Brevet FR3060637A1 — publié le 20180622

GÉNÉRATEUR DE RAYONS GAMMA DE FOND DE PUITS ET SYSTÈMES PERMETTANT DE GÉNÉRER DES RAYONS GAMMA DANS UN ENVIRONNEMENT DE FOND DE PUITS CONTEXTE DE L'INVENTION [0001] La présente invention concerne, d'une manière générale, des générateurs de rayon gamma de fond de puits, des procédés permettant de générer des rayons gamma dans un environnement de fond de puits, et des procédés d'enregistrement de données de formation. [0002] Les sociétés pétrolières et gazières utilisent souvent différentes techniques de diagraphie pour obtenir un enregistrement des propriétés pétrophysiques d'une formation telles que, mais sans s'y limiter, la densité de la formation, la résistivité de la formation, l'anisotropie de la formation, l'angle de pendage d'une couche de la formation, la radioactivité de la formation, la porosité de la formation, les propriétés acoustiques de la formation, et les propriétés de pression de la formation, ainsi que d'autres propriétés de la formation (collectivement désignées par « propriétés de formation »). Certains outils de diagraphie classiques utilisent des sources chimiques radioactives toujours actives qui génèrent des particules énergétiques, telles que des neutrons et des rayons gamma, qui interagissent avec la formation environnante, et utilisent des capteurs pour détecter les signaux résultants indiquant les propriétés de la formation environnante. Par exemple, une source de rayons gamma couramment utilisée utilise les isotopes 137 du césium, qui sont instables et émettent des rayons gamma ayant des énergies d'environ 660 KeV en tant que sous-produit de désintégration radioactive. Cependant, la demi-vie du césium-137 est d'environ 30 ans, et la désintégration radioactive du césium-137 ne peut pas être activée ou désactivée manuellement. En outre, le césium-137, ainsi que d'autres sources chimiques couramment utilisées, sont des matières dangereuses ayant un impact élevé sur l'environnement. [0003] Certains types de sources de rayons gamma utilisent l'ionisation par impact électronique, ainsi que des techniques d'ionisation en champ direct, pour produire des rayons gamma. Les conceptions classiques de sources de rayons gamma qui utilisent les techniques susmentionnées utilisent également une unité à ultra-haute tension (« UHT ») pour générer des rayons gamma ayant une énergie suffisante pour pénétrer la formation environnante. L'unité UHT de ces conceptions est souvent logée dans un logement ayant un diamètre externe d'environ 2 pouces, c'est-à-dire environ 5 centimètres (cm), et une longueur 3060637 2 d'environ 5 pieds, c'est-à-dire environ 1,5 mètres (m). Dans un environnement de fond de puits, la longueur de l'unité UHT augmente significativement la taille, la complexité et le coût des sources de neutrons et de rayons gamma. En outre, il peut ne pas être possible de déployer l'UHT dans un espace annulaire d'un tubage de production ou d'un puits de forage 5 à cause des dimensions de l'UHT. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0004] Les figures suivantes sont incluses pour illustrer certains aspects de la présente divulgation, et ne doivent pas être considérées comme des modes de réalisation 10 exclusifs. L'objet divulgué admet des modifications considérables, des transformations, des combinaisons, et des équivalents de forme et de fonction, sans s'écarter de la portée de la présente divulgation. [0005] La figure 1 A est une vue schématique d'un environnement de diagraphie par ligne câblée dans lequel le générateur de rayons gamma de fond de puits est 15 déployé sur une ligne câblée dans un espace annulaire d'un tubage ; [0006] la figure 1B est une vue schématique d'un environnement de diagraphie en cours de forage dans lequel le générateur de rayons gamma de fond de puits de la figure 1A est déployé dans un espace annulaire du tubage ; [0007] la figure 2 est une vue schématique du générateur de rayons 20 gamma de fond de puits de la figure lA ; [0008] la figure 3 est une vue agrandie des électrons se propageant à travers une feuille cible du générateur de rayons gamma de la figure 2 et produisant des rayons gamma quand les électrons interagissent avec une seconde couche du générateur de rayons gamma ; et 25 [0009] la figure 4 est un schéma de procédé d'un procédé permettant d'enregistrer des données indiquant une ou plusieurs propriétés de formation de la formation environnante. [0010] Les figures illustrées ne sont données qu'à titre d'exemple et ne sont pas destinées à affirmer ou à impliquer une quelconque limitation relative à 30 l'environnement, à l'architecture, à la conception ou au procédé dans lesquels les différents modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION ILLUSTRATIFS [0011] Dans la description détaillée suivante des modes de réalisation illustratifs, il est fait référence aux dessins annexés qui font partie intégrante de celle-ci. Ces 3060637 3 modes de réalisation sont décrits de manière suffisamment détaillée pour permettre à l'homme du métier de pratiquer l'invention, et il est entendu que d'autres modes de réalisation peuvent être utilisés et que des changements structuraux, mécaniques, électriques et chimiques logiques peuvent être faits sans s'éloigner de l'esprit et de la portée de 5 l'invention. Pour éviter les détails superflus et permettre à l'homme du métier de pratiquer les modes de réalisation décrits ici, la description peut omettre certaines informations connues de l'homme du métier. La description détaillée suivante n'est, par conséquent, pas à considérer dans un sens limitatif, et la portée des modes de réalisation illustratifs est définie uniquement par les revendications annexées. 10 [0012] La présente divulgation concerne des générateurs de rayon gamma de fond de puits, des procédés permettant de générer des rayons gamma dans un environnement de fond de puits, et des procédés d'enregistrement de données de formation. Dans certains modes de réalisation, le générateur de rayons gamma de fond de puits comprend une feuille cible positionnée dans un logement du générateur de rayons gamma de 15 fond de puits, et ayant une seconde couche déposée sur une face arrière de la feuille cible. Dans un de ces modes de réalisation, la feuille cible est formée de titane. Dans un autre de ces modes de réalisation, la feuille cible est formée d'aluminium. Telle que définie dans le présent document, une face avant est une face qui est orientée vers une direction d'où proviennent un faisceau laser (« impulsions optiques ») et/ou des ions, tandis qu'une face 20 arrière est une face qui n'est pas orientée vers une direction d'où proviennent des impulsions optiques etiou des ions. En tant que telle, la face avant de la feuille cible est orientée vers les impulsions optiques qui arrivent, tandis que la face arrière de la feuille cible n'est pas orientée vers les impulsions optiques qui arrivent. De même, la face avant de la seconde couche est orientée vers les électrons générés par l'ionisation des atomes de la feuille cible. 25 [0013] La seconde couche est formée à partir d'un matériau à haute densité, tels que le tungstène. Dans certains modes de réalisation, le générateur de rayons gamma de fond de puits comprend également un dissipateur de chaleur positionné dans le logement et accouplé à la seconde couche. Dans un de ces modes de réalisation, le dissipateur de chaleur est formé de cuivre ou d'un autre matériau possédant une conductivité 30 thermique élevée pour dissiper la chaleur générée par les réactions décrites dans le présent document qui produisent des rayons gamma. [0014] Le générateur de rayons gamma de fond de puits comprend également un système laser, tel qu'un type à amplification par compression d'impulsion (« CPA »), ou un autre type de système laser accordable qui est orienté et capable de diriger un faisceau focalisé d'impulsions optiques sur la surface avant de la feuille cible, où le 3060637 4 faisceau d'impulsions optiques ionise les atomes le long de la surface avant de la feuille cible, pour ainsi créer un plasma d'électrons et d'ions positifs. Dans certains modes de réalisation, le système laser accordable comprend une source laser qui est capable de générer des impulsions optiques ultracourtes de l'ordre de la femtoseconde et qui est en outre capable 5 de projeter les impulsions optiques générées vers le logement. Dans certains modes de réalisation, les impulsions optiques générées sont émises directement à travers une fenêtre du logement vers la face avant de la feuille cible. Dans certains modes de réalisation, le système- laser accordable comprend un ou plusieurs miroirs, réflecteurs et/ou composants similaires qui sont orientés pour focaliser les impulsions optiques générées et/ou pour rediriger les 10 impulsions optiques générées à travers la fenêtre du logement vers la face avant de la feuille cible. Dans certains modes de réalisation, le système laser est capable d'ajuster au moins l'une parmi une intensité, une synchronisation, une fréquence et une amplitude des impulsions optiques afin de produire un niveau souhaité d'ionisation des atomes de la feuille cible. Dans certains modes de réalisation, les électrons générés par l'ionisation des atomes 15 de la feuille qui sont accélérés par une force pondéromotrice et se propagent à travers une surface arrière de la feuille cible. Des descriptions supplémentaires de la force pondéromotrice et des exemples de procédés permettant de calculer la force pondéromotrice sont fournis dans les paragraphes ci-dessous. [0015] Certains des électrons qui se propagent à travers la surface arrière 20 de la feuille cible interagissent avec les matériaux qui forment la seconde couche, telles que le tungstène, et sont décélérés en raison des collisions avec les atomes de la seconde couche. La décélération des électrons produit à son tour des rayons gamma selon un processus connu sous le nom de rayonnement de freinage, et les rayons gamma produits se propagent à travers le générateur de rayons gamma et dans la formation environnante. 25 [0016] Dans certains modes de réalisation, les rayons gamma produits ont une énergie d'environ 662 KeV, ce qui est approximativement la même quantité d'énergie générée par certains procédés classiques de génération de rayons gamma mentionnés dans les paragraphes précédents. En tant que tels, les générateurs de rayons gamma de fond de puits divulgués dans le présent document sont compatibles avec les modèles et formules actuels de 30 diagraphie basés sur les rayons gamma qui utilisent des rayons gamma ayant environ une énergie de 662 KeV. Cependant, comme indiqué dans le présent document, le système laser accordable est capable de produire des rayons gamma ayant des énergies situées entre 0 et 10 MeV en ajustant au moins l'une parmi l'intensité, la synchronisation, la fréquence et l'amplitude des impulsions optiques. En tant que tels, les générateurs de rayons gamma 35 divulgués dans le présent document sont capables de produire des rayons gamma présentant 3060637 5 un grand éventail d'énergies qui peuvent être ajustées sur la base des propriétés de formation de la formation environnante, de la spécification du puits de forage, de la pénétration souhaitée des rayons gamma, ainsi que sur la base d'autres considérations décrites dans le présent document. 5 [0017] Dans certains modes de réalisation, le diamètre externe du générateur de rayons gamma de fond de puits est inférieur ou égal à 2 pouces, c'est-à-dire environ 5 cm, et la longueur du récepteur de rayons gamma de fond de puits est inférieure à 2 pieds, c'est-à-dire environ 61 cm. Ces dimensions sont bien plus petites que les dimensions des tubes à rayons X ou des unités- UHT, et des générateurs de rayons gamma de fond de 10 puits qui utilisent des tubes à rayons X et/ou des unités UHT. En outre, il est également beaucoup plus facile de déployer les générateurs de rayons gamma de fond de puits divulgués dans le présent document dans les différentes sections d'un puits ayant différentes dimensions par rapport aux générateurs de rayons gamma de fond de puits qui utilisent des tubes à rayons X ou des unités UHT. Des détails supplémentaires relatifs aux générateurs de 15 rayons gamma de fond de puits susmentionnés, aux procédés permettant de générer des rayons gamma dans un environnement de fond de puits et aux procédés d'enregistrement d'informations de données de formation sont fournis dans les paragraphes ci-dessous et sont illustrés au moins sur les figures 1 à 4. [0018] En s'intéressant maintenant aux figures, la figure 1 A illustre une 20 vue schématique d'un environnement de diagraphie par ligne câblée 100 dans lequel un générateur de-rayons gamma de fond de puits 122 est déployé sur une ligne câblée 119 dans un puits de forage 106. Comme indiqué dans le présent document, le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 comprend un système laser et un logement, lequel contient une feuille cible, une seconde couche déposée sur la surface arrière de la feuille cible, et un 25 dissipateur de chaleur logé au sein du logement. Dans certains modes de réalisation, le système laser est un système laser accordable. Des discussions supplémentaires concernant les divers composants du générateur de rayons gamma de fond de puits 122 sont fournies dans le paragraphe et sont illustrées au moins sur les figures 2 à 4. [0019] Dans le mode de réalisation de la figure 1A, un puits comportant le 30 puits de forage 106 s'étend depuis une surface 108 du puits 102 vers ou à travers une formation souterraine 112. Un tubage 116 est déployé le long du puits de forage 106 pour isoler les outils de fond de puits et les trains déployés dans le tubage 116, pour fournir un trajet aux ressources d'hydrocarbures s'écoulant depuis la formation souterraine 112, pour prévenir les effondrements, et/ou pour prévenir la contamination de la formation souterraine 35 112. Le tubage 116 est normalement entouré d'une gaine de ciment 128, qui est déposée 3060637 6 dans un espace annulaire entre le tubage 116 et le puits de forage 106 pour fixer fermement le tubage 116 au puits de forage 106 et pour former une barrière qui isole le tubage 116. Bien que cela ne soit pas décrit, il peut exister des couches de tubage placées de manière concentrique dans le puits de forage 106, chacune comportant une couche de ciment ou autre 5 déposée autour de celle-ci. [0020] Un véhicule 180 transportant un dispositif de commande 184 et la ligne câblée 119 est positionné à proximité du puits 102. La ligne câblée 119 en même temps que le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 et un outil de diagraphie 125 doté d'un capteur 124 sont descendus par le bloc obturateur 103 dans le puits 102. Les 10 données indiquant les mesures- obtenues grâce à l'outil de diagraphie 125 peuvent être transmises via la ligne câblée 119 ou via un autre système de télémétrie vers la surface 108 à des fins de traitement par le dispositif de commande 184 ou par un autre dispositif électronique servant à traiter les données obtenues par l'outil de diagraphie 125. Le dispositif de commande 184 peut comprendre n'importe quel dispositif électronique et/ou 15 optoélectronique capable de recevoir des données et/ou de traiter des données indiquant une ou plusieurs propriétés de formation afin de déterminer les propriétés de la formation. Dans le mode de réalisation de la figure 1A, le dispositif de commande 184 est stocké sur le véhicule 180. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de commande 184 peut également être logé dans une installation temporaire et/ou permanente (non représentée) à 20 proximité du puits 102. Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif de commande 184 peut également être déployé à un emplacement distant du puits 102. Des opérations supplémentaires du dispositif de commande 184 sont fournies dans les paragraphes suivants. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de commande 184 comprend un support de stockage contenant des instructions sur la façon de traiter les signaux indiquant les propriétés 25 de la formation afin de déterminer les propriétés de la formation et un processeur servant à exécuter les instructions afin de déterminer les propriétés de la formation. Dans d'autres modes de réalisation, les signaux émis le long de la ligne câblée 119 sont relayés par un autre dispositif ou un autre système de télémétrie vers le dispositif de commande 184. Dans certains modes de réalisation, le dispositif de commande 184, le générateur de rayons gamma 30 de fond de puits 122 et le capteur 124 sont les composants d'un système de génération de neutrons de fond de puits déployé dans le puits 102. [0021] La figure 1B est une vue schématique latérale d'un environnement de diagraphie en cours de forage (LWD) 150 dans lequel le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 de la figure 1A est déployé dans le puits de forage 106 afin de détecter des 35 fuites le long du puits de forage 106. Dans le mode de réalisation de la figure 1B, un crochet 3060637 7 138, un câble 142, un moufle mobile (non représenté) et un appareil de levage (non représenté) sont fournis pour faire descendre un train d'outils 120 dans le puits de forage 106 ou pour retirer le train d'outils 120 du puits de forage 106. Le train d'outils 120 peut être un train de forage, ou un autre type de train d'outils permettant de déployer le générateur de 5 rayons gamma de fond de puits 122. Au niveau de la tête de puits 136, un conduit d'entrée 152 est accouplé à une source de fluides (non représentée) pour fournir des fluides, tels que des fluides de forage, en fond de puits. Le train d'outils 120 comporte un espace annulaire interne qui fournit un trajet d'écoulement de fluide depuis la surface 108 jusqu'au trépan de forage 126. Le train d'outils 120 est accouplé au générateur de rayons gamma de fond de 10 puits 122 et à l'outil de diagraphie 125 qui, dans le mode de réalisation de la Figure 1B, comprend le capteur 124. Les fluides descendent dans le train d'outils 120, et sortent du train d'outils 120 au niveau du trépan de forage 126. Les fluides retournent vers la surface 108 par un espace annulaire de puits de forage 148 et sortent de l'espace annulaire de puits de forage 148 via un conduit de sortie 164 où les fluides sont capturés dans un réservoir 140. 15 [0022] Dès que le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 est descendu jusqu'à un emplacement souhaité, un ou plusieurs procédés décrits dans le présent document peuvent être utilisés pour produire des rayons gamma à la discrétion d'un opérateur ou peuvent être utilisés pour terminer la production des rayons gamma. Plus particulièrement, les impulsions optiques générées par le composant source laser du 20 générateur de rayons gamma de fond de puits 122 ionisent la surface de la face avant de la couche cible et créent un plasma d'électrons et d'ions positifs. La propagation des électrons créés par un faisceau intense d'impulsion optique sur une cible fine et solide est gouvernée par la force de Lorentz et peut être exprimée par l'équation suivante : 25 r r EQ. 1 F= dt = me -ce=-e(E+yxB) dt où P est la quantité de mouvement de l'électron, v est la vitesse de l'électron, le est la masse au repos de l'électron, e est la charge élémentaire, E = E0 cos(kz B = Bo cos(kz - wt)5, 30 et sont les champs électrique et magnétique dépendant du temps. Pour le cas des électrons non relativistes, EQ. 2 peut être approximée par l'équation suivante : 3060637 8 F = mea = med z = -eE = z = eE me W2 EQ. 2 r où le terme v x Ba été ignoré car vB = vE I c - 1 pour v - C . Dans certains modes de réalisation, l'énergie d'un électron oscillant peut 5 ensuite être obtenue par l'équation suivante : \ 2 EQ.3 = -1m co (E e 2 e2E02 2 emd e et)2 ) 4meO)2 où l'énergie exprimée par EQ. 3 est l'énergie pondéromotrice et la force 10 qui lui est associée peut être exprimée par l'équation suivante : F d e ( 2 2 \ EQ.4 e2 VE2 p dz 4rnem2 4me0.)2 En outre, l'intensité d'une onde EM peut être exprimée comme suit : I = 2 -1 eocE2 EQ.5 En appliquant EQ.5, l'énergie pondéromotrice peut également être exprimée en prenant l'intensité et la longueur d'onde du laser comme suit : Up[eV] = °, = 2 e2 5 122 ; 9.34 -10-14/[Wcm-2] (4,um])2 4mW 87t m;e0c e2E2 2 EQ.6 En appliquant EQ.3, la vitesse peut être exprimée comme suit : eE = caz = 25 mea) EQ.7 La quantité de mouvement normalisée peut être exprimée comme suit : 15 20 3060637 r r r p v eE a= = = mec c M eCOC et peut être définie à partir d'où l'équation suivante peut être dérivée. 5 a = EQ.9 , 2 e2 a 2 2 m22(02c2 2 o r Pour le cas des électrons relativistes où le terme B des électrons relativistes peut être ignoré, le déplacement des électrons peut être décrit par l'équation 10 suivante : 4d r r r r EQ.10 - --( dt dt ymey E+yx B) ( 2 \ y= , où est un facteur relativiste. En outre, l'intensité du laser peut être exprimée sous la forme de EQ. 13 sur la base des EQ. 11 et 12, qui peuvent être 15 exprimées comme suit : m 2 = moy moc2 = m2C2 M2V2 1 EQ. 11 ( ( 2 \Ï m2 C2 M2C2 M2V2 m2 MoC = , P2 \, i= = 1+ 2 2 2 2 2 2 2 2 MoC MoC MoC mo MOC0 moc) j 1 2 'q 2 \ ( -\ a2 -- 1 r = 1+ = +-JI- me c l 2 EQ.12 9 EQ.8 0.685 -1018--i 2 20 2 e2 22 e a2 M2CO2C2 e cfc m- .2 2 / 2 2 2 = 0 0 e 0 0 EQ.13 3060637 10 Dans EQ. 13, l'intensité des impulsions optiques est exprimée en Wel)/ 2 et la longueur d'onde en mn En utilisant EQ.13, l'énergie pondéromotrice pour les électrons relativistes peut être exprimée comme suit : [0023] Dans certains modes de réalisation, les EQ. 6 et 14 sont utilisées pour estimer l'énergie à laquelle les électrons non relativistes et relativistes sont accélérés par le potentiel pondéromoteur. Comme mentionné ci-dessus, le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 est capable de remplacer les sources de rayons gamma toujours actives qui 10 utilisent le césium-137 en produisant des rayons gamma ayant une énergie d'environ 662 KeV. Dans un ces modes de réalisation, le composant système laser du générateur de rayons gamma de fond de puits 122 utilise un laser au dioxyde de carbone (« CO2 »). Une intensité souhaitée du laser à CO2 peut être déterminée en utilisant les EQ. 6 et 14 fournies dans les paragraphes ci-dessus. Des exemples d'étapes pour déterminer l'intensité du laser à 15 CO2 sont fournis dans les équations ci-dessous 0.662 -106 ; 9.34 -1 0-14 /22 I J. 0.662.106 6.33.1016Wcm-2 9.34 -10'4(10.6)2 EQ.15 où les impulsions optiques générées par le laser à CO2 sont supposées avoir une longueur d'onde d'environ 10,6 pin. La puissance associée à l'intensité du laser à CO2 peut être estimée en résolvant l'équation suivante : I = 6.33 -1016Wcm-2 = = P = 6.33 1 016 W cm210,um2 ; 6.33G W 20 A cm2 108 fine2 EQ. 16 Dans EQ. 16, le faisceau optique est supposé avoir une taille de spot de 10/im2 En outre, 6-33GW de puissance peuvent être obtenues à partir d'un laser à CO2 ayant une durée d'impulsion de o'lPs , une fréquence de répétition de 1kHz , et nécessitant une quantité de puissance qui peut être déterminée par l'équation suivante : 3 /), = 6.33-109-j 0.1-10-12s - lkHz ; 0.633mJ -1° =0.633W 25 s s EQ. 17 [0024] Les accélérateurs électrostatiques de fond de puits classiques qui sont utilisés pour accélérer les particules dans la formation ont parfois besoin d'environ 30 W de puissance pour fonctionner. Comme le montre EQ. 17, le laser à CO2 du générateur de 5 EQ.14 ( Up',[MeV] = mec2 ( y-1) = 0.511 \i 2 ,Il +a° =2- -1 = n 2 0.511(\il + (1/ 0.685 -1018)/[Wcm-2/12Lumr -1) 3060637 11 rayons gamma de fond de puits 122 peut fonctionner avec 2 fois moins d'énergie pour générer des rayons gamma ayant approximativement le même niveau d'énergie que les rayons gamma qui sont générés par les sources de rayons gamma toujours actives classiques. [0025] Dans un ces modes de réalisation, le composant système laser du 5 générateur de rayons gamma de fond de puits 122 utilise un laser titane saphir (« Ti:saphir »). Une intensité souhaitée du laser Ti:saphir peut également être déterminée en utilisant les EQ. 6 et 14 fournies dans les paragraphes ci-dessus. Des exemples d'étapes pour déterminer l'intensité du laser à CO2 sont fournis dans les équations ci-dessous : . 0.662.106 ; 9.34.10-14/22 / ; 0.662 l 06- 1.1.1019Wcm-2 9.34 .10-14(0.8)2 10 où les impulsions optiques générées par le laser à CO2 sont supposées avoir une longueur d'onde d'environ 0,8 mn. La puissance associée à l'intensité du laser Ti:saphir peut être estimée en résolvant l'équation suivante : P P =1.1.1019 W 8m21111712 ; 0.11TW /-1.11.1 1019Wcm-2 A cm 2 10 Pn/- Dans EQ. 19, le faisceau optique est supposé avoir une taille de spot de 10,um2 15 . En outre, une puissance de 0,11TWpeut être obtenue à partir d'un laser Ti:saphir ayant une durée d'impulsion de CL 1Ps , une fréquence de répétition de lkHz , et nécessitant une quantité de puissance qui peut être déterminée par l'équation suivante : = 0.11.1012-j 0.1-10-12s. lkHz ; 0.011J-1°' ; 11W EQ. 20 [0026] Bien que dans certains modes de réalisation, un générateur de 20 rayon gamma de fond de puits 122 à laser Ti:saphir puisse utiliser environ 11W de puissance pour générer des rayons gamma ayant environ une énergie de 662 KeV, cette quantité de puissance représente encore environ 33 % de la puissance nécessaire pour les accélérateurs électrostatiques de fond de puits classiques mentionnés dans le présent document. En tant que telle, la quantité de puissance utilisée par le générateur de rayon gamma de fond de puits 25 122 est bien inférieure à celle des accélérateurs électrostatiques de fond de puits classiques. [0027] Les rayons gamma produits se propagent dans la formation souterraine 112. Le composant capteur 124 de l'outil de diagraphie 125 sert à mesurer les signaux de retour indiquant les propriétés de la formation. Dans un de ces modes de réalisation, les signaux de retour correspondent aux composants des rayons gamma qui sont 30 émis dans la formation et ensuite renvoyés par la formation souterraine 112, et le capteur 124 est capable de mesurer les rayons gamma renvoyés afin de déterminer les propriétés de EQ.18 EQ. 19 3060637 12 formation de la formation souterraine 112. Dans certains modes de réalisation, l'outil de diagraphie 125 est accouplé à ou déployé au voisinage du générateur de rayons gamma de fond de puits 122. Dans certains modes de réalisation, les données indiquant les propriétés de formation mesurées sont stockées sur un support de stockage local qui est déployé au 5 niveau d'un emplacement de fond de puits proche de l'outil de diagraphie 125. Dans d'autres modes de réalisation, les données sont transmises le long de la ligne câblée 119 en haut de puits, où les données sont analysées par le dispositif de commande 184 afin de déterminer les propriétés de la formation. [0028] Bien que les figures lA et 1B illustrent le générateur de rayons 10 gamma de fond de puits 122 déployé dans deux exemples d'environnements, le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 peut être déployé dans divers environnements de forage, de complétion et de production. En outre, bien que les figures lA et 1B illustrent le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 et l'outil de diagraphie 125 sous forme de dispositifs séparés, dans certains modes de réalisation, le générateur de rayons gamma de 15 fond de puits 122 et un composant de l'outil de diagraphie 125. [0029] La figure 2 est une vue schématique du générateur de rayons gamma de fond de puits 122 de la figure 1A. Comme le montre la figure 2, le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 comprend un système laser, qui comprend une source laser 220 et des miroirs 222A et 222B. Le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 20 comprend également un logement 224 qui stocke les composants supplémentaires décrits dans le présent document et utilisés pour initier un ou plusieurs types de réactions de fusion afin de générer des rayons gamma. [0030] Le logement 224 loge une feuille cible 228 et une seconde couche 229 déposée sur une face arrière de la feuille cible 228. Dans certains modes de réalisation, 25 le logement forme une chambre à vide qui loge les composants précédents. Dans certains modes de réalisation, la feuille cible 228 est formée d'aluminium. Dans certains modes de réalisation, la seconde couche est formée à partir d'un métal, tels que le tungstène. Le logement 224 loge également un dissipateur de chaleur 230 qui sert à dissiper une quantité de chaleur générée par les réactions décrites dans le présent document pour produire les rayons 30 gamma. Dans certains modes de réalisation, le dissipateur de chaleur 230 est formé de cuivre ou d'un autre matériau présentant une conductivité thermique élevée afin de faciliter la dissipation de la chaleur. [0031] La source laser 220 peut être n'importe quel dispositif optoélectronique orienté et capable de générer des faisceaux d'impulsions optiques et 35 également capable d'émettre les impulsions optiques vers la face avant de la feuille cible 3060637 13 228. Dans certains modes de réalisation, la source laser utilise des techniques CPA ou d'autres techniques pour générer des impulsions optiques ultracourtes et pour projeter les impulsions optiques générées vers la face avant de la feuille cible 228. Dans un de ces modes de réalisation, la source laser est un laser à CO2. Dans un de ces modes de réalisation, 5 la source laser est un laser Ti:saphir. Comme le montre la figure 2, les impulsions optiques générées par la source laser 220 se déplacent dans une direction indiquée par la flèche 252. Le système laser comprend également des miroirs 222A et 222B. Les miroirs 222A et 222B peuvent être construits à partir de matériaux orientés pour focaliser, réfléchir et/ou rediriger les impulsions optiques. Comme le montre la figure 2, les impulsions optiques se déplaçant 10 dans une direction indiquée par la flèche 252 sont réfléchies par le miroir 222A pour se déplacer dans une direction indiquée par la flèche 253, et sont réfléchies par le miroir 222B pour se déplacer dans les directions indiquées par les flèches 254 et 255. [0032] Les impulsions optiques se déplaçant dans les directions indiquées par les flèches 254 et 255 pénètrent par une fenêtre 226 du logement 224 pour atteindre la 15 feuille cible 228 et créer un plasma d'électrons et d'ions positifs. Certains des électrons générés par l'ionisation de la feuille cible 228 accélèrent à travers la feuille cible 228 et sortent par la face arrière de la feuille cible 228, qui est accouplée à une face avant de la seconde couche 229. Comme indiqué dans le présent document, la seconde couche 229 est formée à partir d'un métal à haute densité, tel que le tungstène, qui décélère les électrons 20 quand les électrons entrent en collision avec la seconde couche 229. L'interaction précédente entre les électrons et la seconde couche 229 produit des rayons gamma, qui se propagent dans la formation souterraine 112. [0033] Le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 peut être facilement activé et/ou désactivé en commandant le système laser. Dans certains modes de 25 réalisation, le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 présente un temps de commutation marche/arrêt de moins de 1 microseconde. En outre, au moins l'une parmi l'intensité, la synchronisation, la fréquence et l'amplitude des impulsions optiques générées par la source laser 220 peut être ajustée afin de générer des rayons gamma ayant une quantité souhaitée d'énergie. Comme décrit dans le présent document, dans certains modes de 30 réalisation, la source laser 220 peut être ajustée (« accordée ») afin de générer des rayons gamma ayant un niveau d'énergie d'environ 662 KeV, qui correspond approximativement au niveau d'énergie des rayons gamma générés par certaines sources de rayons gamma classiques. Dans des modes de réalisation supplémentaire, la source laser 220 peut être accordée afin de générer des rayons gamma ayant des niveaux d'énergie située entre 0 et 35 10 MeV. Dans certains modes de réalisation, le générateur de rayons gamma de fond de 3060637 14 puits 122 présente un diamètre externe inférieur à 2 pouces, c'est-à-dire environ 5 cm, et une longueur inférieure à 2 pieds, c'est-à-dire environ 61 cm,. En tant que tel, le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 peut être facilement déployé dans un espace annulaire d'un tubage et peut être mis en marche lors d'opérations de diagraphie par ligne câblée, 5 d'opérations LWD, d'opérations MWD et/ou d'autres opérations de diagraphie. [0034] La figure 3 est une vue agrandie des électrons 342 se propageant à travers une feuille cible 228 du générateur de rayons gamma 122 de la figure 2, et produisant des rayons gamma 342 quand les électrons 342 interagissent avec la seconde couche 229 du générateur de rayons gamma 122. Dans le mode de réalisation de la figure 3, la feuille cible 10 228 est formée d'une couche de titane et possède une épaisseur située entre 10 et 50 ,urn. En outre, la seconde couche 229 est formée de tungstène avec une épaisseur d'environ 10 à 50 pin. Dans d'autres modes de réalisation, la feuille cible 228 et la seconde couche 229 ont chacune une épaisseur située entre 1 et 20 prn. Dans d'autres modes de réalisation, la feuille cible 228 et la seconde couche 229 ont chacune une épaisseur différente. Les impulsions 15 optiques représentées par le faisceau triangulaire 354 sont projetées sur une surface avant 332 de la feuille cible 228 et ionisent le titane déposé à proximité de la surface avant 332 de la feuille cible 228, pour ainsi créer un plasma d'électrons et d'ions positifs. Comme indiqué dans le présent document, certains des électrons 342 traversent la feuille cible 228 dans une direction indiquée par la flèche 344, sortent de la feuille cible 228 à travers une face arrière 20 334 de la feuille cible 228, et entrent en collision avec le tungstène déposé à proximité d'une face avant de la seconde couche 229. L'interaction précédente décélère les électrons 342 et produit des rayons gamma 352, qui se propagent dans la formation souterraine 112. Le dissipateur de chaleur 230 est accouplé à la seconde couche 229 et est capable de dissiper une quantité de chaleur générée pendant le processus de production de rayons gamma décrit dans 25 le présent document. [0035] La figure 4 est un schéma de procédé d'un procédé 400 permettant d'enregistrer des données indiquant une ou plusieurs propriétés de formation de la formation environnante. Bien que les opérations du procédé 400 soient représentées selon une séquence particulière, certaines opérations peuvent être réalisées selon des séquences 30 différentes ou en même temps le cas échéant. En outre, bien qu'il soit décrit que les opérations du procédé 400 sont réalisées par le générateur de rayons gamma de fond de puits 122, les opérations peuvent également être réalisées par d'autres modes de réalisation d'un générateur de rayons gamma de fond de puits décrit dans le présent document. [0036] Dans l'étape 402, le générateur de rayons gamma de fond de puits 35 122 est déployé dans un espace annulaire du puits de forage 106. Par exemple, dans le mode 3060637 15 de réalisation illustré sur la figure 1A, le générateur de rayons gamma de fond de puits 122 est déployé via la ligne câblée 119 dans un espace annulaire du tubage 116 jusqu'à une profondeur souhaitée. Dans l'étape 404, la source laser 220 génère des impulsions optiques qui sont dirigées sur la feuille cible 228 pour ioniser les atomes de la feuille cible 228. 5 Certains des électrons produits par l'ionisation des atomes de la feuille cible 228 accélèrent à travers la feuille cible 228, sortent par la surface arrière de la feuille cible 228, et entrent en collision avec les atomes d'une seconde couche 229, qui est déposée sur la face arrière de la feuille cible 228. Les collisions des électrons traversant la feuille cible 228 produisent à leur tour des rayons gamma qui se propagent dans la formation souterraine 112. Comme décrit 10 dans le présent document, au moins l'une parmi l'intensité, la synchronisation, la fréquence et l'amplitude des impulsions optiques générées par la source laser 220 peut être réglée afin de produire des rayons gamma ayant un niveau souhaité d'énergie. [0037] Dans l'étape 406, le composant capteur 124 de l'outil de diagraphie 125 mesure les signaux de retour des rayons gamma qui se propagent dans la 15 formation souterraine 112, les signaux de retour indiquant une ou plusieurs propriétés de la formation souterraine 112. L'outil de diagraphie 125 peut stocker les propriétés mesurées de la formation souterraine 112 sur un support de stockage local et/ou peut transmettre les propriétés de la formation souterraine 112 via la ligne câblée 119 au dispositif de commande 184. 20 [0038] Les modes de réalisation divulgués ci-dessus ont été présentés à des fins d'illustration et pour permettre à un spécialiste ordinaire du domaine de pratiquer la divulgation, mais la divulgation n'est pas destinée à être exhaustive ou limitée aux formes divulguées. De nombreuses modifications et variations peu importantes seront évidentes pour le spécialiste ordinaire du domaine sans s'éloigner de la portée et de l'esprit de 25 l'invention. Par exemple, bien que les organigrammes présentent un procédé en série, certain(e)s des étapes/procédés peuvent être réalisé(e)s en parallèle ou de manière séquentielle, ou combiné(e)s en un(e) seul(e) étape/procédé. La portée des revendications est destinée à couvrir largement les modes de réalisation divulgués et toute modification de ce type. En outre, les clauses suivantes représentent des modes de réalisation supplémentaires 30 de la divulgation et doivent être considérées comme étant dans la portée de la divulgation : [0039] Clause 1, un générateur de rayons gamma de fond de puits comprenant une feuille cible formée à partir d'un premier matériau ; un système laser accordable orienté pour diriger des impulsions optiques sur une surface avant de la feuille cible afin d'ioniser les atomes du premier matériau ; et une seconde couche formée à partir 35 d'un matériau à haute densité et déposée le long d'une surface arrière de la feuille cible. 3060637 16 [0040] Clause 2, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon la clause 1, dans lequel la feuille cible et la seconde couche sont stockées à l'intérieur d'une unité de logement du générateur de rayons gamma de fond de puits. [0041] Clause 3, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon la 5 clause 1 ou la clause 2, dans lequel le système laser accordable utilise une technique d'amplification par compression d'impulsions pour amplifier les impulsions optiques. 10042] Clause 4, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon au moins l'une des clauses 1 à 3, dans lequel le système laser accordable sert à ajuster au moins l'une parmi une intensité, une synchronisation, une fréquence et une amplitude des 10 impulsions optiques. [0043] Clause 5, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon au moins l'une des clauses 1 à 4, dans lequel le système laser accordable utilise un laser au dioxyde de carbone pour générer les impulsions optiques. [0044] Clause 6, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon au 15 moins l'une des clauses 1 à 4, dans lequel le système laser accordable utilise un laser titane:saphir pour générer les impulsions optiques. [0045] Clause 7, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon au moins l'une des clauses 1 à 6, dans lequel le système laser accordable comprend un ou plusieurs miroirs orientés pour focaliser les impulsions optiques à travers une fenêtre du 20 logement sur la feuille cible. [0046] Clause 8, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon au moins l'une des clauses 1 à 7, dans lequel le logement comprend en outre un dissipateur de chaleur accouplé à la seconde couche et servant à absorber la chaleur générée lors de la production des rayons gamma. 25 [0047] Clause 9, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon au moins l'une des clauses 1 à 8, dans lequel la feuille cible est formée à partir d'au moins l'un parmi l'aluminium et le titane et possède une épaisseur d'environ 1 à 20 pm et dans lequel la seconde couche est formée de tungstène et possède une épaisseur d'environ 1 à 20 atm. [0048] Clause 10, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon 30 au moins l'une des clauses 1 à 9, dans lequel une section à ultra-haute tension n'est pas utilisée pour produire les rayons gamma. [0049] Clause 11, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon au moins l'une des clauses 1 à 10, dans lequel les rayons gamma produits par le générateur de rayons gamma de fond de puits possèdent une énergie d'environ 0 à 10 MeV. 3060637 17 [0050] Clause 12, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon au moins l'une des clauses 1 à 11, dans lequel les rayons gamma produits par le générateur de rayons gamma de fond de puits possèdent une énergie d'environ 662 KeV. [0051] Clause 13, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon 5 les clauses 1 à 12, dans lequel le générateur de rayons gamma de fond de puits présente un temps de commutation marche/arrêt de moins de 1 microseconde. [0052] Clause 14, le générateur de rayons gamma de fond de puits selon au moins l'une des clauses 1 à 13, dans lequel le générateur de rayons gamma de fond de puits peut s'ajuster au sein d'un espace annulaire d'un tubage de production, et dans lequel le 10 générateur de rayons gamma de fond de puits présente un diamètre externe inférieur à 2 pouces, c'est-à-dire environ 5 cm, et une longueur inférieure à 24 pouces, c'est-à-dire environ 61 cm,. [0053] Clause 15, un système de diagraphie de fond de puits comprenant un générateur de rayons gamma de fond de puits déployé dans un espace annulaire d'un puits 15 de forage et comportant une feuille cible formée à partir d'au moins l'un parmi l'aluminium et le titane ; un système laser accordable orienté pour utiliser une technique d'amplification par compression d'impulsions afin d'amplifier les impulsions optiques produites par un laser du système laser accordable ; et diriger les impulsions optiques amplifiées sur une surface avant de la feuille cible afin d'ioniser l'au moins un parmi l'aluminium et le titane ; et une 20 seconde couche formée de tungstène et déposée le long d'une surface arrière de la feuille cible, et un outil de diagraphie comprenant au moins un capteur servant à détecter les signaux de retour des rayons gamma qui se propagent dans la formation, les signaux de retour indiquant une ou plusieurs propriétés de la formation. [0054] Clause 16, le système de diagraphie de fond de puits selon la 25 clause 15, dans lequel les rayons gamma produits par le générateur de rayons gamma de fond de puits possèdent une énergie d'environ 0 à 10 MeV. [0055] Clause 17, le système de diagraphie de fond de puits selon la clause 15 ou 16, dans lequel le générateur de rayons gamma de fond de puits est capable de s'ajuster au sein d'un espace annulaire d'un tubage de production, et dans lequel le 30 générateur de rayons gamma de fond de puits présente un diamètre externe inférieur à 2 pouces, c'est-à-dire environ 5 cm, et une longueur inférieure à 24 pouces, c'est-à-dire environ 61 cm,. [0056] Clause 18, un procédé de diagraphie d'une formation, comprenant le déploiement d'un générateur de rayons gamma de fond de puits dans un espace annulaire 35 d'un puits de forage, le générateur de rayons gamma de fond de puits comportant une feuille 3060637 18 cible formée à partir d'un premier matériau ; un système laser servant à diriger des impulsions optiques sur une surface avant de la feuille cible afin d'ioniser les atomes du premier matériau ; et une seconde couche formée à partir d'un matériau à haute densité et déposée le long d'une surface arrière de la feuille cible ; l'orientation des impulsions optiques 5 générées par le système laser vers une surface avant de la feuille cible afin d'ioniser les atomes de la feuille cible, dans lequel les électrons produits par l'ionisation du premier matériau se propagent à travers la feuille cible et décélèrent quand les électrons interagissent avec le matériau à haute densité, et dans lequel la décélération des électrons produit des rayons gamma qui se propagent dans la formation ; et la mesure des signaux de retour des 10 rayons gamma qui se propagent dans la formation, les signaux de retour indiquant une ou plusieurs propriétés de la formation. [0057] Clause 19, un procédé selon la clause 18, comprenant en outre l'ajustement d'au moins l'une parmi une intensité, une synchronisation, une fréquence et une amplitude des impulsions optiques pour générer des rayons gamma ayant une énergie 15 d'environ 0 à 10 MeV. [0058] Clause 20, le procédé selon la clause 18 ou 19, comprenant en outre l'ajustement de l'au moins une parmi l'intensité, la synchronisation, la fréquence et l'amplitude des impulsions optiques pour générer des rayons gamma ayant une énergie d'environ à 662 KeV. 20 [0059] Sauf indication contraire, tel qu'utilisé dans l'ensemble du présent document, « ou » ne nécessite par une exclusivité mutuelle. Il sera entendu que les termes « comprise » et/ou « comprenant », lorsqu'ils sont utilisés dans le présent mémoire et/ou les revendications, spécifient la présence de caractéristiques, étapes, opérations, éléments et/ou composantes indiqués, mais n'empêchent pas la présence ou l'addition d'un ou plusieurs 25 autres caractéristiques, étapes, opérations, éléments, composantes, et/ou groupes de ceux-ci. De plus, les étapes et les composantes décrites dans les modes de réalisation et sur les figures ci-dessus sont simplement illustratives et ne signifient pas qu'une quelconque étape ou composante particulière est une exigence d'un mode de réalisation revendiqué. [0060] Il devrait être évident d'après ce qui précède que les modes de 30 réalisation d'une invention ayant des avantages importants ont été fournis. Bien que les modes de réalisation soient représentés seulement sous quelques formes, les modes de réalisation ne sont pas limités mais sont susceptibles de subir divers changements et modifications sans s'éloigner de l'esprit de ceux-ci. REVENDICATIONS1. Générateur de comprenant : une feuille matériau ; un système laser des impulsions (220) accordable orienté pour diriger optiques sur une surface avant (332) de la feuille cible afin d'ioniser les atomes du premier matériau ; et une seconde couche (229) déposée le long d'une surface arrière (334) de la feuille cible. 2. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) selon la revendication 1, dans lequel la feuille cible (228) et la seconde couche (229) sont stockées à l'intérieur d'une unité de logement (224) du générateur de rayons gamma de fond de puits (122). 3. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) selon la revendication 2, dans accordable utilise une compression d'impulsions optiques. lequel le système laser (220) technique d'amplification par pour amplifier les impulsions 4. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) selon la revendication 3, dans lequel le système laser (220) accordable sert à ajuster au moins l'une parmi une intensité, une synchronisation, une fréquence et une amplitude des impulsions optiques. 3060637 20 5. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) selon la revendication 4, dans lequel le système laser (220) accordable utilise un laser au dioxyde de carbone pour générer les impulsions optiques. 5 6. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) selon la revendication 4, dans lequel le système laser (220) accordable utilise un laser titane:saphir pour générer les impulsions optiques. 10 7. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) selon la revendication 3, dans lequel le système laser (220) accordable comprend un ou plusieurs miroirs (222A, 222B) orientés pour focaliser les impulsions optiques à travers 15 une fenêtre (226) du logement (224) sur la feuille cible (228). 8. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) selon la revendication 2, dans lequel le logement (224) comprend en 20 outre un dissipateur de chaleur (230) accouplé à la seconde couche (229) et servant à absorber la chaleur générée lors de la production des rayons gamma. 9. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) 25 selon la revendication 1, dans lequel la feuille cible (228) est formée à partir d'au moins l'un parmi l'aluminium et le titane et possède une épaisseur d'environ 1 à 20 pm et dans lequel la seconde couche (229) est formée de tungstène et possède une épaisseur d'environ 1 à 20 pm. 30 10. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) selon la revendication 1, dans lequel une section à ultra- 3060637 21 haute tension n'est pas utilisée pour produire les rayons gamma. 11. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) 5 selon la revendication 1, dans lequel les rayons gamma produits par le générateur de rayons gamma de fond de puits (122) possèdent une énergie d'environ 0 à 10 MeV. 12. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) 10 selon la revendication 11, dans lequel les rayons gamma produits par le générateur de rayons gamma de fond de puits (122) possèdent une énergie d'environ 662 KeV. 13. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) 15 selon la revendication 1, dans lequel le générateur de rayons gamma de fond de puits (122) présente un temps de commutation marche/arrêt de moins de 1 microseconde. 14. Générateur de rayons gamma de fond de puits (122) 20 selon la revendication 1, dans lequel le générateur de rayons gamma de fond de puits (122) s'ajuste au sein d'un espace annulaire d'un tubage (116) de production, et dans lequel le générateur de rayons gamma de fond de puits (122) présente un diamètre externe inférieur à 2 pouces (5,08 cm) 25 et une longueur inférieure à 24 pouces (60,96 cm). 15. Procédé de diagraphie d'une formation, comprenant : le déploiement d'un générateur de rayons gamma de fond de puits (122) dans un espace annulaire d'un puits (102) 30 de forage, le générateur de rayons gamma de fond de puits (122) comportant : 3060637 22 une feuille cible (228) formée à partir d'un premier matériau ; un système laser (220) servant à diriger des impulsions optiques sur une surface avant (332) 5 de la feuille cible (228) afin d'ioniser les atomes du premier matériau ; et une seconde couche (229) formée à partir d'un matériau à haute densité et déposée le long d'une surface arrière (334) de la feuille cible (228) 10 l'orientation des impulsions optiques générées par le système laser (220) vers une surface avant (332) de la feuille cible (228) afin d'ioniser les atomes de la feuille cible, dans lequel les électrons (342) produits par l'ionisation du premier matériau se 15 propagent à travers la feuille cible (228) et décélèrent quand les électrons (342) interagissent avec le matériau à haute densité, et dans lequel la décélération des électrons (342) produit des rayons gamma qui se propagent dans la formation (112) ; et 20 la mesure de signaux de retour des rayons gamma qui se propagent dans la formation (112), les signaux de retour indiquant une ou plusieurs propriétés de la formation (112).