Brevet FR2579771A1 — publié le 19861003

-j La présente invention concerne d'une manière g4néra- ie l'exploration, au moyen d'un instrument suspendu h un cable, de puits de pétrole et plus particulirement un Pro- c6dé d'exploration par diagraphie, à neutrons pulsés. pour ddterminer les caractéristiques de formations de terrains. Dans un procéde d'Pxploration par diagraphie b neu- trons pulsés on descend un instrument dans un puits, h l'extrémité d'un câble conducteur. L'instrument descendu dans le puits comporte une source de neutrons puisés et deux lO détecteurs de rayonnements gamma esoacês audessus de la source de neutrons. Tandis que l'instrument descendu dans le puits est tiré lentement vers le haut, la source de neutrons est excitée ou amorcée pour provoquer i'émission d'un nuage de neutrons afin d'irradier la formation. Les neutrons sont raientis par des coiiisions dans la formation,. en particu- lier si de l'hydrogène est présent. Une fois que ces neu- trons ont atteint un état connu comme étant celui de neu- trons thermiques, certains d'entre eux sont captures. Les noyaux de chlore capturent les neutrons plus rapidement que 2n d'autres éléments présents. Uine fois les neutrons capturés, les noyaux deviennent excites et ils émettent un rayonnement gamma pendant une courte période de temps. Les rayonnements gamma sont détectés par les deux compteurs h scintillation. Uine impulsion de neutrons est suivie d'une période de temps durant laquelle les rayonnements gamma sont reçus par les détecteurs. La vitesse à laquelle le nombre de coups par seconde diminue est fonction de la période de décrois- sance thermique de la formation. Le rapport des deux détec- teurs peut être utilisé pour calculer la porosité tandis que 3n la période de décroissance thermique de la formation peut être utilisée pour calculer d'autres caractéristiques de la formation telle que la saturation en eau. La vitesse de comptage décroît d'une manière expo- nentielle jusqu'à une vitesse de "fond" qui est constante. Cette vitesse de "fond" est la vitesse de comptage qui existe par suite du rayonnement gamma détect par le comp- teur qui r,n résuite oas de la capture d'un neutron. Cette vitesse de "fonrd" dépend de la formation et dans une large mesure de i'instrument descendu dans le puits lui-même le- quel devient activé par le rayonnement de neutrons. Différents Droc4ddés sont utilisés pour calculer les caractéristiques d'une formation de terrain h partir de la courbe de décroissance de la vitesse de comptaqe. On peut utiliser une équation pour exprimer la courbe de décroissan- ce de la vitesse de comptage mais ii y a un certain nombre de variables inconnues qui comprennent la vitesse de comp- if) tage du "fond", la durée de vie ou la constante de d4sint4- gration de sla formation, et à un instant zéro, ie nombre de noyaux excités ou la vitesse de comptage. Uine technique utilisAe consiste à diviser la période d'êchantiiionage faisant suite à chaque impulsion en deux créneaux temporels et à supposer ensuite que le dernier créneau temporel ou les deux créneaux dans la période d'échantillonnage représentent des vitesses de comptage dues uniquement au "fond". Une seconde technique utilisée consiste b mettre hors service périodiquement la source de neutrons pendant une période de temps durant laquelle on mesure le "fond". Dans les deux cas, une fois le "fond" connu, les autres variables sont calculées en utilisant diverses techniques. Cependant ces deux méthodes font appel b des estimations du "fond" ce qui peut conduire à des erreurs. Suivant i'invention, au lieu d'utiliser la courbe de décroissance de la vitesse de comptage pour déterminer ies caractéristiques d'une formation, on effectue un compta- ge cumulatif. A la suite de chaque impulsion apparaît une période d'échanti'liorage qui est divisée en un certain nombre de créneaux temporels. Le compte total du rayonne- ment gamma reçu h la fin de chaque créneau temporel est ajouté 8 ceiui du créneau temporel immédiatement suivant. De cette façon on obtient une courbe cumulative qui augmente d'une manière exponentieile dans le temps. Après un inter- vaiie de temps sélectionné, on fait la moyenne des totaux obtenus pour chaque créneau temporel, on divisant par le nombre d'impulsions de neutrons qui sont apparues pendant cet intervalle. Les totaux cumul6s moyens repr4sent-nt ainsi des points sur un diagramme donnant ia courbe cumuiée en fonction du temps. La courbe cumulée a une expression mathé- matique qui comprend trois variables inconnues. Les données sont transmises périodiquement à la surface. lin processeur, utilisant une méthode de "concordan- ce itérative par moindres carrés", calcuie les trois varia- bies en se basant sur les points fournis par les données. Le processeur suppose des valeurs de départ pour les trois variables, en se basant sur la donnée précédente, et ii in calcuie d'une manière itérative de nouvelles valeurs jusqu'à ce que les erreurs soient réduites h? un minimum entre les points de la nouvelle donnée et la courbe théorique. line fois que les vaieurs correctes ont été calculées, on cai- cule une période de décroissance thermique connue également en tant que constante de durée de vie de ia formation. Dans la forme d'exécution préférée le processeur modifie alors la cadence de lancement des impulsions de neutrons de telle façon que la durée de l'impulsion soit égale à la constante de durée de vie de la formation calculée a partir de i'in- crément de profondeur précédent. On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma représentant une portion d'un instrument descendu dans un puits faisant partie d'un d'un système d'exploration par diaqraphie, h neutrons pul- sés. La figure 2 es.t un diagramme représentant une courbe typique de variation de la vitesse de comptage du rayonne- ment gamma en fonction du temps, à la suite de l'émission d'un paquet de neutrons. La figure 3 est un diagramme illustrant schémati- quement une courbe de comptage cumuliatif de rayonnement gamma à la suite de l'émission d'un paquet de neutrons. La figure 4 est un schéma synoptique illustrant les fonctions du systeme d'exploration par diaqraphie, i neu- trons pulsés, suivant l'invention. La figure est un schéma illustrant l'un des fii- tres de profondeur utilisés dans le calcui des caractéristi- ques de la formation au moyen du système de la figure 4. La figure 6 est un schéma illustrant un autre fil- tre parmi les filtres de profondeur utilisés dans le calcul des caractéristiques de la formation iu moyen du système de la figure 4. La figure 7 est un diagramme iiustrant schémati- quement les effets des filtres des figures 5 et 6. f) Si on se référe h la figure 1, on y voit un instru- ment Il descendu dans un puits lequel comporte une source 13 de neutrons pulsés d'un type conventionnel. La source 13 amène un paquet de neutrons rapides ayant une énergie éle- vée de 14MEV à irradier la formation, ainsi qu'il est indi- qué par les flèches 15. Ces neutrons sont ralentis jusqu' la bande d'énergie thermique par des collisions avec des noyaux présents dans l'outil, le forage et la formation. La présence d'hydrogène dans la formation amène en particulier les neutrons à perdre de l'énergie. Lorsque les neutrons 0ZO thermiques sont capturés, des rayonnements gamma, indiqués par les flèches 17, sont produits. L'aptitude des neutrons à être capturés par les éléments est décrite en terme de section droite de capture des neutrons. Le chlore a une section droite de capture élevée et ii est présent dans les eaux de la formation. La quantité de chlore présente est proportionnelle à la quantité d'eau et à la porosité et par conséquent la saturation en eau peut être calculée si ta porosité est connue. Certains des rayonnements qamma produits par les noyaux excités sont détectés par les photomuitiplicateurs ou détecteurs à scintillation proche 19 et éloigné 12. La dimension du nuage de neutrons thermiques est déterminée principalement par la quantité d'énergie que chaque neutron perd lorsqu'il vient frapper d'autres noyaux. Dans une large mesure ceci signifie que la dimension du nuage de neutrons thermiques est fonction de la concentration en hydrogène dons ia formation, puisque les collisions avec des noyaux d'hydrogène se traduisent par une perte d'4nerqie beaucoup plus importante que celle entrainée par des collisions avec d'autres noyaux. La comparaison des vitesses de comptage dans les détecteurs proche 19 et éloigné 21 indique l.a di- mension du nuage de neutrons. Uné concentration en hydrogène dense se traduit par un petit nuage de neutrons thermiques et la vitesse de comptage provenant du détecteur proche 19 devient beaucoup plus éilevée que celle provenant du détec- teur éloigné 21. La fiqure 2 illustre la courbe de décroissance 23 de la vitesse de comptage du rayonnement gamma v en fonction du temps t après chaque émission d'un paquet de neutrons. Pendant la formation du nuage (région A) il y a une vitesse de comptage v élevée. Cette période est suivie par une ré- gion B qui représente le rayonnment gamma émis par suite de lia capture des neutrons dans le forage et le cuvelage. Cette région est suivie par une région C de décroissance de la formation dans iaquelle la vitesse de comptage v diminue jusqu'à un niveau de "fond" F. La courbe en trait plein représente le pétrole et elle présente une pente sensible- ment rectiligne lorsqu'elle est tracée sur. un graphique semilogarithmique ainsi qu'il est représenté sur la figure 2. Si de l'eau est présente, la vitesse de décroissance a une pente pl.us forte par suite du taux plus élevé de capture par le chlore présent dans l'eau ainsi qu'il est indiqué par La courbe en tirets. Le "fond" F est constitué par la ra- dioactivité primaire induite dans la formation et dans l'outil. La durée de vie de cette radioactivité induite est très l.ongue comparativement à la période de décroissance thermique si bien que le "fond" est pratiquement constant. La courbe de d6croissance peut être exprimée par: N = No e + B N = vitesse de comptage h un instant quelconque No= vitesse de comptage à l'instant O 1 = 1/iou t= durée de vie de la formation ou tau t = temps F = vitesse de comptage du "fond" Dans les techniques antérieures la courbe de dé- croissance de la vitesse de comptage représentée sur la figure 2 est utilisée de diverses manires, normalement en divisant la région C de décroissance de la formation en créneaux temporels, afin de déterminer ia constante tau de la durée de vie de la formation, qui est exprimée en micro- secondes et qui est également appelée "périodede décrois- sance thermique". Cette valeur correspond au temps mis par une population de neutrons thermiques créés dans une forma- tion pour diminuer jusqu'à 37% de sa valeur originale. Le procédé suivant l'invention est illustré sur la figure 3. La source deneutrons 13 (figure 1) est excitée de manière à délivrer une impulsion de neutrons T de durée égale à la constante tau de durée de vie de la formation calculée pour l'incrément de profondeur précédent de 5 cm. Cette impulsion est de nouveau déclenchée après une période de temps égale à dix tau. Une période de retard égaie à deux tau est prévue après chaque paquet de neutrons afin de re- tarder le comptage CP jusqu'-à ce ia période A relative à la formation du nuage et la péiode B relative à la décroissance du forage et du cuvelage se soient écoulées comme il est indiqué sur la figure 2. En partant du troisième tau et en allant jusqu'en un point situé juste avant le début du pa- quet de neutrons suivant sont définis huit créneaux tempo- rels et. Ces créneaux temporels et ont des largeurs diffé- rentes allant d'environ un quart de tau, pour le plus court, jusqu'à environ deux tau pour le plus long. Le dernier cré- neau temporel se termine peu avant le-départ du nouveau paquet de neutrons. Les créneaux temporels les plus courts sont présents dans la région présentant le plus grand chan- gement. Les compteurs à scintillation 19 et 21 détectent les rayonnements gamma. L'instrument descendu dans le puits 11 comporte un compteur et un microprocesseur qui comptent et emmagasinent d'une manière cumulative ces rayonnements qamma, en partant de la fin de l.a p4riode de retard de deux tau. Chaque rayonnement gamma reçu par le détecteur 19 et chaque rayonnement qamma reçu par le détecteur 21 sont comp- tés séparément. L'instrument I1l ajoute le compte obtenu dans chaque créneau temporel à ceux des créneaux temporels précé- dents, en Établissant un compte total cumulatif de tous les rayonnements gamma reçus à partir du détecteur proche 19 et un compte total cumulatif séparé à partir du détecteur éloi- gné 21. Le compte obtenu à la fin de chaque créneau temporel fournit un point sur la courbe cumulative 25 représentée sur la figure 3. La source de neutrons 13 est excitée par impul- sions un certain nombre de fois pendant l'incrément de pro- fondeur désiré, qui est de préférence de 5 cm, et le compte cumulé obtenu à i.a fin de chaque créneau temporel est stocké. La cadence d'excitation impuisionnelie de la source peut varier entre 200 et 1200 impulsions par seconde et typiquement ellie est d'environ 500 impulsions par secondes. Aux vitesses normales d'exploration l'incrément de profon- deur de 5 cm prend environ un quart de seconde pour être traversé. A la fin de chaque incrément de profondeur la source de neutrons 13 se trouve avoir été excitée par impulsions plus d'une centaine de fois. En divisant le comp- te total obtenu à ia fin de chaque créneau temporel par le nombre d'impuisions ayant eu lieu pendant l'incrément de profondeur on obtient un compte moyen en ce point sur la courbe 25 lequel est utilis4 pour d'autres caJ.culs. L'expression mathématique donnée précédemment pour ila courbe de décroissance de la vitesse de comptage 23 peut être intégrée pour obtenir une expression mathématique pour la courbe de compte cumulé 25. Ceci ce traduit par.l'équa- tion: Ci = PNo ( -e) + PR B i dans laquelle Ci = nombre cumulé des comptes à ia fin de cha- que créneau temporel. P = nombre d'impuisions présentes pendant chaque incrdment de orofondeur. No = vitesse de comptage 4 partir d'un paquet de neutrons h l.'instant 0. z= in. rse de la durée de vieOde la formation ou tau. Yi = temps T = période d'échantillonnage donnée par T=--- ]OPRF dans laquej.le PRF est la fréquence de répétition des impul- sions. B = vitesse de comptage du "fond". On pourrait calculer la constante de durée de vie tau à partir de cette équation si les deux autres variables étaient connues, à savoir la vitesse de comptage du "fond" B et la vitesse de comptage No à l'instant zéro. Ces valeurs ne sont pas connues mais l'équation peut être néanmoins résolue puisqu'il y a huit points connus sur la courhe. L'4quation peut être résolue par une technique connue dite de "concordance itérative par moindres carrés". Pour résou- dre l'équation, cette équation cumulative peut être expri- mée plus succinctement comme suit: Ci = P1 (1 - e) + P3 i P1 = PNo nombre total de rayonnements gamma dus à la décroissance exponnentielle P2 =IT inverse de la constante de temps normalisé P3 = PBT "fond" normalisé. Cette dernière équation représente la répartition cumulative dans un espace normalisé. La technique préférée qui est utilisée pour résoudre les variables dans l'équa- tion cumulative normalisée est appelée la technique "jaco- bienne". Cette technique est basée sur le fait que même des fonctions mathématique complexes peuvent être rendues ap- proximativement par une ligne droite dans un intervalle suffisamment petit. Si une bonne estimation est effectuée pour les valeurs de départ de P1, P2, P3, les valeurs pour ces variables peuvent être alors affinées d'une manière itérative. Dans la forme d'exécution préférée les variables ? Pi, P2,P3, sont estimées initialement être les variables calculées pour l'incrément de profondeur précédent de 5cm. L'équation matricielle "ljacobienne" peut être exprimée comme suit; Z (1e-P2 i)2 Zyie-P2Yi tl-e-P2i) Eyi( l-e-P2Yi) V Pi ZyieP2Yil-e P2 i) Z(yi eP2i)2 Zi 2e-P2yi P1AP2 Zyi(1-e-P2yi) Zyi 2e-P2y i Zyi2 AP3 E ERR (1-e-P 2 i -- ERR (Yie P2yi) E ERR (Yi) P1 P2, etàP3, sont les corrections devant être apportées aux variables P pour améliorer la concordance. ERR est l'erreur entre la donnée mesurée et la va- leur théorique obtenue en utilisant les estimations initia- les de Pl, P2, et P3. 1l s'agit là de l'équation utilisée dans le système suivant l'invention, pour calculer la constante de durée de vie de la formation tau. L'équation est complétée en utili- sant certaines techniques de codage pour augmenter la vites- se d'exécution. La première technique consiste à calculer des variables intermédiaires pour chaque échantillon de don- née. Avec les hypothèses ci-dessous l'équation matricielle devient la suivante úGi2 EG.HEGiT. APti RR G.t EGi Ti. ... EG H I2 EH1T P1AP2 VERR HiI EG. T. HiTi ET1ET _P3 júERR G. = 1-e 2i 111iIi = ie2-P2i = T1 La seconde technique consiste à réduire ile nombre de transformations en loi exponentielle exigé pour chaque solution. Ceci est réalisé en reconnaisoant le fait que la valeur d'une exponentielle après un échelon de temps est égale au produit de l'exponentielle au début de l'échelion de temps mutiplié par la valeur exponentielle de la varia- tion: EXP (T = t T) = EXP (T) * EXP (AT) Les fenêtres de collecte des données ont des lar- geurs relatives de n,3125 pour la première largeur de fenê- tre et de 0,25 pour la deuxième largeur de fenêtre. Puisque les autres largeurs de fenêtre sont des multiples de 0.25, orn peut définir des valeurs d'échelon exponentielies de la façon suivante: STPn = EXP (-0, 3125 P2) STP1 = EXP (-0,25 P2) STP2 = STP1 * STP1 STP3 = STP2 * STP2 STP4 = STP3 * STP3 Ensuite les valeurs des exponentielles pour les huit créneaux temporels peuvent être placés dans un ensemble "X(i)" tel que: X (1) = STP0 X (2) = X (1) * STPI X (3) = X (2) * STP1 X (4) = X (3) * STP2 X (5) = X (4) * STP2 X (6) = X (5) * STP3 X (7) = X (6) * STP4 X (8) = X (7) * STP4 nn notera que seules deux transformations exponen- tieilles sont exigées pour Produire les huit valeurs exponen- tieliles. Le nombre requis d'étapes mathématiques est réduit additionnellement en reconnaissant que la matrice est symé- trique par rapport à se diaqonale. Par conséquent seuls six des neuf éléments de l'ensemble doivent être calculés. Ce nombre est même réduit davantage puisque l'élément (3,3) est la somme des carrés des temps d'échantillonnage normalisés. Cette quantité ne change jamais et elle peut être stocl tant que constante. 12 2579771 Les Squations matricielles peuvent être résol.ues d'un certain nomhr& de façons différentes. La technique préférée présentement est connue comme étant la méthode "réduction de co-facteur" et eli.e ne sera pas décrite de manière plus détaillée. L'opération dans son ensemble est il.tustr.e sur l.a figure 4. lIn circuit 27 de commande de cadence d'excitation par impulsions variable, contenu dans le processeur de l'instrument descendu dans le puits, permet de faire varier la cadence de répétition des impulsions d'excitation pour le générateur de neutrons 29. Le circuit de commande 27 établit la durée du paquet de neutrons à la valeur d'un tau ou une fois la constante de durée de vie de la formation, le géné- rateur répétant l'émission de l'impulsion tous les dix tau, ce qui assure un facteur de cycle de dix pourcent pour la source 13. Le circuit de commande 27 est logé dans l'ins- trument descendu dans le puits 11 et il est commandé par des instructions en provenance d'un pupitre de commande de sur- face, afin d'établir la nouvelle cadence A chaque incrément de profondeur qui est de préférence égal à 5 cm. Les détec- teurs de rayonnement gamma 19,21 sont des détecteurs A scin- tillation conventionnels qui détectent les rayonnements gamma. Après un retard de deux tau, les rayonnements gamma sont comptés et stock4s dans une portion du processeur des- cendu dans le puits et désignée en tant qu'accumulateurs de créneaux temporels 33. Le circuit de commande 27 excite périodiquement les accumulateurs 33 pour déterminer les largeurs des créneaux temporels. Les largeurs relatives des créneaux temporels ne varient pas les unes par rapport aux autres mais avec le calcul de chaque nouveau tau, la cadence de répétition du déclenchement des impulsions et les lar- geurs réelles des créneaux temporels, en temps réel, sont modifiées. Les accumulateurs 33 accumulent les comptes pour chaque créneau temporel, pour la totalité de l'incrément de profondeur de 5cm. Uin indicateur d'incrément de profondeur 35 est en contact h rotation avec le câble d'exploration (non repré- senté) et il délivre un signai après chaque course de 5cm. Ce signa' est appliqué, dans le pupitre de commande de sur- face, à une section 37 de s4lection de la cadence de répéti- tion des impulsions. Cette section 37 reçoit une nouvelle constante de durée de vie de l.a formation tau et el.le envoie un message numérique, par l'intermédiaire du câble, en direction du circuit 27 de commande de la cadence de répétition des impulsions, descendu dans le puits, pour amorcer le générateur de neutrons 29 à cette nouvelle caden- ce. En même temps elle envoie un message, dans le pupitre, en direction d'un compteur de paquets 39. Ce compteur de paquets 39 est un compteur numérique conventionnel qui passe au nombre suivant lorsque le messaqe en provenance de la section 37 de sélection de la cadence de répétition des impulsions est envoyé vers le bas dans le câble. Chaque message amène ainsi le compteur de paquets 39 à passer au nombre suivant. Lorsque le compteur de paquets 3Q atteint son nombre maximal, il se remet de luimême à zéro et ii répète son cycle. Le compteur de paquets 39 conserve le nombre qu'il contient jusqu'à ce que le message suivant soit envoyé h partir du pupitre de commande de surface à i'ins- trument descendu dans le puits. Lorsque le message de commande est envoyé au circuit 27 de commande de cadence de répétition des impulsions, ce circuit de commande 27 donne une instruction à un compteur de paquets séparé 41, iogé dans l'instrument descendu dans le puits 11, pour le faire passer à un nouveau nombre. De même le circuit 27 de commande de cadence de répétition des impulsions variable envoie une instruction aux accumui.a- teurs de créneaux temporels 33 pour qu'ils envoient J.a donnée sous forme numérique en direction du pupitre de sur- face. Le message Pst envoyé sous forme numérique h partir de l'instrument Il en direction du pupitre de surface. Dans le préambule ou la première portion du message, un mot numéri- que représentant le nouveau nombre du compteur de paquets 41] descendu dans le puits, est inséré. En surface un compara- teur numérique dans ile processeur compare le nombre en cours, présent dans le compteur de paquets 39, avec de nombre envoyé par le compteur de paquets 41. Si les deux 14 2579771 nombres sont identiques, ceci indique que la donnée relative i 3'incrément correct a été reçue. La moyenne de cette don- née, qui représente les comptes totaux;pendant l'incrément précédent de 5cm, pour chacun des créneaux temporels, est calculée dans le processeur de surface en divisant les comp- tes totaux par le nombre des impulsions qui sont apparues au cours de i'incrêment de profondeur. Cette donnée est norma- lisée à une seconde, comme il est indiqué par le bloc 43, parce que les périodes d'échantillonnage peuvent varier dans le temps d'un incrément de profondeur h l'incrément de pro- fondeur suivant. Cette donnée est ensuite appliquée à une portion de calcul d'une constante de temps du processeur, afin de cal- culer une nouvelle constante de durée de vie de la formation tau. En premier lieu, pour réduire les variations statisti- ques, la donnée est filtrée par un filtre numérique 45 afin de lisser la donnée. Ce filtre numérique sera expliqué par la suite d'une manière plus détaillée. Ensuite les valeurs pour les trois variables inconnues sont fournies en se ba- sant sur les variables calculées pendant l'incrément de profondeur précédent de 5cm. Une fois ces variables en pla- ce, la concordance itérative des trois paramètre est mise en marche cycliquement ainsi qu'il est indiqué par le bloc 47. La donnée relative au compte réel est comparée avec la va- * leur calculée basée sur l'estimation des trois variables, jusqu'à ce oue les erreurs entre les valeurs estimées et les valeurs réelles convergent vers zéro. Le fond est calculé et non pas estimé. Ces variables sont converties en valeur mondiales 3n réelles, ainsi qu'il est indiqué par le bloc 49 fournissant une nouvelle constante tau de la formation. Cette nouvelle constante tau de la formation est appliquée h l'étage 37 de sélection de cadence de répétition des impulsions. Dans cet étage de sélection 37 une entrée est reçue h partir de l'in- crément de profondeur 35 afin de fournir la nouvelle cons- tante tau de la formation au circuit 27 de commande de ca- dence de répétition des impulsions variable, en répitant le cycle. Par conséquent tout le calcul effectué par le proces- 2579771 seur de surface se déroule dans la période de temps pendant laquelle l'instrument se déplace de 5cm, cette période étant typiquement d'un quart de seconde. Avant de pénétrer dans le filtre 45 et après avoir été normalisée à une seconde ainsi qu'il est indiqué par le bloc 43. ila donnée normalisée est également fournie h trois filtres 51,53 et 55. Ces filtres sont des filtres de pro- fondeur et ils seront décrits d'une manière plus détaillée par la suite. La sortie de donnée provenant du filtre 51 est une sortie de rayonnement gamma naturel GR en coups par seconde. Le détecteur pour cette sortie est suffisamment espacé des détecteurs 19 et 21 pour ne pas être influence au-dessus par une émission radioactive quelconque en pro- venance de l'instrument descendu dans le puits. La vitesse de comptage du rayonnement gamma dépend uniquement de la radioactivité naturelle de ia formation. La sortie provenant du filtre 53 représente des vitesses de comptage provenant des détecteurs proche]9 et éloigné 2]. Les courbes de "fond" B sont les comptes moyens de rayonnement gamma pour chacun des détecteurs 19 et 21 au cours de la période allant de 6,78 à 8,78 tau après la fin de chaque impul.sion de neutrons. Ces courbes sont basées directement sur les mesures de l'instrument en prenant le créneau temporel huit et en établissant les comptes en coups par seconde. Ces courbes de "fond" ne sont pas utilisées pour le calcul de l.a constante tau et elles sont enregis- trées à d'autres fins. Les courbes N et F représentent res- pectivement les vitesses de comptage moyennes des rayonne- ments gamma dans les détecteurs proche 19 et él.oiqnê 21, au cours de la période de temps allant de deux tau h 2.781 tau aprbs la fin de chaque impulsion de neutrons, le "fond" étant retranché. Ceci est déterminé par les comptes pris dans les trois premiers créneaux temporels, ce qui repr6sen- te de deux tau 5 2,781 tau après le paquet de neutrons. Le rapport qui est effectué présentement. aprbs le fiitre 55, est la vitesse de comptage moyenne dans ie d6tec- teur proche 19 au cours des trois premiers créneaux tempo- rels, le "fondr" ayant Até retranché, divis6e par la vitesse 16 2579771 de comptage moyenr- dans le détecteur éloigné 21 au cours des six premiers crêeaux temporels, l.e "fond" étant re- tranché. Le dénominateur et le numérateur sont échelonnés pour les intervalles de temps. Le générateur de rapport effectue le calcul, comme il est indiqué par le bloc 57, puis il filtre la sortie en utilisant un filtre de profon- deur 59. Les sorties provenant des filtres 51,53 et 55 sont enregistrées sur un diagramme en vue d'une évaluation, en utilisant diverses méthodes pour caiculer]es caractéristi- I0 ques de la formation. Le filtre 61 est un filtre de profondeur qui reçoit son entr4e en provenance du calculateur de constante de temps. Ce calculateur de constante de temps, tandis qu'il calcule la nouvelle constante tau de la formation, calcule égaiement la constante tau h partir du détecteur proche 19, la constante tau basée sur le détecteur éloigné 21 et les sections droite de capture, sigma, pour chaque détecteur. Une fois que ces trois variables ont été déterminées par la concordance itérative de trois parambtres, ainsi qu'il est indiqué par le bloc 47, les valeurs sigma sont calculées d'une manibre conventionnelle. La section droite de capture est une unité standard de mesure qui est égale à 4 550 divi- sé par la constante tau de la formation. Ces valeurs sont enregistrées sur un enregisteur continu. Le filtre de profondeur 45 est un filtre numérique unipolaire complété par un logiciel. Les filtres de profon- deur 51,53,55 et 6I sont des filtres de profondeur bipolai- res, également complétés par un logiciel. Si on se réfère à la figure 7, on y voit que la fonction de ces filtres est 39 illustrée par l'entrée d'une donnée non filtrée sous forme d'un échelon E. Le filtre unipolaire correspond à une pro- fondeur constante, égale de préférence à 10cm. Par exemple, suivant ies constantes sélectionnées, si l'amplitude effec- tivement mesurée dans chaque incrément de 5cm,de zéro à cinquante centimètres, est égale h un, la sortie est alors réduite si bien qu'elle ne s'approche de un qu'après environ 257-9771 cinquante centimètres de course. La convergence de la courbe du filtre unipolaire HiP dépend des constantes fournies et la figure 7 n'est pas à i'échelie. La figure 5 illustre les étapes exécutées sur la donnée arrivant dans le filtre de profondeur unipolaire 45. La donnée numérique d'entrée est appliquée a un étage de sommation 63 pour arriver Zn. La valeur retranchée dans l'étage de sommation 61 est la valeur Z1 fois B1, calculée dans un étage de multiplication 65. B1 est une constante n10 prédéterminée. Zl est la valeur de Zn déterminée pour '1 in- crément de profondeur précédent. Cette valeur Z0 a été re- tenue par l'étage de retard 67 à partir de l'.incrément de profondeur précédent de 5cm. La valeur Zn est multipliée par une autre constante AD, dans un étage de multiplication 69. La vaileur Zl est multipliée par une autre constante Al dans un étage de multiplication 71. Dans.l'étaqe de sommation 73, la sortie est éga.ie 71 fois A1, plus An fois Zn. Les équa- tions ci-dessous expriment les étages utilisés dans le fil- tre unipolaire de la figure 5. Z0 = ENTREE - B) Z1 snRTIE = An*7o0 + Al*Zl Z] = Zn (mémoire du filtre pour l'incrément de profondeur suivant). Si on se réfère de nouveau à la figure 7, on voit que le filtre bipolaire est utilisé pour les filtres 51,53,55,et 61. Pour un échelon d'entrée constant ayant une amplitude allant d'un à dix incréments de 5cm, une portion de la sortie BP est supérieure à un tandis qu'une autre por- tion de cette sortie est inférieure à un. Des constantes sont calculnes pour obtenir la quantité désirée d'amortisse- ment. La figure 6 représente les étapes suivies. Les symbo- l.es "prime" indiquent l.es mêmes étapes que cellies utilisées avec le filtre unipolaire de la figure 5. Le filtre bipolai- re comporte en outre un second étage de retard de profondeur pour fournir 72 et un étage de multiplication 77 pour mul.tiplier 72 par une autre constante B2. Les valeurs 71 fois B1 et 72 fois B2 sont retran- chées de 3.a donnée d'entr4e pour fournir Zn. Z1 est ia va- leur Zn calcuie précédemment et retardée par l'étage 67'. Z2 est la valeur de Z1 calculée précédemment et conservée h partir de i'incrément de profondeur précédent par l'étaqe de retard 75. La sortie est égale a A1 fois 71 plus An fois Zn. Les équations pour ces étapes sont données ci-dessous: Z0 = ENTREE - B1*Z1 - B2*72 SORTIE = An*ZO + Ali*Z Z2 = Zl Z1 = Zn L'invention offre des avantages appréciables. L'uti- lisation de la courbe cumulative permet de calcuier la ca- ractéristique de durée de vie de la formation sans faire des estimations du "fond". En utilisant des comptes totaux au lieu de vitesses de comptage, on évite d'avoir à mesurer directement la vitesse de comptage. Les comptes cumulés dans chaque créneau temporel réduisent les variations statisti- ques d'un créneau è l'autre. Le calcul d'une nouvelle cons- tante de durée de vie de la formation et la variation cor- rélative de la cadence de déclenchement des impulsions as- surent que les retards entre les impulsions sont calibrés d'une manière appropriée pour obtenir une bonne réponse pour les diverses formations rencontrées au cours de l'explora- tion. 19 2579771 REVENDICATInNS 1.- Procède de mesure des caractéristiques d'une formation de terrain caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à irradier d'une manière répétée les for- mations de terrains avec des impulsions de neutrons, à d6- tecter les rayonnements gamma provenant des formations ir- radiées, à compter d'une manière cumulative, pendant une période de comptage prsdilectionnée, les rayonnements gamma totaux détectés dans une pluralité de créneaux temporels séparés (ct), les comptes cumulés pour chaque impulsion définissant des points sur une courbe (25) donnant la va- riation des comptes cumulés en fonction du temps et ayant une expression mathématique, et à calculer, à partir des comptes cumulés des créneaux temporels, des variables dans l'expression mathématique qui correspondent aux caractéris- tiques des formations de terrains. 2.- Procédé de mesure des caractéristiques d'une formation de terrain caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à irradier d'une manière répétée les for- mations de terrains avec des impulsions de neutrons, à dé- tecter les rayonnements gamma provenant des formations irra- diées, à compter cumulativement pendant une période de comp- tage présélectionnée, après un intervalle de temps sélec- tionné faisant suite à chaque impulsion et avant il'impulsion suivante, les rayonnements gamma totaux détectés dans une pluralité de créneaux temporels séparés, les comptes cumulés pour chaque impulsion définissant des points sur une courbe (25) donnant la variation des comptes cumulés en fonction du temps et ayant une expression mathématique, à transmettre 3n à un processeur, après un incrément de profondeur sélec- tionnr,, les comptes totaux pour chaque créneau temporel, h diviser, au moyen du processeur, les comptes totaux pour chaque créneau temporel par le nombre d'impulsions décl.en- chées pendant l'incrément de profondeur, afin de déterminer des comptes cumulatifs moyens pour chaque créneau temporel, et à ca3.culer, au moyen du processeur, en se basant sur les comptes cumulés mo'ens pour les créneaux temporels, des variab.les, dans i'empression mathématique, quJ correspon- dent aux caractéristiques des formations des terrains. 3.- Proc6dé suivant la revendication 2 dans le- quei. l'une des variables calculées est la période de dé- croissance thermique de la formation, caractérisé en ce que l'on fait varier en outre ie temps entre les impulsions, pour l'incrément de profondeur suivant, proportionnellement à la période de décroissance thermique calculée pour l'in- crément de profondeur précédent. 4.- Procédé suivant la revendication 2 dans ilequel l'une des variables calculées est la période de dé- croissance thermique de la formation, caractérisé en ce que i'on fait varier la durée de chaque impulsion et l'interval- le entre ies impulsions proportionnellement à la période de décroissance thermique de la formation calculée à partir de l'incrément de profondeur précédent. 5.- Procédé de mesure des caractéristiques d'une formation de terraincaractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à tirer une source impulsionnelle de neu- trons et un détecteur à travers un forage, à irradier d'une manière répétée la formation des terrains avec des impul- sions de neutrons rapides provenant de la source de neu- trons, en créant des neutrons thermiques par suite de col- lisions se produisant dans les formations, à détecter ies rayonnements gamma provenant des formations irradiées à la suite de la capture des neutrons thermiques, à compter cumu- lativement pendant une période de comptage présélectionnée, après un intervalle de temps sélectionné faisant suite à chaque impulsion et avant l'impulsion suivante, les rayon- nements gamma totaux détectés dans une pluralité de créneaux temporels séparés, en ajoutant cumulativment chaque compte d'un créneau temporel à celui du créneau temporel précédent, i.es comptes cumulés pour chaque impulsion définissant des points sur une courbe (25) de variation des comptes cumulés en fonction du temps qui a une expression mathématique à trois variables inconnues, à transmettre, aorNs un increment de profondeur sélectionné, les comptes totaux pour toutes les impulsions pour chaque crAneau temporel, ? un processeur se trouvant en surface, à diviser, au moyen de ce proces- seur, ies comptes totaux pour chaque créneau temporel par le nombre d'impulsions déclenchées pendant l'incrément de pro- fondeur, afin de déterminer des comptes cumulatifs moyens p.our chaque créneau temporel, à cai.cu.er, au moyen du pro- cesseur, les trois variables, en utilisant une concordance itérative avec le compte cumulé moyen provenant de chaque créneau temporel, et à calculer ainsi ila période de décrois- l0 sance thermique de ia formation, puis à faire varier la durée des impulsions et l'intervalle entre les impulsions, pour l'incrément de profondeur suivant, proportionnellement à la période de décroissance thermique cailculée pour i.'in- crément de profondeur précédent.