Brevet FR2763697A1 — publié le 19981127

La présente invention a trait aux instruments de détection et aux techniques de me- sure par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Plus spécialement, l'invention a trait aux instruments de diagraphie RMN et aux techniques de mesure pour sonder les forma- tions géologiques traversées par un puits ou forage. L'invention a trait également aux mé- thodes d'utilisation des mesures RMN pour déterminer les propriétés des formations géo- logiques. La description et l'arrière-plan de la présente invention sont abordés dans le con- texte de la diagraphie des forages parce que cette diagraphie est une application bien con- nue des techniques de mesure RMN, mais on doit explicitement comprendre que l'inven- Io tion n'est pas limitée au domaine de la diagraphie des forages. Les instruments RMN pour diagraphie de forages peuvent être utilisés pour déter- miner les propriétés des formations géologiques, comprenant le volume fractionnaire des pores (porosité), le volume fractionnaire du fluide mobile remplissant les pores des forma- tions géologiques et d'autres paramètres pétrophysiques. Les méthodes et techniques de mesure pour utilisation des mesures RMN pour déterminer le volume fractionnaire des pores, le volume fractionnaire du fluide mobile et d'autres paramètres pétrophysiques sont décrits, par exemple, dans Spin Echo Magnetic Resonance Logging: Porositv and Free Fluid Index Determination, M. N. Miller et al., Society of Petroleum Engineers paper n 20561, Richardson, TX, (1990) et dans Field Test of an Experimental Pulsed Nuclear Ma- fmetism Tool. C.E. Morriss et al, SPWLA Logging Symposium Transactions, paper GG (1993). L'instrument de diagraphie RMN comprend typiquement un aimant permanent pour induire un champ magnétique statique dans les formations géologiques. L'instrument com- prend également typiquement au moins une antenne transmettrice située près de l'aimant et conformée de telle sorte qu'une impulsion de puissance en radiofréquence (RF) acheminée à travers l'antenne, induise un champ magnétique RF dans les formations géologiques. Le champ magnétique RF est généralement orthogonal au champ magnétique statique Après au moins une impulsion RF, des tensions sont induites dans au moins une antenne réceptrice de l'instrument de diagraphie, par rotation processionnelle des axes de spin des noyaux d'hydrogène ou d'autres noyaux, par rapport au champ magnétique stati- que. L'antenne réceptrice est typiquement reliée à un circuit récepteur de l'instrument qui détecte et mesure les tensions induites. Dans une expérience RMN typique une séquence d'impulsions RF est appliquée à l'antenne transmettrice et une séquence de tensions est mesurée par l'antenne réceptrice (noter que certains instruments utilisent la même antenne pour la transmission et la récep- tion). L'amplitude des tensions détectées et les vitesses auxquelles les tensions détectées varient dans le temps sont en relation avec certaines propriétés pétrophysiques de la for- mation géologique. Un type d'instrument de diagraphie RMN est décrit, par exemple dans le brevet U.S-3.597.681 (Huckbay et al.) L'instrument décrit dans le brevet '681 (Huckbay et al) a plusieurs inconvénients, dont l'un est que la zone de champ magnétique statique unidirec- tionnelle n'est pas homogène le long de l'axe du puits de forage. De façon pratique, les instruments de diagraphie doivent typiquement pouvoir se déplacer axialement le long du puits de forage tout en effectuant des mesures. Au cours du temps nécessaire pour faire une mesure RMN typique, la zone sensible générée dans la formation géologique par l'ins- trument de diagraphie sera modifiée dans sa position, ce qui empêchera la mesure d'être parachevée. Un inconvénient particulier de l'instrument décrit dans le brevet Huckbay et al i0 '681 est qu'une partie significative des signaux RMN provient du fluide remplissant le puits de forage. Un autre inconvénient de l'instrument décrit dans le brevet '681 (Huckbay et al.) est que l'antenne RF est dirigée depuis un seul côté de l'instrument et par conséquent n'uti- lise qu'une petite fraction du champ magnétique unidirectionnel qui est à la fois cylindri- que et symétrique. Cela a pour résultat une utilisation inefficace de l'aimant permanent de l'instrument. Encore un autre inconvenant de l'instrument décrit dans le brevet '681 est que l'an- tenne est soumise à une intensité importante du champ magnétique statique et, par consé- quent, peut avoir une quantité inacceptable de résonance magnétoacoustique. Un autre inconvénient de l'instrument décrit dans le brevet '681 (IIuckbay et al.) est que le champ magnétique RF chute en amplitude avec la puissance trois de la distance séparant l'instrument de la zone sensible puisque l'antenne peut être modelisée comme équivalent à un dipôle magnétique tridimensionnel. Une telle antenne est couplée à une petite partie du champ unidirectionnel dans son voisinage proche. Cela a pour résultat un rapport signal/bruit extrêmement faible. Un autre type d'instrument RMN de diagraphie de puits est décrit dans le brevet US4.350.955 (Jackson et al). L'instrument décrit dans le brevet '955 (Jackson et al.) com- prend des aimants permanents configurés pour induire dans les formations géologiques un champ magnétique qui présente dans un volume torique une intensité de champ magnéti- que sensiblement uniforme. Un inconvénient particulier de l'instrument décrit dans le bre- vet '955 (Jackson et al.) est que l'épaisseur du volume torique est très petite par rapport aux vitesses typiques de déplacement axial des instruments de diagraphie au cours des opéra- tions de mesure. Les instruments de diagraphie, afin de pouvoir être commercialisables, doivent typiquement pouvoir se déplacer axialement le long du puits de forage à des vites- ses au moins égales à environ dix pieds (3,04 m) par minute. Le temps nécessaire pour effectuer un ensemble de mesures par écho de spin RMN typique peut aller jusqu'à plu- sieurs secondes. L'instrument de diagraphie RMN est donc susceptible de se déplacer sur une distance substantielle durant un cycle de mesures. Les mesures effectuées par l'instru- ment décrit dans le brevet '955 (Jackson et al.) sont donc sujettes à erreur selon la manière dont l'instrument est déplacé au cours des opérations de diagraphie, puisque l'antenne ne serait pas positionnée suffisamment longtemps pour être sensible au même volume torique qui a été aimanté au début d'un quelconque cycle de mesures. Un autre inconvénient de l'instrument décrit dans le brevet '955 (Jackson et al) est qu'il n'élimine aucun signal RMN provenant du fluide remplissant le puits de forage. Un autre inconvénient encore de l'instrument décrit dans le brevet '955 (Jackson et al.) est que le champ magnétique statique de forme torique est soumis à des variations d'intensité de champ en même temps que l'instrument est soumis à des variations de la température ambiante et à des variations du champ magnétique terrestre. L'antenne de l'instrument du brevet '955 (Jackson et al). est accordée sur une seule fréquence. Si l'inten- sité du champ magnétique statique du volume torique varie, l'antenne peut ne plus être sensible aux signaux RMN provenant du volume torique. En utilisant l'instrument du bre- vet '955 (Jackson et al.),il est difficile de compenser la fréquence du champ magnétique RF is en fonction des changements d'intensité du champ magnétique statique à l'intérieur du vo- lume torique. Il existe des inconvénients supplémentaires à l'instrument décrit dans le brevet Jackson et al '955 Premièrement des pièces polaires magnétiques sont opposées les unes aux autres. Cela a pour résultat un effet important de désaimantation qui nécessite que le matériau magnétique ait une force très coercitive. Cette exigence est en opposition directe avec l'exigence de la forte aimantation résiduelle et de la forte stabilité en température de l'aimant permanent Deuxièmement, les pièces polaires d'aimant sont espacées l'une de l'autre et sont éloignées du volume torique, ce qui rend l'utilisation de l'aimant permanent moins efficace. Troisièmement, l'antenne utilisée dans l'instrument '955 Jackson a une ef- ficacité moindre en raison du faible couplage électromagnétique entre l'antenne et la for- mation géologique à la fréquence résonante pour l'expérimentation RMN. Quatrièmement l'antenne est située dans un champ magnétique statique relativement important, lequel sti- mule la résonance magnétoacoustique dans l'antenne. Cinquièmement, pour une technique de mesure RMN qui utilise un champ magnétique statique homogène, les variations de la position relative de l'instrument par rapport au champ magnétique terrestre peut causer une perturbation significative de l'homogénéité de la zone torique. Un autre type d'instrument de diagraphie RMN de forage est décrit dans le brevet U.S.4.717.876 (Masi et al.). L'instrument décrit dans le brevet Masi et al. '876 a amélioré l'homogénéité du volume torique comparativement à l'instrument décrit dans le brevet Jackson et al'955, mais a fondamentalement les mêmes inconvénients que l'instrument du brevet '955. Un autre type d'instrument RMN de diagraphie de forage est décrit dans le brevet U.S-4.629.986 (Clow et al.). Cet instrument fournit un rapport signal/bruit amélioré com- paré à l'instrument de Jackson et al '955 grâce à l'incorporation de ferrite de forte perméa- bilité magnétique dans l'antenne. Un accroissement de la stabilité est obtenu en accomplis- sant des mesures RMN dans un champ magnétique statique qui présente un gradient de champ. Toutefois, l'instrument décrit dans le brevet Clow et al '986 a les inconvénients suivants: puisque les propriétés magnétiques de la plupart des matériaux à aimantation permanente sont dépendantes de la température, la zone sensible n'est stable ni dans sa forme ni dans l'intensité du champ magnétique. La zone sensible n'a qu'une longueur de quelques pouces (=2,5 cm) dans la direction longitudinale, ce qui nécessite que l'instru- ment soit pratiquement stationnaire au cours du cycle de mesure RMN. Les pièces polaires o10 d'aimant sont substantiellemrnt espacées les unes des autres et éloignées de la zone sensi- ble, ce qui rend l'utilisation du matériau magnétique permanent inefficace. L'antenne est située dans un champ magnétique relativement fort, ce qui stimule la résonance magnéto- acoustique de l'antenne. La ferrite de haute perméabilité magnétique de l'antenne est située dans un champ magnétique relativement fort, ce qui peut saturer la ferrite et réduire son s15 efficacité. La ferrite douce disposée dans un champ magnétique statique est aussi une im- portante source de résonance magnétostrictive consécutive à une impulsion RF à travers l'antenne. Dans la disposition de l'aimant du brevet Clow et al '986, le champ de désai- mantation est relativement important, ce qui nécessite un matériau magnétique ayant une force coercitive élevée. Cette exigence est opposée à la forte aimantation résiduelle et à la forte stabilité en température des propriétés magnétiques, également requises du matériau magnétique permanent. Finalement, le champ magnétique statique dans les formations géologiques est à la résonance seulement d'environ 10 Gauss et tourne à 360 dans un plan perpendiculaire à l'axe du puits de forage. Pour cette amplitude de champ magnétique sta- tique, l'amplitude du champ magnétique terrestre, d'environ 0.5 Gauss présente une pertur- bation significative de la force globale du champ. Un autre type d'instrument RMN de diagraphie de forage décrit dans le brevet U.S- 4.717.878 (Taicher et al.) prévoit une résolution azimutale par rapport à l'axe du puits de forage et une réduction des signaux parasites à partir du fluide du puits de forage. Toute- fois, l'instrument décrit dans le brevet Taicher et al '878 présente plusieurs inconvénients. Puisque les propriétés magnétiques du matériau magnétique permanent utilisé dans cet instrument sont dépendantes de la température, la zone sensible n'est stable ni sans sa forme ni dans l'intensité du champ magnétique. L'antenne est située à l'intérieur d'un champ magnétique relativement fort, ce qui stimule la résonance magnétoacoustique de l'antenne. Dans la disposition de l'aimant de l'instrument décrit dans le brevet Taicher et al '878, le champ de désaimantation est très fort, ce qui nécessite un matériau magnétique ayant une force coercitive élevée. Cette exigence est directement opposée à une aimanta- tion résiduelle forte et à une stabilité élevée en température des propriétés magnétiques requises de l'aimant permanent d'un instrument de diagraphie. s En raison des inconvénients des conceptions précédentes des instruments RMN de diagraphie de puits, aucun d'eux n'a été utilisé comme instrument de diagraphie de puits accepté commercialement. Les instruments de diagraphie acceptés commercialement en comprennent un qui est décrit dans le brevet U.S-4.710.713 (Taicher et al.). L'instrument décrit dans le brevet '713 Taicher et al. comprend un ensemble d'aimant permanent de forme générale cylindrique qui induit un champ magnétique statique ayant une intensité de champ magnétique sensiblement uniforme à l'intérieur d'un volume cylindrique annulaire des formations géologiques. L'instrument décrit dans le brevet Taicher et al.'713 comporte toutefois plusieurs inconvénients. Premièrement, l'antenne induit un champ magnétique RF 1o dans les formations géologiques entourant l'instrument, qui décroît en intensité avec le carré de la distance radiale depuis l'aimant permanent. De plus une partie significative de l'énergie RF peut être perdue à l'intérieur du fluide du puits de forage s'il est électrocon- ducteur. Parce que le rapport signal/bruit des mesures RMN faites dans un gradient de champ magnétique est typiquement en rapport avec l'intensité du champ magnétique RF, l'instrument décrit dans le brevet Taicher et al '713 a des exigences en matière de puissance très importantes, et peut présenter des difficultés pour obtenir des mesures ayant un rapport signal/bruit suffisant, à des distances radiales substantielles depuis l'instrument. Un autre inconvénient de l'instrument du brevet Taicher et al. '713 est que la con- ception optimale de l'aimant et de l'antenne RF, en vue d'optimiser le rapport signal/bruit exige que les conditions de résonance magnétique nucléaire soient satisfaites à une fré- quence relativement importante. Puisque les pertes en énergie RF du fluide électrocon- ducteur dans le puits de forage sont proportionnelles au carré de la fréquence, la mise en oeuvre de l'instrument de Taicher et al '713 est limitée à l'utilisation dans des fluides de conductivité relativement faible à l'intérieur du puits de forage. Encore un autre inconvénient de l'instrument du brevet Taicher et al '713 est que l'antenne est située dans un champ magnétique statique relativement fort qui est perpendi- culaire à une direction de passage du courant RF dans l'antenne transmettrice et par consé- quent, stimule la résonance magnétoacoustique de l'antenne transmettrice. Un autre ins- trument de diagraphie RMN, accepté commercialement, est décrit dans le brevet U.S- 5.055.787 (Kleinberg et ai.) Cet instrument de diagraphie comporte des aimants perma- nents disposés pour induire un champ magnétique dans la formation géologique ayant un gradient de champ sensiblement nul à l'intérieur d'un volume sensible prédéterminé. Les aimants sont disposés dans une partie du boîtier d'instrument qui est mis typiquement en contact avec la paroi du puits de forage. L'antenne dans cet instrument est positionnée dans un évidement situé extérieurement au boîtier de l'instrument, ce qui permet de construire le boîtier d'instrument dans un matériau très résistant tel que l'acier. Un inconvénient de l'instrument décrit par Kleinberg et al. dans le brevet '787 est que son volume sensible n'est écarté que de 0,8 cm de la surface de l'instrument et ne s'étend radialement vers l'extérieur de la surface de l'instrument que sur environ 2,5 cm. Les mesures effectuées par l'instru- ment sont donc sujettes à une erreur importante causée par, entre autres, la rugosité de la paroi du puits de forage, par des dépôts de la phase solide de la boue de forage (appelés "gâteau de boue") sur la paroi du puits de forage en épaisseur quelconque, et par le contenu du fluide de la formation dans la zone envahie. Un autre inconvénient de l'instrument décrit dans le brevet Kleinberg et al. '787 a trait au matériau magnétique permanent. Etant donné que les pièces polaires de l'aimant sont opposées les unes aux autres, il y a un important effet de désaimantation qui exige un matériau magnétique permanent ayant une importante force coercitive. Cette exigence est opposée à la forte aimantation résiduelle et à l'importante stabilité en température des pro- priétés magnétiques requises de l'aimant permanent. Un autre instrument de mesure RMN qui peut avoir une application dans la diagra- phie de puits est décrit dans le brevet U.S.-5.572.132 (Pulyer et al.). Cet instrument com- prend un aimant permanent pour induire un champ magnétique polarisé le long de l'axe longitudinal de l'instrument, et des bobines d'antenne disposées à l'extérieur de la périphé- rie de l'aimant. L'instrument décrit dans le brevet Pulyer et al. '132, comme la plupart des instruments RMN pour diagraphie de puits de l'art antérieur, a un inconvénient commun qui est expliqué, par exemple, dans le brevet US-5.332.967 (Shporer). Cet inconvénient a trait à un déphasage significatif du signal RMN, ce qui conduit à une distorsion significa- tive de la hauteur du signal RMN et peut même conduire à une disparition complète du signal RMN, lorsque l'instrument de diagraphie se déplace dans une direction le long d'un gradient d'amplitude du champ magnétique statique. Dans la pratique actuelle de diagra- phie de puits, le déphasage et la réduction du signal peuvent même être pire que ce qui est suggéré par le brevet '967 Shporer du fait que la vitesse de diagraphie peut être variable, comme il est compris par les hommes de l'art de la diagraphie des puits. L'invention vise un instrument de diagraphie par résonance magnétique nucléaire, comprenant un aimant pour induire un champ magnétique statique dans les formations géologiques entourant un puits de forage pénétrant les formations géologiques à analyser. Le champ magnétique statique est polarisé généralement le long de l'axe du puits de fo- rage. Le champ magnétique statique a un gradient longitudinal maximal prédéterminé et un gradient d'amplitude radial maximal prédéterminé de telle sorte que les signaux ne se- ront pas sévèrement altérés par le mouvement de l'instrument le long et à l'intérieur du puits de forage. Le gradient radial maximum est inversement relié à la vitesse maximale attendue du mouvement latéral de l'instrument de diagraphie. Le gradient radial minimal devrait être suffisant pour surmonter les effets du champ magnétique terrestre. L'instru- ment comporte une antenne transmettrice pour générer un champ magnétique en radiofré- quence pour exciter les noyaux dans les formations à analyser en faisant passer un courant en radiofréquence dans l'antenne transmettrice. L'instrument comporte une antenne récep- trice pour détecter des signaux de résonance magnétique nucléaire à partir des noyaux ex- cités. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, l'antenne transmettrice et l'antenne réceptrice comprennent une paire de bobines identiques tournées à 90 l'une par rapport à l'autre. La paire de bobines transmettrice est utilisée pour générer un champ ma- gnétique RF polarisé de façon circulaire et la paire de bobines réceptrices est utilisée pour réaliser la détection de la phase sensible en quadrature des signaux RMN. Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, l'antenne transmettrice est plus courte dans la direction de déplacement de l'instrument que l'étendue du champ ma- l0 gnétique statique d'un volume sensible d'o proviennent les signaux RMN.. L'antenne ré- ceptrice est plus courte le long de la direction du déplacement que l'antenne transmettrice. Ces caractéristiques permettent à l'instrument de faire des mesures à partir de noyaux en- tièrement polarisés et excités et par la radiofréquence même lorsque l'instrument se dé- place le long du puits de forage tout en effectuant des mesures. L'invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la des- cription qui va être faite de formes préférées de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles: La figure I illustre un instrument de diagraphie par Résonance Magnétique Acous- tique (RMN) disposé dans un puits de forage traversant des formations géologiques. La figure 2 illustre la sonde RMN de l'instrument de la figure 1 de manière plus détaillée. La figure 3A illustre en détail une antenne transmettrice pour la transmission cir- culaire polarisée. La figure 3B illustre en détail une antenne réceptrice pour la détection de la phase sensible à deux canaux en quadrature. La figure 4 illustre un bloc-diagramme des fonctions de l'instrument RMN de la présente invention La figure 5 est une représentation graphique du champ magnétique statique et en radiofréquence (RF). La figure 6A est un graphique du champ magnétique statique induit par l'aimant à l'intérieur du volume sensible La figure 6B est un graphique plus détaillé qu'en figure 6A du champ magnétique statique induit par l'aimant à l'intérieur du volume sensible. La figure 7 est un dessin détaillé de l'aimant. La figure 8 est un graphique plus détaillé qu'en figure 6B du champ magnétique statique induit par l'aimant à l'intérieur du volume sensible. 1. Configuration de l'instrument La figure 1 montre un instrument de diagraphie disposé dans un puits de forage 22 percé à travers des formations géologiques 23, 24, 26, 28 pour effectuer des mesures des propriétés des formations géologiques 23, 24, 26, 28. Le puits de forage 22 de la figure I est rempli typiquement par une suspension de liquide 34 connu dans l'art sous le nom de "boue de forage". Une zone à l'intérieur des formations géologiques 26 dans laquelle la résonance magnétique nucléaire (RMiN) est excitée par l'instrument connue comme "volume sensible", est désigné dans sa généralité par 58 et a une forme générale cylindri- que. Un train d'instruments de diagraphie 32, qui peut inclure l'instrument RMN con- forme à l'invention, est typiquement descendu 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 de fn'importe quel type connu de l'art. Le train d'instruments 32 peut être con- necté électriquement à un équipement de surface 54 par un conducteur électrique isolé (non représenté en figure 1) faisant partie du câble 30. L'équipement de surface 54 peut comporter une partie d'un système de télémétrie 38 pour communiquer des signaux de commande et des données entre le train d'instruments 32 et un ordinateur 40. L'ordinateur peut aussi comporter un enregistreur de données 52 pour enregistrer les mesures réali- sées par l'instrument et transmises à l'équipement de surface 54. Une sonde RMN 42 conforme à l'invention peut être incluse dans le train d'instru- ments 32. Le train d'instruments 32 est de préférence centré à l'intérieur du puits de forage 22 au moyen d'un centreur supérieur 56 et d'un centreur inférieur 57 fixés au train d'ins- trumnents 32 à des emplacements espacés axialement. Les centreurs 56, 57 peuvent être de n'importe quel type connu de l'art tel que des ressorts en arc. Des circuits de mise en oeuvre de la sonde RMN 42 peuvent être situés à l'intérieur d'une cartouche électronique RMN 44. Les circuits peuvent être connectés à la sonde RMN 42 au moyen d'un connecteur 50. La sonde RMN 42 est typiquement située à l'intérieur d'un logement protecteur 43 qui est conçu pour mettre à l'abri de la boue de forage 34 l'in- térieur de la sonde 42. La fonction de la sonde 42 sera expliquée ultérieurement. D'autres types de capteurs de diagraphie (non représentés séparément pour des rai- sons de clarté de l'illustration de la figure 1) peuvent faire partie du train d'instruments 32. Comme cela est représenté en figure 1, un capteur de diagraphie supplémentaire 47 peut être placé au-dessus de la cartouche électronique RMN 44. D'autres capteurs de diagra- phie, tels que ceux représentés en 41 et 46 peuvent être placés au niveau ou au-dessous du centreur inférieur 57. Les autres capteurs 41, 46, 47 peuvent être de types connus de l'homme de l'art et peuvent inclure, sans s'y limiter, des détecteurs de rayons gamma, des capteurs de densité globale de la formation ou des détecteurs de porosité à neutrons. En variante des parties de l'électronique RMN peuvent être placées à l'intérieur des cartouches électroniques qui font partie d'autres capteurs de diagraphie. Les emplacements des autres capteurs 41, 46, 47 représentés en figure 1 sont une question de commodité pour le con- cepteur du système et ne doivent pas être considérés comme une limitation à l'invention. La figure 2 montre la sonde RMN 42 de manière plus détaillée. La sonde RMN 42 s comprend de préférence un ensemble d'aimants permanents ou électroaimants générale- ment cylindriques 60. L'ensemble d'aimants 60 peut inclure au moins un aimant permanent 62, lequel s'étend de manière générale le long d'un axe d'aimant 80 et a de préférence une section transversale sensiblement circulaire perpendiculaire à l'axe d'aimant 80. L'axe d'aimant 80 est positionné de préférence coaxialement à un axe 76 du puits de forage 22. En alternance une pluralité d'aimants permanents peuvent être utilisés pour réaliser l'en- semble d'aimant 60. Pour la clarté de la description de l'invention, un ou plusieurs des ai- mants permanents 62 seront considérés ensemble et référencés comme l'aimant permanent 62, et leur axe commun 80 et l'axe du puits de forage 76, seront identifiés conjointement comme axe longitudinal, représenté d'une manière générale par 78. L'aimant permanent 62 a de préférence une aimantation sensiblement uniforme le long de l'axe longitudinal 78. La direction d'aimantation de l'aimant 62, représenté par 82 est de préférence parallèle à l'axe longitudinal 78. Les dimensions suggérées pour l'aimant permanent 62 le long de la section transversale perpendiculaire à l'axe de l'aimant 80,pour générer la forme préférée d'un champ magnétique statique à l'intérieur du volume sensible 58 sera expliqué ultérieurement. Une caractéristique essentielle de l'aimant 62 est que la direction du champ magnétique statique induit par l'aimant 62 à l'intérieur du volume sen- sible 58 est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 78. Le matériau magnétique permanent à partir duquel est fait l'aimant permanent de- vrait être généralement transparent à la radiofréquence, de telle sorte qu'une antenne utili- sée pour générer un champ magnétique en radiofréquence puisse être située sur la surface extérieure de l'aimant permanent 62, comme cela sera expliqué ultérieurement. Un type de matériau magnétiquex transparent à l'énergie en radiofréquence est un matériau ferritique tel que celui vendu sous le nom de marque "Spinalor" et fabriqué par Ugomag, 405 Elm st., Valparaiso, IN, ou autre matériau ferritique vendu sous le nom de marque "Permadure" et fabriqué par Phillips, 230 Duffy Ave., Nicksville, N.Y.. Ces matériaux ne sont décrits qu'à titre d'exemples de matériaux d'aimant permanent convenables et n'ont pas pour signi- fication une limitation de l'invention. La sonde RMN 42 comprend également une antenne transmettrice 67, qui peut comprendre un ou plusieurs enroulements de bobines comme cela sera expliqué ultérieu- rement plus en détail, de préférence disposés sur la surface extérieure de l'aimant perma- nent 62. Le courant alternatif en radiofréquence (RF) traversant l'antenne transmettrice génère un champ magnétique RF dans les formations géologiques (telles que 26 en figure 1). Le champ magnétique RF généré par le courant dans l'antenne transmettrice 67 a des directions de champ sensiblement perpendiculaires à l'axe longitudinal 78 à l'intérieur du volume sensible 58. La longueur globale de l'antenne transmettrice 67 parallèle à l'axe longitudinal 78 devrait être sensiblement plus longue que sa longueur perpendiculaire à l'axe longitudinal s 78, de telle sorte que l'antenne transmettrice 67 puisse être modelisée comme un dipôle magnétique bidimensionnel. Un dipôle magnétique bidimensionnel peut générer un champ magnétique d'amplitude RF sensiblement égale dans le volume sensible 58. En outre, la longueur globale de l'antenne transmettrice 67 parallèle à l'axe longitudinal 78 devrait être sensiblement plus courte dans la direction du mouvement, représentée de manière générale o par la flèche 81, de la sonde 42 que la longueur globale de l'aimant permanent 62 le long de l'axe longitudinal 78, comme il sera expliqué ultérieurement. La sonde RMN 42 peut aussi comprendre une antenne réceptrice 70, qui peut être formée à partir d'un ou plusieurs enroulements de bobines, comme il sera expliqué ulté- rieurement plus en détail, de préférence disposés sur la surface extérieure de l'aimant per- manent 62. De préférence, l'antenne réceptrice 70 a une longueur globale parallèle à l'axe longitudinal 78 qui est inférieure à la longueur globale de l'antenne transmettrice 67 dans la direction de mouvement 81 de la sonde 42. Comme conséquence nécessaire, la longueur globale de l'antenne réceptrice 70 parallèle à l'axe longitudinal 78 devrait être sensiblement plus courte dans la direction du mouvement 81 que la longueur de l'aimant permanent 62 le long de l'axe longitudinal 78. Une propriété particulière de la disposition de l'antenne réceptrice 70, telle que décrite ici est que l'antenne réceptrice 70 est sensiblement orthogo- nale, et en conséquence substantiellement insensible, au champ magnétique RF généré directement par l'antenne transmettrice 67. Cette insensibilité au champ RF direct permet à l'antenne réceptrice 70 de fournir à l'instrument de l'invention un "temps mort" très court, tandis que le courant circulant à travers l'antenne transmettrice 67 décroît, comme il sera expliqué ultérieurement. En altemrnance, l'antenne transmettrice 67 peut être reliée aux cir- cuits utilisés pour lui appliquer la puissance RF et par conséquent être utilisée pour générer un champ magnétique RF polarisé de façon circulaire dans le volume sensible 58. Un champ magnétique RF polarisé de façon circulaire utilise seulement la moitié de la puis- sance RF, pour une intensité donnée de champ RF que celle nécessaire à un champ ma- gnétique RF polarisé linéairement, comme il sera expliqué ultérieurement. Comme il sera expliqué ultérieurement, l'antenne transmettrice 67 peut être reliée aux circuits récepteurs pour permettre la détection de deux signaux en quadrature l'un par rapport à l'autre qui sont induits par la résonance magnétique nucléaire à l'intérieur du volume sensible 58. L'aimant permanent 62, l'antenne transmettrice 67 et l'antenne réceptrice 70 sont de préférence logés à l'intérieur d'un boîtier protecteur 43 non-ferromagnétique et transparent à la radiofréquence. De tels boîtiers et des composants supplémentaires (non représentés) l1 pour mettre à l'abri de la boue de forage sous forte pression hydrostatique sont familiers aux hommes de l'art. 2. Montage des antennes transmettrice et réceptrice La figure 3A illustre une forme de réalisation de l'antenne transmettrice 67 qui améliore la performance de l'instrument de l'invention. La transmission d'une investigation RMN nécessite un champ magnétique RF polarisé "rotatoire" ou polarisé circulairement. Une façon de transmettre ce type de champ consiste à appliquer un champ polarisé linéai- rement lequel peut être imaginé comme à deux composants tournant en sens contraire. Seul un composant est utile dans l'investigation RMN et le second est redondant. Cela gas- lo pille la moitié de la puissance RF appliquée. Dans la problématique de la diagraphie des forages, la puissance disponible est limitée, et par conséquent, son économie est très im- portante. En alternance, la puissance RF peut être reportée sur l'amélioration du rapport signal/bruit. La forme de réalisation représentée en figure 3A comprend une antenne transmet- Is trice (67 en figure 2) qui comprend une première bobine transmettrice 85 et une seconde bobine transmettrice 86. Ces bobines 85, 86 sont de conception sensiblement identique mais sont tournées à 90 l'une par rapport à l'autre autour de l'axe longitudinal 78. La pre- mière bobine 85 induira un champ magnétique polarisé dans sa généralité le long de la ligne 85A lorsque le courant le traverse. De façon similaire la seconde bobine 86 induira un champ magnétique qui est polarisé dans sa généralité le long de la ligne 86A lorsque le courant le traverse. Les lignes de polarisation 85A et 86A sont sensiblement orthogonales l'une par rapport à l'autre et à l'axe longitudinal 78. Il y a des avantages supplémentaires à avoir deux bobines RF séparées orthogona- les l'une par rapport à l'autre lorsque les deux bobines génèrent un champ magnétique RF orthogonal au champ magnétique statique dans la zone sensible 58. Premièrement, séparer * orthogonalement la bobine transmettrice de la bobine réceptrice orthogonale peut permet- tre une optimisation individuellement. Deuxièmement, on améliore potentiellement le rap- port signal/bruit par un facteur de /2 pour une certaine quantité donnée de puissance ra- diofréquence passant à travers les bobines. Cette amélioration du rapport signal/bruit peut être réalisée par une technique connue de l'art de la mesure RMN comme détection de la phase sensible à deux canaux en quadrature La conception détaillée et le montage néces- saire à l'utilisation de la transmission orthogonale et de la réception de la phase sensible à deux canaux en quadrature au moyen d'un réseau de déphasage est décrite, par exemple dans C.-N. Chen et al, dans Biomedical Magnetic Resonance Technology, p. 149, Adam Hilger, (1989). 3. Bloc diagramme des fonctions des circuits de l'instrument La figure 4 illustre, dans sa forme générale, la sonde RMN 42 et un bloc dia- gramme fonctionnel de l'instrument RMN de diagraphie conforme à la présente invention. Un circuit adaptateur transmetteur/récepteur (T/R) 45 peut être disposé à l'intérieur du boîtier 43. Le circuit adaptateur T/R 45 comprend typiquement une série de condensateurs de résonance (non représentés séparément), un commutateur transmetteur/récepteur (non représenté séparément) et à la fois le circuit adaptateur "verstransmetteur" et "vers- récepteur". Le circuit adaptateur T/R 45 peut être couplé à la fois à un amplificateur 74 de puissance radiofréquence (RF) et à un préamplificateur récepteur 73. Bien que montré comme étant situé à l'intérieur du boîtier 43 le circuit 45 adaptateur T/R, l'amplificateur 74 de puissance RF et le préamplificateur récepteur 73 peuvent de manière alternative, être situés à l'extérieur du boîtier 43 à l'intérieur du centreur supérieur (56 en figure 1) ou à l0 l'intérieur de la cartouche électronique RMN (44 en figure 1). Les emplacements du circuit adaptateur T/R 45, de l'amplificateur 74 de puissance RF et du préamplificateur récepteur 73 ne doivent pas être interprétés comme une limitation à l'invention. Une partie du montage de commande de l'instrument de diagraphie RMN com- prend un ordinateur "de fond" 92, qui entre autres fonctions fournit des signaux de com- mande à un programmateur d'impulsions 91. L'ordinateur 92 et le programmateur d'impul- sions 91 peuvent aussi être situés à l'intérieur du centreur supérieur 56 ou dans la cartouche électronique 44 RMN. Le programmateur d'impulsions 91 contrôle le réglage et le fonc- tionnement d'une source 93 de signal RF à fréquence variable. Un pilote RF 94 reçoit une entrée depuis la source RF 93 à fréquence variable et délivre une sortie à l'amplificateur de puissance RF 74. L'amplificateur de puissance RF 74 délivre un signal de puissance élevée pour piloter l'antenne transmettrice 67 en vue de générer un champ magnétique RF à l'in- térieur du volume sensible (58 à la figure 1). L'amplificateur de puissance RF 74 peut être relié électriquement (typiquement par le commutateur à l'intérieur du circuit adaptateur T/R 45) à l'antenne transmettrice 67 au cours de la transmission des impulsions de puis- sance RF. Pour le mode de transmission polarisé circulaire décrit précédemment, le circuit adaptateur 45 T/R peut comprendre un séparateur à deux voies (non représenté séparé- ment) pour séparer la puissance RF de l'amplificateur 74 en deux canaux égaux et séparés. Un canal peut être directement relié à la première bobine transmettrice (85 en figure 3A). Le second canal délivre à la seconde bobine transmettrice (86 sur la figure 3A) la puis- sance à travers un déphaseur de puissance à 90 (non représenté séparément) qui peut être situé dans le circuit adaptateur T/R 45. Au cours de la réception des signaux RMN induits, l'antenne réceptrice 70 peut être reliée électriquement au préamplificateur récepteur 73 au moyen du commutateur du cir- cuit adaptateur T/R 45. La sortie du préamplificateur récepteur RF 73 est fournie à un ré- cepteur RF 89. Le récepteur RF 89 reçoit aussi une entrée de référence de phase à partir du déphaseur 98. Le déphaseur 98 reçoit une entrée de référence en phase primaire à partir de la source de fréquence variable RF 93. Le récepteur RF 89 peut comprendre la possibilité de détection en quadrature. Le récepteur RF 89 fournit une sortie à un convertisseur analo- gique numérique ("A/D") 96. La sortie du convertisseur A/D 96 peut être stockée dans un tampon 97 jusqu'à ce qu'elle soit requise pour être utilisée par l'ordinateur de fond 92. De manière alternative, le contenu du tampon 97 peut être dirigé directement vers une partie de fond d'une unité de télémétrie 99 pour transmission à l'équipement de surface (54 en figure 1). En altemrnance, pour la détection de la phase sensible à deux canaux en quadrature, l'antenne réceptrice 70 peut être construite conformément à la figure 3B. L'antenne récep- trice 70 représentée en figure 3B comprend une première bobine réceptrice 71 et une se- lo conde bobine réceptrice 72. Ces bobines 71, 72 sont de conception sensiblement identique Fpi mais sont to es à 90 l'une par rapport à l'autre autour de l'axe longitudinal 78. La RMN du volume sensible 58 induit un premier signal dans la première bobine de réception 71 et induit un second signal, qui a un déphasage de 90 par rapport au premier signal, dans la seconde bobine réceptrice 72. Les bobines 71 et 72 peuvent être reliées électriquement au préamplificateur récepteur 73 au moyen du commutateur du circuit adaptateur 45 T/R. Comme il est compris des hommes de l'art de la RMN, la détection de la phase sensible à deux canaux en quadrature exige deux canaux indépendants et sensiblement égaux pour les circuit adaptateur T/R 45, préamplificateur récepteur 73, récepteur RF 89, convertis- seur A/D 96 et pour le tampon 97. L'ordinateur de fond 92 préretraite typiquement les données à partir du tampon 97 et transfère les données prétraitées à la partie de fond du système de télémétrie, représenté dans sa généralité par 99. La partie de fond du système de télémétrie 99 transmet les don- nées prétraitées à la partie "de tête" de l'unité de télémétrie (38 en figure 1) situé dans l'équipement de surface (54 en figure 1). L'unité de télémétrie 38 transfèere les données à l'ordinateur de surface (40 en figure 1) pour calculer et présenter les données de sortie de diagraphie de puits désirées pour un usage et une analyse ultérieurs, comme il est compris des hommes de l'art. Tous les éléments décrits ici, et tels que représentés en figure 4, à l'exception de l'antenne transmettrice 67, de l'ensemble d'aimant 60 et de l'antenne réceptrice 70 peuvent à la convenance du concepteur du système être disposés à l'intérieur du boîtier 43, du centreur supérieur (56 en figure 1) ou de la cartouche électronique RMN (44 en figure 1). Ces mêmes éléments peuvent être alternativement situés à la surface du sol, par exemple dans l'équipement de surface 54, en utilisant le câble (30 à la figure 1) pour la transmission de la puissance électrique et des signaux à l'antenne transmettrice 67. 4. Géométrie des champs magnétique statique et magnétique RF La figure 5 illustre également le champ magnétique statique et le champ magnéti- que RF créé par l'instrument de diagraphie RMN de l'invention. Comme il a été expliqué précédemment l'aimant permanent 62 a de préférence une aimantation sensiblement uni- forme le long de l'axe longitudinal 78. La direction d'aimantation (82 en figure 2) de l'ai- mant 62 est de préférence parallèle à l'axe longitudinal 78. La direction du champ magné- tique statique à l'intérieur du volume sensible 58 induit par l'aimant permanent 62, comme représenté par les flèches 110, est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 78 et opposée à la direction de l'aimantation (82 en figure 2) de l'aimant 62. Les moments magnétiques nucléaires du matériau à analyser (la formation géologique située à l'intérieur du volume sensible 58) sont sensiblement alignés avec la direction du champ magnétique statique. Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, la direction d'un champ magnétique RF polarisé de façon linéaire, généré par l'antenne transmettrice 67, représenté par les flèches 120, à l'intérieur du volume sensible 58 est sensiblement perpendiculaire au champ magnétique statique en n'importe quel point à l'intérieur du volume sensible 58. Une telle disposition du champ magnétique est conventionnelle dans les investigations RMN. La direction du champ magnétique statique est également sensiblement symétrique autour de l'axe longitudinal 78. L'amplitude du champ magnétique statique est, par consé- quent sensiblement symétrique autour de l'axe longitudinal 78. Le champ magnétique sta- tique présente un gradient d'amplitude à l'intérieur du volume sensible 58 qui est égale- ment symétrique autour de l'axe longitudinal 78 et est dirigé sensiblement radialement vers l'intérieur en direction de l'axe longitudinal 78. Comme résultat de cette structure de champ magnétique il n'y a seulement qu'une surface cylindriqueextérieure à l'aimant per- manent 62 qui a une amplitude de champ magnétique statique particulière (ignorant tout effet d'extrémité de l'aimant 62) Il s'ensuit qu'à partir de cette caractéristique particulière du champ magnétique statique des signaux de résonance, lesquels ayant pris naissance à l'extérieur du volume sensible 58 extemrne, n'affectent pas sérieusement les mesures RMN si l'on choisit des fréquences RF appropriées. Les effets d'extrémité indésirés du champ magnétique statique peuvent être sub- stantiellement éliminés en rendant l'antenne transmettrice 67 un peu plus courte le long de l'axe 78 que l'aimant permanent 62, de manière à ne pas exciter les matériaux aux extré- mités longitudinales du champ magnétique statique. Lorsque les impulsions de puissance RF sont conduites à travers l'antenne trans- mettrice 67, l'antenne 67 génère un dipôle magnétique équivalent RF 87 centré à l'origine et dirigé perpendiculairement à l'axe longitudinal 78. Le dipôle magnétique équivalent 87 génère un champ magnétique RF 120 polarisé linéairement d'une amplitude sensiblement égale à l'intérieur du volume sensible 58. Etant donné que la direction du champ magnéti- que RF est perpendiculaire à l'axe longitudinal 78, l'aimantation nucléaire globale, indi- quée en figure 5 par des flèches 130, en n'importe quel point du volume sensible 58 tourne dans des plans parallèles à l'axe longitudinal 78. La précession libre des moments magné- tiques nucléaires a cependant lieu autour de la direction du champ magnétique statique en n'importe quel point à l'intérieur du volume sensible 58, et la précession libre est toujours située dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal 78. La précession libre induira par conséquent un signal RF dans l'antenne réceptrice 70. Le moment magnétique induit dans l'antenne réceptrice 70 est représenté en figure 5 par une flèche 140. Pour générer un champ magnétique RF polarisé de façon circulaire, l'antenne transmettrice 67 comprend la première bobine d'émission-réception décrite précédemment (85 à la figure 3A) et la se- conde bobine transmettrice (86 à la figure 3A) (non représenté séparément en figure 5). Ces bobines (85, 86 en figure 3B) comme expliqué précédemment sont sensiblement iden- tiques mais sont tournées à 90 l'une par rapport à l'autre autour de l'axe longitudinal 78. Lorsque les impulsions de puissance RF sont envoyées à travers l'antenne transmettrice 67 io par les deux bobines transmettrices orthogonales (85, 86 en figure 3B), deux champs ma- gnétiques orthogonaux RF polarisés linéairement d'amplitude sensiblement égale, indiqués en figure 5 par les flèches 120 et 160, sont générés à l'intérieur du volume sensible 58. Etant donné que les bobines transmettrices orthogonales (85,86 en figure 3B) sont ali- mentées par des courants RF déphasés de 90 le champ magnétique RF résultant à l'inté- is rieur du volume sensible 58 est un champ "rotatoire" RF ou polarisé de façon circulaire. Les hommes de l'art des mesures de résonance magnétique nucléaire comprendront facilement que la libre précession de l'aimantation nucléaire globale autour du champ ma- gnétique statique induira également un signal RF dans la bobine transmettrice 67, ce signal est représenté en figure 5 par des flèches 150. Le signal induit dans la bobine transmettrice 67 est tourné de façon directionnelle à 90 degrés (orthogonal) par rapport au signal qui est induit dans la bobine réceptrice 70. La commodité de la transmission et de la réception, de la transmission circulairement polarisée et de l'induction de composantes de signaux RMN orthogonaux par l'instrument de l'invention sont des améliorations significatives par rap- port à l'instrument de diagraphie RMN de l'art antérieur Parce que la bobine transmettrice 67 est sensiblement orthogonale par rapport à la bobine réceptrice 70, au cours de la transmission des impulsions RF, le signal directement induit par la bobine réceptrice 70 est substantiellement nul. Comme résultat, le temps mort de tout le système de réception peut être réduit de façon significative par rapport à l'ins- trument RMN de l'art antérieur ayant une seule antenne transmettrice. La transmission et la réception orthogonales des signaux RF présente un avantage supplémentaire lorsque des aimants permanents sont employés et que le système temps mort doit être maintenu aussi court que possible. Les instruments de diagraphie RMN de l'art antérieur typiquement subissent des niveaux importants de résonance magnétoacousti- que et magnétostrictive. Les moyens par lesquels l'instrument de l'invention réduit une telle résonance seront expliqués ultérieurement. Un autre avantage particulier de la présente invention est la présence d'une ampli- tude de champ magnétique statique sensiblement constante et d'un gradient d'amplitude du champ statique dans les matériaux soumis à analyse à l'intérieur du volume sensible 58. Cette caractéristique, et l'existence de gradients de champ magnétique à l'intérieur des es- paces poreux des matériaux soumis à analyse, peut être utilisé pour mesurer directement le coefficient de diffusion de n'importe quel fluide présent dans les espaces poreux du maté- riau à analyser, comme expliqué par exemple dans C.P. Slichter, Principles of Magnetic Resonance, Appendix G, Springer Verlag Berlin Heidelberg, New York, 1980. Le gradient d'amplitude du champ magnétique statique conforme à cet aspect de l'invention est d'envi- ron 4 Gauss/cm à l'intérieur du volume sensible 58. Le gradient sensiblement constant du champ magnétique statique peut aussi être utilisé pour réaliser des mesures RMN à une seconde fréquence (volume sensible adjacent) tandis que le volume sensible 58 excité à la première fréquence est encore en train de subir la relaxation nucléaire. Plusieurs fréquences peuvent être utilisées pour mener des investi- gations RMN dans une pluralité de volumes sensibles de rayon différent. 5. Paramètres de conception de la forme préférée de réalisation Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, on cherche à optimiser le rap- i5 port signal/bruit du procédé de mesure RMN. La discussion suivante vise à expliquer comment certains paramètres principaux affectent le rapport signal/bruit. Il est fait main- tenant référence à la figure 4. Les paramètres principaux affectant typiquement le rapport signal/bruit comprennent la géométrie de l'aimant permanent 62, la géométrie de l'antenne transmettrice 67, la géométrie de l'antenne réceptrice 70, la puissance des impulsions en radiofréquence (RF) utilisées pour exciter l'antenne transmettrice 67, et le facteur de qua- lité ("Q") de l'antenne réceptrice 70. En vue de cette discussion, il est supposé que l'an- tenne transmettrice 67 et que l'antenne réceptrice 70 ont la même longueur le long de l'axe longitudinal 78 et que l'antenne transmettrice 67 est tournée à 90 autour de l'axe longitu- dinal 78 par rapport à l'antenne réceptrice 70. En utilisant l'antenne transmettrice 67 et l'antenne réceptrice 70 construites comme précédemment décrit, l'amplitude d'un signal RMN, S, induit dans l'antenne réceptrice 70 est typiquement reliée à l'amplitude d'un champ électromagnétique RF, BI par le Théo- rème de Réciprocité et peut être exprimée par l'expression suivante: S = w m A. (BrI l 1 (1) dans laquelle m et Asv représentent respectivement l'amplitude d'aimantation nucléaire et l'aire transversale du volume sensible (58 en figure 1), Il représente l'amplitude du courant circulant dans l'antenne transmettrice 67, la fréquence d'oscillation de ce courant est repré- sentée par w et I représente les longueurs efficaces de l'antenne transmettrice 67 et de l'an- tenne réceptrice 70. Pour simplifier la discussion, m et blement homogènes à l'intérieur du volume sensible 58. En remplaçant m =X Bo /lu0 dans laquelle X est la susceptibilité magnétique nucléaire des noyaux d'hydrogène à l'intérieur du volume sensible 58, tandis que co = y Bo o Bo représente le champ magnétique statique généré par l'aimant permanent 62, il est donc possible de déduire pour S l'expression suivante: s =(t X/^^ B2 (BlJ A, l (2) Le signal RMN ainsi acquis est donc directement proportionnel à la surface de la zone transversale du volume sensible 58 (26 en figure 1). La géométrie du volume sensible 58 est déterminée par l'existence d'une condition de résonance. Dans les investigations RMN, la condition de résonance est typiquement satisfaite quand la déviation de l'ampli- i5 tude du champ magnétique statique Bo(R) par rapport à sa valeur moyenne Bo(Rsv), cor- respondant à la fréquence centrale du courant excitant l'antenne transmettrice 67 (Bo(R) = a) /), n'est pas plus grand qu'une moitié de l'amplitude BI du champ magnétique RF induit par passage du courant dans l'antenne transmettrice 67, exprimé comme cela est représenté à l'équation (3): Be(R) - B(RS) B/ (3) Le champ magnétique statique Bo(R) en fonction du rayon RSV du volume sensible 58 peut aussi être décrit sous la forme d'un développement de Taylor comme: Be (R) = Bo (R) -(9B,/oR)(R - R (4) o (Bo/éR) représente le gradient de champ magnétique statique au rayon R = Rsv. A partir de l'équation (3): (5) BO(Rd - B(R) s B (5) o Ro et Ri représentent, respectivement, les rayons intérieur et extérieur du volume sensi- ble 58. D'un point de vue pratique Ro - Ri exemple dans le brevet Taicher et al '713, supra, le rapport Bl/I1 peut être décrit par l'ex- pression suivante: B,/ = n R./4R2 (7) dans laquelle Ra représente le rayon du dipôle de l'antenne transmettrice 67, lequel rayon est généralement limité par le rayon du puits de forage (22 en figure 1). En reportant les équations (6) et (7) dans l'équation (2) on arrive à l'expression: S = 12 'rB yX(n R/4)I(VRR)B2/( (d/R)i (8) Comme il est compris par l'homme de l'art, le bruit thermique efficace (RMS) peut être donné par l'expression: =(4T fr (9) N,,, =4 k T Afr) dans laquelle Af représente la largeur de bande réceptrice. La largeur de bande est typi- quement d'environ yBl/2nr pour un récepteur adapté; k représente la constante de Boltzmann; et T représente la température absolue. Ensuite en substituant les équations (8) et (9) on obtient pour le rapport signal/bruit (S/N) l'expression suivante: SIN =[ rB, y x(kT Af r)-1(n R/4)Jx l(V/R)B 2/(e8/cR)! (10) La première expression entre crochets de l'équation (10), pour une densité de spin de pro- tons et une température absolue données, ne dépend que des paramètres de l'antenne transmettrice 67. et de l'antenne réceptrice 70. La deuxième expression entre crochets dans l'équation (10) exprime des paramètres utilisés dans la conception de l'aimant permanent 62, comme on l'expliquera ultérieurement. Il faut pour maintenir la longueur de l'aimant (62 en figure 2) aussi courte que pos- sible puisqu'il est important que l'aimant 62 induise un champ magnétique statique ayant une longueur d'homogénéité excédant la longueur d'ouverture de l'antenne 1, et aussi assu- rer une aimantation stationnaire stable à l'intérieur du volume sensible 58 tandis que la sonde RMN 42 est déplacée à travers le puits de forage (22 en figure 1). Il s'ensuit à partir de l'équation (10) que la longueur! d'ouverture optimale d'antenne et le rayon Rsv du vo- lume sensible 58 sont généralement déterminés par la résolution verticale et les exigences de profondeur de prospection de l'instrument de diagraphie. En concevant de cette façon l'instrument de diagraphie, le rapport Bo2/( ëBo/ R) devrait être' maximisé pour fournir le meilleur rapport global signal/bruit. La figure 6A est un graphique du champ magnétique statique 110 qui a une intensité de champ d'environ 3.3 X 10- 3 T à l'intérieur du volume sensible 58. La figure 6B est un graphique du champ magnétique statique induit à l'inté- rieur du volume sensible 58 comme dans la figure 6A, mais avec plus de détail. L'intensité de champ de 3.3 X 10-3 T correspond à une fréquence de fonctionnement RMN d'environ 0.15 MHz. La figure 7 illustre une géométrie pratique de l'aimant permanent (62 en figure 2) qui produira un champ magnétique statique ayant les caractéristiques requises pour l'utili- sation avec l'invention. Les dimensions représentées pour l'aimant en figure 7 sont les sui- vantes:Lo =lm;LI=0.4m;L2 =0.17m;Do=0.062m;Dl=0.066m;D2=0.07 m. L'aimant 62 représenté en figure 7 est particulièrement adapté à une antenne transmet- trice d'une longueur de 40 cm et un volume sensible d'un diamètre de 24 cm (58 en figure 1). Ces paramètres sont une affaire de commodité pour le concepteur du système et ne sont pas interprétés comme une limitation de l'invention. Les répartitions du champ magnétique statique représentées en figure 6A et figure 6B ont été calculées pour un matériau magné- tique ayant une aimantation rémanente, Br égale à 0.7 T. Comme expliqué précédemment, un autre paramètre affectant la conception de s l'aimant permanent (62 en figure 2) est le degré d'homogénéité du champ magnétique sta- tique dans la direction du mouvement (81 en figure 3A) de l'instrument le long de l'axe longitudinal (78 en figure 2) de l'aimant (62 en figure 2) par rapport au volume sensible 58. La discussion suivante est proposée pour expliquer une limitation de l'amplitude du gra- dient du champ magnétique statique le long de la direction du mouvement (81 en figure 1o 3A) et latéralement autour de l'axe longitudinal (78 en figure 2). Le volume sensible 58 est déterminé par le champ magnétique RF. Pbur obtenir des signaux RMN sans distorsion, aucun point à l'intérieur du volume sensible ne devrait quit- ter ce volume au cours de la durée d'une séquence de mesure (un train d'écho CPMG com- plet). Si le mouvement de l'instrument est tel qu'aucun point ne peut quitter le volume sen- i5 sible au cours d'une séquence de mesure, des impulsions ultérieures de rephasage à 180 dans un train d'écho Carr-Purcell ("CPMG"), peuvent être appliquées à des parties de la formation géologique qui précédemment n'avait pas été polarisées de façon transversale par l'impulsion initiale à 90 . La distance,As, suivant une direction de déplacement à partir d'un point, N, à l'intérieur du volume sensible 58 à la lisière de ce volume 58 peut être ex- primée par l'expression: As(N) = [Ste(n) - Bo(BS)I / G (11) dans laquelle Bo(N) représente l'amplitude du champ magnétique statique au point N à l'intérieur du volume sensible 58, Bo(B) représente l'amplitude de champ magnétique sta- tique à la lisière du volume sensible 58 et G représente le gradient de champ magnétique statique dans la direction du déplacement. Le mouvement total, ou déplacement au cours d'un intervalle de temps, t, de l'instrument de diagraphie devrait être inférieur à AS(N). De façon plus spécifique: v xt dans laquelle v représente la vitesse de déplacement de l'instrument de diagraphie. Le dé- placement total de l'instrument ne devrait pas représenter une partie substantielle du vo- lume total. L'inégalité qui devrait donc être satisfaite peut être écrite comme il suit: BBN) - Bo)- " utilisée comme contrainte dans la procédure d'optimisation de la forme du champ magné- tique statique. Le mouvement désordonné d'un instrument de diagraphie a lieu également dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal (78 en figure 2). Pour des raisons d'opti- misation de la forme du champ magnétique statique, il a été supposé que ce mouvement avait environ une vitesse 50 fois plus petite que la vitesse de diagraphie. Cela exige que le gradient de champ magnétique statique dans la direction perpendiculaire à l'axe longitudi- nal (78 en figure 2) soit inférieur à 0.1 T/m. La géométrie préférée de l'aimant (62 tel que montré en figure 7) fournit un gradient de champ magnétique statique radial d'environ 0.04 T/m. D'autres valeurs du gradient radial peuvent, bien évidemment, être sélectionnées, en changeant la fréquence opératoire des impulsions RF appliquées à l'antenne transmet- trice (67 en figure 2), en changeant de cette façon le rayon du volume sensible (58 en fi- gure 1) et l'amplitude de champ statique associé et le gradient. Les exigences pour le gradient de champ magnétique statique radial sont aussi af- fectées par la présence du champ magnétique terrestre, He, dont la valeur et la direction peuvent varier par rapport à l'emplacement géographique auquel l'instrument est utilisé. Le champ magnétique terrestre est sensiblement homogène et a une amplitude d'environ 0.5 x 104 T/m. L'orientation de l'instrument de diagraphie par rapport à la direction du champ magnétique terrestre dépendra, entre autres, de l'emplacement géographique et de la dé- viation du forage par rapport à la verticale du puits (22 en figure 1). Ces changements d'orientation de l'instrument de diagraphie par rapport au champ magnétique terrestre ne devraient pas affecter matériellement le rayon du volume sensible, Rsv, en changeant la distribution du champ magnétique statique. Les changements du rayon du volume sensible, Rsv qui proviennent du champ magnétique terrestre peuvent être exprimés' par le rapport He/G. Une exigence minimum de la valeur du gradient du champ magnétique statique peut se rencontrer lorsque est satisfaite l'inégalité: HeIG "R,, (15) Pour un rayon de volume sensible, Rsv d'environ 0.1 m, le gradient de champ statique, G, devrait être bien plus grand qu'environ 5 x 10-4 T/m. De manière pratique, le champ ma- gnétique statique induit par l'aimant dans la présente invention comporte un gradient supé- rieur à 2 X 10-2 T/m à l'intérieur du volume sensible et satisfait ainsi à l'exigence précé- dente. Ces paramètres opérationnels et d'autres et les exigences sont fonction des préci- sions requises de l'instrument de diagraphie RMN telles que la vitesse de diagraphie, la profondeur d'investigation, la résolution verticale, le rapport signal/bruit. Pour cette raison, la représentation spécifique et les paramètres de l'instrument présentement décrits sont une affaire de commodité pour le concepteur du système et ne sont pas interprétés comme une limite à l'invention. Il sera facilement compris des hommes de l'art que la portée de la présente inven- tion n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites ou représentées à titre d'exemples, mais que son champ n'est limité que par les revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Méthode de mesure des propriétés de résonance magnétique nucléaire des for- mations géologiques traversées par un puits de forage, comprenant les étapes consistant à: - polariser les noyaux dans les dites formations géologiques le long d'un champ magnétique statique sensiblement parallèle au dit puits, le dit champ magnétique statique ayant un gradient d'amplitude parallèle au dit puits inversement proportionnel à une vitesse de mouvement du dit champ magnétique statique le long du dit puits, la dite vitesse de mouvement correspondant à la vitesse de fonctionnement de l'instrument de diagraphie disposé à l'intérieur dudit puits de forage; polariser transversalement les dits noyaux en appliquant un champ magnétique en radiofréquence sensiblement orthogonal au dit champ magnétique statique; et - recevoir des signaux de résonance magnétique nucléaire à partir des dits noyaux polarisés transversalement. 2.- Méthode selon la revendication 1 dans laquelle le dit gradient parallèle au dit puits de forage est inférieur à 2 x 10-3 T/m correspondant à une vitesse de mouvement d'environ 10 pieds par minute (3,04 m)) 3.- Méthode selon la revendication 1 dans laquelle le dit champ magnétique stati- que a un gradient d'amplitude radiale inversement proportionnel à une vitesse attendue du mouvement radial du dit instrument de diagraphie. 4.- Méthode selon la revendication 3 dans laquelle le dit gradient radial est infé- rieur à 0.1 T/m.. 5.- Méthode selon la revendication 3, dans laquelle ledit gradient radial est supé- rieur à environ 2 x 10-2 T/m en vue de minimiser les effets du champ magnétique terrestre sur les mesures des dites propriétés de résonance magnétique nucléaire. 6. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle la dite étape de polarisation transversale comprend l'application de deux champs magnétiques en radiofréquence sensi- blement orthogonaux ayant une différence de phase de 90 degrés entre eux. 7. Méthode selon la revendication I dans laquelle la dite étape de réception com- prend la détection de la phase sensible en quadrature des champs magnétiques en radiofré- quence dans deux directions orthogonales. 8. Instrument de détection par résonance magnétique nucléaire pour la mise en oeu- vre d'une méthode selon la revendication 1, comprenant: - un aimant pour induire un champ magnétique statique dans des matériaux à ana- lyser, ledit champ magnétique étant polarisé sensiblement parallèle au dit axe longitudinal, le dit champ magnétique ayant un gradient longitudinal maximum relié inversement à une vitesse de déplacement du dit instrument le long du dit axe longitudinal à travers les dits matériaux à analyser. - un transmetteur pour générer un champ magnétique en radiofréquence dans les dits matériaux pour y exciter les noyaux, le dit champ magnétique en radiofréquence étant io sensiblement orthogonal au dit champ magnétique statique à l'intérieur d'un cylindre an- nulaire, et - un récepteur pour détecter les signaux de résonance magnétique nucléaire à partir des dits noyaux excités dans les dits matériaux. 9. Instrument selon la revendication 8, dans lequel ledit gradient longitudinal est inférieur à 2 X 10-3 T/m correspondant à une vitesse de mouvement d'environ 10 pieds (3,04 m) par minute. 10. Instrument selon la revendication 8, dans lequel le dit champ magnétique stati- que comporte un gradient radial inversement proportionnel à une vitesse attendue du mou- vement radial du dit instrument à travers les dits matériaux. 11. Instrument selon la revendication 10, dans lequel le dit gradient radial est infé- rieur à environ 0.1 T/m. 12. Instrument selon, la revendication 11, dans lequel le dit gradient radial est supé- rieur à 2 X 10-2 T/m en vue de minimiser les effets du champ magnétique terrestre sur les mesures faites par le dit instrument. 13. Instrument selon la revendication 8 dans lequel le dit transmetteur comprend deux antennes mutuellement orthogonales, chacune d'elle étant excitée par une puissance en radiofréquence ayant une différence de phase de 90 degrés à partir de la puissance en radiofréquence excitant l'autre des dites antennes mutuellement orthogonales, ce par quoi un champ magnétique RF polarisé circulairement est généré par le dit transmetteur. 14. Instrument selon la revendication 13 dans lequel le dit récepteur comprend deux antennes mutuellement orthogonales couplées à des circuits pour réaliser la détection de la phase sensible en quadrature des dits signaux de résonance magnétique nucléaire. 15.- Instrument selon la revendication 8 dans lequel le dit transmetteur comprend une antenne ayant une ouverture longitudinale plus courte que la longueur du dit cylindre annulaire des dits matériaux le long de la dite direction du mouvement du dit instrument, ce par quoi les noyaux sont excités par le dit champ magnétique en radiofréquence o les dits noyaux sont sensiblement en équilibre avec le dit champ magnétique statique. 16. Instrument selon la revendication 15, dans lequel ledit récepteur comprend une antenne ayant une ouverture longitudinale plus courte que la dite ouverture longitudinale io de la dite antenne transmettrice dans la dite direction de mouvement, ce par quoi les dits signaux de résonance magnétique nucléaire sont reçus à partir des noyaux excités sensi- blement totalement en radiofréquence.