Brevet FR2810738A1 — publié le 20011228

La présente invention concerne les dispositifs permettant de réaliser une image électromagnétique d'un corps dit "à investiguer" par rapport à une corps de référence, qui trouvent une application particulièrement avantageuse pour la réalisation d'images électromagnétiques d'au moins une portion de la paroi d'un puits, notamment prétrolifére. Dans le domaine des recherches pétrolières, il est souvent nécessaire et intéressant d'obtenir une image électromagnétique de la paroi d'un puits pétrolifère pour, par exemple, estimer les possibilités de production du puits et pour déterminer les conditions de son exploitation. On connait déjà de tels dispositifs permettant de réaliser une image électromagnétique de la paroi d'un puits, notamment comme celui qui est décrit dans le US-A-5 606 260. Le dispositif décrit dans ce document comporte essentiellement un circuit magnétique cri forme de "E", au moins une bobine émettrice et deux bobines réceptrices, ces trois bobines étant disposées respectivement sur les trois branches du "E", les extrémités des branches du "E" étant maintenues contact de la paroi du puits pétrolifère. Ce dispositif donne de bons résultats mais peut, dans certains cas, présenter des inconvénients. effet, les images électromagnétiques obtenues avec ce dispositif sont des images relatives puisqu'elles sont établies par une technique différentielle par rapport à une autre image qui est obtenue de la paroi même du puits qui est donc de ce fait elle-même inconnue. De plus, la forme en "E" du circuit magnétique lui confère une longueur relativement importante, ce qui a pour conséquence, notamment, donner aux images obtenues une résolution d'une qualité relativement médiocre. Pour pallier cet inconvénient, il a été réalisé d'autres dispositifs comme par exemple celui qui est décrit dans le FR-A-2 548 351. Le dispositif décrit dans document comporte notamment un premier noyau magnétique ouvert définissant un premier entrefer, deux pièces polaires terminant respectivement les deux extrémités du premier noyau magnétique pour diriger le champ magnétique produit dans ce premier noyau magnétique vers la portion de paroi du puits, un second noyau magnétique ouvert définissant un second entrefer, deux pièces polaires terminant respectivement les deux extrémités du second noyau magnétique pour diriger le champ magnétique produit dans ce second noyau magnétique dans un milieu neutre de référence, des moyens pour créer un flux magnétique dans les deux premier second noyaux magnétiques, des moyens pour délivrer des premiers et seconds signaux représentatifs respectivement des valeurs des flux magnétiques induits dans la portion paroi du puits et dans le milieu neutre de référence, et des moyens pour traiter les premiers et seconds signaux pour obtenir l'image électromagnétique de la portion de paroi du puits. Ce dispositif permet d'obtenir des images de meilleure qualité. Mais, du fait de sa structure en il présente des pertes de flux magnétiques latérales importantes qui interdisent exemple l'utilisation de plusieurs de tels dispositifs les uns à coté des autres pour réaliser simultanément plusieurs images dans le cas par exemple de l'investigation de la paroi d'un puits de pétrole ou analogue. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif permettant d'obtenir une image électromagnétique d'un corps dit "à investiguer" par rapport à une corps dit "de référence", ces deux corps étant situés sur une même droite d'investigation, qui à la fois ne soit pas influencé par les variations de température et présente le moins de pertes magnétiques latérales possible. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif permettant de réaliser une image électromagnétique d'un corps dit "à investiguer" par rapport à un corps dit "de référence", ces deux corps étant situés sur une même droite d'investigation, le dispositif comportant: - un premier circuit magnétique ouvert définissant un premier entrefer agencé pour diriger le champ magnétique produit dans ce premier circuit magnétique, dans le corps à investiguer, - un second circuit magnétique ouvert définissant un second entrefer agencé pour diriger le champ magnétique produit dans ce second circuit magnétique, dans le corps de référence, - des moyens pour délivrer des premiers et seconds signaux représentatifs respectivement des valeurs des flux magnétiques induits dans le corps à investiguer et dans le corps de référence, et - des moyens pour traiter les premiers et seconds signaux pour obtenir l'image électromagnétique du corps à investiguer, caractérisé par le fait que - le premier circuit magnétique ouvert comporte un premier barreau magnétique central et au moins un couple de premiers barreaux magnétiques latéraux, les axes des deux premiers barreaux magnétiques latéraux étant sensiblement symétriques par rapport à l'axe du premier barreau magnétique central, - le second circuit magnétique ouvert comporte un second barreau magnétique central au moins un couple de seconds barreaux magnétiques latéraux, les axes des deux seconds barreaux magnétiques latéraux étant sensiblement symétriques par rapport à l'axe du second barreau magnétique central, - les deux premier et second barreaux magnétiques centraux sont situés entre les deux dits corps à investiguer et de référence, leurs axes étant sensiblement colinéaires et confondus avec ladite droite d'investigation, et - les deux couples de premiers et seconds barreaux magnétiques latéraux sont situés entre les deux dits corps à investiguer et de référence. 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 La figure 1 représente le bloc diagramme d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention permettant de réaliser une image électromagnétique d'un corps ' investiguer par rapport à un corps de référence, La figure 2 représente une vue en bout d'une partie d'un autre mode réalisation du dispositif selon l'invention, constituant un perfectionnement du mode de réalisation selon la figure 1, et La figure 3 représente une vue en coupe longitudinale d'une partie d' autre mode de realisation du dispositif selon l'invention, constituant un perfectionnement du mode de réalisation selon la figure 2. Il est précisé que les trois figures représentent trois modes de réalisation du dispositif selon l'invention. Cependant, les mêmes références y désignent les mêmes eléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure. Il est aussi précisé 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. De même, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et 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 moins un" de ces éléments. Le dispositif selon l'invention permet de réaliser une image électromagnétique corps dit "à investiguer" 1 par rapport à un corps dit "de référence" R, ces deux corps étant situés sur une même droite d'investigation D. Le corps de référence R peut être constitué par tout matériau solide, fluide, etc. dont la conductivité et la susceptibilité magnétiques, ainsi que la dépendance aux paramètres extérieurs comme la température, la pression, etc., sont connues. A titre d'exemple, ce corps peut être l'air ambiant ou un matériau composite chargé de particules magnétiques. Le dispositif comporte, plus particulièrement en référence à la figure 1, un premier circuit magnétique ouvert 10 définissant un premier entrefer 11 agencé pour diriger le champ magnétique 12 produit dans ce premier circuit magnétique, dans le corps à investiguer 1, un second circuit magnétique ouvert 20 définissant un second entrefer 21 agencé pour diriger le champ magnétique 22 produit dans ce second circuit magnétique, dans le corps de référence R, des moyens 30 pour délivrer des premiers et seconds signaux représentatifs respectivement des valeurs des flux magnétiques induits dans le corps à investiguer 1 et dans le corps de référence R, et des moyens 31 pour traiter les premiers et seconds signaux pour obtenir l'image électromagnétique du corps à investiguer 1. Selon caractéristique de l'invention, le premier circuit magnétique ouvert 10 comporte un premier barreau magnétique central 13 et au moins un couple 14 de premiers barreaux magnetiques latéraux 15, 16, les axes 17, 18 des deux premiers barreaux magnétiques latéraux étant sensiblement symétriques par rapport à l'axe 19 du premier barreau magnétique central 13. Le second circuit magnétique ouvert 20 comporte un second barreau magnétique central 23 et au moins un couple 24 de seconds barreaux magnétiques latéraux 25, 26, les axes 27, 28 des deux seconds barreaux magnétiques latéraux étant sensiblement symétriques par rapport à l'axe 29 du second barreau magnétique central 23. De plus, deux premier et second barreaux magnétiques centraux 13, 23 sont situés entre les deux corps à investiguer 1 et de référence R, et leurs axes 19, 29 sont sensiblement colinéaires et confondus avec la droite d'investigation D, les deux couples 14, 24 de premiers 15, 16 et seconds 25, 26 barreaux magnétiques latéraux étant situés eux aussi entre les deux corps à investiguer 1 et de référence R. Dans une réalisation préférentielle comme illustré sur la figure 1, les axes 17-18, 27- 28 des barreaux magnétiques latéraux 15-l6, 25-26 sont parallèles à la droite d'investigation D et, avantageusement, sont situés dans un même plan. De plus, dans une configuration avantageuse pour permettre une fabrication industrielle moins onéreuse de ces barreaux magnétiques, les axes l7-27, l8-28 barreaux magnetiques latéraux l5-25, l6-26 situés d'un même côté par rapport aux premier et second barreaux magnétiques centraux 13, 23 sont colinéaires. Comme conséquence des caractéristiques définies ci-dessus, et comme représenté sur la figure 1, les premier et second barreaux magnétiques centraux 13, 23 sont formés d'un barreau magnétique central unique 40 et les barreaux magnétiques latéraux coaxiaux 15-25, 16-26 sont eux aussi formés de barreaux magnétiques latéraux uniques 41, 42. De façon avantageuse pour guider les lignes de forces des champs magnétiques, aussi bien le premier que pour le second circuit magnétique, le dispositif comporte en outre une paroi médiane 43 réunissant le barreau magnétique central unique 40 et les barreaux magnetiques latéraux uniques 41, 42. Cette paroi médiane 43 peut être continue ou non, comporter par exemple un ou plusieurs orifices 46 entourant le barreau central unique 40. Elle sera réalisée dans le même matériau que les barreaux centraux et latéraux. Dans le cas d'une réalisation comme mentionné ci-dessus avec un barreau central unique 40 et des barreaux latéraux uniques 41, 42, la paroi médiane 43 est avantageusement définie dans le plan avantageusement de symétrie 47 perpendiculaire aux axes de ces barreaux. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, chaque circuit magnétique ouvert 10, ne comporte qu'un seul couple 14, 24 de barreaux magnétiques latéraux 15-l6, 25-26. Cette configuration peut donner de bons résultats du fait que les barreaux latéraux canalisent les flux magnétiques. Cependant, il est bien évident qu'il peut exister des pertes de flux magnétiques en dehors du plan passant par les axes des barreaux latéraux et centraux. Aussi, pour limiter le plus possible le risque d'interférences entre les flux magnétiques et permettre ainsi l'utilisation d'une pluralité de dispositifs selon l'invention les uns à côté des autres, il est avantageux, comme représenté sur la figure 2, que le premier circuit magnétique ouvert 10 comporte une première pluralité de couples 141_r, de premiers barreaux magnétiques latéraux et que le second circuit magnétique ouvert 20 comporte une seconde pluralité de couples 24,_r, de seconds barreaux magnétiques latéraux. Bien entendu, il est avantageux comme mentionné ci-avant que les barreaux magnétiques centraux soient formés d'un barreau magnétique central unique 40 et que les barreaux magnétiques latéraux coaxiaux soient formés de barreaux magnétiques latéraux uniques. Il est à souligner que la figure 2 représente une configuration comme décrit ci-dessus, dans laquelle le dispositif comporte huit couples de barreaux magnétiques latéraux uniques répartis régulièrement sur un cylindre de révolution 48 centré sur l'axe 29 du barreau central unique 40. La représentation selon la figure 2 est une vue en bout des deux circuits magnétiques 10, 20. Dans cette représentation, la paroi médiane 43 se présente sous la forme d'un anneau dont le bord interieur est solidaire du barreau central unique 40 et dont le bord extérieur est le plus proche possible des barreaux latéraux. Cette paroi médiane 43 comporte deux percées traversantes 46 suivant des axes parallèles à l'axe 19,29 du barreau central 40, qui permettent, comme explicité ci-après, le passage de fils électriques pour la realisation d'une bobine émettrice 50. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus en regard de la figure 2, le dispositif comporte une pluralité de couples de barreaux magnétiques latéraux. Cependant, il est bien évident que, malgré que cette configuration permette de mieux canaliser les flux magnétiques, il peut encore exister des pertes de ces flux magnétiques. Pour limiter encore plus ces pertes, avantageux, comme représenté sur la figure 3, que les première et seconde pluralités de couples de premiers et seconds barreaux magnétiques latéraux forment deux parois de révolution continues 44, 45 entourant respectivement les premier et second barreaux magnétiques centraux 13, 23. Bien entendu, les deux parois de révolution des deux circuits magnétiques ouverts 10, 20 formeront seule paroi continue cylindrique de révolution entourant un barreau magnétique central unique 40. Avec configuration selon la figure 3, il est possible de réaliser le barreau central unique, la paroi latérale cylindrique de révolution et la paroi médiane en une seule pièce, par exemple par moulage à partir d'un même matériau. De façon avantageuse, le matériau utilisé pour la réalisation des barreaux magnétiques et de la paroi médiane sera un matériau homogène, à perméabilité magnétique élevée et à faibles pertes par courants de Foucault. Il sera par exemple l'un des matériaux suivants : un feuilleté de fer doux ou de ferrite, un matériau composite chargé de poudre magnétique douce, du mumétal, du mumétal à grains orientés. Comme dans les dispositifs de l'art antérieur, les premier et second circuits magnétiques ouverts 10, 20 comportent en outre au moins une bobine émettrice 50 et des moyens 51 pour appliquer une tension alternative aux bornes 52, 53 cette bobine émettrice. Cependant, selon une caractéristique de l'invention, la bobine émettrice 50 entoure au moins partiellement les premier et second barreaux magnétiques centraux 13, 23, ou le barreau magnétique central unique 40, les orifices 46 aménagés dans paroi médiane 43 permettant le passage des fils électriques de la bobine. De même que dans les dispositifs de l'art antérieur, les moyens pour délivrer des premiers et seconds signaux représentatifs respectivement des valeurs des flux magnétiques induits dans le corps à investiguer I et dans le corps de référence R sont constitués par au moins deux bobines réceptrices 32, 33. Cependant, selon une caractéristique de l'invention, ces bobines réceptrices entourent respectivement au moins partiellement les deux premier et second barreaux magnétiques centraux 13, 23, ou le barreau magnétique central unique 40. Avantageusement, les bobines receptrices sont situées aux extrémités du barreau central unique 40. Dans une réalisation possible la bobine émettrice 50 peut être constituée de deux portions de bobine montées en série au moyen d'une liaison électrique, ces deux portions étant par exemple situées de part et d'autre de la paroi médiane 43 et les fils de liaison électrique passant par un orifice réalisé dans cette paroi médiane comme orifice 46 défini avant. De même, il peut être avantageux que le dispositif, comme schématiquement illustré la figurel, comporte des moyens 54 pour asservir la valeur du flux magnétique créé dans moins l'un des deux premier et second circuits magnétiques ouverts 10, à la valeur d'au moins l'un des premiers et seconds signaux. Dans le mode de réalisation illustré, le flux magnétique créé dans les deux circuits magnétiques ouverts 10, 20 est asservi à la valeur du signal délivré à la sortie de la bobine receptrice 32 qui capte les flux magnétiques induits dans le corps de référence R. 11 est à remarquer que les bobines émettrice 50 et réceptrices 32, 33 n'ont pas été représentées sur la figure 3, dans l'unique souci de simplifier le dessin. Bien entendu, l'ensemble des barreaux centraux et latéraux, quel soit le mode de réalisation du dispositif décrit ci-avant en regard des figures 1 à 3, de même que les bobines, seront noyés dans un produit neutre, par exemple une résine époxy éventuellement chargée de silice. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention ne sera pas spécifiquement décrit ici car il est identique aux fonctionnements décrits notamment dans les documents mentionnés dans le préambule de la présente description. Plus précisément, il permet de réaliser des mesures en différentielle, comme le dispositif selon la figure 4b du FR-A 548351. Cependant, du fait de sa configuration, plus particulièrement celle selon la figure 3 jointe à la présente description, le dispositif selon l'invention donne des résultats beaucoup plus fiables. En effet tout d'abord, sa structure permet de réaliser en une seule pièce l'ensemble des barreaux ses deux circuits magnétiques, avec pour conséquence avantageuse, le fait que, lorsqu'ils sont soumis à des variations de température, les variations des grandeurs magnétiques induites sont identiques dans les deux circuits et, comme ils fonctionnent en différentielle, variations magnétiques s'annulent parfaitement. De plus, elle permet d'utiliser une pluralité de ces dispositifs à proximité les uns des autres puisqu'ils ne présentent que tres peu de fuites de flux magnétiques susceptibles d'interférer les uns avec les autres. II est donc possible d'investiguer, par exemple au moyen d'une pluralité de ces dispositifs selon l'invention disposés les uns à côté des autres et fonctionnant en même temps, une longueur de paroi importante, comme celle d'un puits de pétrole, ce qui permet de réduire très notablement le temps d'investigation d'un tel puits. Dans ce cas, l'ensemble des dispositifs peut être associé à un porte-outil patin comme celui qui est décrit et illustré dans le US-A-5 519 322, ce porte-outil étant couplé à des moyens lui permettant par exemple de parcourir toute la longueur du puits. moyens associés au porte-outil sont bien connus en eux-mêmes dans le domaine de l'exploitation pétrolière et ne seront pas décrits ici, dans l'unique souci de simplifier la présente description. De façon préférentielle, les dispositifs seront donc répartis sur le porte outil, par exemple à sa périphérie, de façon qu'ils soient tous situés dans un même plan perpendiculaire à l'axe du puits et qu'ils puissent ainsi réaliser une image électromagnétique de la partie de paroi du puits située dans ce plan. En déplaçant le porte-outil le long de l'axe du puits, il est ainsi possible de réaliser très rapidement une image électromagnétique d'une longueur de paroi relativement importante. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de réaliser une image électromagnétique d'un corps dit "à investiguer" (1) par rapport à un corps dit "de référence" (R), ces deux corps étant situés une même droite d'investigation (D), le dispositif comportant: - un premier circuit magnétique ouvert (10) définissant un premier entrefer (1 ) agencé pour diriger champ magnétique (12) produit dans ce premier circuit magnétique, dans le corps à investiguer (1), - un second circuit magnétique ouvert (20) définissant un second entrefer (21) agencé pour diriger le champ magnétique (22) produit dans ce second circuit magnétique, dans le corps de référence (R), - des moyens (30) pour délivrer des premiers et seconds signaux représentatifs respectivement des valeurs des flux magnétiques induits dans le corps à investiguer et dans le corps de référence, - des moyens (31) pour traiter les premiers et seconds signaux pour obtenir l'image électromagnétique corps à investiguer (1), caractérisé par le fait que - le premier circuit magnétique ouvert (10) comporte un premier barreau magnétique central (13) et au moins un couple (14) de premiers barreaux magnétiques latéraux (15, les axes (17, 18) des deux premiers barreaux magnétiques latéraux étant sensiblement symétriques par rapport à l'axe (19) du premier barreau magnétique central (13), - le second circuit magnétique ouvert (20) comporte un second barreau magnétique central (23) et au moins un couple (24) de seconds barreaux magnétiques latéraux (25, les axes (27, 28) des deux seconds barreaux magnétiques latéraux étant sensiblement symétriques par rapport à l'axe (29) du second barreau magnétique central (23), - les deux premier et second barreaux magnétiques centraux (l3, 23) sont situés entre les deux dits corps à investiguer (I) et de référence (R), leurs axes (19, 29) étant sensiblement colinéaires et confondus avec ladite droite d'investigation (D), et - les deux couples (14, 24) de premiers (15, 16) et seconds (25, 26) barreaux magnétiques latéraux sont situés entre les deux dits corps à investiguer et de référence. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les axes (17, 18 - 27, 28) des barreaux magnétiques latéraux (15, 16 - 25, 26) sont parallèles à la droite d'investigation (D). 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les axes (17, 18 - 27, 28) des barreaux magnétiques latéraux (15, 16 - 25, 26) sont situés dans un même plan. 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les axes (17, 27 - 1 des barreaux magnétiques latéraux (15, 25 - 16, 26) situés d'un même côté par rapport premier et second barreaux magnétiques centraux (13, 23) sont colinéaires. 5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les premier et second barreaux magnétiques centraux (13, 23) forment un barreau magnétique central unique (40) et que les barreaux magnétiques latéraux coaxiaux (15, 25 - 16, 26) forment un barreau magnétique latéral unique (41, 42) (fig. 3). 6- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte une paroi mediane (43) réunissant le barreau magnétique central unique (40) et les barreaux magnétiques latéraux uniques (41, 42). 7- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le premier circuit magnétique ouvert (10) comporte une première pluralité de couples (141_n) premiers barreaux magnétiques latéraux et que le second circuit magnétique ouvert (20) comporte une seconde pluralité de couples (241_n)de seconds barreaux magnétiques latéraux (fig.2). 8- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les première seconde pluralités de couples de premiers et seconds barreaux magnétiques latéraux forment deux parois de révolution (44, 45) entourant respectivement les premier et second barreaux magnétiques centraux (13, 23) (fïg.3). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les deux premier et second circuits magnétiques ouverts (10, 20) comportent au moins une bobine émettrice (50) entourant au moins partiellement les premier et second barreaux magnétiques centraux (13, 23) et des moyens (51) pour appliquer une tension alternative aux bornes (52, de la bobine émettrice (50). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 et caractérisé par le fait que les moyens (30) pour délivrer des premiers et seconds signaux représentatifs respectivement des valeurs des flux magnétiques induits dans le corps à investiguer (1) et dans le corps de référence (R) sont constitués par au moins deux bobines réceptrices (32, 33) entourant respectivement au moins partiellement les deux premier second barreaux magnétiques centraux (13, 23). 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 et caractérisé par le fait que les barreaux magnétiques (13, 23, 15, 25, 16, 26) sont réalisés dans un matériau homogène, à perméabilité magnétique élevée et à faibles pertes par courants de Foucault. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le matériau homogène, à perméabilité magnétique élevée et à faibles pertes par courants de Foucault est constitué par l'un des matériaux suivants : un feuilleté de fer doux ou de ferrite, un matériau composite chargé de poudre magnétique douce, du mumétal, mumétal à grains orientés. 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (54) pour asservir la valeur du flux magnétique créé dans au moins l'un des deux premier et second circuits magnétiques ouverts 0, 20) en fonction de la valeur d'au moins l'un des premiers et seconds signaux.