FR 2020294 A1 19700710 FR 6933987 A 19691006 69. 33987 î 2020294 L'invention concerne fies apparsils â© âlagraphie de puits et plus particulièrement des appareils d@ diagraphie sonique de puits présentant des caractéristiques direeti@B3.ôlles améliorées» 5 On emploie la diagraphie soaique de puits dans les tsclini que s géophysiques et sismiques, pour obtenir des relevés de formations traversées par des somâages de terrais.» En particu?» lier, les mesures acoustique* d® vitesse fonsiaisseat des 1e® formations précieuses conceraaat le type des zj©eM@s et la p©3?e-10 sité des -roches dans les fonsaMeas ©atsmma'fe 1® forage® Ee pn*---ramètre acoustique le -plus casasméaeat sssosé &aas le dosais® de la diagraphie de ptiits est la Titosss â®s ©ades de eospsec--sion. D'autres factëurs très imjp©Fteaats soat la vitesse «Lee ondes de cisaillement et la vitesse fies atr&EGs m©â@s de. • 15 mission d'énergie acoustique* Se. ©ïîfe©5 i8inpéfiaae@ acmas'fei=> que, indiquée par l'atté®a&ti©B â®s &±v®t~b aeâ©s d© trassnis« sion,' est un paramètre considéré e®œss utilo ôass la dét®K3im« tion de diverses caractéristiques mêomx^ms et ©Malques dos formations et des fluides qu8^XX©s eeatiemsE.'èo W.9 autre cc« 20 ractéristique des formations «p.® il ea$ paa?tie«lièrôB@nt dêsi— rat>le de reconnaître par des ÛQ.diagraphie est la me s tire dans laquelle la gangue r0©k©Bse ®st f&aetus'êe • Uae autre caractéristique iatésessaatc les géologiques est? l'abondance relative9 dans les fsasmtioaso ô@s grandes cavi» 25 tés communément appelées géodes$ spé©iai©E©ss3 tmasd ces gé^âoo ne contribuent pas à la porosité ©ffesti^© IL© la formatiez, occupée par des fluides réeupérables0 D'autres caractéristiques fi© s?©e'M® atz© l°ea pourrait mesurer ou déduire par des œstsm?®B aeomstigms® plus perf©©-JO tioanées que celles qui soat @@smm>s seat iea contrastes verticaux et les TOrâat»i©BS €®s e©ta©&es, aas«2ss qui'nécessitent un degré élevé de résolution Par exemple s beaucoup de schistes et de sables présentent fies eouehes ia seur seulement peuvent être intex*salés ©atre des eouehes minces de schiste imperméable. Les appareils à& diagraphie BAD ORIGINAL ' 69 33987 s 2020294 soi&imi® â® la m posaient pas résoudra •ses 'icaôks.t; iadiiriGiasIl^y - aa.s la li:siits de résolutioia. des a3pa*= iîeils ©omereiaus usuels ©st &sô&¥S.j?oa 60 ©m® Or dans "bien Ses ôatiç d©s eeuekes préeî@us©3 sosss ©elles qui scatie&aeat du 5 aéfe-ol©9 du soufre» é© ï3uœ&a±im$ on euivre» du fer et feeaueoup ■i8;iu'&r©s corps a@ p@iE^®Et Stre £9g«!»s efe évaluées spaatit»» yJ;svis:ôKi5 çpie si la ~itesse «aeaiçrefô cet ©osasse o H faut -m degsé -3e 5?ô2olïi.fai©a gupêrisuà* à ao&oâ. ®ae V-m «eaaaissait airfeêrieura^ aeû-èt si l5oa veut iâeEMfie® @©s sscislass» .10 fa. teaiaEiè âo ©©astsuis^ tlss œynGJg&ils à. plus £(xsv& réo@« .Lm^i.3Qç J..a teekaieps- aatésiaraso a évi setravéo sar des problèmes dçosiestaMeïio ^s-s ~gçn.:î®ils «ssnigaea ssat ^éaér&Xensat ;îy-y 'i?=3:;lçïi©i3 eyliMïicîaûEiQEiy'' ossoœ £$ 113 ses ta £©rag® ®t l'iue^ 1î3?ri.39Sît ses su^&scr&i liosassa/s ââB3 lo l&rage <>b, êveatsell^ aer,t9 il ps^it 6^2?© éaminé sSt3r. §igp@sit±f âs seateags® Etant $m:&é lies sssaàes varîa'&i©Es de la éiasasiea des forages, un 1?©£ toEtsRîE&iît âoit utes ©oaga £@ £'ag©s. t®ll® ou© l®s âistaaees es&=> tr-:; l8feett®®3p ©t !©a 2?é@€.pteîsrs et ®afee les 4ifféreats ré©ep~ 'feo»ss scisiït gsfoMce cz :*£ te£oio0 do celles es&t&ggeas pstï^at- a^rcis? peur effet cpe "b©sa-h©î?*j €l:fes-pgîe seaimié e© âieslpe 4aso 1® feras®» 2îb outre» il ?c- aiff-5'^ rL^ "Ao Slstisgee^ ea'te® le® ©Mes sonifpQ© ■zé :'LCvk-±ç-.£ p®& 1© fespo m ^©llee v:ui os.t trsr^ersé là reeh© â® 1p 3® clkic. 3 tfâo irrpilsîû&ffi aeovstî^ces ©m froato •if Ie ■-■":5-d Co -ferès ©©afto fcséo va. à© îbesfc© fEéîpesse^ utilisés &>&? île i"3'.3 ïj^tiîigOg îïo po^'vea'b pP:.;j '$i:-:-z â*ua êmttetr? sg . tMx;±^e.ù pi&es as &o&trs i •*& fê tera? ïdE'ilaîr® saas çpa® uG;:^ -tîGr-"--vr_ ni: te s n :.';"X fEÔguC-îâ'5© ao pcs^erïfes à qme .19^% ïio sx-it osG3t;:£'?j-s" ©ea%s-4 et sr® 1g forage ae ®©lt 31'- si"st;la;:^Oo -dsI; e-cErco. me les :?©s®@e© stàïï: fevçp5-':;r:^:\; , ^13 ty-iU^pr -- «,6:^ M-".:: tl-j::llSEV;È:,'o i2ré|,îillars s ©"'5 ~h " ' . i'î: i r_:...: L , . .. .:/' L r; :.' J, - _. ' _ . ^ ' :ulâti©^l --- - m-: p"C;;ii *-os «5as.? «oc. fe^r^o-, sauf /ù eKcfcaa'fe les ■3S'J ^ v,~ç,r. a /■• '^v •••• •••. .v'. gb forage ea "blisdnnt- 1; r;;i,> r gce a©3 iae^vi:- viCv-5.f-;k; C'L(?- ■: 1 •' . ; •- - 0l25:~at»>3 ' yCt" îi'-f;:.: ïïï ft,ev^ ati©as bao original 69 33987 3 2020294 acoustiques engendrées par 1 ' instrument et dues au ""bruit de routeM occasionné par le frottement de l'instrument contre la paroi du forage. •Aussi, le "but principal de 1*invention est de fournir un 5 appareil perfectionné de diagraphie sonique de puits. Un autre but est de fournir un appareil de diagraphie sonique de puits qui soit mieux capable de résoudre les interfaces de couches et de définir des couches minces» Un autre but de l'invention est encore de fournir un 10 appareil perfectionné de diagraphie sonique de puits qui donne une sortie indiquant des variations dans 1'état d'une paroi de forage, par exemple des variations de diamètre et des variations d'épaisseur de l'enduit de boue. Un autre but est encore de fournir un appareil perfec-15 tionné de diagraphie de puits qui présente une précision accrue dans la mesure d'ondes soniques de compression. Un autre but de l'invention est de fournir un appareil perfectionné permettant de mesurer la vitesse d'ondes soniques de cisaillement dans tin forage de terrain. 20 Un autre but est de fournir un appareil de diagraphie sonique de puits comportant des moyens qui permettent d'obtenir simultanément des enregistrements diagraphiques séparés de côtés opposés du forage. On atteint de façon générale les buts de l'invention en 25 prévoyant un appareil de diagraphie de puits qui comporte un ou plusieurs patins acoustiques montés dans un instrument de puits de manière à être poussés contre la paroi du forage pendant l'opération de diagraphie. Le patin acoustique comporte plusieurs transducteurs sicoustiques montés sous des angles choisis dans 30 un milieu fluide de couplage qui présente des caractéristiques de vitesse prédéterminées de manière à assurer un renforcement optimal des signaux soniques qui reviennent des formations entourant le forage. Ces autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'homme de l'art à la lecture 35 de la description détaillée ci-après et à l'examen des dessins sur lesquels t la figure 1 est une élévation latérale schématique partiellement en coupe d'un instrument de puits selon l'invention, 69 33987 % 2020294 représenté en position de fonctionnement dans un forage de terrain; la figure 2 montre schématiquement une variante de l'invention dans laquelle 1'instrument de puits est équipé de deux 5 patins de détection qui touchent respectivement les côtés opposés de la paroi du forage; la figure 3 montre schématiquement, en coupe, un patin acoustique de l'appareil des figures 1 et 2; la figure 4- illustre graphiquement les caractéristiques 10 géométriques des transducteurs acoustiques montés dans le patin de la figure 3î la figure 5 illustre schématiquement les différents parcours de 1*énergie sonique entre deux transducteurs acoustiques selon la figure 3; 13 la figure 6 est un schéma par blocs du câblage qu'on utilise selon l'invention pour obtenir une diagraphie de l'épaisseur de l'enduit de boue ou de l'écartement de l'instrument} la figure 7 montre schématiquement une variante de l'invention dans laquelle des moyens sont prévus pour éliminer les 20 erreurs de mesure en des points du forage où le diamètre varie; la figure 8 montre schématiquement une variante de l'invention dans laquelle des moyens sont prévus, dans la patin acoustique de détection, pour éliminer des erreurs de mesure en des points du forage où le diamètre varie; 25 la figure 9 montre schématiquement une variante de l'in vention dans laquelle on peut modifier mécaniquement l'angle des transducteurs du patin acoustique pour permettre un ajustement de l'angle optimal; la figure 10 montre schématiquement une variante de l'in-30 vention dans laquelle on peut modifier l'angle effectif des transducteurs en changeant le plan de l'interface entre le boîtier du transducteur et le liquide de forage, et la figure 11 montre schématiquement une variante de 1'instrument de puits selon l'invention. 55 On considérera maintenant en détail les dessins et spé cialement la figure 1; elle montre une portion de la surface 10 de la terre, traversée par un forage 11. Un instrument de diagraphie de puits 12 est suspendu dans le forage par un câble 13 33987 5 2020294 qui s'enroule sur un tambour 14 à la surface du sol. Le câble 13 passe aussi sur une poulie £e mesure 15 âa xaaaière à entraîner une transmission 16 qui entraîne à son tour 18 enregistreur 17, par exemple un enregistreur x-y, de sorte que 1*information 5 enregistrée par celui-ci et provenant de la section électronique de surface 48 est liée à la profondeur de pénétration dans le forage. L'instrument 12 présente ua patin 3G0 De façon bien coa=> nue dans la diagraphie des puitss le pati», 3© est poussé sa 10 contact avec la paroi du forage, ou avec la eouch® à® boue 25 qu'elle porte éventuellement, pas deux ressorts 26 et 27o Etant donné que la composition et l'épaisseur de 18 eatMl; de boue 25 sont des facteurs iaeoms 9 au médias âaas une eer-taine mesure, il est désirable â-s eesurer les propriétés a@mae~ 15 tiques des formations sans introduire tao à© ne sure crus à la présence de 1» enduit de feou@- eu à d'autres variations as.02.~--maies de l'état de la paroi du £«rag@. Oorae ©a 1*expliquera ci-apràs, l'appareil de la figera 3 sfc o©s «eiagesants él©et$@=> niques associés constituent ua t©l s%yea âs ssasur-^.? «ae pr®=° 20 priété acoustique,, par exemple la vitesse ùaaa la foraatieng évitant ce genre d'erreur sfc eesstit'esE.fc ©a ©mtr© m moyen La figure 2 montre s©héF&ticp.eïaei2.t me variante de l°iar3-= trument de puits 12* eoHrperta&t ws. premier patia aeoustiqmo 23 et un deuxième patin acoustigm® 10s les âe-ez patins pratiqms^ ment identiques étant àiqpôsée sts? &©s ©S'feés ©pp©sés de l'9âsc= 30 trament 12*. Les deux patins 20 et 30 ©©sspertemt des ressorts qui les poussent soit sontre la paroi du forage soit contres l'enduit de boue 25 qu'elle port® « Ainsi § avee l8 appareil selea ce mode d'exécution, des moyens sont prévus pour effectuer simultanément la diagraphie des formations des cotés opposés dti 35 forage. La figure 3 montre plus en détail le patin acoustique 3© qui est maintenu en contact avec la paroi dm ferag© et l'enduit de boue 25 par deux ressorts 26 et 2?c Le patin 30g usiné à par» t BAD ORIGINAL ¥ 69 33987 6 2020294 \ tir û5œs pièee &®aeiei? ea vw â® la solidité mécanique, psyé-* ' sente îîss cavité à sasites- -sa transducteur d* émission 33- mis 3evtîoa d'iselate^rs 34 âetïs eavités servant à santés? le-.3 teassfe©t@eîi?e de s^eep-feîoa 35 ot 36© £& seetion &'isola?» .1 tfc»a?e afâ©oa1îiop.e5 çr&i î@2S© m paswomrs tortueux de grande ist» p£'2aîiôo aaoastiqsâ eauïï !• êaoir&esis? et les réeopteurs, est co;i3'teItïaê3 par œê aësie -1s Aairâea «pi s©at raapliea de caoïrfe»» ©rsa© â8îiss âiarstë a^. I^:sâm^so 0.® ?03 âs santé re à augmenter lst stabilité toésa&iguû 0 j."::;>s-s£v7\*ïg ssivs^ai'è Èj_3/e(§t®î£®a'l? lo ^atir:, r-r-i eavi'fe» îsw'îiitLiQ sa tesasteateaj? «.«éaissioa est assez pt/ar ©0B¥0ïï.îr m fcs®&a.£©sïsafc@ia? à îiaute teasisa 5? &v 4ioîa,si â8asEœ'feiâaôssat 33s la smasfGiïïïateiHr 57» qui sa» Çcife »aï? ios ©©Bâ'aeten^s 3'9 ®s suidée* t© 226 ¥ destinée an :'5 âlo©t3?oaitp.3 && psits (moa sspsâsoaté) iB,c@x-p©ré à l^ia-s'ismsoa'fe 1S9 gr-adoi^ @œ? Besastaii® ua& impulsien de 4 • k¥ a® laîraells- ®3& "fosaaôSito 1® •CïeaB&ss'Ésmr d'émission 53* Lî;':,îfp'ffllsîtia fie -èeasl^a. &a *»Bîîisf©isrji^siï3?5 spécialement bobiné v.©^ vficc-alîlo iv •çaêyi'a.. •§i-éasa1"; "Si tossps û® aioatés de 5 PC;, .••C e-;.' 'ïïo.v:j ;>ai?oisaliss? j^s?as#3a.âaa:S œ feKagg fa© œet 1© trans-iMi.Gcris pd,j?"bieùili©:i?" i^i ûëems k une variation ans!» T;.o âà tll:.isa-3iaa ®i t'- ^iess 3-è l«s 'sisqgm M sm&'ês éîBlgêa ©a étudiant soigMnass-■13 it %j.\ entières ût? la 3fcméi;ï>iG xi's mQ ls«& petit utilises? £,-" ;.'.vï':3^ '"0'^3 éo sm&'^o pea? S-^soSss te "SKiasdm®^ 'g" - i-;5iE^ 1-3 t2©de dGv?-féay,ii5a p^-SÂ'-^îS-èi^l 9 1® traasfeeteŒ1 ;;?;ç ps-is-osî^ âiasàiîa?^ i.-:- ?5 sa wt -sa dio^e-i de ©é® 9t --^-:±o-P'-:.. ' z'i-jQiït.:c-\îq p':U;:::iîj "o é-^4 S3 d^êsAisse'UJ? w&ïiïsê cœ lr tà:v.-~- ■ paj? :-: j5fLteG ;âa ;i Ay^é'ësai'.lmôrétS^lGBeo ^ v^v; !-i;- v- -Sa tsassâ'taate'ij? 33 G,:; ï ^;..-Ti.-2 ^OllG W? 0 n,;i:pl S--3lS.&i''7ôtîCffib OB pl«S. li®2?iSS®il»l tif'" i, 1H:^3 i^.'lgî ^IlâÎEyil âtl (çpi ®«t pfe® 355 Tn llèlc Ù, - ' : ::r: a°i £ss3,gg}® J?©,$o? aieux îmâiqragE ?':.\&rCc -ï- Zïîmk •?- if^-iseafeG le 'fcffaiisdii,©te>X: ■ ùJêwJor.-kQ-- 33 &aïm na l:'£-n*rg.iv ds ls©T3® 25 à© la -, ÎhW -. : 49 j-ï p^6fê2«nl5iel âe l'im-- - BAD ORIGINE ! 69 33987 7 2020294 vention, l'angle Q est de 16° et le milieu liquide 41 situé entre la face du transducteur-et la périphérie du patin est une huile de silicone de désignation "DS-200, 100 OS" (Dow Corning), toutefois, on peut utiliser d'autres angles et d'au-5 très liquides, leur détermination étant basée sur les considérations ci-après* On comprendra que l'on peut utiliser dans la pratique de l'invention des transducteurs autres que ceux en céramique, du moment que l'on réalise une surface plane de rayonnement» Ain-10 si, soit en fabriquant d'autres types de transducteurs, par exemple capacitifs, électromagnétiques, ferromagnétiques ou magnétostrictifs, etc., munis d'une surface plane de rayonne-* ment, soit en munissant d'une surface plane de rayonnement ces autres types, on peut facilement incorporer ceux-ci aux.modes 15 d'exécution de l'invention qui sont ici décrits. La marge de temps de transit que l'on rencontre dans la diagraphie de la plupart des formations est comprise entre 1J0 yis/m (dans les dolomies et anhydrites) et 650 ps/m dans les liquides. Dans la pratique réelle, une gamme de 150 à 410 20 fis/m couvre pratiquement toutes les formations intéressantes. On-peut donc choisir l'angle de manière à assurer un renforcement optimal des ondes soniques dans des milieux qui se situent au milieu de cette gamme, soit 280 p.s/m. En considérant la figure 4, on voit, par simple trigonométrie que : 25 T (1) cos 0- si l'on appelle d le diamètre du disque du transducteur; Z ■ d tg 0~ (2) et IF (T) « T3?f — 1 (3) cos 9j 30 si l'on appelle TF le temps de transit dans la formation T0(Z) « Œ0 (a tgfl-) (4) si l'on appelle TO le temps de transit dans le milieu liquide. Ainsi, lorsqu'on a - TO(Z) (5) 35 Q- est l'angle optimal. Par substitution, on trouve : 69 33987 8 r", À ™ [ôstf] " ™ » *. TF » TO sin ©-* (7) Etant donné que pour l'huile choisie (w00-200"), TO vaut 1020 "jis/m, pour le cas où l'on considère que IF vaut 280 p.s/m, 5 on a i sin 6" « " 0,274 (8) *\Qr m 15,9° , donc environ 16°, qui est l'angle optimal pour la diagraphie d'une formation avec une vitesse sonique de 280 fLs/m« Les calculs ci-dessus se réfèrent à une vitesse donnée 10 dans la formation et à tin agent liquide de couplage déterminé; d*autres vitesses dans la formation ou d'autres liquides nécessiteraient un angle différent pour un renforcement optimal desénergies soniques» Dans le cas de formations à moindre vitesse, l'énergie venant de l'extrémité éloignée de l'émetteur arrive 15 plus tard au récepteur que 1* énergie venant du côté rapproché de l'émetteur. Dans le cas d'une formation à plus grande vitesse, l'énergie venant du "bord éloigné de l'émetteur arrive au récepteur avant l'énergie venant du "bord rapproché. Pour 1'exemple d'un transducteur de 38,1 mm de diamètre, la distance X sur 20 la figure 4 est de 39»6 mm. Un front d'onde sonique se propageant plus rapidement que l'optimum de 280 p.s/m par exemple à 410 jis/m ou plus lentement que cet optimum par exemple à 150 jas/m, arrivera en un point situé en face d'un récepteur dans des conditions où l'énergie venant du bord rapproché et du bord 25 éloigné présente un décalage de synchronisme d'environ 5»2 p.s0 Etant donné que le temps de montée de l'émetteur est de 5 l*s, l'énergie acoustique qui arrive à environ 5 au maximum du moment optimal d'arrivée tend donc à contribuer utilement au signal qui atteint le récepteur. En conséquence, un tel sys-30 tème constitue un moyen de mesurer la vitesse sonique sur une large gamme. La figure 5 illustre graphiquement la façon dont la portion d'un front d'ondes soniques qui part du bord supérieur1 chî transducteur 33, indiquée par la ligne 50» se propan-e -nf-v? loin que la portion qui part du bord rapproché, in-.!S l ^ 1-- 69 33987 9 2020294 ligne en tireté 51» On comprend que selon l'invention, en choisissant l'angle du transducteur et en tenant compte de la vitesse sonique du milieu liquide choisi à l'avance, on retarde juste assez l'onde du bord rapproché pour assurer un renforce-5 ment optimal de l'énergie dans les portions de l'onde qui pai>-tent de tous les points de la face de 1*émetteur. On se référera à nouveau à la figure 3î les transducteurs de réception 35 et 36 comprennent tous deux un disque en céramique de zirconate de plomb qui a 38,1 mm de diamètre 10 et 12,7 mm d'épaisseur, les disques étant montés respectivement sur les éléments de base 42 et 43, construits par exemple en poly-tétrafluoréthylène. Chacun des disques de céramique constituant les transducteurs 35 et 36 est monté sous un angle aigu relativement au 15 plan horizontal qui est transversal à l'axe longitudinal du patin (qui est parallèle à l'axe longitudinal du forage). Il faut comprendre que l'aire de réception des transducteurs 35 et 36 est tournée "vers le haut" tandis que l'aire démission du transducteur 33 fait un angle "vers le bas". Poux .-.es mêmes 20 raisons que l'on a indiquées plus haut, les transducteurs de réception 35 et 36 sont placés sous un angle de 16° et plongés dans une huile de silicone HDC-200 100 es" de manière à assurer Un renforcement optimal des ondes soniques aux transducteurs de réception. Dans le mode d'exécution préférentiel de 25 l'invention, les centres des disques des transducteurs 35 et 36 sont espacés de 152 mm mais l'homme de l'art comprendra que l'on peut utiliser d'autres distances selon l'invention. De même, s'il est vrai que les trois transducteurs sont montés dans le même type de milieu liquide et font le même an-30 gle avec l'horizontale (si ce n'est que les transducteurs d'émission et de réception sont tournés l'un vers l'autre), on pourrait utiliser un milieu liquide différent pour les récepteurs et modifier en conséquence l'angle des récepteurs, en fonction des caractéristiques de vitesse différentes du liqui-35 de. Les jeux respectifs de conducteurs électriques 44 et 45 relient les sorties des transducteurs 35 et 36 au système électronique de puits logé dans le boîtier principal 12 de l'ins- 69 33987 10 2020294 trumeat. Le câble 13 peut itre un câble usuel de diagraphie à • 7 conducteurs qui constitue un moyen de transmettre les signaux acoustiques venant des conducteurs 44 et 45 indiqués sur la figure 3* 5 L'inçjulsion acoustique d'actionné ment provenant de la section électronique située dans le boîtier principal 12 et arrive au patin acoustique 30, ainsi que les signaux de retour qui partent des récepteurs acoustiques du patin et arrivent à la section électronique du boîtier 12 sont transmis par des 10 câbles coaxiaux séparés ©t par des entrées coaxiales à pression prévues dans la cloison à© pression (non représentée) qui sépare la section électronique de la section mécanique» Gomme le montre la figure 3» le patin 30 présente deux saillies 46 et 4? qui maintiennent écarté de la paroi le corps 15 principal du patin pour réduire le risque de dommages causés à un transducteur par contaet avec une saillie de roche et pour aider à atténuer le "bruit de route" dans la section acoustique. Bien que ce ne soit pas représenté, une deuxième section d®isolateurs acoustique similaire à la section 34 peut être 20 placée si on le désire entre la saillie 47 et la cavité destinée au transducteur 36 de manière à atténuer les bruits parasites engendrés par le frottement de la saillie 47 sur la face du forage» Les saillies 4S et 47 pourraient prendre plusieurs formes mais elles pourraient être, par exemple, des jeux de 25 roulettes ou d9 éléments de glissement pouvant se mouvoir facilement le long de la paroi du forage. On a donc décrit une section de patin acoustique dans laquelle une impulsion est appliquée à un transducteur piézoélectrique d'émissions causant une augmentation de son épais-30 seur de sort® que le milieu qui 11entoure est repoussé. Cette variatioa &'épaisseur ©oatiaue pendant le temps de montée de l'impulsion d*actionnassent, par exemple 5 ps, après quoi, en vertu de son élasticité, 1© transducteur revient à son épaisseur initialeo La variatioa d'épaisseur établit un front d'on-35 des soniques qui se propage à travers le milieu interposé, en direction de formation| à la face de la formation, il est partiellement réfracté et une partie de 1!énergie acoustique se propage parallèlement à la paroi du forage sous la forme d'un 69 33987 2020294 onde de compression qui est: détectée par les deux transducteurs de réception. Si les récepteurs sont similaires et présentent des montures similaires comme sur la figure 3» l'enduit de "boue et 5 les autres causes d'interférence produisent le même effet à chaque récepteur et sont éliminés. Ainsi, on opère une mesure du type à intervalle de temps, c'est-à-dire que le temps écoulé entre l'arrivée du front d'ondes à deux récepteurs est une mesure de la vitesse sonique de la formation, ce qui fournit une 10 information précieuse au sujet de la formation qui entoure le forage• On reviendra maintenant à la figure 1; la section électronique de surface 48 constitue un moyen d'agir sur les tensions représentatives des signaux acoustiques. Par exemple, la 15 section électronique 48 et le système électronique de puits contenu dans le "boîtier principal d'instrument 12 pourraient correspondre, si on le désire, au système décrit dans le brevet américain n° 3 019 413. la sortie-de la section acoustique de patin de l'appareil 20 ici décrit peut aussi fournir une mesure de la distance entre le patin et la paroi du forage, par exemple lorsqu'on rencontre un enduit de boue. Cette utilisation sera évidente pour l'homme de l'art, à l'étude des explications et descriptions ci-après 69 3B987 12 2020294 les 4/3 de l'intervalle de temps R-jRg » chaque fois que les deux intervalles concernent uniquement la transmission de son le long de la face de roche de la paroi du forage» Dans le cas de l'intervalle ^ mes,ure est indépendante de l'enduit 5 de houe et de l'espacement du patin, de façon bien connue dans la technique. Toutefois, l'intervalle comporte 1-a propagation du signal- acoustique de 1'émetteur à travers la boue ou matière similaire éventuellement interposée, avant l'arrivée à la face de roche» En conséquence, quand le patin s'écarte du 10 contact avec la paroi, l'intervalle TR^ augmente tandis que l'intervalle R^Rg n1augmente pas. On peut considérer le temps de propagation comme formé de trois laps de temps, Tw, et . Le laps de temps $1 , en l'absence d'enduit de boue ou d'espacement, est le temps 15 nécessaire au front d'ondes soniques pour aller de l'émetteur T à la paroi du forage et pour établir un front d'ondes réfracté qui se propage en direction des récepteurs à travers la roche» Le laps de temps est le temps supplémentaire éventuel dtl à un accroissement de la distance entre l'émetteur et la paroi 20 de roche. Q?m comprend le temps de propagation entre l'émetteur et la roche et aussi le temps de propagation entre la roche et le récepteur. Le laps de temps est le temps de propagation entre la roche située au voisinage de- l'émetteur et la roche située au voisinage du récepteur. Le laps de temps 15^ peut 25 s'exprimer sous la forme : T, f tr1R2 SE1E2 dans laquelle STR^ et SR^Rg sont les espacements respectifs en -tre l'émetteur et le premier récepteur et entre les deux récepteurs o 30 On comprend que l'espacement STR^ est l'espacement effec tif qu'il faut mesurer expérimentalement en mesurant le laps de temps T!ER^ dans un milieu à vitesse connue, en l'absence d'enduit de boue ou d'espacement. De même, le laps de temps doit être déterminé empiriquement. On peut effectuer la déter— 35 mination de Tw en mesurant le temps total Ta « Tw + Tfa en l'ab 69 33987 2020294 sence d'enduit de boue ou d'espacement, dans un premier milieu à vitesse connue V , et en mesurant de même T, = T + -, a7 . d w xd dans tin deuxième milieu à vitesse V^. Il s'ensuit alors que d'après . ces deux mesures et d'après les relations susdites, on peut dé-5 terminer aussi bien sur l'espacement Sur la figure 6, on a représenté sous forme de schéma par blocs le câblage permettant d'obtenir constamment le temps Le temps de propagation déterminé en continu comme indi qué plus haut, est appliqué à un étage amplificateur 100 dont *1 n STR 10 le gain est égal à 1 • Simultanément, l'intervalle TER-, 1 est mesuré comme indiqué plus haut. Un circuit soustracteur 101 soustrait la quantité 2?w de la valeur de l'intervalle ÎDÎTR^ , laissant ainsi une sortie égale à Tm + . En comparant à $£ dans le comparateur 102, on obtient Tm et on peut l'en-15 registrer sur l'enregistreur 17 en fonction de la profondeur atteinte dans le forage, comme l'illustre mieux la figure 1. Ainsi, on comprend que l'invention décrit un nojeu permettant de déterminer et d'enregistrer le paramètre en .-.onction de ' la profondeur dans le forage, T étant une indication directe JËL 20 de l'épaisseur de l'enduit de boue ou de l'espacement du patin. La figure 7 illustre schématiquement une variante de l'instrument de puits 70, dans laquelle l'instrument lui-même est poussé contre la paroi du forage pendant l'opération de diagraphie, par un ressort 71. L'instrument 70 comporte deux 25 transducteurs acoustiques d'émission et Tg , montés respectivement sous un angle, dans ua milieu liquide, conformément à l'invention, bien que le milieu liquide et d'autres par*» ties annexes ne soient pas représentés sur cette figure» L'instrument 70 est relié à la surface par le câble 13 comme dans 30 les autres modes d'exécution. L'instrument 70 présente deux transducteurs de réception et B^g qui réagissent à l'énergie venant de On comprend qu'un tel positionnement des transducteurs peut aussi être réalisé dans un patin si on le désire. On a trouvé qu'une telle disposition des transducteurs 35 était spécialement utile pour la diagraphie de forage présentant un diamètre variable. La figure 8 illustre schématiquement une variante de 69 33987 14 2020294 l'instrument de puits 80 suspendu au câble 13» Le patin 81, poussé contre la paroi du forage pendant l'opération de diagrapM®, comporte quatre transducteurs acoustiques 82, 83» 84 et 85» Grâce à un commutateur usuel 86, dans un premier cas le transduc-5 teur 82 est émetteur et les transducteurs 84 et 85 sont récepteurs» Après commutation, le transducteur 85 est émetteur et les transducteurs 83 ©t 82 sont récepteurs. Etant donné que les transducteurs 83 et 34 sont donc toujours récepteurs. Il suffit d® commuter les teaasducteurs 82 et 85. Il est entendu 10 que 1g commutateur 86 pourrait être actionné électroniquement de manière à commutes? périodiquement les fonctions des transducteurs 82 et 85 et qu'au lieu de cela, on pourrait le commuter manuellement depuis la eœ?£aee si on le désirait. Grâce à cette commutation des transducteurs 82 et 85» toute différence dans 15 les énergies détectées d'tuie part par les récepteurs 82 et 83 et d'autre part par les récepteurs 84 et 85 fournit une indication quant à la variation âe diamètre du forage et peut servir, de fagon usuelle, à compenser les mesures acoustiques. La figure 9 montre schématiquement une variante d'un 20 patin 90 destiné à senrîa? sur un instrument de puits selon l'invention® Bans le patin 90 sont montés un transducteur d'émission 91 et deux transducteurs de réception 92 et 93» les trois transducteurs 91g 92 et 93 étant montés respectivement dans un milieu liquide d© couplage, conformément aux principes 25 de l'invention qui sont exposés plus haut. Chacun des transducteurs ©st monté sur un arbre tournant respectif, par exemple l'arbre 94 relié au transducteur 91. Les arbres sont reliés respectivement aux ensemble;s de moteur et de boîte d'engrenages 95» 96 et 9? qui peuvoat être commandés depuis la surface 30 par l'intermédiaire dm ©IM® 13 (non représenté dans ce mode d'exécution)» toutefois.» si ©n le désire, tous les arbres peuvent être eatraîaés pas? tin sème moteur* De même, il est entendu que si on le désiret les transducteurs peuvent être disposés de façon telle qu'ils n@ puissent pas tous tourner. On comprend 35 que grâce à &@s mésanisaes tournants somme ceux que montre la figure 9s on peut.ajuster Isa angles des transducteurs pendant qu'ils se trouvent dans le forage, de manière à optimaliser 1® renforcement â®s éas-rgies soniques* 9 33987 15 2020294 La figure 10 montre schématiquement une variante d'un patin 110 destiné à servir dans un instrument de puits selon l'invention. Deux récepteurs acoustiques 111 et 112 à un émetteur acoustique 113 sont montés respectivement sous un 5 angle aigu relativement à l'axe longitudinal du patin 110, indiqué généralement par le tireté 114. Chacun des transducteurs est monté respectivement dans un milieu liquide de couplage contenu dans des cavités du patin. Ce mode d'exécution est caractérisé par le3 interfaces respectives 115j 116 et 117 10 peuvent être formées tout à l'extérieur du patin c'est-à-dire à la surface 118' si on le désire. On pourrait choisir l'angle de transducteur de façon qu'il coïncide avec l'angle d'interface mais cela ne rentrerait pas dans le mode d'exécution préférentiel car cela tendrait à éliminer le type différentiel 15 de retard conforme aux principes de l'invention tels qu'ils sont exposés ici. Ainsi, si l'on donne aux interfaces un angle convenablement choisi, l'angle effectif du transducteur est différent de l'angle qu'il fait avec l'axe longitudinal. En outre, si on le désire, on peut réduire pratiquement à 0° l'an-20 gle du transducteur tout en maintenant un angle aigu entre les interfaces et l'axe longitudinal. La figure 1 montre schématiquement une variante de l'instrument de puits 120 selon l'invention, qui est suspendu dans le forage par le câble usuel 13» L'instrument 120 comporte deux 25 patins acoustiques 121 et 122 montés de manière à être poussés contre des côtés opposés du forage. Le patin 121 comporte un transducteur d'émission 123 monté tout en haut tandis que le patin 122 comporte un transducteur d'émission 124 monté tout en bas. Le patin 121 présente deux transducteurs acoustiques 30 de réception 125 et 126 réagissant à l'énergie sonique qui provient de l'émetteur 123 tandis que le patin 122 présente deux récepteurs acoustiques 127 et 128 réagissant à l'énergie sonique venant de l'émetteur 124. Ainsi, en détectant les dif=° férences entre les mesures faites avec les patins 121 et 122, 35 on peut en tirer parti pour compenser les mesures soniques en fonction des variations du diamètre du forage. Bien que cela ne soit pas représenté, les transducteurs des deux patins sont montés chacun dans un milieu liquide de couplage et font un 69 33987 16 2020294. angle aigu avec l'axe longitudinal du patin. On a donc représenté et décrit les modes d'exécution préférentiel d'un appareil nouveau et perfectionné de diagraphie sonique de puits, du type à patin» La structure ici décrite est 5 fortement améliorée relativement aux appareils antérieurs servant à mesurer des ondes acoustiques de compression mais elle est spécialement avantageuse pour la mesure d'ondes soniques de cisaillement. Le caractère fortement directionnel des transducteurs acoustiques et le fait que le système de mesure 10 se trouve à proximité des formations entourant le forage ont pour effet de renforcer le signal désiré provenant de la formation relativement au signal indésirable qui se propage à travers l'instrument lui—même. En outre, la diode utilisée avec le transducteur d'émission empêche pratiquement la perturbation 15 de l'émetteur de sorte que l'impulsion émise approche d'une configuration idéale d'impulsion unique, ce qui donne une impulsion moins confuse aux transducteurs de réception. De plus, le faible espacement entre 1'émetteur et les récepteurs entraîne un moindre décalage de temps entre la première arrivée de 20 l'onde de compression et celle de l'onde de cisaillement. Etant donné que les ondes de cisaillement sont plus lentes que les ondes de compression dans les roches, l'onde de compression atteint le récepteur la première, l'onde de cisaillement étant en retard d'un laps de temps proportionnel à l'espacement en-25 tre l'émetteur et le récepteur. Grâce à l'invention, donc si l'on ménage un petit espacement entre l'émetteur et le récepteur, par exemple 20 cm, la première arrivée de l'onde de compression peut avoir lieu par exemple 90 ps après l'impulsion de l'émetteur tandis que la première arrivée de l'onde de ci-30 saillement se produira environ 120 ps après l'impulsion de l'émetteur. Par contre, avec un espacement de 1,2 m entre l'émetteur et le premier récepteur, comme c'est le cas dans les appareils usuels, la première arrivée de l'onde de compression et de l'onde de cisaillement peut se produire respectivement 35 environ 400 et 500 p.s après l'impulsion de l'émetteur. L'homme de l'art comprendra que lorsque plusieurs oscillations se sont produites dans le signal de récepteur, le train d'ondes est devenu très complexe. Ainsi, en assurant un décalage réduit 69 33987 2020294 entre les premières arrivées de l'onde de compression et de l'onde de cisaillement, on peut observer l'onde de cisaillement sans qu'elle soit brouillée par la complexité mentionnée. On a trouvé qu'en utilisant l'appareil selon l'invention, on 5 peut détecter l'onde de cisaillement de façon sûre au moyen d'un discriminateur d'amplitude convenablement réglé. On a donc décrit ici un appareil nouveau et perfectionné peraéttant de détecter des ondes soniques de cisaillement. A la lecture de la description ci-dessus qui concerne des 10 modes d'exécution de l'invention, l'homme de l'art verra sans peine que les buts de l'invention sont atteints par un appareil capable de donner une information améliorée en ce qui concerne les formations entourant des forages, spécialement une information que l'on peut obtenir par des techniques de dia-15 graphie sonique. On a décrit plus précisément les modes d'exécution préférentiels de l'invention mais il est entendu qu'il est possible d'y apporter des modifications sans sortir poïir cela du cadre de l'invention. Par exemple, si l'on a indicée des trans— 20 ducteurs acoustiques pratiquement plats, le transducteur selon l'invention peut présenter le contour voulu pour épouser la surface intérieure.de la paroi du forage, et faire tout de même un angle aigu avec l'axe longitudinal de l'instrument. 69 33987 18 2020294 BEÏSNDÏCATIONS 1) Appareil de diagraphie sonique de puits caractérisé par le fait qu'il comporte "an boîtier allongé conçu pour passer à travers un forage de terrain, au moins un transducteur acoustique d'émission monté dans le boîtier, faisant un angle 5 aigu avec l'axe longitudinal de celui-ci et dont la~face d'émission, est séparée de le. périphérie du boîtier par un milieu liquide prédéterminé, 'au moins un transducteur acoustique de réception. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le 10 fait qu'au moins un transducteur de réception est monté dans le "boîtier et fait un angle aigu avec l'axe longitudinal de celui-ci et que la faee â@ réception de ce ou de ces transducteurs est séparée de la périphérie du boîtier par un milieu liquide prédéterminé. 15 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le milieu liquide prédéterminé adjoint au transducteur d'émission est du même type que celui qui est adjoint aux transducteurs de réception. 4) Appareil seloa. la revendication 3, caractérisé par le 20 fait que le transducteur d'émission et le ou les transducteurs de réception sont montés sous le même angle aigu. 5) Appareil selea la revendication 4, caractérisé par le fait que l'angle est d'environ 16°. 6) Appareil selon la revendication 5» caractérisé par le 25 fait que le milieu liquide présente une caractéristique de vitesse sonique d'environ 1020 •ps/m. 7) Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens permettant de modifier l'angle aigu du transducteur d'émission pendant que l'appareil 30 se trouve dans le forage® 8) Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte ea outre des moyens permettant de modifier l'angle aiga du ou des transducteurs de réception pendant que l'appareil se trouve dans le forage» 35 9) Appareil de diagraphie sonique de puits, caractérisé par le fait qu'il sosprenâ. un boîtier allongé conçu pour passer à travers un forage de terrain et dont l'axe longitudinal coïn 6.9 33987 2020294 cide avec celui du forage, au moins un transducteur acoustique d'émission monté dans le boîtier et dont la face d'émission est séparée de la périphérie du boîtier par un milieu liquide prédéterminé, l'interface entre le milieu liquide et le milieu 5 extérieur faisant un angle aigu prédéterminé avec l'axe longitudinal du boîtier, et au moins un transducteur acoustique de réception. 10) Appareil' selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le ou les transducteurs de réception sont montés dans 10 le boîtier, que leur face réceptrice est séparée de la périphérie du boîtier par un milieu liquide prédéterminé et que l'interface entre le milieu liquide et le milieu extérieur est maintenue à un angle aigu prédéterminé relativement à l'axe longitudinal du boîtier. 15 11) Appareil de diagraphie acoustique de puits servant à mesurer la vitesse d'ondes soniques dans la formation adjacente à un forage de terrain et caractérisé par le fait qu'il comprend un boîtier allongé conçu pour parcourir le forage, au moins un transducteur acoustique d'émission monté dans le boî-20 tier, faisant un angle aigu 6~ avec l'axe longitudinal du boîtier et dont la face d'émission est séparée de la périphérie du boîtier par. un milieu liquide prédéterminé qui présente une vitesse sonique V , l'angle 0* étant choisi approxima- O rr tivement de façon que sin 0- = __o , et au moins un trans- 25 Vf • ducteur. acoustique de réception. 12) Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le transducteur de réception est monté dans le boîtier de manière à faire un angle avec l'axe longitudinal 30 dé celui-ci et qu'entre la face de réception du transducteur et l.a périphérie du boîtier se trouve un milieu liquide prédéterminé qui présente une vitesse sonique VQ , l'angle ^ étant choisi de façon que sin ^ = Vo approximativement. 13) Appareil selon la revendicYlion 12, caractérisé par 35 le fait que l'angle B~ est pratiquement égal à l'angle «