Brevet FR2669740A1 — publié le 19920529

I La présente invention concerne un dispositif pour atténuer des ondes de Stoneley se propageant dans un puits le long d'une direction donnée, ledit puits contenant un fluide dans lequel est immergé au moins un transducteur sismique. L'invention trouve une application particulièrement avanta- geuse dans le domaine de l'exploration géologique par sismique de puits. La technique de prospection par sismique de puits consiste à disposer dans un puits de forage, vertical ou horizontal, des transducteurs sismiques, émetteurs ou récepteurs, capables respectivement d'émettre ou de recevoir des ondes acoustiques se propageant à l'intérieur des formations géologiques traversées par ledit puits Cependant, les ondes que l'on désire enregistrer sont souvent perturbées par des ondes dites de Stoneley qui constituent un mode particulier de propagation des ondes acoustiques dû à la présence du puits D'une façon générale, les ondes de Stoneley se propagent, à l'intérieur du puits ou à proximité, dans une direction parallèle à l'axe de forage du puits. Bien qu'il existe de nombreuses méthodes de filtrage numérique pour s'affranchir de ces ondes parasites, il peut être préférable de les atténuer dans le puits lui-même de façon à n'enregistrer que l'onde voulue avec toute la dynamique d'enregistrement disponible. De façon connue de Toksôz, M N Cheng, C H, et Willis, M E, Seismic Waves in a borehole A review: Full Waveform Acoustic Logging Consortium Annual Report, 1983, le facteur d'atténuation 1 d'une onde Q de Stoneley est donné par 1 a b c Q Qa Qb Qc o 1 et 1 sont respectivement les facteurs d'atténuation des ondes de Qa Qb compression et de cisaillement dans la formation entourant le puits et I est le facteur d'atténuation des ondes de compression dans le fluide du Qc puits (eau, boue, etc). La figure 1 illustre les variations en fonction de la fréquence f des valeurs de a, b et c pour un exemple de formation dite rapide, c'est-àdire pour laquelle la vitesse Vs de propagation des ondes de cisaillement est plus grande que celle des ondes de compression dans le fluide On remarque que le coefficient c est prépondérant La figure 2 illustre les mêmes paramètres dans une formation dite lente o Vs est inférieure à la vitesse Vf dans le fluide On remarque que le coefficient c est encore prépondérant aux basses fréquences. Il en résulte que si les ondes de compression sont atténuées dans le fluide, les ondes de Stoneley le seront également non seulement avec une formation rapide à n'importe quelle fréquence, mais aussi avec une formation lente aux basses fréquences Dans le cas d'une formation lente aux hautes fréquences, l'atténuation par atténuation des ondes de compression dans le fluide ne sera pas aussi efficace, mais cela a moins d'importance car l'onde de Stoneley est alors moins gênante car, d'une part, elle est moins excitée, et, d'autre part, b et 1 étant en ce cas élevés, Qb l'atténuation a lieu de toute façon. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un dispositif conforme au préambule qui permettrait d'atténuer les ondes de Stoneley dans le puits par atténuation des ondes de compression dans le fluide du puits. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit dispositif comporte un moyen de transmission de la pression, destiné, d'une part, à être placé dans une zone du puits o la pression hydrostatique est au moins égale à la pression hydrostatique au niveau dudit transducteur sismique, et, d'autre part, à transmettre la pression à au moins un tube souple contenant un gaz, ledit tube souple étant disposé en amont du transducteur sismique par rapport à la direction de propagation desdites ondes de Stoneley. Ainsi, la pression transmise par le moyen de transmission de la pression étant au moins égale à la pression hydrostatique à l'endroit o le tuyau souple est placé, celui-ci reste constamment empli de gaz sous pression La présence d'un gaz compressible dans le fluide a pour effet d'y atténuer les ondes de compression, conformément au principe enseigné dans le brevet américain US-A- 1 348 828 Les ondes de compression dans le fluide étant ainsi atténuées, il en résulte une atténuation correspondante des ondes de Stoneley. De manière à occuper au mieux l'intérieur du puits, il est prévu que ledit tuyau souple est enroulé en spirales De même, le diamètre du tube souple gouvernant le domaine de fréquence o les ondes sont atténuées, il y a avantage à ce que ledit dispositif comporte une pluralité de tubes souples de diamètres différents. Inversement, de façon à ne pas atténuer les ondes que l'on veut émettre ou enregistrer, le dispositif selon l'invention comporte au moins un tube rigide de liaison, destiné à être placé au voisinage dudit transducteur sismique Ce tube de liaison est disposé entre le moyen de transmission de la pression et le tuyau souple, et entre deux tuyaux souples en cas de pluralité de tuyaux souples. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Outre les figures 1 et 2 déjà introduites, la figure 3 est un schéma d'un dispositif conforme à l'invention. Le schéma de la figure 3 montre un dispositif pour atténuer des ondes de Stoneley se propageant dans un puits 100 le long d'une direction D donnée Dans le mode de mise en oeuvre montré à la figure 3, le puits 100 a été pris vertical, mais il est bien entendu qu'il pourrait tout aussi bien être choisi horizontal. Le puits 100 contient un fluide 110 (eau, boue, etc), dans lequel sont immergés deux transducteurs sismiques, un émetteur E et un récepteur R par exemple. Comme le montre la figure 3, le dispositif selon l'invention comporte un moyen 200 de transmission de la pression, destiné à être placé dans une zone du puits 100 o la pression hydrostatique est au moins égale à la pression hydrostatique au niveau de l'émetteur E et au niveau du récepteur R Dans le cas d'un puits vertical, comme représenté sur la figure 3, cette zone de pression hydrostatique plus élevée est située dans la partie inférieure du puits 100, à une profondeur plus grande que le transducteur le plus profondément installé, ici l'émetteur E Par ailleurs, le moyen 200 de transmission de la pression est susceptible de transmettre la pression à deux jeux de tubes souples 121, 122 et 131, 132 contenant un gaz, de l'air par exemple, respectivement disposés en amont de l'émetteur E et du récepteur R par rapport à la direction D de propagation des ondes de Stoneley. Plus précisément, le moyen 200 de transmission de la pression est constitué par un accumulateur communiquant avec les tuyaux souples 121, 122, 131, 132, ledit accumulateur étant muni d'une soupape 210 s'ouvrant à une pression hydrostatique extérieure au moins égale à une pression p O donnée et ne se refermant que lorsque la pression hydrostatique redevient inférieure à p O D'autre part, un moyen 220 intermédiaire étanche au fluide 110, ici un piston libre, transmet la pression hydrosta- tique p O à l'ensemble des tubes souples du dispositif Il faut signaler que le piston mobile 220 pourrait être remplacé par une membrane souple par exemple, plus avantageuse du point de vue de l'étanchéité. L'accumulateur, prégonflé à la pression p, peut être solidaire de l'appareillage des transducteurs sismiques Lorsque le tout descend dans le puits 100 et atteint une profondeur telle que la pression hydrostatique est p O, la soupape 210 s'ouvre A des profondeurs plus élevées, la pression à l'intérieur des tuyaux souples 121, 122, 131, 132 reste donc égale à la pression hydrostatique à la hauteur du piston 220, ce qui empêche les tubes souples de s'écraser La pression dans le gaz contenu dans les tubes étant au moins maintenue, celui-ci peut remplir son office d'atténuation des ondes de compression dans le fluide 110 et, par voie de conséquence, d'atténuation des ondes de Stoneley. Soit P, la pression maximale dans la zone à étudier, on choisit p O telle que p O >v P V v étant le volume total des tubes et V le volume de la réserve de l'accumulateur Avec V/v = 50, si l'on veut atteindre une profondeur de 3000 m, la pression de prégonflage sera égale à 6 kg/cm 2 pour une densité de fluide de 1. On peut voir également sur la figure 3 que les tubes souples 121, 122, 131, 132 sont enroulés en spirales de façon à remplir le mieux possible le volume dans le puits. D'autre part, les tubes 121, 122 et 131, 132 de chaque jeu de tubes souples ont des diamètres différents, ce qui a pour effet d'élargir le spectre de fréquence de l'atténuation Bien entendu, un nombre encore plus grand de tubes de diamètres différents peut être envisagé. Enfin, conformément à la figure 3, deux tubes rigides 141, 142 de liaison entre respectivement l'accumulateur 200 et les tubes souples 121, 122, et les tubes souples 121, 122 et les tubes souples 131, 132, sont placés au voisinage de l'émetteur E et du récepteur R Cette disposition avantageuse permet d'éviter l'atténuation des ondes à émettre ou à enregistrer que pourraient provoquer des tubes de liaison souples. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour atténuer des ondes de Stoneley se propageant dans un puits ( 100) le long d'une direction (D) donnée, ledit puits ( 100) contenant un fluide ( 110) dans lequel est immergé au moins un transducteur sismique (E, R), caractérisé en ce que ledit dispositif comporte un moyen ( 200) de transmission de la pression, destiné, d'une part, à être placé dans une zone du puits ( 100) o la pression hydrostatique est au moins égale à la pression hydrostatique au niveau dudit transducteur sismique (E, R), et, d'autre part, à transmettre la pression à au moins un tube souple ( 121, 123, 131, 132) contenant un gaz, ledit tube souple étant disposé en amont du transducteur sismique (E, R) par rapport à la direction (D) de propagation desdites ondes de Stoneley. 2 Dispositif selon la revendiclation 1, caractérisé en ce que ledit tube souple est enroulé en spirales. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de tubes souples ( 121, 122, 131, 132) de diamètres différents. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube rigide ( 141, 142) de liaison, destiné à être placé au voisinage dudit transducteur sismique (E, R). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit moyen ( 200) de transmission de la pression est constitué par un accumulateur communiquant avec ledit tube souple ( 121, 122, 131, 132), ledit accumulateur étant muni d'une soupape ( 210) s'ouvrant à une pression hydrostatique extérieure au moins égale à une pression p O donnée et ne se refermant que lorsque la pression hydrostatique redevient inférieure à p 0, et en ce que ladite pression hydrostatique est transmise au tuyau souple par un moyen intermédiaire étanche ( 220) audit fluide ( 110). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen intermédiaire étanche ( 220) est un piston libre. 7 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen intermédiaire étanche ( 220) est une membrane souple.