Brevet FR2586483A1 — publié le 19870227

La présente invention concerne un procédé pour protéger un groupe de magnétomètres des effets des courants électriques environnants. L'utilisation des magnétomètres pour mesurer les éléments du champ magnétique terrestre sont bien connus. Un usage primordial des magnétomètres consiste dans l'enregistremept du lieu et du sens des trous de forage dans le sol. Pour réaliser cela, un groupe d'au moins trois magnétomètres est assemblé dans une sonde pour mesurer le champ magnétique terrestre dans trois directions, perpendiculaires entre elles. Bien que nor- malement de tels dispositifs soient tout à fait accep- tables, des problèmes se posent lorsqu'il est nécessaire d'alimenter la sonde, au-delà des magnétomètres, ce qui nécessite le passage d'un fil conducteur de courant, au voisinage immédiat des magnétomètres. Le courant passant par un tel fil crée un champ magnétiques qui affecte les sorties des magnétomètres. Les tentatives antérieures d'empêcher l'introduction d'une telle erreur comprenaient l'utilisation de câbles blindés ou coaxiaux. Ces câbles ont introduit un certain nombre de problèmes, y compris le positionnement physique du fil ou câble blindé dans la sonde et les problèmes de mise à la terre créant un courant partiellement déséquilibré dans les segments des câbles. La présente invention surmonte les difficultés de la technique antérieure en réalisant un'élément cylin- drique continu, de forme allongée en matériau conducteur d'épaisseur uniforme, qui reçoit un groupe de magnéto- mètres et qui est à son tour, monté dans le boitier sous pression d'une sonde, d'une manière isolée électriquement. Le cylindre conducteur transmet le courant aux magnéto- mètres de façon uniforme, afin qu'aucun champ magnétique d'interférence ne soit créé dans le cylindre. Il est important pour l'invention qu'il y ait concentricité entre les parois internes et externes du cylindre d'in- duction, c'est-à-dire qu'il soit d'une épaisseur uniforme constante. Le cylindre conducteur est continu et sans lu- mière ou autres ouvertures dans les parois et peut être ouvert aux extrémités ou effilé uniformément, soit à l'une ou aux deux extrémités, dans une configuration conique ou hémisphérique. Le cylindre conducteur est muni d'un moyen connecteur électrique qui applique et reçoit l}e courant électrique uniformément vers et à partir du cylindre. Le groupe de magnétomètres devra être disposé à l'intérieur du cylindre, à une distance égaie à trois fois au moins le diamètre du cylindre, a partir de l'extrémité ouverte la plus proche du cylindre. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - Fig. 1 est une vue en perspective en partie en coupe, d'une sonde conforme à la technique antérieure; - Fig. 2 est une vue en perspective en partie en coupe, d'une sonde conforme à la présente invention; - Fig. 3 est une coupe transversale de la sonde de la Fig. 2. Afin de mieux comprendre la présente inven- tion, il est nécessaire de partir de la technique antéri- eure pour voir le problème résolu par la présente inven- tion. Les dispositifs de la technique antérieure consis- taient généralement en un groupe de magnétomètres 10, 12, 14 montés dans un boîtier sous pression 16, disposé per- pendiculairement les uns par rapport aux autres de manière à permettre la lecture des champs magnétiques dans trois plans. Bien que normalement ceci ne présente pas de diffi- cultés particulières, des problèmes se posent lorsqu'il est nécessaire de faire passer un courant d'une source d'énergie telle qu'une batterie d'accumulateurs, logée d'un côté des magnétomètres vers l'électronique montée sur le côté opposé des magnétomètres. Ceci a été réalisé dans la technique antérieure, en plaçant un cable 18 à l'extérieur du boîtier sous pression 16, allant de la source d'énergie (non re- présentée) à l'électronique (également non représentée). Natu- rellement, un seul fil produira un champ magnétique quand un cou- rant le traversera. Toutefois, si le cable est un câble coaxial ou un autre câble blindé connu, ce champ peut être réduit à zéro si le courant de retour passe totalement le long de la gaine de retour. Etant donné la disposition asymétrique du fil et de la gaine de retour par rapport aux magnétomètres, et les problèmes de mise à la terre qui peuvent conduire à des trajets de retour mul- tiples dans la technique antérieure, il était toujours possible que les segments de fil déséquilibrés, créent un champ magnétique suffisant pour introduire une erreur dans les magnétomètres. La présente invention a-permis d'éviter cette difficulté grace à un élément cylindrique 20 continu, de forme allongée, en matériau conducteur d'épaisseur uni- forme, entourant un groupe de magnétomètres 22, 24, 26, monté dans un boîtier sous pression 28 par des entretoises isolantes 30. Le boîtier sous pression 28 assure le trajet de conduction de retour. L'élément cylindrique 20 est muni aux deux extrémités d'une pluralité de connecteurs élec- triques 32, 34 qui sont reliés par des fils 36, 38 aux boîtes de jonction 40, 42. Les fils 36, 38 forment une cage conique s'étendant coaxialement d'une extrémité cor- respondante de l'élément 20. Les connecteurs sont de pré- férence, espacés uniformément aux extrémités respectives de l'élément cylindrique 20. On comprendra que l'élément cylindrique 20 est continu, c'est-à-dire, sans trous ou- lumières et est d'épaisseur uniforme, c'est-à-dire que les parois internes et externes sont concentriques et sans vides internes ou défauts de surface dont la présence de l'un ou d'une combinaison des deux engendrerait un champ magnétique interne lors du passage du courant dans l'élé- ment cylindrique. Les techniciens en la matière apprécieront que le courant passant le long de l'élément cylindrique de la présente invention est uniformément distribué autour des magnétomètres de telle sorte qu'aucun champ électrique ne soit créé à l'intérieur de la cavité définie par l'élé- ment conducteur. On notera que l'élément cylindrique 20 est sensiblement plus long que le groupe de magnétomètres. De préférence, les magnétomètres seront espacés à l'intérieur de l'élément 20 d'une distance égale à trois fois au moins le diamètre du cylindre, à partir de l'une ou l'autre des extrémité ouvertes de celui-ci. L'élément cylindrique 20 est muni d'une pluralité de connecteurs électriques de manière à assurer une distribution uniforme du courant dans l'élément, en particulier, au voisinage immédiat des magnétomètres. Les conducteurs reliés aux connecteurs sont disposé uniformément par rapport à l'axe de l'élément cy- lindrique. Bien que l'élément 20 ait été représenté sous sa forme de réalisation préférée, comme un cylindre à ex- trémités ouvertes, il rentre dans le cadre de la présente invention d'effiler l'une ou les deux extrémités de l'élé- ment suivant une configuration hémisphérique ou conique et d'utiliser un connecteur électrique coaxial avec l'élément cylindrique. magnétomètres ont été représentés comme des cylindres courts, chacun d'eux orienté suivant un axe respectif. Dans la coupe représentée à la Fig. 3, le groupe de magné- tomètres est représenté schématiquement comme un bloc pour illustrer le fait qu'il n'est pas nécessaire que les magné- tomètres soient montés coaxialement dans l'élément cylind- rique. L'élément 20 devrait être monté dans un boîtier sous pression 28 qui serait par exemple, en acier inoxy- dable de 25 mm d'épaisseur environ. Un dispositif de centra- ge isolant 30 supporte l'élément 20 à l'intérieur du boîtier sous pression 28. L'élément cylindrique 20 est, de préférence, réalisé en un matériau non-magnétique, tel que l'alumini- um, le cuivre, le laiton ou le titane et présente des di- mensions suffisantes pour loger le groupe de magnétomètres espacés à l'intérieur sur une distance au moins égale à trois fois le diamètre du cylindre, à partir de l'extré- mité ouverte de celui-ci. Il est aussi préférable d'avoir un boîtier sous pression réalisé en matériaux non magné- tiques. La présente invention a été représentée et décrite dans une forme de réalisation qui est utilisable dans les domaines de forage de puits. Il serait possible d'utiliser la présente invention dans tout autre cas, lorsqu'on désire détecter une discontinuité dans les pa- rois d'un cylindre, tel qu'un pipeline ou une conduite de condensation dans un générateur de vapeur. Dans ce cas, l'élément cylindrique 20 renfermant le groupe de magnéto- mètres serait placé dans un mécanisme de transport approp- rié, tel qu'un chariot et tiré ou entraîné à travers le cylindre à tester, pendant que le courant est appliqué au cylindre. Le passage du courant dans le cylindre provo- querait la formation d'un champ magnétique, à chaque dis- continuité qui serait ainsi facilement détectée par les magnétomètres. La description ci-dessus de la présente in- vention est donnée à titre illustratif et diverses modi- fications dans les étapes du procédé aussi bien que dans les détails de l'appareil représenté peuvent être appor- tées sans sortir du cadre de l'invention revendiquée et de l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1. La présente invention a pour objet: des moyens pour protéger un groupe d'un mag- netomètre au moins contre les champs ma-nàtiques générés par les courants électriques, au voisinage immédiat dudit groupe, lesdits moyens comprenant: un élément cylindrique continu, de forme al- longée, en matériau conducteur, d'épaisseur uniforme, le- dit élément cylindrique ayant une longueur sensiblement supérieure à celle dudit groupe de magnétomètres; des moyens pour monter ledit groupe de magnétomètres à l'intérieur dudit élément cylindrique; et des moyens pour faire passer un courant élec- trique à travers ledit élément cylindrique, de telle sorte que le courant passant dans ledit élément cylindrique en- gendre un champ magnétique essentiellement nul dans ledit élément cylindrique. 2. Des moyens selon la revendication 1, selon lesquels lesdits moyens pour faire passer le courant élec- trique à travers ledit élément cylindrique, comprennant une pluralité de connecteurs électriques, répartis unifor- mément autour des extrémités opposées dudit élément cylin- drique, pour appliquer un courant essentiellement uniforme au travers celui-ci. 3. Des moyens selon la revendication 1, dans lesquels une extrémité au moins dudit élément cylindrique s'amenait uniformément-en position de fermeture, lesdits moyens pour faire passer le courant électrique étant appliqués coaxialement à ladite extrémité fermée. 4. Des moyens selon la revendication 3, dans lesquels ladite extrémité uniformément effilée est conique. 5. Des moyens selon la revendication 3, dans lesquels ladite extrémité uniformément effilée est hémi- sphérique. 6. Des moyens selon la revendication 1, dans lesquels ledit élément cylindrique présente des parois in- térieures et extérieures concentriques. 7. Des moyens selon la revendication 1, dans lesquels les surfaces intérieures et extérieures dudit élément cylindrique sont exemptes de défauts de surface. 8. Des moyens selon la revendication 1, dans lesquels ledit élément cylindrique est exempt de défauts internes. 9. Des moyens selon la revendication 1, dans lesquels ledit élément cylindrique est d'une longueur suffisante telle que le groupe de magnétomètres est incor- poré sur une distance égale à trois fois au moins le dia- mètre dudit élément cylindrique en partant de l'extrémité ouverte de celui-ci. 10. Un procédé pour protéger un groupe de magnétomètres de l'influence des champs magnétiques crées par des courants électriques adjacents, ledit procédé con- sistant essentiellement: à placer le groupe de mangétomètres à l'inté- rieur d'un cylindre de forme allongée en matériau conduc- teur d'épaisseur uniforme; à monter le cylindre à l'intérieur d'un boîtier sous pression; et à faire passer le courant électrique dans une prémière direction par ledit cylindre et à le faire revenir suivant une seconde-direction par ledit boîtier sous pres- sion, de telle sorte que le champ produit par ledit courant à l'intérieur dudit cylindre, soit essentiellement nul au voisinage dudit groupe de mangétomètres.