Brevet FR2817623A1 — publié le 20020607

Dispositif permettant d'orienter des carottes de forage La présente invention concerne un perfectionnement aux dispositifs permettant d'orienter des carottes de forage de forme cylindrique de révolution autour d'un axe de révolution, lorsque ces carottes ont été prélevées dans des milieux rocheux ou analogues qui ont été soumis, lors de leur formation, à un champ magnétique terrestre et qui ont de ce fait une aimantation rémanente naturelle, et plus particulièrement les dispositifs qui permettent d'orienter des carottes prélevées dans des roches pétrolifères comme celui qui est décrit dans la Demande Internationale WO 00/63688. Il est connu que, notamment dans le cadre de recherches pétrolières, il est nécessaire d'analyser le sous-sol terrestre. Dans ce but, on réalise des puits ou forages et on prélève, dans le sous-sol à analyser, des morceaux de roches dénommés"carottes"au moyen d'outils spéciaux connus sous le nom de "carotteuses". Par l'analyse de ces carottes, il est possible de connaître la composition du sous-sol. Cependant, dans certains cas, notamment dans le cas d'une exploitation pétrolière, il est aussi nécessaire de connaître leur orientation exacte lorsqu'elles étaient dans le sol avant leur extraction. Or, de telles carottes sont découpées dans le sous-sol à l'aide de carotteuses qui sont des outils animés de mouvements de rotation et il n'est donc pas possible, à leur sortie, de connaître leur orientation originelle. Il faut dont procéder à ce que les techniciens dénomment leur orientations. Ceci ayant été précisé, il est tout d'abord nécessaire de rappeler que, sur la Terre, règne un champ magnétique orienté vers un point dénommé"Nord"qui a actuellement une position bien déterminée par rapport au globe terrestre. Mais il faut aussi savoir qu'au cours des ères géologiques passées, la position du Nord magnétique n'a pas toujours été la même par rapport aux continents puisque ceux-ci ont dérivé à la surface du globe terrestre. Il est même connu que le sens du champ magnétique s'est inversé un grand nombre de fois. Tous ces changements sont bien connus et parfaitement répertoriés. On sait aussi que les roches terrestres possèdent une aimantation qui comprend deux composantes, l'une représentant l'aimantation induite par le champ magnétique actuel, que les techniciens dénomment"aimantation induite", l'autre représentant l'aimantation dite"aimantation rémanente"correspondant à l'aimantation induite par le champ magnétique terrestre qui régnait au moment de la formation de ces roches et dont elles ont mémorisé la direction et le sens. Connaissant, d'une part le sens et la direction de cette aimantation rémanente dans une carotte, et d'autre part l'époque de la formation de la couche rocheuse de laquelle a été extraite cette carotte et la position de cette couche rocheuse dans le sol, il est possible de déterminer l'orientation de la carotte par rapport à cette roche et donc par rapport au globe terrestre. La Demande Internationale WO 00/63688 décrit un dispositif permettant d'orienter de telles carottes de forage, sur le terrain et en laboratoire. Ce dispositif comporte un banc de forme oblongue, un berceau, des moyens pour associer le berceau avec le banc, des moyens pour entraîner la carotte en rotation sensiblement autour de son axe de révolution par rapport au berceau lorsque le berceau est situé sur une première portion du banc, de façon que la paroi latérale de la carotte passe sensiblement par un point dit"point de mesure", des moyens pour mesurer le champ magnétique régnant en ce point de mesure, ces moyens de mesure étant aptes à délivrer un signal dit"signal de mesure", et des moyens pour traiter ce signal de mesure. La présente invention a pour but de simplifier la structure du dispositif selon cette Demande Internationale, en proposant des moyens pour mesurer le champ magnétique régnant au point de mesure qui soient d'une forme très simple, facile à réaliser et qui soient malgré tout d'une grande sensibilité. Plus précisément, la présente invention a pour objet un perfectionnement au dispositif permettant d'orienter une carotte de forme cylindrique de révolution autour d'un axe de révolution qui a été prélevée dans un milieu rocheux ou analogue soumis, lors de sa formation, à un champ magnétique terrestre et qui a de ce fait une aimantation rémanente naturelle, ce dispositif comportant : un banc, un berceau, des moyens pour associer le berceau avec le banc, des moyens pour entraîner la carotte en rotation sensiblement autour de son axe de révolution par rapport au berceau lorsque ledit berceau est situé en une première portion du banc et de façon que sa paroi latérale passe sensiblement par un point dit"point de mesure", des moyens pour mesurer le champ magnétique régnant audit point de mesure, ces moyens de mesure étant aptes à délivrer un signal dit"signal de mesure", et des moyens pour traiter le signal de mesure, caractérisé par le fait que les moyens pour mesurer le champ magnétique régnant audit point de mesure sont constitués par une pièce polaire comportant un entrefer de forme sensiblement complémentaire de la paroi latérale de ladite carotte, cette pièce polaire étant associée audit berceau de façon que ladite carotte soit animée du mouvement de rotation autour de son axe de révolution dans ledit entrefer, et au moins une bobine magnétique entourant ladite pièce polaire, ladite bobine magnétique étant apte à délivrer à sa sortie ledit signal de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels : Les figures 1 et 2 représentent deux schémas du principe du perfectionnement selon l'invention au dispositif permettant d'orienter des carottes de forage. La Demanderesse tient à préciser que les figures 1 et 2 représentent un schéma d'un mode de réalisation de l'objet selon l'invention et qu'il peut exister d'autres modes de réalisation qui répondent à la définition de cette invention. Elle précise en outre que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte"au moins un"élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. Elle précise aussi que, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et que si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant"au moins un"de ces éléments. Elle précise aussi que l'art antérieur au dispositif permettant d'orienter des carottes de forme sensiblement cylindrique de révolution autour d'un axe de révolution selon l'invention est constitué par la Demande Internationale WO 00/63688 et notamment la description de cette Demande Internationale ainsi que les dessins qui l'accompagnent Ceci ayant été précisé, la présente invention concerne un perfectionnement au dispositif permettant d'orienter une carotte 1 de forme sensiblement cylindrique de révolution autour d'un axe de révolution 12 prélevée dans un milieu rocheux ou analogue soumis, lors de sa formation, à un champ magnétique terrestre et qui a de ce fait une aimantation rémanente naturelle, ce dispositif comportant : un banc 2, un berceau 3, des moyens 4 pour associer le berceau avec le banc, des moyens 7 pour entraîner la carotte en rotation sensiblement autour de son axe de révolution par rapport au berceau lorsque le berceau est situé en une première portion du banc et de façon que sa paroi latérale passe sensiblement par un point dit"point de mesure" 10, des moyens 8 pour mesurer le champ magnétique régnant au point de mesure, ces moyens de mesure étant aptes à délivrer un signal dit"signal de mesure", et des moyens 11 pour traiter le signal de mesure. Selon une caractéristique essentielle du perfectionnement selon l'invention, les moyens 8 pour mesurer le champ magnétique régnant au point de mesure 10 sont constitués par une pièce polaire 100 comportant un entrefer 101 de forme sensiblement complémentaire de la paroi latérale 102 de la carotte 1, cette pièce polaire 100 étant associée au berceau 3 de façon que la carotte soit animée du mouvement de rotation autour de son axe de révolution 12 dans l'entrefer 101, et au moins une bobine magnétique 103 entourant la pièce polaire 100, cette bobine magnétique 103 étant apte à délivrer à sa sortie le signal de mesure. Comme explicité dans le document référencé ci-avant, la carotte possède une aimantation magnétique rémanente naturelle dont une composante est orientée perpendiculairement à son axe 12. De ce fait, elle se comporte comme un barreau magnétique Nord-Sud pivotant autour d'un axe perpendiculaire à la direction NordSud, cet axe étant en l'occurrence l'axe 12 de la carotte. Quand la carotte tourne autour de son axe 12 d'un mouvement uniforme, le flux qui traverse la bobine 103, guidé par la pièce polaire 100, varie donc périodiquement. Ces variations de flux engendrent, dans ! a bobine, un courant alternatif qui permet, comme décrit dans la Demande Internationale WO 00/63688, d'orienter la carotte 1. Dans une réalisation très avantageuse, le dispositif perfectionné comporte au moins deux bobines magnétiques 103,105 entourant la pièce polaire 100, les deux extrémités 106,107 des deux bobines magnétiques, les plus éloignées l'une de l'autre sur le chemin magnétique défini par la pièce polaire 100, étant reliées à une borne 108 maintenue à un potentiel de référence, par exemple la masse, les deux autres extrémités 109,110 des deux bobines magnétiques constituant les sorties des moyens pour mesurer le champ magnétique régnant au point de mesure 10, aptes à délivrer le signal de mesure. 1 En outre, et avantageusement pour tenter de diminuer les parasites de toutes sortes aussi bien magnétiques qu'électriques, les moyens 11 pour traiter le signal de mesure comportent un amplificateur différentiel continu 111 à trois entrées 112, 113, 114, dont une entrée de référence 114, et une sortie 115, l'entrée de référence 114 étant reliée à la borne 108, les deux autres entrées 112,113 étant respectivement reliées aux deux autres extrémités 109, 110 des deux bobines 103,105. De façon avantageuse, les moyens 11 pour traiter le signal de mesure comportent en outre un filtre passe-bas 116, par exemple à 0,72 Hz, à une entrée 117 et une sortie 118, l'entrée 117 de ce filtre passe-bas étant reliée à la sortie 115 de l'amplificateur différentiel 111. Ces moyens 11 pour traiter le signal de mesure comportent alors en outre avantageusement un amplificateur passe-bas 119, par exemple de 0 à 10Hz, à une entrée 120 et une sortie 121, l'entrée 120 de cet amplificateur passe-bas étant reliée à la sortie 118 du filtre passe-bas 116, et généralement un élément de mémorisation au moins temporaire 122, comme un oscilloscope ou une imprimante ou analogue, dont l'entrée 123 est reliée à la sortie 121 de l'amplificateur passe-bas 119. Bien entendu, dans une réalisation préférentielle, la pièce polaire 100, en forme de U légèrement refermée, est constituée par un empilement de plaques, par exemple en mu-métal, qui sont avantageusement isolées les unes des autres par exemple au moyen de couches de vernis. REVENDICATIONS 1. Perfectionnement au dispositif permettant d'orienter une carotte (1) de forme sensiblement cylindrique de révolution autour d'un axe de révolution (12) prélevée dans un milieu rocheux ou analogue soumis, lors de sa formation, à un champ magnétique terrestre et qui a de ce fait une aimantation rémanente naturelle, ce dispositif comportant : un banc (2), un berceau (3), des moyens (4) pour associer le berceau avec le banc, des moyens (7) pour entraîner la carotte en rotation sensiblement autour de son axe de révolution par rapport au berceau lorsque ledit berceau est situé en une première portion du banc et de façon que sa paroi latérale passe sensiblement par un point dit"point de mesure" (10), des moyens (8) pour mesurer le champ magnétique régnant audit point de mesure, ces moyens de mesure étant aptes à délivrer un signal dit"signal de mesure", et des moyens (11) pour traiter le signal de mesure, caractérisé par le fait que les moyens (8) pour mesurer le champ magnétique régnant audit point de mesure (10) sont constitués par une pièce polaire (100) comportant un entrefer (101) de forme sensiblement complémentaire de la paroi latérale (102) de ladite carotte (1), cette pièce polaire étant associée audit berceau (3) de façon que ladite carotte soit animée du mouvement de rotation autour de son axe de révolution (12) dans ledit entrefer (101), et au moins une bobine magnétique (103) entourant ladite pièce polaire, ladite bobine magnétique (103) étant apte à délivrer à sa sortie ledit signal de mesure. 2. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux bobines magnétiques (103,105) entourant ladite pièce polaire (100), les deux extrémités (106,107) des deux bobines magnétiques, les plus éloignées l'une de l'autre sur le chemin magnétique défini par la pièce polaire (100) étant reliées à une borne (108) maintenue à un potentiel de référence, les deux autres extrémités (109, 110) des deux bobines magnétiques constituant les sorties des moyens pour mesurer le champ magnétique régnant audit point de mesure, aptes à délivrer ledit signal de mesure. 3. Perfectionnement selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens (11) pour traiter le signal de mesure comportent un amplificateur différentiel continu (111) à trois entrées (112,113, 114), dont une entrée de référence (114), et une sortie (115), ladite entrée de référence (114) étant reliée à ladite borne (108), 1 les deux autres entrées (112, 113) étant respectivement reliées aux deux autres extrémités (109, 110) des deux bobines (103, 105). 4. Perfectionnement selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens (11) pour traiter le signal de mesure comportent en outre un filtre passe-bas (116), à une entrée (117) et une sortie (118), ladite entrée (117) de ce filtre passebas (116) étant reliée à la sortie (115) dudit amplificateur différentiel (111). 5. Perfectionnement selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens (11) pour traiter le signal de mesure comportent en outre un amplificateur passe-bas (119), à une entrée (120) et une sortie (121), ladite entrée (120) de cet amplificateur passe-bas (119) étant reliée à la sortie (118) dudit filtre passe-bas (116). 6. Perfectionnement selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens (11) pour traiter le signal de mesure comportent en outre un élément de mémorisation au moins temporaire (122), dont l'entrée (123) est reliée à la sortie (121) dudit amplificateur passe-bas (119). 7. Perfectionnement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que ladite pièce polaire (100) est constituée par un empilement de plaques. 8. Perfectionnement selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite pièce polaire (100) est constituée par un empilement de plaques en mu-métal.