éLément cylindrique pour fermer ces extré- mités et entourer La bobine; et (d) chacune desdites plaques métalliques de fermeture d'extrémité ayant une fente (44, 46) s'étendant radialement vers L'extérieur entre une partie centrale (42) et un bord extérieur de celles- ci, Lesdites fentes étant alignées avec Ledit inter- stice (34) contenu dans Ledit élément cyLindrique. 2. Structure selon La revendication 1, caractérisée en ce que la bobine (32) est une bobine de réception réalisée à partir d'un fil à enroulement cylindrique. 3. Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un corps à brides (48) sur lequel est monté le fil de la bobine réceptrice (32). 4. Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte une tige de support (50) montée entre Lesdites plaques de fermeture d'ex- trémité (38, 40) et sur Laquelle ledit corps à brides (48) est monté. 5. Structure selon La revendication 1, caractérisée en ce que chacune desdites plaques de fermeture d'extrémité (38, 40) présente un orifice agrandi (32) de diamètre supérieur à Ladite fente (44, 46) ménagée dans une partie centrale de celles- ci. 6. Structure selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comporte en outre une canalisa- tion (56) montée sur l'une desdites plaques d'extré- mité (40) pour protéger un conducteur (52, 54) reliant la bobine réceptrice (32) à d'autres parties du sys- tème de diagraphie. 7. Blindage électrostatique pour système de diagraphie diélectrique des sondages, comprenant: (a) un tube métallique toroidal (10) pour protéger une bobine émettrice (12) en radio-fréquences du système de diagraphie des sondages; et (b) ledit tube toroldal (10) présentant un interstice (14, 16) formé à l'intérieur de celui-ci, disposé radialement afin de réduire les courants de Foucault. 8. Structure seLon La revendication 7, carac- térisée en ce que la bobine émettrice (12) est formée à partir d'une pluralité de spires de fil montées dans ledit tube métallique toroldal (10). 9. Structure selon la revendication 8, carac- térisée en ce qu'elle comporte en outre une canalisa- tion (20) montée sur ledit tube métallique toroidaL (10) pour protéger un conducteur (18) reliant La bobine émettrice (12) aux autres parties du système de diagraphie des sondages.