Brevet FR2753795A1 — publié le 19980327

Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des appareils et procédés de détection par Résonance Magnéti- que Nucléaire (RMN). Plus spécifiquement, la présente invention concerne des appareils et procédés de diagra- phie par RMN pour la détection par RMN à l'intérieur de formations de terrain entourant un puits de forage. La présente invention concerne également des procédés d'utilisation de mesures par RMN pour déterminer les propriétés des formations de terrain entourant le puits de forage. Description de l'art antérieur La description de la présente invention et les antécédents de celle-ci sont envisagés dans le contexte de la diagraphie car la diagraphie est une application connue des techniques de mesure par RMN. Il convient explicitement de comprendre que la présente invention ne se limite pas au domaine de la diagraphie. Les instruments de diagraphie par RMN peuvent être utilisés pour déterminer les propriétés de formations de terrain dont le volume fractionnaire des pores et le volume fractionnaire du fluide mobile remplissant les pores des formations de terrain. Des procédés d'utilisation de mesures par RMN pour déterminer le volume fractionnaire des pores et le volume fractionnaire de fluide mobile sont décrits, par exemple, dans Sain Echo Macnetic Resonance Logging: Porositv and Free Fluid Index Determination, M. N. Miller et coll., Society of Petroleum Engineers article n 20561, Richardson, TX, 1990. Les instruments de diagraphie pétrolière par RMN connus dans l'art de manière caractéristique font des mesures correspondant à une quantité de temps pour des noyaux d'hydrogène présents dans les formations de terrain pour réaligner substantiellement leurs axes de rotation, et en conséquence leur aimantation interne, avec un champ magnétique appliqué. Le champ magnétique appliqué est de manière caractéristique fourni par un aimant permanent disposé dans l'instrument de diagraphie - 2 par RMN. Les axes de rotation des noyaux d'hydrogène dans la formation de terrain, dans l'agrégat, s'alignent avec le champ magnétique appliqué par l'aimant. L'instrument de RMN comporte aussi de manière caractéristique une antenne, positionnée près de l'aimant et d'une forme telle qu'une impulsion de puissance de fréquence radioélectrique (RF) acheminée à travers l'antenne induit un champ magnétique RF dans la formation de terrain. Le champ magnétique RF est généralement orthogonal au champ appliqué par l'aimant. Cette impulsion RF, de manière caractéristique appelée impulsion de 90 degrés, a une durée et une amplitude prédéterminées si bien que les axes de rotation des noyaux d'hydrogène s'alignent généralement eux-mêmes perpendiculairement à la fois au champ magnétique orthogonal induit par l'impulsion RF et au champ magnétique appliqué par l'aimant. Au terme de l'impulsion de 90 degrés, les moments magnétiques nucléaires des noyaux d'hydrogène se "relâchent" graduellement ou reviennent à leur alignement d'origine avec le champ de l'aimant. Le temps que prend ce relâchement, désigné T1, est lié à des propriétés pétrophysiques pertinentes de la formation de terrain. Au terme de l'impulsion de 90 degrés, l'antenne est de manière caractéristique connectée électriquement à un récepteur, lequel détecte et mesure les tensions induites dans l'antenne par rotation processionnelle des axes de rotation des noyaux d'hydrogène. La rotation processionnelle génère une énergie RF à une fréquence proportionnelle à la force du champ magnétique appliqué par l'aimant, cette fréquence étant désignée fréquence de Larmor. La constante de proportionnalité de la fréquence de Larmor est connue sous le nom de rapport gyromagnétique (-y). Le rapport gyromagnétique est unique pour chaque isotope élémentaire chimique différent. Les axes de rotation des noyaux d'hydrogène se "déphasent"' graduellement en raison des non-homogénéités dans le champ de l'aimant et en raison des différences dans l'environnement chimique et magnétique à l'intérieur de -3- la formation de terrain. Le déphasage entraîne une diminution rapide de la grandeur des tensions induites dans l'antenne. La diminution rapide de la tension induite est appelée décroissance par induction libre (FID). Le taux de décroissance est de manière caractéristique désigné par la notation T2*. Le taux de décroissance FID consiste en une première composante, désignée "vrai T2", qui est di aux effets de l'environnement moléculaire interne, et une deuxième composante résultant des différences microscopiques dans les gradients de champ magnétique et des non-homogénéités dans la formation de terrain. Les effets de la deuxième composante peuvent être substantiellement éliminés par un procédé désigné mesure par écho de spin. La mesure par écho de spin peut être décrite comme dans la discussion suivante. Après une période de temps prédéterminée après la FID, une autre impulsion RF est appliquée à l'antenne. Cette impulsion RF a une amplitude et une durée prédéterminées pour réaligner les axes de rotation des noyaux d'hydrogène dans la formation de terrain par une rotation axiale de 180 degrés par rapport à leurs orientations immédiatement précédentes, et est dond désignée impulsion de 180 degrés. Au terme de l'impulsion de 180 degrés, les axes des noyaux d'hydrogène qui étaient en précession à une vitesse plus lente sont alors positionnés de telle sorte qu'ils sont een avance" par rapport aux axes de rotation en précession plus rapide. La réorientation à 180 degrés des axes de rotation des noyaux force donc les axes en précession plus rapide à se réorienter "derrière" les axes en précession plus lente. Les axes en précession plus rapide finissent par "rattraper" les axes en précession plus lente, et s'alignent approximativement avec eux, après la réorientation de 180 degrés. Comme un grand nombre d'axes de rotation deviennent ainsi "rephasés" les uns avec les autres, les précessions axiales des noyaux d'hydrogène sont à nouveau capables d'induire des tensions mesurables dans l'antenne. Les tensions induites à la suite du rephasage des axes des -4 - noyaux d'hydrogène les uns avec les autres après une impulsion de 180 degrés sont désignés "écho de spin". La tension induite par l'écho de spin est de manière caractéristique plus petite que la tension d'origine générée après l'arrêt de la première impulsion RF, car l'alignement axial des noyaux d'agrégat, et en conséquence, lèaimantation interne, des noyaux d'hydrogène au moment de l'écho de spin est au moins partiellement réaligné avec le champ de l'aimant et écarté de l'axe sensible de l'antenne. La tension d'écho de spin proprement dite décroît par FID au fur et à mesure que les axes des noyaux en précession plus rapide Ose déphasent" rapidement par rapport aux axes des noyaux en précession plus lente. i5 Après mune autre période de temps, de manière caractéristique égale à deux des périodes de temps prédéterminées entre l'impulsion RF de 90 degrés initiale et l'impulsion de 180 degrés, une autre impulsion RF substantiellement de même amplitude et de même durée que l'impulsion de 180 degrés est appliquée à l'antenne. Cette impulsion RF ultérieure force une autre rotation de degrés de l'orientation de l'axe de rotation. Cette impulsion de 180 degrés suivante, et le réalignement de l'axe de rotation qui s'en suit forcent à nouveau un positionnement des axes de rotation en précession plus lente en avant des axes de rotation en précession plus rapide. Finalement un autre écho de spin se produira et induira des tensions mesurables dans l'antenne. Les tensions induites de cet écho de spin suivant seront de manière caractéristique inférieures en amplitude à celles de l'écho de spin précédent. Des impulsions RF de 180 degrés successives sont appliquées à l'antenne pour générer des échos de spin successifs, chacun ayant de manière caractéristique une amplitude inférieure à celle de l'écho de spin précédent. Le taux auquel l'amplitude de crête des échos de spin décroît est lié aux propriétés pétrophysiques pertinentes des formations de terrain. Le nombre d'échos de spin requis pour déterminer le taux de décroissance de l'amplitude de l'écho de spin est lié aux propriétés de la formation de terrain; dans certains cas jusqu'à 1000 échos de spin peuvent être requis pour déterminer la décroissance d'amplitude correspondant aux propriétés de la formation de terrain qui sont pertinentes. Le taux auquel l'amplitude de crête des mesures par écho de spin décroît est directement lié au vrai T2. Le vrai T2 est lié à des paramètres pertinents de la formation de terrain. Un type d'appareil de diagraphie par RMN est décrit, par exemple dans le brevet américain n 4.350.955 cédé à Jackson et coll. L'appareil décrit dans le brevet '955 de Jackson et coll. comporte des aimants permanents configurés pour induire dans les formations de terrain un champ magnétique qui a un volume toroidal d'une force de champ magnétique substantiellement uniforme. Un inconvénient particulier de l'appareil décrit dans le brevet '955 de Jackson et coll. est que l'épaisseur du volume toroidal est très petite par rapport aux vitesses caractéristiques de déplacement axial des outils de diagraphie. Les outils de diagraphie, afin d'être utiles commercialement, doivent de manière caractéristique pouvoir être déplacés axialement à travers le puits de forage à des vitesses non inférieures à dix pieds par minute. Le temps nécessaire pour effectuer un ensemble de mesures par écho de spin par RMN caractéristique peut aller jusqu'ià plusieurs secondes. L'outil de diagraphie par RMN est donc susceptible de se déplacer sur une distance substantielle durant un cycle de mesures. Les mesures effectuées par l'appareil décrit dans le brevet 955 de Jackson et coll. sont donc sujettes à l'erreur quand l'appareil est déplacé durant les opérations de diagraphie, puisque l'antenne ne serait plus positionnée de manière à être sensible au même volume toroidal qui avait été magnétisé au début d'un cycle quelconque de mesures. Un autre inconvénient de l'appareil décrit dans le brevet '955 de Jackson et coll. est qu'il n'élimine pas le signal de RMN provenant du fluide remplissant le puits - 6 - de forage. Un autre inconvénient encore de l'appareil décrit dans le brevet '955 de Jackson et coll. est que le champ magnétique statique de forme toroïdale est soumis à des changements de force de champ quand l'instrument est soumis à des changements de température ambiante et à des écarts du champ magnétique de la terre. L'antenne dans l'appareil du brevet '955 de Jackson et coll. est accordé sur une seule fréquence. Si la force de champ du champ magnétique statique dans le volume toroidal change, l'antenne peut ne plus être sensible aux signaux de RMN provenant de l'intérieur du volume toroidal. En utilisant l'appareil du brevet '955 de Jackson et coll., la compensation de la fréquence du champ magnétique RF en raison des changements de la force du champ magnétique statique à l'intérieur du volume toroidal n'est pas pratique. Un appareil décrit dans la demande de brevet américain n 2.141.236 déposée par Clow et coll. et publiée le 12 décembre 1984 fournit un rapport signal/bruit amélioré comparé à l'appareil du brevet '955 de Jackson et coll. en incluant un ferrite de haute perméabilité magnétique dans l'antenne. Toutefois, l'appareil décrit par Clow et coll. est soumis à des limitations et inconvénients semblables à ceux de l'appareil du brevet '955 de Jackson et coll. Un autre appareil de diagraphie par RMN est décritk par exemple, dans le brevet américain n 4.710.713 délivré à Taicher et coll. L'appareil décrit dans le brevet '713 de Taicher et coll. comporte un ensemble d'aimant permanent substantiellement cylindrique qui induit un champ magnétique statique ayant une force de champ substantiellement uniforme à l'intérieur d'un volume cylindrique annulaire. L'appareil décrit dans le brevet '713 de Taicher et coll. est sujet à plusieurs inconvénients. Premièrement, comme l'antenne est située à l'intérieur de la partie la plus forte du champ de l'aimant, quand les impulsions électriques RF sont appliquées à l'antenne des ondes -7acoustiques peuvent être générées dans l'antenne par un effet connu sous le nom de "force de Lorenz". L'antenne reprend sa forme d'origine en une série d'oscillations mécaniques amorties dans un procédé désigné "oscillations magnétoacoustiques". Ces oscillations peuvent induire dans l'antenne de grandes tensions qui interfèrent avec la mesure des tensions induites par les échos de spin par RMN. De plus, l'aimant est situé dans la partie du champ magnétique RF ayant la plus grande force. L'aimant peut être déformé par magnétostriction. Quand chaque impulsion de puissance RF se termine, l'aimant tend à reprendre sa forme d'origine en une série d'oscillations mécaniques amorties, dans un procédé désigné "oscillations magnétostrictives", qui comme les oscillations magnétoacoustiques, peuvent induire de grandes tensions dans l'antenne rendant difficile la mesure des échos de spin. Un autre inconvénient de l'appareil du brevet '713 de Taicher et coll. est que l'antenne induit dans les formations entourant l'outil un champ magnétique RF qui diminue en force selon le carré de la distance radiale par rapport à l'axe de l'aimant. De plus, une partie considérable de l'énergie RF peut être perdue dans un fluide électriquement conducteur dans le puits de forage. Comme le rapport signal/bruit des mesures par RMN faites dans un champ magnétique à gradient est de manière caractéristique lié à la force du champ magnétique RF, l'appareil décrit dans le brevet '713 de Taicher et coll. peut avoir des difficultés à obtenir des mesures qui ont un rapport signal/bruit suffisant à des distances radiales qui sont susceptibles d'être en dehors d'une zone à l'intérieur des formations de terrain connue sous le nom de zone "envahie". La zone envahie est formée de manière caractéristique par introduction, sous pression différentielle, de la phase liquide d'un fluide appelé "boue de forage" qui est utilisé dans le procédé de forage du puits de forage. La phase liquide déplace les fluides natifs à l'intérieur des pores des formations de terrain à proximité du puits de forage, donnant des -8- mesures près du puits de forage qui ne sont pas représentatives du contenu en fluides natifs des formations de terrain. Un autre inconvénient encore de l'appareil décrit dans le brevet '713 de Taicher et coll. est que la longueur de l'antenne est liée à la résolution verticale requise par le concepteur du système. De manière caractéristique, la résolution verticale est préférée très courte. Si l'antenne dans le brevet '713 de Taicher et coll. n'est pas substantiellement plus longue que le diamètre du volume sensible à l'intérieur de la formation de terrains la force du champ magnétique RF peut diminuer plus rapidement que le carré de la distance radiale par rapport & l'axe de l'antenne. Des lignes de force de champ magnétique RF égale peuvent alors prendre une forme substantiellement elliptique, qui ne correspond pas aux lignes de force égale du champ magnétique statique. Cet inconvénient peut considérablement limiter la capacité de l'appareil du brevet '713 de Taicher et coll. à prendre des mesures en dehors de la zone envahie. Un autre inconvénient de l'appareil du brevet '713 de Taicher et coll. est que l'antenne doit être connectée à des circuits d'accord compliqués, difficiles à construire, afin d'établir une fréquence de fonctionnement pour les impulsions RF et de recevoir l'énergie émise par l'écho de spin à cette même fréquence. Il peut être avantageux d'actionner l'antenne à Une pluralité de fréquences substantiellement différentes afin de mesurer les propriétés de la formation de terrain à une pluralité de distances radiales par rapport à l'axe de l'outil de diagraphie par RMN. L'actionnement de l'antenne de l'appareil du brevet 713 de Taicher et coll. à des fréquences substantiellement différentes peut être difficile et onéreux, car l'antenne ne peut pas être réaccordée sur une fréquence différente durant son fonctionnement si ce n'est en la connectant à des circuits d'émission et de réception différents ayant chacun des caractéristiques électriques accordées différentes. - 9 - Un autre appareil de diagraphie RMN, connu sous le nom d'outil de diagraphie par Résonance Magnétique Combinable (RMC), est décrit dans le brevet américain n 5.055.787 cédé à Kleinberg et coll. L'outil de diagra- phie par RMC comporte des aimants permanents disposés pour induire un champ magnétique dans la formation de terrain ayant un gradient de champ sensiblement nul à l'intérieur d'un volume sensible prédéterminé. Les aimants sont disposés dans une partie du logement d'outil qui est placé de manière caractéristique en contact avec la paroi du puits de forage. L'antenne dans l'outil de RMC est positionnée dans un évidement situé extérieure- ment au logement de l'outil, permettant de construire le logement d'outil dans un matériau très résistant tel que l'acier. Un inconvénient de l'outil de RMC est que son volume sensible n'est écarté que de 0,8 cm de la surface de l'outil et ne s'étend que sur 2,5 cm radialement vers l'extérieur de la surface de l'outil. Les mesures effectuées par l'outil de RMC sont donc sujettes à une erreur importante causée par, entre autres choses, une rigidité dans la paroi du puits de forage, par des dép8ts de la phase solide de la boue de forage (appelés "cake de boue") sur la paroi du puits de forage sur une épaisseur substantielle, et par le contenu de fluide de la formation dans la zone envahie. Tous les instruments de diagraphie par RMN de l'art antérieur décrits ici ont de manière caractéristique des antennes pour générer le champ magnétique RF et pour recevoir les signaux de RMN qui ont substantiellement la même longueur que l'étendue axiale du champ magnétique statique. Un inconvénient de l'appareil par RMN de l'art antérieur ayant de telles dimensions d'antenne est que les mesures faites quand l'instrument se déplace sont sujettes à une erreur considérable. La première source d'erreur est que le champ magnétique RF peut être généré dans une zone différente de celle qui est complètement "prépolarisée" par le champ magnétique statique. Une deuxième source d'erreur est que l'antenne de réception peut être sensible à une zone axiale qui est différente - 10 - de la zone axiale dans laquelle le signal de RMN est susceptible de provenir, comme l'instrument est déplacé axialement durant la mesure. En conséquence, un objet de la présente invention est de fournir un appareil de diagraphie par RN qui fournisse des mesures plus précises quand l'appareil est déplacé axialement à travers le puits de forage. Un autre objet de la présente invention est de fournir un appareil de diagraphie par RMN qui ait des effets d'oscillations magnétoacoustiques et magnétostrictives substantiellement réduits. Un autre objet encore de la présente invention est de fournir un appareil de diagraphie par RMN qui comporte des fréquences d'impulsions RF sélectionnables pour générer des mesures par RMN à une pluralité de distances radiales présélectionnées dans la formation de terrain par rapport à l'axe de l'outil. RESUME DE L'INVENTION La présente invention est un appareil de détection par résonance magnétique nucléaire. L'appareil comprend un aimant pour générer un champ magnétique statique dans une première zone contenant des matières à analyser. L'aimant génère un champ magnétique statique substantiellement nul à l'intérieur d'une deuxième zone. Laimant a une aimantation généralement homogène le long d'in axe longitudinal et est aimanté substantiellement perpendiculairement à l'axe longitudinal. L'appareil comporte aussi un moyen pour générer un champ magnétique de fréquence radioélectrique à l'intérieur de la première zone pour exciter des noyaux des matières à analyser. Le moyen de génération du champ magnétique de fréquence radioélectrique est disposé à l'intérieur de la deuxième zone. L'appareil comporte un moyen de réception pour recevoir un signal de résonance magnétique nucléaire à partir des noyaux excités. Le moyen de réception fournit aussi une sortie indicative des propriétés des matières à analyser. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, - 11 - les moyens de génération et de réception se composent d'une antenne qui est disposée au moins partiellement à l'intérieur de la deuxième zone. Dans un mode de réalisation spécifique de l'invention, l'antenne comporte des bobines de fil qui sont enroulées dans des plans substantiellement perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'aimant. Un ferrite à haute perméabilité magnétique est inclus à l'intérieur des bobines de fil pour augmenter l'efficacité de l'antenne. L'antenne comporte une bobine de commande de fréquence enroulée autour du ferrite pour changer la perméabilité magnétique du ferrite, changeant ainsi la fréquence d'accord de l'antenne. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 montre un appareil de diagraphie par Résonance Magnétique Acoustique (RMN) disposé dans un puits de forage pénétrant dans des formations de terrain. La figure 2 montre la sonde de RMN de l'appareil de la figure 1 de manière plus détaillée. La figure 3 montre une vue en coupe du dessin détaillé de la figure 2. La figure 3A montre des bobines de fil supplémentaires utilisées pour annuler l'inductance mutuelle entre l'antenne d'émission- réception et la bobine de réception supplémentaire telle que montrée à la figure 3. La figure 4 montre un schéma de principe fonctionnel de l'appareil par RMN de l'invention. La figure 5 montre une représentation graphique des champs magnétiques statique et de fréquence radioélectrique (RF) de l'appareil de la présente invention. La figure 6 montre un graphique de la correspondance entre le rapport de la longueur sur le diamètre d'une antenne de la présente invention par rapport à la perméabilité magnétique d'une tige de ferrite dans l' antenne. La figure 7 montre un graphique du champ magnétique - 12 - 2753795 - 12 - statique a l'intérieur de l'orifice d'aimant quand des aimants d'extrémité sont fournis sur l'aimant principal. La figure 8 montre un graphique du champ magnétique statique induit par l'aimant dans le volume sensible quand des aimants d'extrémité sont fournis sur l'aimant principal. La figure 9 montre un graphique de la dépendance radiale de la force de champ RF pour des antennes dip81es transversales et longitudinales. La figure 10 montre un aménagement d'antenne à résolution verticale élevée pour la présente invention. La figure 11 montre la distribution spatiale du champ magnétique RF efficace de l'antenne montrée à la figure 10. La figure 12 montre une variante de mode de réalisation de l'invention comportant un aménagement de l'aimant, de la bobine d'émission-réception et de la bobine de réception supplémentaire pour l'utilisation dans des puits de forage de très grands diamètres. La figure 13 montre une coupe transversale horizontale de l'aménagement montré à la figure 12. La figure 14 montre un graphique de la force du champ magnétique statique de l'aimant dans l'aménagement des figures 12 et 13. La figure 15 montre un graphique de la force du champ RF de l'antenne d'émission-réception dans lVaménagement des figures 12 et 13. La figure 16 montre un graphique de la sensibilité spatiale de l'antenne de réception supplémentaire pour l'aménagement des figures 12 et 13. La figure 17 montre un graphique de la distribution angulaire de la sensibilité de l'antenne de réception supplémentaire dans l'aménagement des figures 12 et 13. DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE 1. Configuration de l'appareil La figure 1 montre un appareil de diagraphie disposé dans un puits de forage 22 pénétrant des formations de terrain 23, 24, 26, 28 pour prendre des mesures de - 13 - propriétés des formations de terrain 23, 24, 26, 28. Le puits de forage 22 à la figure i est rempli de manière caractéristique par un fluide 34 connu dans l'art sous le nom de "boue de forage". Un "volume sensible", montré généralement au 58 et ayant une forme généralement cylindrique, est disposé dans l'une des formations de terrain, montrée au 26. Le volume sensible 58 est une partie prédéterminée des formations de terrain 26 dans laquelle des mesures par résonance magnétique nucléaire (RMN) sont faites, comme on l'expliquera plus tard. Une chaîne d'outils de diagraphie 32, qui peut inclure un appareil par RMN conformément à la présente invention, est de manière caractéristique abaissée dans le puits de forage 22 au moyen d'un câble électrique armé 30. Le câble 30 peut être enroulé et déroulé à partir d'un treuil ou tambour 48. La chaîne d'outils 32 peut être connectée électriquement à un matériel en surface 54 par un conducteur électrique isolé (non montré séparément à la figure 1) faisant partie du câble 30. Le matériel en surface 54 peut comporter une partie d'un système de télémesure 38 pour communiquer des signaux de commande et des données à la chaîne d'outils 32 et à un ordinateur 404 L'ordinateur peut aussi comporter un enregistreur de données 52 pour enregistrer les mesures réalisées par l'appareil et transmises au matériel en surface 54. Une sonde de RMN 42 conformément à la présente invention peut être incluse dans la chaîne d'outils 32. La chaîne d'outils 32 est de préférence centrée à l'intérieUr du puits de forage 22 au moyen d'un centraliseur supérieur 56 et d'un centraliseur inférieur i57 fixés à la chaîne d'outils 32 à des emplacements espacés axialement. Les centraliseurs 56, 57 peuvent être de types connus dans l'art tels que des ressorts en arc. Des circuits d'actionnement de la sonde de RMN 42 peuvent être situés à l'intérieur d'une cartouche électronique de RMN 44. Les circuits peuvent être connectés à la sonde de RMN 42 au moyen d'un connecteur 50. La sonde de RMN 42 est de manière caractéristique située à l'intérieur d'un logement protecteur 43 qui est - 14 - conçtu pour exclure la boue de forage 34 de l'intérieur de la sonde 42. La fonction de la sonde 42 sera explique davantage. D'autres capteurs de diagraphie (non montrés séparément pour des raisons de clarté de l'illustration à la figure 1) peuvent faire partie de la chaîne d'outils 32. Comme cela est montré à la figure 1, un capteur de diagraphie supplémentaire 47 peut être placé au-dessus de la cartouche électronique de RMN 44. D'autres capteurs de diagraphie, tels que ceux montrés au 41 et 46 peuvent être placés à l'intérieur ou en dessous du centraliseur inférieur 57. Les autres capteurs 41, 46, 47 peuvent être de types connus de l'homme de métier et peuvent inclure, sans s'y limiter, des détecteurs de rayons gamma, des capteurs de densité interne des formations ou des détecteurs de porosité à neutrons. En variante, des parties de l'électronique de RMN peuvent être placées à l'intérieur de cartouchesélectroniques qui font partie d'autres capteurs de diagraphie. Les emplacements des autres capteurs 41, 46, 47 montrés à la figure 1 sont une question de commodité pour le concepteur de système et ne doivent pas être considérés comme une limitation de l'invention. La figure 2 montre la sonde de RMN 42 de manière plus détaillée. La sonde de RMN 42 comprend de préférence _un ensemble d'aimants permanents ou d'électro-aimants, généralement cylindrique 60. L'ensemble d'aimants 60 peut inclure au moins un aimant permanent 62, lequel a de préférence une section transversale substantiellement circulaire et est généralement allongé le long d'un axe d'aimant 80. L'axe d'aimant 80 est de préférence positionné coaxialement à l'axe longitudinal 76 du puits de forage (22 à la figure 1). En variante, une pluralité d'aimants permanents peuvent être utilisés pour composer l'ensemble d'aimants 60. Pour la clarté de la description de l'invention, l'aimant ou les aimants permanents 62 seront considérés ensemble et désignés aimant permanent 62, et leur axe commun 80 et l'axe cositué du puits de forage (22 à la figure 1) seront identifiés conjointement - 15 - ici comme l'axe longitudinal, montré au 78. L'aimant permanent 62 a de préférence une aimantation substantiellement uniforme le long de l'axe longitudinal 78. La direction 82 de l'aimantation de l'aimant 62, montrée au 82 est de préférence perpendiculaire à l'axe longitudinal 78. L'aimant permanent 62 devrait avoir une longueur globale le long de l'axe longitudinal 78 qui est deux fois plus grande que la dimension de l'aimant permanent 62 perpendiculairement à l'axe longitudinal 78. La longueur globale de l'aimant permanent 62 devrait aussi être généralement deux fois plus grande que le diamètre du volume sensible 58, comme cela sera expliqué davantage. L'aimant permanent 62 se compose de préférence d'un aimant permanent principal 61, d'un aimant d'extrémité supérieur 63 placé au-dessus de l'aimant permanent principal 61 et d'un aimant d'extrémité inférieur 64 situé en dessous de l'aimant permanent principal 61. Les aimants d'extrémité 63, 64 sont fournis pour réduire lVasymétrie axiale du champ magnétique statique généré par l'aimant permanent 62 à l'intérieur du volume sensible 58. L'aimant permanent principal 61 est de préférence formé en un cylindre annulaire ayant un orifice 83 de section transversale substantiellement circulaire. L'axe 81 de l'orifice d&aimant 83 est de préférence parallèle & l'axe longitudinal 78. Les détails du champ magnétique statique produit par l'aimant permanent 62 & l'intérieur du volume sensible 58 et à l'intérieur de l'orifice deaimant 83 seront expliqués davantage. Il convient de comprendre que la forme cylindrique de l'aimant permanent 62 et de l'orifice 83 est préférée mais pas essentielle. Une caractéristique essentielle de l'aimant 62 est que la direction du champ magnétique statique induit par 1'aimant 62 soit substantiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal 78 à l'intérieur du volume sensible 58. Si la forme de l'aimant 62 est autre que cylindrique, par exemple, elliptique, l'orifice 83 devrait avoir la même forme générale et le même rapport d'axe long sur axe - 16 - court que 1'aimant 62 afin que le champ magnétique statique à l'intérieur de l'orifice 83 soit substantiellement égal à zéro, comme on l'expliquera davantage. L'aimant permanent principal 61 peut être réalisé en un matériau d'aimant de ferrite telle que celui vendu sous le nom de marque "Spinalor" et fabriqué par Ugimag, 405 Elm St., Valparaiso, IN, ou un autre matériau vendu sous le nom de marque "Permadure" et fabriqué par i0 Philips, 230 Duffy Ave., Nicksville, NY. Le matériau d'aimant permanent de l'aimant permanent principal 61 devrait être électriquement non conducteur, de telle sorte qu'une antenne utilisée pour générer un champ. magnétique de fréquence radioélectrique puisse être placée dans l'orifice 83, comme on l'expliquera davantage. L'aimant d'extrémité supérieur 63 et l'aimant d'extrémité inférieur 64 peuvent être formés à partir du même matériau d'aimant permanent de ferrite ou d'un matériau semblable à celui de l'aimant permanent principal 61. En variante, les aimants d'extrémité 63, 64 peuvent être formés à partir d'un matériau magnétiquement plus fort tel qu'un alliage d'aimant de néodyme-fer-bore vendu sous le nom de marque "Ugistab" et fabriqué par Ugimag, 405 Elm St., Valparaiso, IN, ou un autre matériau vendu sous le nom de marque "Vacodym" et fabriqué par VacuUmschmelze GMBH, 9/7 Rhenaniastrasse St., Berlin, Allemagne. En variante, l'aimant d'extrémité supérieur 63 et l'aimant d'extrémité inférieur 64 peuvent être formés à partir d'un matériau d'aimant permanent en samarium- cobalt tel que celui vendu sous le nom de marque "Recoma" et fabriqué par Ugimag, 405 Elm St., Valparaiso, IN, ou un autre vendu sous le nom de marque "EEC" et fabriqué par Electron Energy Corp., 924 Links Ave., Landsville, PA. Il n'est pas nécessaire que le matériau formant l'aimant d'extrémité supérieur 63 et l'aimant d'extrémité inférieur 64 ne soit pas électriquement conducteur. La sonde de RMN 42 comporte en outre l'antenne d'émission-réception décrite précédemment 67, qui peut se - 17 - 2753795 - 17 - /7g composer d'un ou de plusieurs enroulements de bobine 66 de préférence disposés à l'intérieur de l'orifice 83 dans l'aimant permanent principal 61. Les enroulements de bobine 66 sont de préférence disposés de telle sorte que chaque enroulement de bobine 66 repose substantiellement dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal 78. Un courant alternatif de fréquence radioélectrique passant à travers les enroulements de bobine 66 génère un champ magnétique RF dans la formation de terrain (26 à la figure 1). Le champ magnétique RF généré par le flux de courant dans les enroulements de bobine 66 a des directions de champ substantiellement parallèles à l'axe longitudinal 78 à l'intérieur du volume sensible 58. Les enroulements de bobine 66 devraient avoir une longueur globale parallèle à l'axe longitudinal 78 qui est environ égale au diamètre du volume sensible 58. La longueur globale des enroulements de bobine 66 parallèles à l'axe longitudinal 78 devrait aussi être substantiellement plus courte que la longueur globale de l'aimant permanent principal 62 le long de l'axe longitudinal 78, comme on l'expliquera davantage. De préférence, les enroulements de bobine 66 sont formés autour d'une tige de ferrite tendre 68. La tige de ferrite tendre 68 peut être formée à partir d'un matériau tel que celui vendu sous la désignation commerciale "F6" et fabriqué par MMG-North America, 126 Pennsylvania Ave. , Paterson, N. J., ou un autre matériau vendu sous la désignation commerciale "3C2" et fabriqué par Philips, 230 Duffy Ave.k Nicksville, NY. La tige de ferrite 68 est de préférence positionnée parallèlement à l'axe longitudinal 78. La longueur globale de la tige de ferrite 68 le long de l'axe longitudinal 78 devrait être substantiellement inférieure à la longueur de l'aimant permanent 62 le long de l'axe longitudinal 78. En variante, une pluralité de bobines et une pluralité de tiges de ferrite peuvent être employées. L'ensemble d'enroulements de bobine 66 et de tige de ferrite tendre 68 sera désigné ci-après antenne d'émission-réception 67. La tige de ferrite 68 a la fonction particulière - 18 - d'augmenter la force de champ du champ magnétique RF généré par l'antenne d'émission-réception 67. L'utilisation de la tige de ferrite 68 permet en particulier à l'antenne d'émission-réception 67 d'avoir un diamètre externe relativement petit de telle sorte qu'elle puisse être placée dans l'orifice 83. Le fait d'avoir un diamètre externe relativement petit permet en particulier de dimensionner l'antenne d'émission- réception 67 de telle sorte que l'appareil de la présente invention puisse être utilisé dans des puits de forage de diamètres plus petits. L'antenne d'émission-réception 67 peut aussi comporter une bobine de commande de fréquence 101, qui peut être une autre bobine de fil enroulée autour de la tige de ferrite 68. Comme on l'expliquera davantage, une tension de commande sélectionnable par l'opérateur du système peut être appliquée à la bobine de commande de fréquence 101 pour changer la fréquence de résonance de l'antenne d'émission-réception 67. Le but du changement de la fréquence de résonance, et la source de la tension de commande seront expliqués davantage. La sonde de RMN 42, peut aussi se composer d'une ou de plusieurs bobines de réception supplémentaires, telle que celle montrée généralement au 70 (pour raisons de clarté seuls les fils d'entrée sont montrés à la figure 2) qui sont disposées autour de la surface extérieure de l'aimant permanent 62. Chaque tour (non montré à la figure 2) de la bobine de réception supplémentaire 70 devrait reposer dans un plan substantiellement parallèle à un plan contenant à la fois l'axe d'aimantation 82 de l'aimant permanent 62 et contenant l'axe longitudinal 78. De préférence la bobine de réception supplémentaire 70 a une longueur globale parallèle à l'axe longitudinal 78 qui est inférieure à la longueur globale de l'antenne d'imission-réception 67. En conséquence, la longueur globale de la bobine de réception supplémentaire 70 parallèlement à l'axe longitudinal 78 devrait être substantiellement plus courte que la longueur de l'aimant permanent 62 le long de l'axe longitudinal 78. En - 19 - variante, une pluralité de bobines de réception supplémentaires 70 peut être incluse dans la sonde de RMN 42. Une propriété particulière de la bobine de réception supplémentaire 70 disposée telle que cela est décrit ici est qu'elle est substantiellement orthogonale, et en conséquence substantiellement insensible, au champ magnétique RF direct généré par l'antenne d'émission- réception 67. Cette insensibilité au champ RF direct permet à la bobine de réception supplémentaire 70 de doter l'appareil de la présente invention d'un "temps mort" très court, tandis que le courant circulant à travers l'antenne d'imission-réception 67 décroît à zéro, comme on l'expliquera davantage. Les détails de la synthèse du champ magnétique RF i5 dans le volume sensible 58 utilisant l'antenne d'émission-réception 67, et les détails de la détection d'un signai de RMN induit en utilisant l'antenne d'émission-réception 67 et/ou la bobine de réception supplémentaire 70 seront expliqués davantage. L'aimant permanent 62, l'antenne d'émission- réception 67 et la bobine de réception supplémentaire 70 sont de préférence logés dans un logement protecteur non conducteur# non ferromagnétique 43. De tels logements et composants supplémentaires (non montrés) pour exclure la boue de forage sous haute pression hydrostatique, sont bien connus de l'homme de métier. La figure 4 montre, sous forme générale, la sonde de RMN 42 et un schéma de principe fonctionnel de l'appareil dé diagraphie par RMN conformément à la présente invention. Un circuit d'adaptation d'émetteur-récepteur (T/R) 45 peut être disposé à l'intérieur du logement 43. Le circuit d'adaptation T/R 45 comporte de manière caractéristique une série de condensateurs de résonance (non montrés séparément), un commutateur d'émetteur- récepteur (non montré séparément) et des circuits d'adaptation à la fois "avec l'émetteur" et "avec le récepteur". Le circuit d'adaptation T/R 45 peut être couplé à la fois à un amplificateur de puissance de fréquence radioélectrique (RF) 74 et un préamplificateur - 20 - de récepteur 73. Bien que montrés placés à l'intérieur du logement 43 le circuit d'adaptation T/R 45, l'amplificateur de puissance RF 74 et le préamplificateur de récepteur 73 peuvent en variante être placés à l'extérieur du logement 43 à l'intérieur du centraliseur supérieur (56 à la figure 1) ou à l'intérieur de la cartouche électronique de RMN (44 à la figure 1). Les emplacements du circuit d'adaptation de T/R 45, de l'amplificateur de puissance RF 74 et du préamplificateur de récepteur 73 ne doivent pas être considérés comme limitant l'invention. Une partie des circuits de commande de l'appareil de diagraphie par RMN comporte un ordinateur descendu dans le trou 92j qui entre autres fonctions fournit des signaux de commande à un programmateur d'impulsions 91. L'ordinateur 92 et le programmateur d'impulsions 91 peuvent aussi être placés à l'intérieur du centraliseur supérieur 56 ou dans la cartouche électronique de RMN 44. Le programmateur d'impulsions 91 commande la synchronisation et le fonctionnement de la source de signaux RF de fréquence variable 93. Le circuit d'attaque RF 94 reçoit une entrée à partir de la source RF de fréquence variable 93 et fournit une sortie à l'amplificateur de puissance RF 74. L'amplificateur de puissance RF 74 fournit un signal de puissance élevee pour attaquer l'antenne d'émission-réception 67 en vue de générer un champ magnétique RF dans le volume sensible (58 à la figure 1). L'amplificateur de puissance RF 74 peut être connecté électriquement (de manière caractéristique par le commutateur dans le circuit d'adaptation T/R 45) à l'antenne d'Imission-réception 67 durant la transmission des impulsions de puissance RF. Durant la réception du signal de RMN induit, l>antenne d*émissionréception 67 et/ou l'antenne de réception supplémentaire 70 peuvent être connectées électriquement au préamplificateur de récepteur 73 au moyen du commutateur dans le circuit d'adaptation T/R 45. La sortie du préamplificateur de récepteur RF 73 est fournie à un récepteur RF 89. Le récepteur RF 89 reçoit - 21 - aussi une entree de référence de phase à partir d'un déphaseur 98. Le déphaseur 98 reçoit une entrée de référence de phase principale à partir de la source de fréquence variable 93. Le récepteur RF 89 peut inclure une détection de quadrature. Le récepteur RF 89 fournit une sortie à un convertisseur A/N 96. La sortie du convertisseur N/A 96 peut être stockée dans une mémoire tampon 97 jusqu'à ce qu'elle doive être utilisée par l'ordinateur descendu dans le trou 92. En variante, le contenu de la mémoire tampon 97 peut être acheminé directement à une partie descendue dans le trou de l'unité de télémesure 99 en vue de la transmission au matériel en surface (54 à la figure 1). L'ordinateur descendu dans le trou 92 de manière caractéristique effectue un prétraitement des données provenant de la mémoire tampon 97 et transfère les données prétraitées à la partie descendue dans le trou de l'unité de télémesure, montrée généralement au 99. La partie descendue dans le trou du système de télémesure 99 transmet les données prétraitées à l'unité de télémesure (38 à la figure 1) dans le matériel de surface (54 à la figure 1). L'unité de télémesure 38 transfère les données à l'ordinateur en surface (40 à la figure 1) pour caiculer et présenter les données de sortie de diagraphie désirées en vue de leurs utilisation et analyse ultérieures comme l'homme de métier le comprendra. Tous les éléments décrits ici et tels que montrés à la figure 4, sauf l'antenne d'émission-réception 67, l'ensemble d'aimants (60 à la figure 2) et l'antenne de réception supplémentaire 70, à la convenance du concepteur de système peuvent être disposés à l'intérieur du logement 43, du centraliseur supérieur (56 à la figure 1) ou de la cartouche électronique de RPN (44 à la figure 1). Ces mêmes éléments peuvent en variante être placés au niveau de la surface du terrain, par exemple dans le matériel en surface 54 en utilisant le câble (30 à la figure 1) pour la transmission de la puissance électrique et des signaux vers l'antenne d'émission-réception 67 et l'antenne de réception supplémentaire 70. - 22 - 2753795 -22 - La figure 5 illustre le champ magnétique statique et le champ magnétique RF créés par l'appareil de diagraphie par RMN de la présente invention. La direction du champ magnétique statique généré par l'aimant permanent (62 à la figure 2) est montrée par les flèches 110. Les moments magnétiques nucléaires dans la matière à analyser (la formation de terrain située à l'intérieur du volume sensible 58) sont substantiellement alignés dans la direction du champ magnétique statique. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la direction du champ magnétique RF, indiquée par les flèches 120, à l'intérieur du volume sensible 58 est substantiellement perpendiculaire au champ magnétique statique à n'importe quel point à l'intérieur du volume sensible 58. Un tel aménagement du champ statique est conventionnel pour les expériences de RMN. Bien que la direction du champ magnétique statique ne soit pas symétrique autour de l'axe longitudinal 78 (la direction du champ subit deux rotations pour chaque circonvolution de l'axe longitudinal 78), la grandeur du champ magnétique statique est symétrique autour de l'axe longitudinal 78. Le champ magnétique statique a un gradient d'amplitude qui est aussi symétrique autour de l1axe longitudinal 78 et qui est dirigé substantiellement radialement vers l'intérieur vers l'axe longitudinal 78. De ce fait il existe généralement une seule surface substantiellement cylindrique externe à l'aimant permanent 62 qui a une amplitude de champ magnétique statique particulière (en ignorant les effets d'extrémité de l'aimant). Il découle de cette caractéristique particulière du champ magnétique statique que des signaux de résonance parasites provenant de matières diverses telles que la boue de forage (34 à la figure 1), qui proviennent du dehors du volume sensible 58 n'affectent pas sérieusement les mesures par RMN si des fréquences RF appropriées sont sélectionnées. Comme on l'a expliqué précédemment, l'antenne d'émission-réception 67 peut inclure la bobine de commande de fréquence 101. Une tension continue ayant une - 23 - grandeur sélectionnable par l'opérateur du système peut être appliquée à la bobine de commande de fréquence 101 pour aimanter partiellement la tige de ferrite 68. Des circuits pour fournir la tension continue sélectionnable à la bobine de commande de fréquence 101 sont bien connus dans l'art et ne sont pas montrés à la figure 5 pour des raisons de clarté de l'illustration. La source de courant continu (non montrée) peut être directement commandée par l'opérateur du système, ou peut être commandée par l'ordinateur descendu dans le trou (92 à la figure 4) en réponse à, entre autres choses, la profondeur radiale à laquelle le volume sensible (58 à la figure 2) est positionné. Des changements de la profondeur radiale du volume sensible 58 peuvent se produire, par exemple, à la suite de changements d'environnement du champ magnétique statique induit par l'aimant (62 à la figure 2). Une aimantation partielle de la tige de ferrite 68 change sa perméabilité magnétique, et en conséquence, change l'inductance de l'antenne d'émission-réception 67. Le changement de l'inductance de l'antenne d'émission- réception 67 change sa fréquence de résonance si bien qu'elle peut être accordée sur presque n'importe quelle fréquence à l'intérieur d'une vaste gamme. L'impulsion de puissance RF générée par la source RF 93 et l'amplificateur de puissance RF 73 peut ensuite être efficacement convertie par l'antenne d'émission-réception 67 en un champ magnétique RF fort à l'intérieur du volume sensible 58. Comme l'homme de métier le comprendra, comme le champ magnétique statique a un gradient de grandeur non nul relativement à la distance radiale par rapport à l'axe longitudinal 78, le changement de la fréquence de champ RF changera le rayon du volume sensible 58. Un avantage particulier de l'utilisation de la bobine de commande 101 conformément à la présente invention est la capacité de changer très facilement la fréquence RF tout en maintenant substantiellement la distribution d'amplitude du champ RF. Les effets d'extrémité indésirés du champ magnétique statique peuvent être substantiellement supprimés en - 24 - raccourcissant légèrement l'antenne d' émission-réception 67 sur l'axe longitudinal 78 par rapport à l'aimant permanent 62, de manière à ne pas exciter les matières aux extrémités longitudinales extrêmes du champ magnétique statique. Pour réduire la longueur requise de l'aimant permanent 62, des aimants d'extrémité 63 et 64 peuvent être utilisés, comme cela a été expliqué précédemment. Quand des impulsions de puissance RF sont acheminées à travers l'antenne d'émission-réception 67, l'antenne 67 génère un dipôle magnétique équivalent RF 87 centré sur l'origine et dirigé le long de l'axe longitudinal 78. Le dipôle magnétique équivalent 87 génère un champ magnétique RF d'une amplitude substantiellement égale à l'intérieur du volume sensible 58, dirigé à l'opposé de la direction du dipôle. Comme la direction du champ magnétique RF est parallèle à l'axe longitudinal 78, l*aimantation nucléaire interne, indiquée à la figure 5 par les flèches 130, en n'importe quel point dans le volume sensible 58 tourne dans des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal 78. La précession libre des moments magnétiques nucléaires se situe toutefois autour de la direction du champ magnétique statique à n'importe quel point à l'intérieur du volume sensible 58, et la précession libre est toujours en phase le long de l'axe longitudinal 78. La précession libre induira donc un signal RF dans l'antenne d'émission-réception 67. Le moment magnétique induit dans la bobine d'émission- réception 67 est montré à la figure 5 par les flèches 140. L'homme expert en mesures par résonance magnétique nucléaire comprendra facilement que la précession libre de laimantation nucléaire interne autour du champ magnétique statique induira aussi un signal RF dans la bobine de réception supplémentaire 70, ce signal étant montré à la figure 5 par les flèches 150. Le signal induit dans la bobine de réception supplémentaire 70 est tourné directionnellement de 90 degrés (orthogonalement) par rapport au signal qui est induit dans la bobine - 25 - d'émissionzréception 67. Comme la bobine d'émission- réception 67 est substantiellement orthogonale à la bobine de réception supplémentaire 70, durant la transmission de l'impulsion RF, un signal substantiellement nul est directement induit dans la bobine de réception supplémentaire 70. De ce fait, le temps mort de tout le système de réception peut être considérablement réduit par rapport aux appareils par RMN de l'art antérieur n'ayant qu'une seule antenne diémission-réception. La figure 3A montre un mode de réalisation de l'antenne d'émissionréception 67 et du récepteur supplémentaire 70 qui améliore davantage la performance de l'appareil de la présente invention. L''antenne d'émission-réception 67 comporte des fils d'entrée 267 et 367 qui sont connectés, comme on l'a expliqué précédemment avec le circuit d'adaptation T/R (45 à la figure 4). De la même façon la bobine de réception supplémentaire 70 comporte des fils d'entrée 270 et 370 connectés au circuit d'adaptation T/R 45. De petites boucles de fil, montrées de manière générale au 167 et peuvent être positionnées, respectivement, dans l'un ou l'autre des fils d'entrée de l'antenne d'émission- réception 67 et de la bobine de réception supplémentaire 70. Les boucles de fil 167, 170 sont de préférence réglées en passant un courant RF à travers l'antenne d'émission-réception 67 tout en observant la tension sur la bobine de réception supplémentaire 70. Les boucles de fil 167, 170 devraient être réglées pour éliminer substantiellement toute tension induite dans la bobine de réception supplémentaire 70 par le courant passant à travers l'antenne d'émission-réception 67. L'étape de réglage des boucles de fil 167,170 est de préférence effectuée alors que la sonde de RMN 42 est suspendue dans l'air. L'émission et la réception orthogonales des signaux RF a un avantage supplémentaire quand des aimants permanents sont employés et que le temps mort du système doit être aussi court que possible. Les outils de - 26 - diagraphie' par RMN de l'art antérieur souffrent de manière caractéristique de hauts niveaux d'oscillations magnétoacoustiques et magnétostrictives. Les moyens par lesquels la présente invention réduit de telles oscillations seront expliqués davantage. Un autre avantage particulier de la présente invention est la présence d'une amplitude de champ magnétique statique et d'un grandient d'amplitude de champ statique substantiellement constants dans les matières à analyser à l'intérieur du volume sensible 58. Cette caractéristique peut être utilisée pour une mesure directe du coefficient de diffusion du liquide présent dans la matière à analyser, comme cela est expliqué par exemple dans Principles of Macnetic Resonance, de C. P. Slichter, Appendice G, Springer Verlag Berlin Heidelberg, New York, 1980. Le gradient d'amplitude du champ magnétique statique peut être utilisé pour générer une mesure de diffusion particulièrement en réglant la fréquence du champ magnétique RF, comme on l'a expliqué précédemment, pour générer d'abord le volume sensible 58 o le champ magnétique statique a un gradient qui dépasse les gradients de champ magnétique internes des matières à analyser. Un gradient de champ statique qui fonctionnera conformément à cet aspect de l'invention peut être environ de 30 Gauss/cm. Le signal de RMN peut être reçu à partir de ce même volume sensible 58 à la même fréquence. Le volume sensible 58 peut ensuite être déplacé en réglant la fréquence de champ magnétique RF pour la positionner là o le champ magnétique statique est généralement inférieur aux gradients internes dans les matières à analyser1 correspondant généralement à un gradient de champ statique d'environ 5 Gauss/cm. Le gradient du champ magnétique statique peut aussi être utilisé pour effectuer des mesures d'écoulement de fluide radiales en excitant les noyaux à l'aide d'impulsions RF ayant une première fréquence, et en recevant le signal de RMN induit à une deuxième fréquence. Ceci revient à exciter les noyaux à une distance radiale par rapport au puits de forage 22 et à *- 27 - recevoir le signal de ceux-ci à une autre distance radiale par rapport au puits de forage 22. 2. Paramètres de conception du mode de réalisation préféré Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, on cherche à optimiser le rapport signal/bruit (S/B) du procédé de mesure par RMN. La description suivante vise à expliquer comment certains paramètres principaux affectent le S/B. Les paramètres principaux comportent de manière caractéristique les géométries de 1'aimant permanent (62 à la figure 2) et de l'antenne d'émission- réception (67 à la figure 2), la puissance des impulsions de fréquence radioélectrique (RF) utilisées pour exciter l'antenne d'émissionréception 67, et le facteur de qualité de l'antenne d'émission-réception 67. En utilisant l'antenne d'émission-réception 67 construite de la manière décrite précédemment dans le présent mode de réalisation de l'invention, la grandeur d'un signal de RMN, S, induit dans l'antenne d'émission- réception 67 est liée de manière caractéristique à la grandeur d'un champ électromagnétique RF, B1, par le Théorème de Réciprocité et peut être décrite comme dans l'expression suivante: S=c mA,,B, 0e (1) o m et Asi respectivement, représentent l'aimantation nucléaire et la surface en coupe transversale du volume sensible (58 à la figure 1), I1 représente la grandeur du courant passant dans l'antenne d'émission-réception 67, la fréquence d'oscillation du courant est représentée par w et f représente la longueur efficace de l'antenne d'émission-réception 67. Pour simplifier la description, m et B1 sont supposés être substantiellement homogènes à l'intérieur du volume sensible 58. En remplaçant m par XBO/po; o X représente la susceptibilité magnétique nucléaire des noyaux d'hydrogène à l'intérieur du volume sensible 58, w par yBo, o Bo représente le champ magnétique statique généré - 28 - par l'aimant permanent (62 à la figure 2) et décrit dans leéquation (1), il est donc possible de dériver l'expression suivante pour S: S = (y X/td BoD TA A. (2) Le signal de RMN ainsi acquis est donc directement proportionnel au volume sensible 58 dans la formation de terrain (26 à la figure 1). La géométrie du volume sensible 58 est déterminée par l'existence d'une condition de résonance. Dans la RMN pulsée, la condition de résonance est satisfaite de manière caractéristique quand l'écart de la grandeur du champ magnétique statique Bo(R) par rapport à sa valeur Bo(R.,v), correspondant à la fréquence centrale du courant excitant l'antenne d'émission- réception 67 (Bo(R)=w/y), n'est pas plus grand que la moitié de la grandeur du champ magnétique RF BI induit en passant un courant à travers l'antenne dléission-r6ception 67, exprimé comme cela est montré à l'équation (3): B0(R) - Bo(R.) B/2 (3) Le champ magnétique statique Bo(R) au rayon d'excitation R,v peut aussi être décrit sous la forme d'une expansion de Taylor comme: Bo (R) = Bo (R> - (8Bo/ aR)(R - R.) (4) o (éBo/OR) représente le gradient de champ magnétique statique au rayon R = Rv,. A partir de l'équation (3): Bo(R) - Bo(Rd) BI (5) o Ro et Ré représentent, respectivement, les rayons externe et interne du volume sensible 58. D'un point de vue pratique Ro - R A,= 2zRBB,/a(BR) (6) - 29 - Bo =A. B,/2r R.2 (7) o A. représente la surface en coupe transversale de l'aimant permanent 62. A partir des équations (6) et (7): A. = (/B,] 7rR2 (8) Le courant passant dans l'antenne d'émission-réception 67 peut être exprimé sous la forme Il = (P1/r)/112, o Pl représente la puissance crête de l'impulsion RF excitant l'antenne 67, r représente la partie active de l'impédance de l'antenne 67. En conséquence: r = wL/Q = yBo L/Q. Le remplacement dans l'équation (2) produit l'expression: S = (x/tXI()y Bo),, (Pi. Q/L)), (,/I 2R) 2 (9) Comme l'homme de métier le comprendra, le bruit thermique efficace (RMS) peut être décrit par l'expression: N. = (4 kr T Af r) (10) (10) o Af représente la largeur de bande de réception. La largeur de bande est de manière caractéristique d'environ i5 -y1i/2w pour un récepteur adapté; k représente la constante de Boltzmann; et T représente la température absolue. Le remplacement dans les équations (9) et (10) produit l'expression suivante pour le S/B: S/B = (2kT)- ",7r (X/4ZoIB/Y)/4R, 21f,(ByA, P,1,(Q/L)"'e (11) La première expression entre crochets dans l'équation (ii), pour une densité de spin de protons et une température absolue données, ne dépend que des paramètres du champ magnétique statique et du rayon du volume sensible 58. La deuxième expression entre crochets dans l'équation (11) décrit des paramètres utilisés dans la - 30 - conception de l'antenne d'émission-réception 67, comme on l'expliquera davantage. Synthêse du chanmp macnétique de fréquence radioélectrique La description suivante est fournie pour aider le développement des paramètres de conception de l'antenne d'émissionréception (montrée au 67 à la figure 2). Dans la présente description l'antenne d'émission-réception 67 peut être décrite comme une paire de charges magnétiques placées aux extrémités de l'antenne d'émission-réception 67. La composante longitudinale d'un champ magnétique RF généré dans le centre plan de l'antenne d'émission-. réception 67, créée en passant une puissance RF à travers l'antenne d'émission-réception 67, peut être décrite par l'expression suivante: BI = qm ('/4) I/R2 + (D/2)2I (12) ou C' = OZ/. od(?rd:/4)1ln/e. Dans l'équation (12), qc' représente la charge magnétique efficace, g0 représente la perméabilité magnétique de l'espace libre,.L=od représente la perméabilité magnétique de la tige de ferrite (montrée au 68 à la figure 2); d représente le diamètre de la tige de ferrite 68, Il représente le courant passant dans l'antenne d'émission-réception 67, n représente le nombre de tours de bobines dans les enroulements de bobine (66 à la figure 2) de l'antenne d'émission- réception 67, e représente la longueur de l'antenne d'émission-réception 67, et R représente le rayon du volume sensible (montré au 58 à la figure 2). Il convient de noter que la proportionnalité de la longueur d'antenne (t) dans l'équation (12) suggère une amélioration du S/B par rapport à une f croissante, jusquea ce que e soit limitée par les exigences de résolution verticale de l'appareil. En l'absence de tige de ferrite 68 à l'intérieur de la bobine d'antenne (66 à la figure 2), p=i = 1, et pour une valeur fixe de n: - 31 - BI,/Il " l + ()21 a (13) Sans la tige de ferrite (68 à la figure 2) à l'intérieur de l'antenne d'émission-réception (67 à la figure 2), le résultat indiqué par l'équation (13) indique que l'antenne d'émission-réception 67 aurait une faible efficacité. Pour un matériau de tige de ferrite 68 de haute perméabilité (y), rod est principalement déterminé par le rapport de la longueur sur le diamètre de l'antenne d'émetteur-récepteur 67. Pour l'homme de métier il devrait être évident que Mrod 1/D, o D représente un "facteur de désaimantation" de la tige de ferrite 68. La figure 6 montre sous forme graphique la dépendance de 9rod vis-à-vis du rapport de e/d, basée sur des valeurs D décrites par R. M. Bozort, "Ferromagnetism", D. Van Nostroud Company, Inc. New York, 1951. Une simple approximation de cette dépendance pour de grands rapports de la longueur sur le diamètre peut être décrite par 1'expression suivante: 0.35 (/d)2 (14) Le remplacement dans l'équation (12) produit l'expression: B/I = 0.18 o. nt' l+(2R4a)' (15) L'approximation montrée à l'équation (15) démontre que le rapport B1/1l ne dépend pas de d et que le rapport a des valeurs relativement constantes à l'intérieur d'une gamme de e constituée par 2R - 32 - comportement de l'antenne 67 rend l'antenne 67 (désignée antenne dipôle longitudinale) y compris la tige de ferrite 68 semblables en ce qui concerne la réponse électromagnétique aux antennes dip8les RF transversales employées dans l'art antérieur, du point de vue de l'accumulation des signaux en utilisant une antenne de longueur possible maximum. Une antenne dip8ôle transversale, à titre de comparaison, est décrite dans le brevet américain n 4.710.713 cédé à Taicher et coll. Pour une antenne dipôle RF transversale bidimensionnelle caractéristique telle que décrite dans le brevet '713 de Taicher et coll. ci-dessus, le rapport B1/1 peut être décrit par l'expression suivante: B_/Il = Po n R/4R2 (16) o Ra représente le rayon du dipôle de l'antenne d'émission-réception 67, lequel rayon se limite essentiellement au rayon du puits de forage (22 à la figure 1). On peut déterminer en passant en revue les équations (15) et (16) que la vitesse de réduction de la force de champ RF pour une antenne dip81e transversale est beaucoup plus grande que pour l'antenne dip81e longitudinale (l'antenne d'émission-réception 67 à la figure 2) conformément à la présente invention. Ceci donne à la présente invention l'avantage particulier de permettre des mesures de RMN à une plus grande profondeur radiale de recherche dans la formation de terrain (26 à la figure 1) par rapport à l'art antérieur utilisant l*antenne du type dipôle transversale. De plus, le champ magnétique RF généré par l'antenne d'émission-réception dipôle longitudinale (67 à la figure 2) de la présente invention; qui comporte la tige de ferrite 68, est substantiellement indépendant du diamètre du puits de forage 22. Par contre, le champ magnétique RF généré par une antenne dipôle transversale, comme dans l'art antérieur, dépend linéairement de R.. L'antenne dip8ôle longitudinale (l'antenne d'émission-réception 67 à la - 33 - figure 2) du présent mode de réalisation de l'invention convient donc particulièrement bien à l'utilisation dans des puits de forage de petit diamètre. L'inductance L des enroulements de bobine (66 à la figure 2) peut être calculée à partir de l'expression: L= 4or(d2/4)n2/e. Le remplacemet de rod tel que défini à leéquation (14) produit l'expression de l'inductance: L = (0.35 po i4) n2 j (17) Le remplacement par les équations (17) et (5) dans liéquation (16) produit l'expression suivante pour le S/B: S/B l.'-f+(2R4J) 2/(18) Dans la description précédente une supposition de simplification est que le Q de l'antenne d'émission- réception 67 ne dépend pas de f de l'antenne d'émission- réception 67. L'équation (18) a de manière caractéristique un maximum à e=(22,6)R,v qui devrait être pris en compte dans la construction de l'antenne d'émission-réception 67 conformément au présent mode de réalisation de l'invention. En se référant à nouveau à la figure 2, les dimensions relatives de l'antenne d'émission-réception 67 devraient être sélectionnées de manière à optimiser le S/B. Le rapport de la longueur d'antenne e sur le rayon du volume sensible 58 devrait être dans une gamme d'approximativement 3 à 5. Le diamètre de la tige de ferrite 68 ne devrait pas être aussi grand pour garantir que bai " g. Pour des valeurs typiques de g, qui peuvent être dans la gamme de 1500 à 2000, le rapport f/d de la tige de ferrite 68 ne devrait généralement pas dépasser & Le diamètre de la tige de ferrite 68 est approximativement limité au diamètre de l'orifice 83 dans l'aimant permanent 62. Il est aussi important de noter que le diamètre de la tige de ferrite 68 devrait être - 34 - aussi grand que possible dans les limites du diamètre de l'orifice 83 pour minimiser la densité de flux magnétique dans la tige de ferrite 68 et en conséquence minimiser la perte de puissance spécifique (maximiser le Q de l'antenne d'iémission-réception 67) quand les impulsions RF sont acheminées à travers l'antenne d'émission- réception 67. La dynamique d'aimantation dans les matériaux de ferrite entraînant une perte de puissance dans les champs oscillants est décrite, par exemple dans 1'article de A. Reiderman, Macnetic Characterization of Recordinc Media, UB Ac. Sc. URSS, Partie 1, page 37, i990. Le nombre de tours, n, utilisés dans les enroulements de bobine 66 est de préférence sélectionné pour simplifier l'adaptation émetteur/récepteur. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention dans lequel l'appareil (32 a la figure 1) doit être utilisé dans un puits de forage de 6 pouces de diamètre (22 à la figure 1) et avoir un volume sensible de 12 pouces de diamètre 58, les dimensions de la tige de ferrite 68 sont de manière caractéristique de 40 cm et 1,5 cm pour e et pour d, respectivement, avec 3 tours (n=3) sur la bobine 66. La figure 8 montre une représentation graphique de la distribution du champ RF au rayon du volume sensible 58 (ce rayon étant environ de 6 pouces). Synthèse du champ maqnétiaue statique En se référant une fois de plus à la figure 2, l'ensemble d'aimants 61 y compris l'orifice d'aimant 83 sont montrés. L'ensemble d'aimants 61 comporte aussi de manière caractéristique les aimants d'extrémité 63 et 64. L'ensemble d'aimants 61 produit un champ magnétique sutbstantiel à l'intérieur du volume sensible 58, mais produit un champ magnétique substantiellement nul à l'intérieur de l'orifice d'aimant 83, o l'antenne deémission-réception 67 est de préférence placée. L'ensemble d'aimants 61 prépolarise les noyaux dans la formation (26 à la figure 1) pour garantir une mesure d'aimantation nucléaire en régime permanent même quand la - 35 - sonde de RMN 42 se déplace à l'intérieur du puits de forage (22 à la figure 1). En supposant d'abord que l'ensemble d'aimants 61 est assez long pour que les effets d'extrémité puissent être négligés, l'analyse magnétostatique peut être réduite à un problème bidimensionnel. Pour l'homme de métier dans l'art de la synthèse des champs magnétiques à partir de sources d'aimants permanents, il devrait être évident qu>il existe un champ magnétique substantiellement nul à o l'intérieur d'un orifice cylindrique circulaire dans un aimant permanent cylindrique circulaire qui est aimanté Uniformément perpendiculairement à l'axe cylindrique. Par exemple, dans l'article de Manlio G. Abele, Structure of Permanent Macrnets, John Wiley & Sons, pages 42 à 66, 1993 il est montré que le champ à l'intérieur d'un cylindre d*aimant permanent aimanté perpendiculairement à son axe est uniforme et est égal à Br/2, o Br représente l'aimantation rémanente du matériau d'aimant permanent. L'orifice 83 dans l'aimant permanent principal 61 peut être représenté comme une superposition de deux cylindres dilaimant permanent du même matériau d'aimant aimantés à la même valeur de Br, mais ayant des directions d'aimantation opposées. Puisque chacun des aimants superposés dans cette représentation produit la même force de champ magnétique, égale à Br/2, mais dans des directions opposées, il existe une force de champ magnétique substantiellement nulle à l'intérieur de l'orifice 83. En outre, quand le cylindre d'aimant permanent 62 et l'orifice 83 sont coaxiaux l'un par rapport à l'autre, la direction du champ magnétique en dehors de l'aimant permanent 62, ayant l'orifice 83 tel que montré à la figure 2 est la même que pour un aimant permanent cylindrique plein. Seule la force du champ est réduite proportionnellement à la réduction de la surface en coupe transversale de l'ensemble d'aimants 61 par l'inclusion de l'orifice 83. Pour maintenir aussi courte que possible la longueur de l'aimant 61, il est préférable de compenser les effets d'extrémité en utilisant les aimants d'extrémité 63, 64 - 36 - comme celà est montré à la figure 2 et décrit ici précédemment. La figure 8 montre une représentation graphique de l'effet des aimants d'extrémité (63, 64 à la figure 2) sur le champ magnétique à l'intérieur de l'orifice d'aimant (83 à la figure 2) ainsi qu'en dehors de l'aimant (62 à la figure 2) à un volume sensible de 12 pouces de diamètre (58 à la figure 2). Le graphique de la figure 8 représente le champ magnétique généré par l'ensemble d'aimants 61 dont l'utilisation convient i1 spécialement dans les trous de forage étroits. L'aimant permanent 62 utilisé dans les puits de forage étroits peut avoir un diamètre de 6,6 cm et une longueur de cm. L'aimant permanent 62 peut être formé à partir. d'un matériau d'aimant permanent en ferrite tel que celui vendu sous le nom de marque "Spinalor" et fabriqué par Ugimagk 405 Elm St., Valparaiso, IN, ou vendu sous le nom de marque "Permadure" et fabriqué par Philips, 230 Duffy Ave., Nicksville, NY. Le matériau d'aimant décrit ici a une induction rémanente de 0,42 T. L'aimant d'extrémité supérieur 63 et l'aimant d'extrémité inférieur 64 peuvent aussi être des cylindres de 6,6 cm de diamètre d'environ 18,5 cm de long et placés à une distance de 3,5 cm des extrémités de l'aimant principal 62. Les aimants d'extrémité 63, 64 peuvent être réalisés à partir d'un matériau d'aimant permanent tel que du néodyme-fer-bore vendu sous le nom de marque "Ugistab" et fabriqué par Ugimag, 405 Elm St., Valparaiso, IN, ou un autre matériau vendu sous le nom de marque "Vacodym" et fabriqué par Vacuumschmelze GMBH, 9/7 Rhenaniastrasse St., Berlin, Allemagne. Le matériau de néodyme-fer-bore a de manière caractéristique une induction rémanente d'environ 1T. 3. Oscillations magnétoacoustiqcues et maanétostrictives. Comme l'homme de métier le comprendra, la détermination des propriétés intéressantes des formations de terrain (telles que 26 à la figure 1) exigent qu'un instrument de diagraphie par RMN puisse mesurer des valeurs de courte durée d'un paramètre de résonance magnétique désigné T2. Certains phénomènes de - 37 - résonance-magnétique nucléaire décroissent en amplitude très rapidement, comme l'homme le métier le comprendra. Afin de mesurer ces événements de courte durée, l'appareil de diagraphie par RMN devrait avoir un "temps mort" aussi court que possible. Le temps mort d'un système de diagraphie par RMN est affecté par, entre autres choses> une interaction magnétoacoustique qui peut produire un signal parasite dans l'antenne d'émission- réception (telle que 67 à la figure 2). Cette section de io la description du mode de réalisation préféré expliquera comment l'appareil de diagraphie par RMN de la présente invention réduit les effets de l'interaction magnétoacoustique pour réduire le temps mort. Différents types d'interaction magnétoacoustique peuvent produire un signal parasite dans l'antenne de RMN. Le câblage de l'antenne et d'autres parties métalliques de la sonde de RMN (42 à la figure 2) peuvent être affectés par le champ magnétique de l'aimant permanent (62 à la figure 2) et le champ RF généré en passant des impulsions RF à travers l'antenne d'émission- réception 67. Ces champs peuvent produire des "oscil- iations" parasites qui sont bien connues de l'homme de métier sous le nom de "maladie de bobine". Ce type d'oscillations est excité par la force de Lorenz. Comme cela est expliqué dans l'article de E. Fukushima et coll., SDurious Ringinq in Pulse NMR, J. Magn. Res. v.33, pages 199 à 203, 1979, l'efficacité de la conversion du rayonnement RF en ondes acoustiques, et vice versa, est directement proportionnelle au carré de l'intensité du champ magnétique statique à l'emplacement de l'antenne. Dans la présente invention, l'antenne d'émission RF (désignée comme l'antenne d'émission-réception et montrée au 67 à la figure 2) est positionnée dans l'orifice d'aimant (83 à la figure 2), ou il existe un champ magnétique substantiellement nul provenant de l'aimant permanent 62. Ce type d'oscillations magnétoacoustiques est substantiellement éliminé par la configuration de l'antenne deémission-réception 67 de la présente invention. - 38 - Une autre source d'interaction magnétoacoustique est constituée par les oscillations magnétostrictives. Les oscillations magnétostrictives sont de manière générale causées quand un matériau magnétique non conducteur, tel que du ferrite magnétique, est utilisé dans l'antenne. Les interactions magnétoélastiques dans la tige de ferrite magnétiquement tendre (68 à la figure 2) utilisée dans l'antenne d'émission-réception 67 et le ferrite dur utilisé dans l'aimant permanent 62 sont différentes l'une de l'autre. Les oscillations magnétostrictives de la tige de ferrite magnétiquement tendre (68 à la figure 2) dans lèantenne 67 sont supprimées si la cessation de limpulsion de puissance RF laisse le ferrite 68 complètement désaimanté. Cette condition d'aimantation est satisfaite à l'intérieur de l'orifice d'aimant 83. Un signal parasite généré par l'aimant permanent 62, qui continue à vibrer à la cessation de l'impulsion RF est mune conséquence directe de l'effet inverse de la magnétostriction. Deux caractéristiques de la présente invention réduisent substantiellement les oscillations de l'aimant 62. Premièrement, la dépendance radiale de la force de champ RF, comme on l'a expliqué précédemment icii est relativement petite lorsqu'on la compare à celle des instrtuments de diagraphie par RMN de l'art antérieur. La dépendance radiale relativement petite est un résultat de l'utilisation de l'antenne dipôle longitudinale avec la tige de ferrite (67 et 68 à la figure 2). La deuxième est l'utilisation d'une bobine de réception orthogonale. Dans la présente invention, la bobine de réception supplémentaire (70 à la figure 2) est substantiellement orthogonaie à la bobine d'émission-réception 67 et répond ainsi à cette exigence. La figure 9 montre un graphique de la dépendance radiale de la force du champ RF pour (l'antenne d'émission-réception 67) longitudinale, à la courbe 9- 1, et pour l'antenne dipôle transversale (bobine de réception supplémentaire 70) à la courbe 9-2, à partir desquelles il apparaît que le champ RF affectant l'aimant permanent 62 ne dépasse pas significativement B1 au rayon - 39 - R = ROv. Cette grandeur du champ magnétique RF de manière caractéristique ne suffit pas à exciter efficacement des ondes acoustiques. L'antenne de réception orthogonale (bobine de réception supplémentaire 70) dans le mode de réalisation préféré de l'invention élimine substantiellement le couplage de la bobine de réception supplémentaire (70 à la figure 2) avec un flux magnétique parasite dû à l'effet inverse de la magnétostriction. Ainsi; les oscillations magnétoacoustiques totales dans la sonde de RMN (42 à la figure 1) de la présente invention sont considérablement réduites par rapport à celles des instruments de diagraphie par RMN de l'art antérieur. 4. Considérations pour la prise de mesures en i5 déplagant la sonde de RMN à l'intérieur du puits de forage. La figure 3 montre une vue en coupe de l'appareil de la figure 1 prise dans un plan parallèle à l'axe de l'aimant permanent 62 (indiqué par les lignes II-II à la figure 1). La vue en coupe de la figure 3 illustre plus clairement les dimensions relatives de l'aimant permanent 62; de l'antenne d'émission-réception 67 et de l'antenne de réception supplémentaire 70. Dans la pratique de la di&graphie il existe deux ensembles particulièrement communs de conditions de puits de forage qui devraient être prises en considération dans la construction de l'appareil de diagraphie par RMN de la présente invention. Dans le premier ensemble de conditions le diamètre nominal du puits de forage (22 à la figure 1) est dans une gamme de 7 pouces à 12 pouces. Le diamètre externe de la sonde de RMN 42 utilisée dans cette gamme de diamètres de puits de forage peut être d'environ 6 pouces. La présente invention a la capacité de varier sélectivement la fréquence RF, ce qui permet l'illustration d'un avantage particulier de la présente invention. L'avantage sera illustré par l'exemple suivant: supposons que le diamètre du puits de forage 22 soit de 8 pouces et que le diamètre du volume sensible - 40 - (58 à la figure 1) sélectionné soit de 20 pouces et 36 pouces. La longueur axiale de l'aimant permanent 62 peut être d'environ 40 pouces. Cette longueur axiale de l'aimant permanent 62 peut fournir une longueur axiale d'environ 30 pouces ayant un champ magnétique statique de force axiale substantiellement égale dans la formation de terrain (26 à la figure 1). La force du champ magnétique statique diminue monotonement avec une distance radiale croissante par rapport à l'axe longitudinal 78. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention les noyaux d'hydrogène dans le volume sensible 58 sont prépolarisés par le champ magnétique statique presque en équilibre. L'antenne d'émission-réception 67 a une longueur axiale- d'environ 24 pouces et génère un champ magnétique RF de force adequate pour les expériences de RMN le long d'un volume cylindrique de 24 pouces de long. L'antenne d'emission-réception 67 peut être positionnée dans l*orifice d'aimant 83 de telle sorte que le volume cylindrique du champ RF peut être positionné près de la partie la plus basse du volume cylindrique du champ magnétique statique. L'antenne de réception peut être d'environ 18 pouces de long et est positionnée pour recevoir le signal de RMN principalement à partir d'un volume cylindrique qui peut être situé près de la partie la plus basse du volume de champ magnétique statique. Le présent mode de réalisation de l'invention fournit un champ magnétique statique assez long pour que la sonde de RMN 42 puisse se déplacer d'une distance axiale considérable tout en appliquant toujours un champ magnétique RF qui est disposé entièrement à l'intérieur de la région de la formation de terrain qui est prépolarisée par le champ magnétique statique. L'ouverture de l;antenne de réception de la présente invention est telle que la sonde de RMN 42 peut se déplacer d'une distance axiale considérable tout en permettant à l'antenne de réception de recevoir des signaux de RMN provenant seulement des volumes qui ont été complètement excités par le champ RF. La présente invention est donc capable d'effectuer une séquence - 41 - correcte de mesures de Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) en régime permanent réalisée entièrement à l'intérieur d'un volume cylindrique de 18 pouces de long. Il convient de comprendre que les positions axiales relatives de l'aimant permanent 62, de l'antenne d'émission-réception 67 et de l'antenne de réception supplémentaire 70 ne sont données qu'à titre d'exemple pour une sonde devant être utilisée dans des applications de diagraphie plus courantes dans lesquelles les mesures sont effectuées alors que la sonde est retirée du puits de forage (22 à la figure 1). Il convient de comprendre que la longueur axiale et les positions de l'aimant 62 et des antennes 67, 70 pourraient tout aussi bien être adaptées pour une diagraphie alors que l'instrument est abaissé dans le puits de forage 22 en inversant les positions axiales relatives de l'aimant 62 et des antennes 67,70. Le deuxième ensemble de conditions comporte des puits de forage ayant des diamètres nominaux entre environ 4 pouces et 7 pouces. Le diamètre de la sonde de RMN 42 dans cet exemple peut être d'environ 3 pouces 3/8. Le présent exemple comporte un puits de forage 22 ayant un diamètre deenviron 5 pouces, et des diamètres de volume sensible 58 d'environ 7 pouces et 12 pouces. La longueur axiale de l'aimant permanent 62 dans cet exemple peut être d'environ 80 cm. Cette longueur axiale de l'aimant permanent 62 fournit une longueur de force de champ magnétique axialement égale d'environ 45 cm. En se référant maintenant à la figure 10, un aménagement d'une antenne RF à haute résolution verticale est présenté. La partie principale 68 de l'antenne d'émission-réception 67 pett être environ d'une longueur de 15 cm et d'un diamètre de 1 cm. La partie prépolarisante 69 de l*antenne 67 peut être environ d'une longueur de 7,5cm et d'un diamètre de 1 cm et est placée de manière caractéristique à une distance d'environ 1 cm par rapport à la partie principale 68. Une bobine de réception de compensation 71 sert à compenser l'effet magnétisant de la partie principale 68 sur la partie de prépolarisation 69. La figure 11 montre un graphique de la distribution - 42 - spatiale du champ RF efficace (orthogonal à la composante de champ magnétique statique du champ RF) et la fonction de sensibilité de réception de l'antenne qui est présentée sous forme de distribution de champ RF. L'effet de compensation de la bobine de réception 66 est aussi illustré. DESCRIPTION D'UNE VARIANTE DE MODE DE REALISATION Comme l'homme de métier le comprendra, le puits de forage (22 à la figure 1) peut parfois avoir un diamètre assez grand, dû aux "ravinements" ou effets semblables connus dans l'art faisant en sorte que le volume sensible (58 à la figure 1) du premier mode de réalisation de l'invention est positionné à l'intérieur du puits de forage 22 proprement dit au lieu d'être entièrement à l'intérieur de la formation de terrain (telle que 26 à la figure 1). Une variante de mode de réalisation de la présente invention dont l'utilisation convient particulièrement dans de telles situations peut être mieux comprise en se référant à la figure 12. L'aimant permanent 62Aî qui dans le premier mode de réalisation de l'invention (62 à la figure 2) comporte un orifice d'aimant (83 à la figure 2), dans le présent mode de réalisation comporte un orifice d'aimant 83A qui est déplacé radialement vers la surface extérieure de leaimant 62A. Une antenne d'émission- réception 67A, qui peut être substantiellement de même conception que l'antenne d'émission-réception (67 à la figure 2) du premier mode de réalisation, peut comporter des enroulements de bobine 66A dans des plans substantiellement perpendiculaires à l'axe longitudinal 78, une tige de ferrite 68A à l'intérieur des enroulements de bobine 66A et optionnellement une bobine de commande de fréquence 101A enroulés sur la tige de ferrite 68Ai L'antenne d'émission-réception 67A peut être placée généralement au centre de l'orifice d'aimant 83A. Une antenne de réception supplémentaire 70A peut être disposée sur la surface externe de l'aimant 62A comme cela est montré à la figure 12 et est généralement - 43 - centrée autour d'un axe 103 qui intersecte l'axe longitudinal 78 et le centre de l'orifice d'aimant 83A. L'axe 103 est de manière caractéristique perpendiculaire à la direction d'aimantation 105 de l'aimant 62A. La figure 13 montre une vue en coupe transversale de l'aménagement montré à la figure 12 pour mieux expliquer le placement relatif des composants du présent mode de réalisation de l'invention. L'aimant 62A est montré généralement excentré dans le puits de forage 22A de manière à être pressé contre la paroi du puits de forage 22A. Le volume sensible 58A est de manière caractéristique sélectionné, par une sélection appropriée de la fréquence RF des impulsions de puissance acheminées. à travers l'antenne d'émission-réception 67A, pour être à une profondeur dans la formation de terrain 26A d'environ 5 cm par rapport à la paroi du puits de forage. Les considérations géométriques dans la sélection de la fréquence appropriée comportent d'abord le fait que le rayon de volume sensible (R, v) devrait dépasser la quantité 2Rà - R= o Ré représente le rayon du puits de forage et Rm représente le rayon de l'aimant 62A. Deuxièmement# le diamètre efficace da de l'antenne de réception supplémentaire 70A peut être approximativement égal à la quantité 2R,v R=. Les considérations de longueur axiale pour l'aimant 62A, l'antenne d'émission- réception 67À et l'antenne de réception supplémentaire A peuvent être substantiellement les mêmes que dans le premier mode de réalisation de l'invention. La figure 14 montre un graphique de la force du champ magnétique statique généré par l'aimant 62A du présent mode de réalisation. Comme on peut l'observer à la figure 14, l'asymétrie dans le champ statique près de la surface de l'aimant 62A est largement absente à la profondeur radiale sélectionnée pour le volume sensible 58A& La figure 15 montre un graphique de contour de coordonnées X-Y de la distribution radiale de la grandeur du champ magnétique RF généré par l'antenne d'émission- réception 67A. Comme on peut l'observer à la figure 15, - 44 - le champ RF est substantiellement symétrique autour de l'axe (103 à la figure 13). La figure 16 montre un graphique de contour de coordonnées X-Y de la sensibilité de l'antenne de réception supplémentaire (70A à la figure 12). La sensibilité de l'antenne de réception supplémentaire 70A est substantiellement symétrique autour de l'axe 103. La figure 17 montre un graphique de la fonction de sensibilité radiale de l'antenne de réception supplémentaire 70A (qui fut tracée à la figure 16 sous forme de contour de coordonnées X-Y) en fonction de l'écart angulaire par rapport à l'axe 103. Le graphique de la figure 17 montre que la sensibilité de l'antenne de réception supplémentaire 70A est substantiellement il limitée à une hfenêtrel" sous-tendant un angle d'environ degrés. LWhomme de métier réalisera facilement que la présente invention ne se limite pas à ce qui a été particulièrement montré et décrit ici. L'étendue de la présente invention ne devrait plutôt être limitée que par les revendications qui suivent. Il est revendiqué ce qui suit: R E V E N D T C A T I O N S 1. Procédé de prospection pétrolière par résonance magnétique nucléaire d'un puits de forage pénétrant des formations de terrain, comportant la succession des étapes suivante: induction d'un champ magnétique statique dans une zone à l'intérieur desdites formations de terrain, ledit champ ayant une amplitude substantiellement uniforme dans une zone généralement cylindrique dans lesdites formations de terrain pénétrées par ledit puits de forage, ledit champ magnétique statique ayant un axe longitudinal substantiellement coaxial avec un axe dudit puits de forage, ledit champ magnétique statique ayant une amplitude substantiellement invariable le long dudit axe longitudinal, ledit champ magnétique statique ayant une direction substantiellement perpendiculaire audit axe longitudinal; génération d'un champ magnétique de fréquence radioélectrique dans ladite zone pour exciter des noyaux desdites formations de terrain, ledit champ magnétique de fréquence radioélectrique étant substantiellement parallèle audit axe longitudinal et symétrique autour dudit axe longitudinal; réception de signaux de résonance magnétique nucléaire à partir desdits noyaux excités, et calcul d'une sortie indicative de propriétés desdites formations de terrain à partir desdits signaux de résonance magnétique nucléaire reçus. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite étape de réception comporte l'induction par lesdits signaux de résonance magnétique nucléaire reçus à partir des noyaux excités de signaux à l'intérieur d'une bobine enroulée de telle sorte que les tours de ladite bobine reposent dans des plans substantiellement perpendiculaires audit axe longitudinal. 46 2753795 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite étape de réception comporte l'induction desdits signaux de résonance magnétique nucléaire reçus à partir des noyaux excités à l'intérieur d'une bobine de réception supplémentaire enroulée de telle sorte que les tours de ladite bobine de réception supplémentaire reposent dans des plans substantiellement parallèles audit axe longitudinal et substantiellement parallèles à un moment de dipôle total dudit champ magnétique statique. 4. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la variation sélective d'une fréquence dudit champ magnétique de fréquence radioélectrique. 5. Procédé selon la revendication 4, comprenant en outre la sélection de ladite fréquence dudit champ magnétique de fréquence radioélectrique de telle sorte que ladite zone comportant lesdites matières à analyser ait un diamètre deux fois plus grand qu'un diamètre dudit puits de forage évitant ainsi substantiellement l'excitation des noyaux de sodium dans un fluide disposé à l'intérieur dudit puits de forage. 6. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la génération dudit champ magnétique de fréquence radioélectrique à des fréquences substantiellement différentes, chacune desdites fréquences différentes correspondant à une grandeur substantiellement différente dudit champ magnétique statique, effectuant ainsi des ensembles de mesures de résonance magnétique nucléaire, chacun desdits ensembles de mesures correspondant à une zone substantiellement différente dans lesdites formations de terrain. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel lesdites fréquences substantiellement différentes correspondent chacune à des grandeurs substantiellement différentes dudit champ magnétique statique, de telle sorte qu'une première desdites grandeurs comporte un premier gradient d'amplitude substantiellement plus fort qu'un gradient d'amplitude de champ magnétique interne correspondant à l'intérieur d'une première zone correspondante dans lesdites formations de terrain, une deuxième desdites grandeurs comporte un deuxième gradient d'amplitude de champ magnétique substantiellement plus faible qu'une amplitude de gradient de champ magnétique interne correspondante à l'intérieur d'une deuxième zone correspondante dans lesdites formations de terrain. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ladite première zone correspond à un gradient d'amplitude dudit champ magnétique supérieur à30 Gauss/cm, ladite deuxième zone correspond à un gradient d'amplitude dudit champ magnétique inférieur à5 Gauss/cm. 9. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la génération dudit champ magnétique de fréquence radioélectrique à une première fréquence et la réception dudit signal de résonance magnétique nucléaire à partir desdits noyaux excités à une fréquence différente correspondant à une profondeur radiale de recherche différente de celle à laquelle lesdits noyaux ont été excités, fournissant ainsi une mesure de flux radial. 10. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la répétition desdites étapes d'induction dudit champ magnétique statique, de génération dudit champ magnétique de fréquence radioélectrique et de réception dudit signal de résonance magnétique nucléaire à une pluralité d'emplacements le long dudit puits de forage. 11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit champ magnétique statique -est plus long le long dudit axe longitudinal -qd'une longueur de ladite première zone le long dudit axe longitudinal, de telle sorte que lesdits 48 2753795 noyaux sont substantiellement aimantés pendant environ 5 fois leur temps de relâchement longitudinal. 12. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit champ magnétique de fréquence radioélectrique est généré à l'intérieur d'une zone qui est plus longue le long dudit axe longitudinal qu'une autre zone dans laquelle ledit signal de résonance magnétique nucléaire est détecté durant ladite étape de réception, de telle sorte que durant le temps d'un seul ensemble de mesures de résonance magnétique nucléaire ledit signal de résonance magnétique nucléaire est mesuré à partir de noyaux substantiellement complètement excités à la fréquence radioélectrique. 13. Appareil de diagraphie par résonance magnétique nucléaire, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 1 comprenant: un aimant pour induire un champ magnétique statique dans des formations de terrain pénétrées par un puits de forage, ledit aimant ayant un axe longitudinal substantiellement coaxial avec ledit puits de forage; ledit aimant ayant une aimantation substantiellement uniforme le long dudit axe longitudinal, ledit aimant ayant une direction d'aimantation substantiellement perpendiculaire audit axe longitudinal; un moyen pour générer un champ magnétique de fréquence radioélectrique dans ledit puits de forage et lesdites formations de terrain; et un moyen pour recevoir un signal de résonance magnétique nucléaire à partir des noyaux excités dans lesdites formations de terrain, ledit moyen de génération et ledit moyen de réception comportant au moins une bobine enroulée de telle sorte que les tours de ladite au moins une bobine reposent dans un plan substantiellement perpendiculaire audit axe longitudinal, ledit moyen de réception comportant un moyen pour fournir une sortie indicative de propriétés dudit puits de forage et desdites formations de terrain. 49 2753795 14. Appareil selon revendication 13, dans lequel ledit aimant et ladite au moins une bobine sont disposés dans un logement allongé adapté pour traverser ledit puits de forage. 15. Appareil selon la revendication 14, dans lequel ladite au moins une bobine formant ledit moyen de génération se compose d'une longueur active le long dudit axe longitudinal plus courte qu'une longueur sur laquelle ledit aimant a ladite aimantation substantiellement uniforme. 16. Appareil selon la revendication 15, dans lequel ledit moyen de réception se compose d'une longueur sensible le long dudit axe longitudinal plus courte que ladite longueur active dudit moyen de génération.