Brevet FR2633973A1 — publié le 19900112

La présente invention concerne une source de sismique de puits à confinement. Les sources explosives de sismique de puits actuellement utilisées, ainsi que représenté schématiquement en figure 1, comportent habituellement une pièce métallique PM de terminaison d'un câble de liaison et d'introduction de la source dans le puits. Une charge explosive CE est disposée sur la pièce métallique et.est connectée à un détonateur lui-même interconnecté aux circuits de commande d'ignition par l'intermédiaire de conducteurs électriques insérés dans le câble de liaison constituant câble de diagraphie. Ainsi, pour un puits de section déterminée, l'explosion de la charge explosive CE se produit dans le milieu liquide, constitué par une boue de forage. L'énergie mécanique dissipée par l'explosion dans le fluide qui remplit la partie supérieure du puits est non négligeable avec pour conséquence une diminution correspondante de l'énergie mécanique exerçant une pression normale à la paroi du puits, que celui-ci soit muni d'un tubage TU ou non. On sait, en effet que le diamètre de la bulle créée par une explosion dans un liquide diminue comme la racine cubique de l'inverse de la pression hydrostatique, laquelle dans le cas classique précité correspond à celle existant à la profondeur d'essai de la source. Le couplage de l'énergie mécanique libérée par l'explosion aux parois latérales du puits, permettant le transfert de cette énergie mécanique normalement aux parois du puits vers les couches géologiques adjacentes à étudier, diminue donc avec la profondeur de la source, ce qui est très néfaste pour la conduite d'essais successifs dans un même puits. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités par la mise en oeuvre d'une source de sismique de puits à confinement. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'objet de l'invention, la charge explosive de la source de sismique de puits selon l'invention est maintenue à proximité de la paroi du puits, ce qui permet de maximaliser le couplage mécanique de l'explosion provoquée par la charge explosive à la paroi du puits, indépendamment pratiquement de la profondeur d'essai de la source. La source de sismique de puits objet de la présente invention comprend un corps de source supportant une charge explosive d'essai. Elle est remarquable en ce que le corps de source est formé par un cylindre creux, le cylindre comportant sur sa surface latérale un logement de confinement dans lequel la source explosive est insérée. La source de sismique de puits objet de la présente invention trouve application aux essais en sismique de puits comportant ou non un tubage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après dans lesquels: - la figure 1 représente, en coupe longitudinale, de manière schématique, une source sismique de l'art antérieur - la figure 2 représente, en coupe longitudinale, une source sismique dans un premier mode de réalisation conformément à l'objet de la présente invention, - la figure 3 représente, en coupe longitudinale, une source sismique dans un deuxième mode de réalisation particulier non limitatif conformément à l'objet de la présente invention. - la figure 4 représente aux points a) et b) l'amplitude de l'écho détecté en l'absence de confinement et en présence de confinement respectivement. La source sismique de puits à confinement objet de l'invention sera tout d'abord décrite en liaison avec la figure 2. Conformément à la figure précitée, la source sismique de puits objet de l'invention comprend un corps de source I supportant une source explosive d'essai notée SE. Le corps de source I est formé par un cylindre creux, ce cylindre comportant sur sa surface latérale externe un logement de confinement 2 dans lequel la charge ou source explosive SE est insérée. Le logement de confinement 2 est constitué par une ou plusieurs rainures notée 20 formées à la surface latérale du corps de source I. La source explosive SE est insérée dans le logmenent de confinement 2. De manière avantageuse, le corps de source I présente un diamètre extérieur voisin du diamètre du puits. Blen entendu, par diamètre du puit, on entend diamètre du tubage TU lorsque celui-ci est présent dans le puits ou diamètre de la paroi du puits non tubé. Le corps de source I peut être ainsi réalisé par un cylindre métallique creux à la surface latérale duquel 'des rainures 20 ont été gravées. De manière générale, le cylindre métallique formant corps de source I peut présenter une longueur de l'ordre de quelques mètres et les rainures 20 peuvent alors être constituées par des rainures hélicoïdales formant des tours sur la surface latérale du corps de source 1. Les rainures 20 peuvent avantageusement présenter une profondeur de quelques centimètres, afin de permettre de constituer le logement de la source explosive SE. La source explosive SE est alors réalisée au moyen d'un cordeau détonant, lequel est engagé dans les rainures 20 précitées. Le cordeau détonant peut avantageusement être constitué par un explosif de type RDX habituellement utilisé dans les forages. De préférence, les rainures 20 sont alors dimensionnées de façon à présenter une largeur dans la direction longitudinale du corps de source I permettant d'assurer une insertion convenable du cordeau détonant formant la source explosive SE dans la rainure précitée. Bien entendu, la source explosive SE est reliée au détonateur DT, lequel est lui-même interconnecté par l'intermédiaire du câble de diagraphie C aux circuits électriques de mise à feu par l'intermédiaire des câbles conducteurs contenus dans le câble de diagraphie C. On notera à titre d'exemple non limitatif que le diamètre de la surface latérale externe du corps de source I est choisi de façon que cette surface latérale soit distante d'environ I centimètre de la paroi du tubage TU ou de la paroi du puits en l'absence de tubage. Ainsi, sur excitation du détonateur DT par les circuits de mise à feu; l'explosion se propage le long du cordeau détonant SE enroulé en spirale autour de la surface latérale du corps de source 1, cette explosion se propageant à une vitresse de 6 000 m/s le long du cordeau détonant. Une onde de choc est ainsi créée au droit de l'explosion et en raison du confinement crée par les rainures 20 ménagées à la surface latérale du corps de source 1, cette onde de choc est transmise dans la direction transversale aux parois du puits ou du tubage TU et aux couches géologiques sous-jacentes à étudier, la perte d'énergie mécanique due à la transmission de l'onde de choc dans la direction longitudinale du corps de source I étant ainsi rendue minimale. Un autre mode de réalisation particulèrement avantageux de la source sismique de puits à confinement conformément à l'objet de l'invention sera décrit en liaison avec la figure 3. Selon la figure précitée, le logement de confinement 2 est constitué par un ou plusieurs conduits 21, ces conduits présentant une section en U. Les conduits 21 sont rapportés à la surface latérale du corps de source 1, la partie ouverte des conduits en U précitée étant orientée vers l'extérieur du cylindre creux formant corps de source 1. La source explosive SE est insérée dans le conduit en U de manière analogue au mode de réalisation précédent décrit en liaison avec la figure 2. Bien entendu, les conduits 21 en U sont de la même façon que dans le cas des rainures 20 disposés hélicoidalement sur la surface latérale du corps de source 1. La disposition hélicoïdale des rainures contenant l'explosif comporte deux avantages, d'une part, elle évite de projeter le dispositif contre la paroi par effet de réaction et, d'autre part, elle augmente la densité de charge par unité de longueur du puits, ce qui est avantageux, car pour des raisons de protection de l'intégrité de la cimentation présente derrière le tubage, on peut être amené à utiliser du cordeau détonant à faible densité linéaire. En outre, de la même manière que dans le cas du mode de réalisation de la figure 2, la charge explosive ou source explosive SE est constituée par un cordeau détonant, celui-ci étant inséré dans les conduits en U 21. Ainsi qu'on l'a en outre représenté en figures 2 et 3, la partie interne du cylindre creux formant corps de source I est avantageusement munie d'un revêtement 10 en matériau composite. Le matériau composite utilisé peut par exemple être constitué par une mousse de polyuréthane. Le revêtement 10 comporte, ainsi que représenté en figures 2 et 3, un canal médulaire central. Le revêtement en matériau composite permet d'assurer un amortissment de l'émission d'énergie mécanique du fait de l'explosion dans le fluide de forage et le canal médulaire central 10 permet, en autorisant le passage du fluide de forage au cours de la manoeuvre de la sonde, de faciliter la manipulation de celle-ci au moyen du câble de diagraphie permettant d'assurer la traction de la sonde et la commande du détonateur DT ainsi que décrit précédemment. Dans un mode d'exécution particulièrement avantageux, le corps de source 1 et les conduits 21 en forme de U peuvent être réalisés en tôle d'acier. Lorsque les rainures sont constituées par les conduits 21 en forme du U, ceux-ci sont rapportés sur la surface latérale du corps de source 1 et rendus solidiaires de celle-ci ou par soudure. On notera bien entendu que, dans le mode réalisation précité, le diamètre hors tout du corps de source I muni des conduits en forme de U 21 est choisi de façon que la surface latérale supérieure des conduits en forme de U soit distante du tubage TU bu des parois du puits d'un distance de 1 centimètre environ. Ainsi qu'on l'a en outre représenté en figures 2 et 3, le corps de source I présente à l'une de ses extrémités un organe d'ancrage 101 au câble de diagraphie C permettant d'assurer l'insertion de la source dans le puits. L'organe d'ancrage 101 supporte le détonateur DT couplé à la charge explosive SE. Des essais comparatifs d'une source sismique de puits de type classique et d'une source sismique de puits à confinement conforme à l'objet de la présente invention ont été effectués, les résultats correspondant étant représentés en figure 3 aux points a et b de celles-ci. La figure 4a représent l'amplitude de l'echo détecté suite à l'explosion de la source explosive SE en l'absence de confinement, alors que la figure 4 au point b représente un essai comparable au moyen d'une source sismique de puits à confinement conformément à l'objet de la présente invention. Dans les deux cas précédents, la source explosive SE était consituée par une charge explosive de 30 grammes de cordeau détonant, le cordeau détonant dans le cas de l'essai correspondant à la figure 4a étant simplement disposé dans l'axe du tubage TU du puits, alors que dans le cas de la figure 4b, le cordeau détonant était placé conformément à la figure 2 ou à la figure 3, dans les rainures 20 ou dans le conduit en forme de U 21 d'une source à confinement conforme à la présente invention. On peut constater que l'amplitude du signal utile dans la zone A de la figure 4b est nettement renforcée par l'utilisation de la source sismique de puits à confinement conformément à l'objet de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Source sismique de puits comprenant un corps de source (1) supportant une charge explosive d'essai (SE), caractérisée en ce que ledit corps de source (1) est formé par un cylindre creux, ledit cylindre comportant sur sa surface latérale un logement de confinement (2) dans lequel ladite source (SE) explosive est insérée. 2. Source sismique de puits selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit logement de confinement est constitué par une ou plusieurs rainures (20) formées à la surface latérale du corps de source dans lesquelles la source explosive (SE) est insérée. 3. Source sismique de puits selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit corps de source (1) présente un diamètre extérieur voisin du diamètre du puits. 4. Source sismique de puits selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit logement de confinement (2) est constitué par un ou plusieurs conduits (21) en U rapportés à la surface latérale d'un corps de source (1), la partie ouverte des conduits en U étant orientée vers l'extérieur du cylindre creux, la source explosive (SE) étant insérée dans ledit conduit en U. 5. Source sismique selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que lesdites rainures (20) ou lesdits conduits (21) en U sont disposés hélicoYdalement sur la surface latérale dudit corps de source. 6. Source sismique selon l'une des revendications I à 5, caractérisée en ce que ladite charge explosive (SE) est constituée par un cordon détonant, lequel est inséré dans lesdites rainures (20) ou dans lesdits conduits (21). 7. Source sismique selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que la partie interne dudit cylindre creux formant ledit corps de source (1) est munie d'un revêtement (10) en matériau composite, ledit revêtement comportant un canal médulaire central (100). 8. Source sismique selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que le corps de source (1) et/ou lesdits conduits (21) en forme de U sont réalisés en tôle d'acier. 9. Source sismique selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que le corps de source (1) présente à l'une de ses extrémlités un organe d'ancrage (101) au câble (C) d'insertion de ladite source dans le puits, ledit organe d'ancrage supportant un détonateur (DT) couplé à ladite charge explosive (SE).