FR 2761478 A1 19981002 FR 9804078 A 19980327 ! La présente invention a trait aux instruments de mesure et aux techniques de détec- tion par Résonance Magnetique Nucléaire (RMN). Plus spécialement, la présente inven- tion a trait aux instruments de diagraphie RMN et aux techniques de mesure pour sonder les fotbrmations géologiques traversées par un puits de forage. L'invention a trait également s aux procédés d'utilisation de mesures RMN pour déterminer les propriétés des formations géologiques. Les instruments RMN pour diagraphie de puits peuvent être utilisés pour détermi- ner les propriétés des formations géologiques, comprenant le volume fractionnaire des pores (porosité), le volume fractionnaire du fluide mobile remplissant les pores des forma- i0 tions géologiques et d'autres paramètres pétrophysiques. Les méthodes et techniques de mesure RMIN pour déterminer le volume fractionnaire des pores, le volume fractionnaire du fluide mobile et d'autres paramètres pétrophysiques sont décrites, par exemple, dans Spin Echo Magnetic Resonance Logging: Porosity and Free Fluid Index Determination, M. N. Miller et al. Society of Petroleum Engineers article n 20561, Richardson, TX, (1990) et dans Field Test of an Experimental Pulsed Nuclear Magnetism Tool. C.E. Morriss et al, SPWLA Logging Symposium Transactions, paper GGG (1993). Les instruments de diagraphie RMN comprennent typiquement un aimant perma- nent pour induire un champ magnétique statique dans les formations géologiques et une antenne transmettrice positionnée près de l'aimant et conformée de telle sorte qu'une im- pulsion de puissance en radio fréquence (RF) acheminée à travers l'antenne induise un champ magnétique RF dans les formations géologiques. Le champ magnétique RF est gé- néralement orthogonal au champ magnétique statique. Après une impulsion RF, des ten- sions sont induites dans une antenne réceptrice de l'instrumnent de diagraphie, par rotation processionnelle des axes de spin d'hydrogène, ou autres noyaux, autour du champ magnéti- 2s que statique. L'antenne réceptrice est typiquement reliée à un circuit récepteur de l'instru- ment qui détecte et mesure les tensions induites. Dans un ensemble de mesure RMN typi- que une séquence d'impulsions RF est appliquée à l'antenne transmettrice et une séquence de tensions est mesurée par l'antenne réceptrice (noter que certains instruments utilisent la même antenne pour la transmission et la réception). L'amplitude des tensions détectées et les vitesses auxquelles les tensions détectées varient avec le temps sont en relation avec certaines propriétés pétrophysiques de la formation géologique. Un type d'instrument RMN de diagraphie est décrit, par exemple dans le brevet U.S-3.597.681 (Huckbay et al.). L'instrument décrit dans le brevet '681 de Huckbay et al présente plusieurs inconvénients, dont l'un est qu'une zone de champ magnétique statique unidirectionnelle n'est pas homogène le long de l'axe du puits de forage. De façon pratique, les instruments de diagraphie de puits doivent typiquement pouvoir se déplacer axialement le long du forage tout en effectuant des mesures. Au cours du temps nécessaire pour faire une mesure RMNIN typique le "volume sensible" (partie de la formation dans laquelle la résonance magnétique nucléaire est excitée) généré par l'instrument de diagraphie se sera déplacé le long du puits de forage de telle sorte que l'ensemble de mesure ne peut pas être parachevé. Un autre inconvénient à l'instrument décrit dans le brevet l-luckbay et ai '681 est qu'une partie significative des signaux RMN provient du fluide, appelé "boue de tforage", s remplissant le puits Encore un autre inconvénient de l'instrument décrit dans le brevet '681 (Huckbay et al.) est que son antenne est dirigée depuis un seul côté de l'instrument et par conséquent n'utilise qu'une petite fraction du volume total du champ magnétique statique unidirection- nel. Cela a pour résultat une utilisation inefficace de l'aimant permanent de l'instrument. o10 Encore un autre inconvénient de l'instrument décrit dans le brevet '681 est que l'antenne est soumise à une importante intensité de champ magnétique statique et, par con- séquent, peut avoir une quantité inacceptable de résonance magnétoacoustique. Un autre inconvénient de l'instrument du brevet '681 (Huckbay et al.) est que le champ magnétique RF généré par l'antenne chute en amplitude avec la puissance trois de la distance séparant l'instrument du volume sensible puisque l'antenne de cet instrument est l'équivalent d'un dipôle tridimensionnel. Une telle antenne est couplée dans son voisinage seulement à une petite partie du champ magnétique statique unidirectionnel. Cela a pour résultat un rapport signal/bruit extrêmement faible. Un autre type d'instrument RMN de diagraphie de puits est décrit dans le brevet US-4.350.955 (Jackson et al). L'instrument décrit dans le brevet '955 Jackson et al. com- porte des aimants permanents configurés pour induire dans les formations géologiques un champ magnétique qui présente dans un volume torique une intensité de champ magnéti- que sensiblement uniforme. Un inconvénient particulier de l'instrument décrit dans le bre- vet '955 de Jackson et al. est que l'épaisseur du volume torique est très petite par rapport aux vitesses typiques de déplacement axial des instruments de diagraphie. Les instruments de diagraphie, afin de pouvoir être commercialisable, doivent typiquement pouvoir se dé- placer axialement le long du puits de forage à des vitesses au moins égales à environ dix pieds (3,04 m) par minute. Le temps nécessaire pour effectuer un ensemble de mesures par écho de spin RMN typique peut s'élever à plusieurs secondes. L'instrument de diagraphie RMN est donc susceptible de se déplacer sur une distance substantielle au cours d'un cycle de mesures. Les mesures effectuées par l'instrument décrit dans le brevet '955 (Jackson et al). sont donc sujettes à erreur selon la manière dont l'instrument est déplacé au cours des opérations de diagraphie puisque l'antenne ne serait pas positionnée suffisamment long- temps pour être sensible au même volume torique qui a été aimanté au début d'un cycle quelconque de mesures. Un autre inconvénient de l'instrument décrit dans le brevet '955 de Jackson et al. est qu'il n'élimine aucun signal RMN provenant du fluide remplissant le puits de forage. Un autre inconvénient encore de l'instrument décrit dans le brevet '955 de Jackson et al. est que le champ magnétique statique de forme torique est soumis à des changements d'amplitude en même temps que l'instrument est soumis à des variations de la température ambiante et à des variations du champ magnétique terrestre. L'antenne de l'instrument du s brevet '955 de Jaçkson et al. est accordée sur une seule fréquence. Si l'intensité du champ magnétique statique du volume torique varie, l'antenne peut ne plus être sensible aux si- gnaux RMN provenant de l'intérieur du volume torique. En utilisant l'instrument du brevet 955 de Jackson et al. il est difficile de compenser la fréquence du champ magnétique RF en raison des changements de l'intensité du champ magnétique statique à l'intérieur du vo- l0 lume torique. I1 existe des inconvénients supplémentaires à l'instrument décrit dans le brevet Jackson et al '955. Premièrement des pièces polaires magnétiques sont opposées les unes par rapport aux autres. Cela a pour résultat un effet de désaimantation significatif qui exige que le matériau magnétique permanent ait une force coercitive élevée. Cette exigence est opposée directement à l'exigence de la forte aimantation résiduelle et à la forte stabilité en température de l'aimant permanent. Deuxièmement, les pièces polaires aimantées sont espacées l'une de l'autre et éloignées de la zone torique, ce qui rend l'utilisation de l'aimant permanent moins efficace. Troisièmement, l'antenne utilisée dans l'instrument '955 Jack- son a une efficacité moindre en raison du couplage électromagnétique faible entre l'an- tenne et la formation géologique à la fréquence résonante pour l'investigation RMN. Qua- trièmement l'antenne est située dans un champ magnétique statique relativement impor- tant, lequel stimule la résonance magnétoacoustique dans l'antenne. Cinquièmement, pour une technique de mesure RMN, qui utilise un champ magnétique statique homogène, les variations de la position relative de l'instrument par rapport au champ magnétique terrestre peuvent causer une perturbation significative de l'homogénéité de la zone torique. Un autre type d'instrument de diagraphie RMN de forage est décrit dans le brevet U.S.-4.717.876 (Masi et al.). L'instrument décrit dans le brevet Masi et al. '876 a amélioré l'homogénéité de la zone torique comparativement à l'instrument décrit dans le brevet Jackson et al' 955, mais a fondamentalement les mêmes inconvénients que l'instrument du brevet'955. Un autre type d'instrument RMN de diagraphie de forage est décrit dans le brevet U.S4.629.986 (Clow et al.) Cet instrument fournit un rapport signal/bruit amélioré par rapport à l'instrument de Jackson et al '955 grâce à l'incorporation dans l'antenne, de ferrite de forte perméabilité magnétique. Un accroissement de la stabilité est obtenu en accom- plissant des mesures RMN dans un champ magnétique statique qui présente un gradient d'amplitude. Toutefois, l'instrument décrit dans le brevet Clow et al '986 a plusieurs incon- vénients. Puisque les propriétés magnétiques de la plupart des matériaux à aimantation permanente sont dépendants de la température, le volume sensible n'est stable ni dans sa forme ni dans l'intensité du champ magnétique. Le volume sensible de cet instrument n'a qu'une longueur de quelques pouces (2,5 cm) dans la direction longitudinale, ce qui cxige que cet instrument soit pratiquement stationnaire au cours d'un cycle de mesure RMN. Les pièces polaires aimantées sont sensiblement espacées les unes des autres et sont éloignées s de la zone sensible, ce qui rend inefficace l'utilisation du matériau magnétique permanent L'antenne est située dans un champ magnétique relativement fort ce qui stimule la réso- nance magnétoacoustique de l'antenne. La ferrite de haute perméabilité magnétique de l'antenne est localisée dans un champ magnétique relativement fort, ce qui peut saturer la ferrite et réduire son efficacité. Une ferrite douce disposée dans un champ magnétique statique est également une forte source de résonance magnétostrictive consécutive à une impulsion RF à travers l'antenne. Dans la disposition de l'aimant du brevet Clow et al '986, le champ de désaimantation est relativement important, ce qui nécessite un matériau ma- gnétique ayant une force coercitive élevée. Cette exigence est opposée à la forte aimanta- tion résiduelle et à la forte stabilité de température des propriétés magnétiques également requises du matériau magnétique permanent. Finalement, le champ magnétique statique dans les formations géologiques du volume sensible est seulement d'environ 10 Gauss et tourne à 360 dans un plan perpendiculaire à l'axe du puits de forage. Pour cette amplitude de champ magnétique statique, l'amplitude du champ magnétique terrestre d'environ 0.5 Gauss présente une perturbation significative de la force globale du champ. Un autre type d'instrument RMN de diagraphie de forage décrit dans le brevet U.S- 4.717.878 (Taicher et al.) prévoit une résolution azimutale par rapport à l'axe du puits de forage et une réduction des signaux parasites à partir du fluide du puits de forage. Toute- fois, l'instrument décrit dans le brevet Taicher et al '878 présente plusieurs inconvénients. Puisque les propriétés magnétiques du matériau magnétique permanent utilisé dans l'instrument sont dépendantes de la température, la zone sensible n'est stable ni dans sa forme ni dans l'intensité du champ magnétique. L'antenne est située à l'intérieur d'un champ magnétique relativement fort, ce qui stimule la résonance magnétoacoustique de l'antenne. Dans la disposition de l'aimant de l'instrument décrit dans le brevet Taicher et al 878, le champ de désaimantation est très fort, ce qui nécessite un matériau magnétique ayant une force coercitive élevée. Cette exigence est directement opposée à une aimanta- tion résiduelle forte et à une stabilité de température élevée des propriétés magnétiques de l'aimant permanent d'un instrument de diagraphie de puits. En raison des inconvénients des conceptions précédentes des instruments RMN de diagraphie de puits aucun d'eux ne constitue généralement des instruments de puits de dia- graphie acceptés commercialement. Les instruments de diagraphie de puits acceptés com- mercialement en comprennent un qui est décrit dans le brevet U.S-4.710. 713 (Taicher et ai.). L'instrument décrit dans le brevet '713 Taicher et al. comprend un assemblage d'ai- mant permanent de forme générale cylindrique qui induit un champ magnétique statique ayant une intensité de champ magnétique sensiblement uniforme à l'intérieur d'un volume cylindrique annulaire des formations géologiques. L'instrument décrit dans le brevet Tai- cher et al.'713 comporte plusieurs inconvénients, toutetfois. Premièrement l'antenne induit un champ magnétique RF à l'intérieur des formations géologiques entourant l'instrument qui décroît en intensité avec le carré de la distance radiale depuis l'aimant. Parce que le rapport signal/bruit des mesures RMIN faites dans un gradient de champ magnétique est typiquement en rapport avec l'intensité du champ magnétique RF, l'instrument décrit dans le brevet Taicher et al '713 a des exigences en matière de puissance très importantes, et peut présenter des difficultés pour obtenir des mesures ayant un rapport signal/bruit suffi- l0 sant à des distances radiales substantielles depuis l'instrument. Un autre inconvénient de l'instrument du brevet Taicher et al. '713 est que la con- ception optimale de l'aimant et de l'antenne RF, en vue d'optimiser le rapport signal/bruit exige que les conditions de résonance magnétique nucléaire soient satisfaites à une fré- quence relativement importante. Puisque les pertes en énergie RF du fluide électrocon- is ducteur dans le puits de forage sont proportionnelles au carré de la fréquence, la mise en oeuvre de Taicher et al '713 est limitée à l'utilisation dans des fluides de conductivité rela- tivement faible dans le puits de forage. Encore un autre inconvénient de l'instrument du brevet Taicher et al '713 est que l'antenne est située dans un champ magnétique statique relativement fort qui est perpendi- culaire à une direction de passage RF dans l'antenne transmettrice et, par conséquent, sti- mule la résonance magnétoacoustique de l'antenne transmettrice. Un autre instrument de diagraphie RMIN, est décrit dans le brevet U.S-5.055.787 (Kleinberg et al.) Cet instrument de diagraphie comporte des aimants permanents disposés pour induire un champ magnéti- que dans la formation géologique ayant un gradient de champ sensiblement nul à l'intérieur 2s d'un volume sensible prédéterminé. Les aimants sont disposés dans une partie du logement d'instrument qui est typiquement placé en contact avec la paroi du puits de forage. L'an- tenne dans cet instrument est positionnée dans un évidement situé à l'extérieur du logement de l'instrument, ce qui permet de construire le logement d'instrument dans un matériau très résistant tel que l'acier. Un inconvénient de l'instrument de diagraphie du brevet '787 Kleinberg et al. est que son volume sensible n'est écarté que de 0,8 cm de la surface de l'instrument et ne s'étend que sur 2,5 cm radialement vers l'extérieur de la surface de l'ins- trument. Les mesures effectuées par cet instrument sont donc sujettes à une erreur impor- tante causée par entre autres choses une rugosité de la paroi du puits de torage, par des dépôts de la phase solide de la boue de forage (appelés "cake de boue") sur la paroi du puits de forage en épaisseur quelconque et par le contenu du fluide de la formation dans la zone envahie. Un autre inconvénient décrit dans le brevet Kleinberg et al '787 a trait au matériau magnétique permanent. Etant donné que les pièces polaires aimant sont opposées les unes aux autres, il y a un important effet de désaimantation qui exige un matériau magnétique permanent ayant une importante force coercitive. Cette exigence est opposée à la forte aimantation résiduelle et à l'importante stabilité de la température des propriétés magnéti- ques requises de l'aimant permanent. Un autre instrument de mesure RMN qui peut avoir une application dans la diagra- phie des puits est décrit dans le brevet U.S.-5.572. 132 (Pulyer et ai.). Cet instrument com- prend un aimant permanent pour induire un champ magnétique polarisé le long de l'axe longitudinal de l'instrument, et des bobines d'antenne disposées autour de l'extérieur de l'aimant. L'instrument décrit dans le brevet Pulyer et al. '132, comme beaucoup d'instru- ments de diagraphie de puits RMN de l'art antérieur, a un inconvénient commun qui est expliqué, par exemple, dans le brevet US-5.332.967 (Shporer). Cet inconvénient concerne un déphasage significatif du signal RMN, ce qui conduit à une distorsion significative de la hauteur du signal RMN et peut même conduire à une disparition complète du signal RMN, lorsque l'instrument de diagraphie se déplace dans une direction le long d'un gradient d'amplitude du champ magnétique statique. Dans la pratique actuelle de diagraphie de puits, le déphasage et la réduction du signal peuvent même être pire que ce qui est suggéré par le brevet '967 Shporer du fait que la vitesse de diagraphie peut être variable, comme il est compris par les hommes de l'art de la diagraphie des puits. L'invention vise un instrument de détection par résonance magnétique nucléaire, comprenant un aimant pour induire un champ magnétique statique symétrique sensible- ment radial à l'intérieur des matériaux soumis à analyse. Le champ magnétique statique est sensiblement coaxial à un axe longitudinal de l'instrument et est polarisé sensiblement per- pendiculairement à l'axe longitudinal. Le champ magnétique statique a un gradient d'am- plitude longitudinal maximal qui est inversement relié à une vitesse de déplacement de 2s l'instrument le long de l'axe longitudinal à travers les matériaux à analyser. L'instrument comporte un transmetteur pour générer un champ magnétique en radio fréquence dans les matériaux pour exciter les noyaux dans les matériaux. Le champ magnétique en radiofré- quence est sensiblement orthogonal au champ magnétique statique. L'instrument comporte un récepteur pour détecter les signaux de résonance magnétique nucléaire émis par les noyaux excités dans les matériaux Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, l'aimant comporte des cylin- dres aimantés empilés le long de l'axe longitudinal. L'aimantation de chacun de ces cylin- dres est proportionnelle à sa distance à partir d'un plan central de l'aimant. Les cylindres sont aimantés parallèlement à l'axe longitudinal et dans la direction du plan central. La forme de réalisation préférée de l'aimant comporte un aimant d'extrémité disposé à chaque extrémité longitudinale des cylindres empilés. Les aimants d'extrémité sont chacun ai- mantés parallèlement à l'axe longitudinal et dans une direction opposée à l'aimantation d'un cylindre de l'autre extrémité. La forme de réalisation préférée de l'aimant comprend un évidement au centre de l'empilement des cylindres. Une antenne qui peut être reliée au transmetteur et/ou au récepteur peut être située dans l'évidement pour réduire la résonance magnétostrictive de l'antenne. L'invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la des- cription qui va être faite de formes préférées de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles: La figure I illustre un instrument de diagraphie par Résonance Magnétique Acous- tique (RMN) disposé dans un puits de forage traversant des formations géologiques. La figure 2 illustre de manière plus détaillée la sonde RMN de l'instrument de la figure 1. La figure 3 illustre un bloc-diagramme fonctionnel de l'instrument RMN de la pré- sente invention. La figure 4 illustre l'ensemble d'aimant principal de l'instrument RMN plus en dé- tail. La figure 5 illustre les dimensions de l'aimant. La figure 6 est une représentation graphique du champ magnétique statique induit par l'aimant dans le volume sensible. La figure 7 est un graphique de la composante longitudinale du champ magnétique statique induit par l'aimant à l'intérieur de l'antenne transmettrice avec et sans insert d'ai- mant d'extrémité. La figure 8 illustre le champ magnétique statique de la figure 6 plus en détail. I. Configuration de l'instrument La figure I montre un instrument de diagraphie de puits de résonance magnétique nucléaire (RMN) disposé dans un puits de forage 22 traversant des formations géologiques 23, 24, 26, 28 pour prendre des mesures de propriétés des formations géologiques 23, 24, 26, 28. Le puits de forage 22 de la figure 1 est typiquement rempli par un fluide 34 connu dans l'art sous le nom de "boue de forage". Un "volume sensible", désigné dans sa généra- lité par 58 et ayant une forme générale cylindrique, est disposé dans l'une des formations géologiques, désignée par 26. Le volume sensible 58 est une partie prédéterminée des for- mations géologiques 26 dans laquelle sont faites des mesures par résonance magnétique nucléaire (RMN) par l'instrument de diagraphie comme on l'expliquera ultérieurement Un train d'instruments de diagraphie 32, ("train d'instrument") qui peut inclure l'instrument RMN conforme à l'invention, est typiquement descendu dans le puits de fo- rage 22 au moyen d'un câble électrique armé 30. Le câble 30 peut être introduit et retiré du puits 22 au moyen d'un treuil ou tambour 48 comme il est connu de l'art. Le train d'instru- ments 32 peut être connecté électriquement à un équipement de surface 54 par un con- ducteur électrique isolé (non représenté en figure 1) faisant partie du câble 30. L'équipe- ment en surface 54 peut comporter une partie d'un système de télémétrie 38 pour commu- niquer des signaux de commande et des données au train d'instruments 32 et à un ordina- teur 40. L'ordinateur 40 peut aussi comporter un enregistreur de données 52 pour enregis- trer les mesures réalisées par l'instrument et transmises à l'équipement de surface 54 par- s dessus le câble de diagraphie 30. Une sonde RMN 42 conforme à l'invention peut être incluse dans le train d'instru- ments 32. Le train d'instruments 32 est de préférence centré à l'intérieur du puits de forage 22 au moyen d'un centreur supérieur 56 et d'un centreur inférieur 57 fixés au train d'ins- trurnents 32 à des emplacements espacés axialement. Les centreurs 56, 57 peuvent être de o0 n'importe quel type connu de l'art tels que des ressorts en arc ou des armes à fonctionne- ment autre que manuel ou semblables. Des circuits de mise en oeuvre de la sonde RMN 42 peuvent être situés à l'intérieur d'une cartouche électronique RMN 44. Les circuits (non représentés sur la figure 1) peu- vent être connectés à la sonde RMN 42 au moyen d'un connecteur 50. La sonde RMN 42 est typiquement située à l'intérieur d'un boîtier protecteur 43 qui est conçu pour mettre à l'abri de la boue de forage 34 l'intérieur de la sonde 42. Les fonctions de la sonde 42 seront expliquées ultérieurement. D'autres types de capteurs de diagraphie (non représentés pour des raisons de clarté de l'illustration de la figure 1) peuvent faire partie du train d'instruments 32. Comme cela est montré en figure 1, un capteur de diagraphie supplémentaire 47 peut être placé au- dessus de la cartouche électronique RMN 44. Des capteurs de diagraphie supplémentaires tels que ceux repérés par 41 et 46 peuvent être placés au niveau ou au-dessous du centreur inférieur 57. Les autres capteurs 41, 46, 47 peuvent être des types connus de l'homme de métier et peuvent inclure, sans s'y limiter, des détecteurs de rayons gamma, des capteurs de densité globale des formations ou des détecteurs de porosité à neutrons. En variante des parties de l'électronique RMN peuvent être placées à l'intérieur des cartouches électroni- ques qui font partie d'autres capteurs de diagraphie. Les emplacements des autres capteurs 41, 46, 47 montrés en figure 1 sont une question de commodité pour le concepteur de sys- tème et ne doivent pas être considérés comme une limitation à l'invention. La figure 2 montre la sonde RMN 42 de manière plus détaillée. La sonde RMN 42 comprend de préférence un ensemble d'aimants permanents généralement cylindriques 60. L'ensemble d'aimants 60 inclut au moins un aimant permanent 62, lequel s'étend de ma- nière générale le long d'un axe d'aimant 80 et a de préférence une section transversale sen- siblement circulaire perpendiculaire à l'axe d'aimant 80. L'axe d'aimant 80 est positionné de façon sensiblement coaxiale à un axe longitudinal 76 du puits de forage (22 en figure 1), lequel emplacement est assuré par les centreurs supérieur et inférieur (56 et 57 en fi- gure 1). La construction préftérée de l'ensemble de l'aimant 60 sera expliquée plus en détail. Pour la clarté de la description, l'aimant ou les aimants permanents 62 seront considérés ensemble et référencés comme l'aimant permanent 62, et leur axe commun 80 ainsi que l'axe coaxial 76 du puits de tbrage seront idcntiliés conjointement comme l'axe longitudi- nal représenté par 78. Dans une tforme préférée de réalisation de l'invention, l'aimant permanent 62 com- prend un aimant. principal 61 et deux inserts, un aimant d'insert supérieur 63 et un aimant d'insert inférieur 64. L'aimant principal 61, l'aimant d'insert supérieur 63 et l'aimant d'insert inférieur 64 ont des directions d'aimantation sensiblement parallèles à l'axe longitudinal 78. L'aimant permanent principal 61 est de la forme d'un cylindre annulaire ayant un évi- dement cylindrique 83 sensiblement à travers son centre, dans lequel sont logés l'aimant o d'insert supérieur 63 et l'aimant d'insert inférieur 64. L'aimant principal 61 a une charge magnétique sensiblement homogène le long de l'axe longitudinal 78. Pour avoir cette ca- ractéristique, l'aimant principal 61 peut être fait de minces anneaux magnétiques ayant chacun une aimantation résiduelle différente pour s'approcher d'une répartition de l'ai- mantation sensiblement linéaire à partir de l'une des extrémités de l'aimant principal 61 à i5 l'autre. La construction de l'aimant principal 61 est montrée plus en détail enfigure 4, qui est une vue de côté de l'aimant principal 61. L'aimant principal 61 peut être composé d'une série de cylindres aimantés axialement, représentés généralement par 61A à 61F. La direc- tion d'aimantation de chaque cylindre 61A à 61F est indiquée par une flèche sur chacun des cylindres 61A à 61F. Une caractéristique particulière des cylindres aimantés axiale- ment 61A à 61F est que l'aimantation de chaque cylindre 61A à 61F est proportionnelle en amplitude à sa distance axiale à partir d'un plan central 61P de l'aimant 61, et l'aimantation est dirigée vers le plan central 61P. Le plan central 61P est perpendiculaire à l'axe longitu- dinal 78 et divise l'aimant principal 61 en deux sections de longueur sensiblement égales. Par exemple le cylindre le plus supérieur 61A est montré comme ayant une forte aimanta- tion dirigée vers le bas en direction du plan central 61P. En correspondance opposée se trouve le cylindre 61F le plus bas qui a une aimantation d'intensité sensible égale àa celle du cylindre le plus haut 61A mais son aimantation est dirigée vers le haut dans la direction du plan central 61P. Successivement, des paires de cylindres antagonistes aimantées plus fai- blement telles que 61B/61E et 61C/61D sont disposées de façon successivement plus pro- che du plan central 61P. L'insert aimanté supérieur 63 et l'insert aimanté inférieur 64 ont des directions d'aimantation parallèles à l'axe longitudinal 78 et sont utilisés en combinaison avec l'ai- mant principal 61 pour la synthèse de la forme préférée d'un champ magnétique statique. La figure 5 montre un dessin comprenant des dimensions préférées de l'aimant principal 61 et des inserts aimantés 63, 64 pour générer le champ magnétique statique préféré. Les di- rections d'aimantation de l'aimant principal 61, l'insert aimanté de sommet 63 et l'insert aimanté de fond 64 sont indiqués par des flèches sur la figure 5. Ces dimensions d'aimant particulicres sont une affaire de commodité pour le concepteur du système et ne doivent pas être interprétées comme une limitation à l'invention. Les caractéristiques essentielles du champ magnétique statique réalisées par les dimensions précédentes seront expliquées ultérieurement en détail. En référence maintenant à la figure 6, le champ magnétique statique résultant géné- ré par l'aimant 62 dans la zone sensible 58 est dirigé sensiblement radialement vers l'exté- rieur à partir de l'axe longitudinal 78. Le champ magnétique statique généré par l'aimant 62 est aussi sensiblement symétrique par rapport à l'axe longitudinal 78, et est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal 78, et à des distances radiales inférieures à la longueur io axiale de l'aimant 62, et décroît en amplitude seulement comme l'inverse de la distance radiale de l'aimant 62. Le matériau magnétique permanent de l'aimant permanent 62 devrait être sensi- blement transparent en radiofréquence, de sorte qu'une antenne utilisée pour générer un champ magnétique en radiofréquence puisse être logé à l'intérieur de l'évidement 83 dans i5 l'aimant principal 61, comme il sera expliqué ultérieurement Un type d'aimant transparent en radiofréquence (RF) peut être réalisé à partir d'un matériau d'aimant ferrite tel que celui vendu sous le nom de marque "Spinalor" et fabriqué par Ugimag, 405 Elm St., Valparaiso, IN, ou un autre matériau d'aimant ferrite vendu sous le nom de marque "Permadure" et fabriqué par Philips, 230 Duffy Ave., Nicksville, NY. Ces matériaux ne sont fournis qu'à titre d'exemple et ne sont pas prévus pour limiter le choix des matériaux de l'aimant 62. Il est suffisant que l'aimant 62 soit seulement substantiellement transparent au champ ma- gnétique RF à la fréquence choisie. En référence à nouveau à la figure 2, la sonde RMN 42 comprend en outre une an- tenne transmettrice 67, qui peut comprendre un ou plusieurs enroulements de bobines 66 de préférence disposées à l'intérieur de l'évidement 83 dans l'aimant principal 61. Les en- roulements de bobines 66 sont de préférence disposés de sorte que chaque enroulement de bobine se trouve dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal 78. Le courant alternant en radiofréquence passant à travers les enroulements de bobines 66 gé- nère un champ magnétique RF dans la formation géologique (26 en figure 1). Le champ magnétique RF généré par le courant dans les enroulements de bobine 66 a des directions de champ sensiblement parallèles à l'axe longitudinal 78 à l'intérieur du volume sensible 58. Les enroulements de bobine 66 devraient avoir une longueur globale le long de l'axe longitudinal 78 qui soit environ égale au diamètre du volume sensible 58. La longueur globale des enroulements de bobines 66 parallèles à l'axe longitudinal 78 devrait aussi être sensiblement plus courte que la longueur globale de l'aimant permanent 62 le long de l'axe longitudinal 78, comme il sera expliqué ultérieurement. l1 De préférence, les enroulements de bobines 66 sont formés autour d'une tige de ferrite douce 68. La tige de ferrite douce 68 peut être formée d'un matériau tel que celui vendu sous la désignation de marque "F6" et fabriquée par MMG-North America, 126 Pennsylvania Avee., Paterson, N.J., ou un autre matériau vendu sous la désignation de marque "3C2" et fabriqué par Philips, 230 Duffy Ave., Nicksville, N.Y.. La tige de ferrite 68 est de préférence positionnée parallèlement a, l'axe longitudinal 78. La longueur globale de la tige de ferrite 68 le long de l'axe longitudinal 78 devrait être sensiblement inférieure à la longueur de l'aimant permanent 62 le long de l'axe longitudinal 78. Alternativement une pluralité de bobines et une pluralité de tiges de ferrite peuvent être employées. L'en- i0 semble des enroulements de bobines 66 et la tige de ferrite douce 68 seront référencés ici comme antenne transmettrice 67. La tige de ferrite 68 a la fonction particulière d'accroître l'intensité du champ magnétique RF généré par l'antenne transmettrice 67. L'utilisation de la tige de ferrite 68'-permet particulièrement à l'antenne transmettrice 67 d'avoir un diamè- tre externe relativement petit de sorte qu'il puisse être logé à l'intérieur de l'évidement 83. i5 Avoir un petit diamètre externe permet particulièrement à l'antenne transmettrice 67 de l'invention d'être d'une dimension telle que l'instrument de la présente invention puisse être utilisé dans des puits de forage de plus petit diamètre. L'aimant permanent 62, l'antenne transmettrice 67 et l'antenne réceptrice 70 sont de préférence logées à l'intérieur d'un boîtier protecteur 43 non-ferromagnétique transparent à la radiofréquence RF. De tels boîtiers et composants supplémentaires (non représentés) pour mettre à l'abri de la boue de forage sous forte pression hydrostatique, sont familiers aux hommes de l'art. 2. Bloc-diagramme fonctionnel de l'instrument de dia,,raphie RMN La figure 3 illustre dans, sous forme générale, la sonde RMN 42 et un bloc dia- gramme fonctionnel de l'instrument de diagraphie de puits RMN. Un circuit adaptateur transmetteur/récepteur T/R 45 peut être disposé à l'intérieur du boîtier 43. Le circuit adap- tateur T/R 45 comprend typiquement une série de condensateurs de résonance (non repré- sentés séparément), un commutateur transmetteur/récepteur (non représenté séparément) et à la fois le circuit adaptateur "vers transmetteur" et "vers récepteur". Le circuit adaptateur T/R peut être couplé à la fois à l'amplificateur de puissance radio fréquence (RF) et à un préamplificateur récepteur 73. Bien que montré comme étant situé à l'intérieur du boîtier 43 le circuit 45 adaptateur T/R, l'amplificateur de puissance RF 74 et le préamplificateur * récepteur 73 peuvent de manière alternative être localisés à l'extérieur du boîtier 43 à l'in- térieur du centreur supérieur (56 en figure 1) ou à l'intérieur de la cartouche électronique RMN (44 en figure 1). Les emplacements du circuit adaptateur 45 T/R, de l'amplificateur 74 de puissance RF et du préamplificateur récepteur 73 ne doivent pas être interprétés comme une limitation à l'invention. Une partie du montage de commande de l'instrument de diagraphie RMN com- prend un ordinateur de fond 92, qui entre autres fonctions délivre à un programmateur d'impulsions 91 des signaux de commande. L'ordinateur 92 et le programmateur d'impul- sions 91 peuvent être situés au niveau du centreur 56 ou dans la cartouche électronique RMN 44. Le programmateur d'impulsions 91 contrôle le réglage et le fonctionnement de la source 93 de signal RF variable en fréquence Le pilote RF 94 reçoit une entrée depuis la source 93 de signal RF variable en fréquence et délivre une sortie à l'amplificateur de puis- sance RF 74. L'amplificateur de puissance RF 74 délivre un signal de puissance élevée pour piloter l'antenne transmettrice 67 pour générer un champ magnétique RF dans le vo- o0 lume sensible (58 à la figure 1). L'amplificateur de puissance RF 74 peut être électrique- ment relié (typiquement par le commutateur dans le circuit adaptateur T/R 45) à l'antenne transmettrice 67 au cours de la transmission des impulsions de puissance RF. Pendant la réception des signaux RMN, l'antenne transmettrice 67 peut être électri- quement connectée au préamplificateur récepteur 73 au moyen du commutateur du circuit S5 adaptateur T/R 45. La sortie du préamplificateur récepteur 73 est délivrée à un récepteur RF 89. Le récepteur RF 89 reçoit aussi une entrée de référence de phase d'un déphaseur 98. Le déphaseur 98 reçoit une entrée de référence de phase primaire de la source 93 de fré- quence variable RF. Le récepteur RF 89 peut comprendre une détection en quadrature. Le récepteur RF 89 fournit une sortie à un convertisseur AID. La sortie du convertisseur A/D 96 peut être stockée dans un tampon 97jusqu'à ce qu'elle soit requise pour être utilisée par l'ordinateur de fond 92. De manière alternative le contenu du tampon 97 peut être conduit directement à une partie de fond de l'unité de télémétrie 99 pour la transmission à l'équi- pement de surface (54 en figure 1). L'ordinateur de fond 92 prétraité typiquement les données à partir du tampon 97 et transfère les données prétraitées à la partie de fond du système de télémétrie, représenté dans sa généralité par 99. La partie de fond du système de télémétrie 99 transmet les don- nées prétraitées à l'unité de télémétrie (38 en figure 1) à l'équipement de surface (54 sur la figure 1). L'unité de télémétrie 38 transfère les données à l'ordinateur de surface (40 en figure 1) pour le calcul et la présentation des données de sortie désirées de diagraphie pour l'utilisation ultérieure et l'analyse comme il est compris des hommes de l'art. Tous les éléments décrits ici, à l'exception de l'antenne transmettrice 67 et de l'en- semble d'aimant 60, peuvent à la convenance du concepteur du système être disposés à l'intérieur du boitier 43, du centreur supérieur (56 en figure 1) ou de la cartouche électro- nique RMN (44 en figure I1). Ces mêmes éléments peuvent être alternativement situés à la surface du sol, par exemple dans l'équipement de surface 54 en utilisant le câble (30 à la figure l) pour la transmission de la puissance électrique et des signaux à l'antenne trans- mettrice 67. La figure 3 illustre également le champ magnétique statique et le champ magnéti- que RF crée par l'instrument de diagraphie RMN de la présente invention. La direction de l'aimantation de l'aimant 62 est de préférencc paralléle à l'axe longitudinal 78 La direction du champ magnétique statique à l'intérieur du volume sensible 58 généré par l'aimant per- s manent 62 est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal 78 tel que représenté par des flèches 110. Les moments magnétiques nucléaires du matériau à analyser (la formation géologique située à l'intérieur du volume sensible 58) sont sensiblement alignés avec la direction du champ magnétique statique. Dans la forme de réalisation préférée de l'inven- tion, la direction d'un champ magnétique RF polarisé de façon linéaire, repéré par les flè- o0 ches 120, à l'intérieur du volume sensible 58 est sensiblement perpendiculaire au champ magnétique statique en n'importe quel point à l'intérieur du volume sensible 58. Une telle disposition du champ magnétique est conventionnelle dans les investigations RMN. La direction du champ magnétique statique est symétrique autour de l'axe longitu- dinal 78, l'amplitude du champ magnétique statique est, par conséquent, également symé- trique en amplitude autour de l'axe longitudinal 78. Le champ magnétique statique a un gradient d'amplitude à l'intérieur du volume sensible 58 qui est également symétrique au- tour de l'axe longitudinal 78 et est dirigé sensiblement radialement vers l'intérieur en di- rection de l'axe longitudinal 78. Comme résultat de ces caractéristiques du champ magné- tique statique, ce n'est généralement qu'une surface sensiblement cylindrique externe à l'aimant permanent 62 qui comporte une amplitude de champ magnétique statique particu- lière (ignorant tout effet d'extrémité de l'aimant 62) Il s'ensuit à partir de cette caractéristi- que particulière du champ magnétique statique que des signaux de résonance se dispersent à partir des matériaux divers tels que la boue de forage (34 en figure 1) qui prennent nais- sance à l'extérieur du volume sensible 58 n'affectent pas sérieusement les mesures RMNI si 2s l'on choisit des fréquences RF appropriées. Des effets d'extrémité indésirés du champ magnétique statique peuvent être sub- stantiellement éliminés en rendant l'antenne transmettrice 67 un peu plus courte le long de l'axe 78 que l'aimant permanent 62, de manière à ne pas exciter les matériaux aux extré- mités longitudinales du champ magnétique statique. Lorsque les impulsions de puissance RF sont envoyées dans l'antenne transmettrice 67, l'antenne 67 génère un dipôle magnétique équivalent RF 87 dirigé parallèlement à l'axe longitudinal 78. Le dipôle magnétique équivalent 87 génère un champ magnétique RF 120 polarisé linéairement d'une amplitude sensiblement égale à l'intérieur du volume sensible 58. Puisque la direction du champ magnétique RF est parallèle à l'axe longitudinal 78, 3s l'aimantation nucléaire globale, indiquée en figure 3 par des flèches 130, en n'importe quel point du volume sensible 58, tourne dans des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal 78. La précession libre des moments magnétiques nucléaires, cependant est créée autour de la direction du champ magnétique statique en n'importe quel point à l'interieur du volume sensible 58, et la précession libre est toujours située dans des plans parallèles à l'axe lon- gitudinal 78. La précession libre induira par conséquent un signal RF dans l'antenne trans- mettrice 67. Le moment magnétique induit dans l'antenne transmettrice 67 est montré en figure 3 par la flèche 140. 3. Paramètres de conception de la forme de réalisation préférée Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, on cherche à optimiser le rap- port signal/bruit du procédé de mesure RMN. La discussion suivante vise à expliquer comment certains paramètres principaux affectent le rapport signal/bruit. Les paramètres o0 principaux comportent typiquement la géométrie de l'aimant permanent (62, figure 2) et de l'antenne transmettrice (67, figure 2), la puissance des impulsions en radiofréquence (RF) utilisées pour exciter l'antenne transmettrice 67, et le facteur de qualité de l'antenne trans- mettrice 67. En utilisani l'antenne transmettrice 67 construite de la manière décrite précédem- i5 ment dans la forme de réalisation de l'invention, l'amplitude d'un signal RMN, S, induit dans l'antenne transmettrice 67 est typiquement liée à l'amplitude d'un champ électroma- gnétique RF, BI, par le Théorème de Réciprocité et peut être exprimée par l'expression suivante: S = o mAn, (BM/) 1 dans laquelle m et Asv, représentent respectivement, l'aimantation nucléaire et la surface transversale du volume sensible (58, figure 1), I représente l'amplitude du courant passant dans l'antenne transmettrice 67, la fréquence d'oscillation du courant est représentée par A, et l représentent la longueur efficace de l'antenne transmettrice 67. Pour simplifier la dis- cussion, m et BI sont supposés être sensiblement homogènes à l'intérieur du volume sensi- ble 58. En remplaçant m = XBo/uo o c représente la susceptibilité magnétique nucléaire des noyaux d'hydrogène à l'intérieur du volume sensible 58,co = ?Bo o Bo représente le champ magnétique statique généré par l'aimant permanent (62, figure 2) et donné par l'équation (1), il est donc possible d'obtenir pour S l'expression suivante: S = (Y{v XI 16 (E4 A.ó l (2) Le signal RMN ainsi acquis est donc directement proportionnel au volume sensible 58 de la formation géologique (26, figure 1). La géométrie du volume sensible 58 est de- terminée par l'existence d'une condition de résonance. En RMN pulsée la condition de ré- sonance est typiquement satisfaite quand la déviation de l'amplitude du champ magnétique statique Bo(R) par rapport à sa valeur Bo(Rv), correspondant à la fréquence centrale du courant excitant l'antenne transmettrice 67 (Bo(R)=caj/), est inférieur à la moitié de l'am- plitude du champ magnétique RF B1 induit par passage du courant dans l'antenne trans- mettrice 67, tel qu'exprimé par l'équation (3): (3) B/(R) - B#(R.) Le champ m-agnétique statique Bo(R) au rayon d'excitation Rsv peut aussi être dé- crit sous la forme d'un développement de Taylor tel que: B, (R) = B (R1) ( 58. D'un point de vue pratique Ro - Ri (6) A= 2,rR, B/(8B/dR) En reportant l'équation (6) dans (2) on obtient S =2z( r zX/) B,(B/I) RgIB 2/ (C8B/dR) ( Comme il est compris par l'homme de l'art, le bruit thermique quadratique moyen (RMS) peut êtrc exprimé par l'expression: (s) N, = (4 TAfr) 1/2 o ff représente la largeur de bande réceptrice. La largeur de bande est typiquement d'en- viron B1/z2nz pour un récepteur adapté; k représente la constante de Boltzmann; et T repré- sente la température absolue. Dès lors on a pour S/N: S/N=12 y(rx/J B,(B/I) R, (kT f r)-1x 1B92/(B/oR) (9) La première expression entre crochets dans l'équation (9), pour une densité de spin de protons et une température absolue données, ne dépend que des paramètres de l'antenne transmettrice 67. La deuxième expression entre crochets de l'équation (9) incorpore des paramètres utilisés dans la conception de l'aimant permanent (62, figure 2) comme on l'ex- pliquera ultérieurement. Un autre paramètre affectant la conception de l'aimant permanent est le degré d'homogénéité du champ statique dans la direction du mouvement de l'instrument RMN comme il sera expliqué ultérieurement. 4. Synthèse d'un champ magnétique statique Il découle de (10) pour une longueur! d'ouverture de l'antenne, et un rayon RSv du volume sensible déterminés par les nécessités de résolution verticale et de pénétration en profon- deur, que le rapport B0o2,(Bo,' R) devrait être maximisé en vue de fournir le rapport si- gnal/bruit maximal. Pour l'aimant allongé avec une charge magnétique homogène répartie (distribution linéaire d'aimantation à l'intérieur de l'aimant principal 61, figure 4) B. peut être calculé selon: (10) Bo =q, /2 rR o q est la charge magnétique par unité de longueur de l'aimant. Par définition la densité de charge magnétique est donnée par l'équation p - -pl0hvAN. Par conséquent, dans notre cas nous aIvons q=pffRm =R(21rm/ 7rRm, o Rm est le rayon d'aimant; Brm est la rémanence maximale du matériau magnétique o utilisé.. Le report de (11) dans (10) et de Bo et (DBO/DR)dans (9) donne pour la partie de S/N liée à l'aimant permanent, l'expression: SIN o BmR, 21I (12) Il est clair à partir de (12) que pour n'importe quelle valeur de résolution verticale sélec- tionnée pour l'instrument, le rapport S/N est inversement proportionnel à lm. Pour mainte- nir la longueur Im de l'aimant 62 aussi petite que possible, il est important que le champ magnétique statique soit sensiblement perpendiculaire et homogène sur une fraction aussi grande que possible de la longueur axiale de l'aimant 62. La longueur du champ magnéti- que statique homogène perpendiculaire devrait excéder la longueur I d'ouverture de l'an- tenne pour assurer un état stable de la mesure d'aimantation nucléaire même lorsque la sonde RMN 42 est déplacée le long du puits de forage (22, figure 1). En supplément à ces exigences, le champ magnétique statique devrait être minimisé dans la zone o est placée l'antenne transmettrice 67. Une forme de réalisation préférée de l'aimant permanent (62 en figure 2) est montrée en figure 5. L'aimant principal 61 est constitué d'anneaux magnéti- ques annulaires 61A à 61F ayant chacun une aimantation résiduelle différente de façon à s'approcher d'une distribution d'aimantation sensiblement linéaire à partir d'une extrémité à l'autre de l'aimant 61. En outre, l'insert aimanté supérieur 63 et l'insert aimanté inférieur 64 servent à optimiser le champ statique selon les critères ci-dessus, à savoir un important degré d'homogénéité du champ statique dans la direction de l'axe longitudinal 78 pour exé- cuter des mesures RMN tout en se déplaçant le long du puits de forage (22 en figure 1), et un champ magnétique statique résiduel faible à l'antenne transmettrice 67 de façon à ce que la tige de ferrite 68 reste sensiblement non-saturée. La figure 6 montre une représentation graphique du champ magnétique statique à l'intérieur du volume d'investigation (58, figure 2). La figure 7 montre le champ magnéti- que longitudinal résiduel à l'intérieur de l'évidement (83, figure 2) à l'emplacement de l'antenne transmettrice 67. s Les dimensions représentées par l'aimant 62 en figure 5 sont les suivantes L0o=1l.2 m; Lh=0.64 m; Do= 0.07 m; Dh=0.03 m. L'aimant présenté en figure 5 est particulière- ment adapté à une antenne transmettrice 67 d'une longueur de 30 cm et à un volume sensi- ble de diamètre de 24 cm (58 en figure 2). L'aimant principal 61 devrait être transparent au champ magnétique RF émis par l'antenne transmettrice 67. Puisque l'aimant principal 61 lo0 n'a besoin que d'une relativement faible aimantation rémanente, cette partie de l'aimant 62 peut être formée à partir de matériau d'aimant permanent ferritique ou analogue, qui est sensiblement non conducteur et transparent à la radiofréquence. Les aimants d'extrémité 63, 64 sont de préférence constitués d'un matériau magnétique à forte rémanence tel que le cobalt-samarium orienté fritté ou le néodyme-fer-bore ayant une aimantation rémanente de I T ou plus. Le champ magnétique représenté en figure 6 suppose que les aimants d'extré- mité aient une aimantation rémanente de 0.7 T pour les aimants d'extrémité 63, 64 et 0.42 T pour l'aimant principal 61. Le champ magnétique statique à l'intérieur du volume sensible 58 a une amplitude sensiblement égale lors de l'excitation RMN. Comme il a été expliqué pour l'équation (3), l'amplitude du champ magnétique statique à l'intérieur du volume sensible 58 varie seule- ment dans une plage étroite de Bo-B1/2 à Bo+B1/2. Il est d'une grande importance de savoir comment a lieu la variation spatiale de ce champ dans la direction de déplacement de l'instrument de diagraphie. La vitesse de cette variation correspond au gradient d'amplitude de champ magnétique statique dans la direction du déplacement. La répartition du gradient 2s d'amplitude de champ magnétique statique à l'intérieur du volume sensible 58 est expli- quée de façon schématique en figure 8. Deux lignes 58L et 58M représentent des lignes d'amplitude égale du champ magnétique statique, avec respectivement une première et une seconde amplitude, Ces amplitudes sont de l'ordre de Bo-BI/2 à Bo+B,/2. Les gradients d'amplitude du champ magnétique statique aux points 58A et 58D de la figure 8 sont in- versement proportionnels à la distance entre deux points le long d'une direction de mou- vement 81 parallèle à l'axe longitudinal 78, l'un par la ligne 58L et l'autre par la ligne 58M Par exemple, la composante du gradient suivant la direction 81 au point 58A dans la partie centrale du volume sensible 58 est inversement proportionnel à la distance entre les points 58A et 58C. La composante du gradient suivant la direction 81 au point 58D au sommet du volume sensible 58 est inversement proportionnel à la distance entre les points 58E et 58D. Il devrait être apparent à partir de la figure 8 que le gradient à la partie centrale du volume sensible 58 est beaucoup plus petit que le gradient à ses extrémités. La composante de gra- dient suivant la direction perpendiculaire à l'axe longitudinal 78 au point 58A dans la par- tie centrale du volume sensible 58 est inversement proportionnel à la distance entre les points 58B et 58A. La composante la plus grande du gradient d'amplitude du champ ma- gnétique statique, est dans la direction radiale. Le volume sensible 58 est déterminé par le champ magnétique RF. Pour obtenir des signaux RMN non distordus, aucun point à l'intérieur du volume sensible ne devrait quitter volume sensible au cours de la durée de temps d'une séquence de mesure (un train d'écho complet CPMG). Si le mouvement de l'instrument est tel qu'aucun point ne peut quitter le volume sensible au cours d'une séquence de mesure, des impulsions ultérieures de repha- sage à 180 dans un train d'écho Carr-Purcell ("CPMG") peuvent être appliquées à des o parties de la formation géologique qui précédemment n'avaient pas été polarisées de façon transversale par l'impulsion initiale à 90 . La distance, As, le long d'une direction de dépla- cement d'un point, N, à l'intérieur du volume sensible 58 à la lisière du volume sensible 58 peut être exprimée par l'expression: s(N) = [B(n) B,(B) G (13) o Bo(N) représente l'amplitude de champ magnétique statique au point N à l'intérieur, du volume sensible 58, Bo(B) représente l'amplitude de champ magnétique statique à la li- sière du volume sensible 58 et G représente le gradient de champ magnétique statique dans la direction du déplacement. Le mouvement total, ou déplacement au cours d'un intervalle de temps, t, de l'instrument de diagraphie de puits devrait être inférieur à AS(N). De façon plus spécifique: v xt diagraphie. Le dé- placement total de l'instrument ne devrait pas représenter une partie substantielle du vo- lume total. L'inégalité qui devrait donc être satisfaite peut être écrite comme suit B35) - 0(B) - B () IBo(N) - /M- " temps de 200 millisecondes pour une séquence de mesure, G devrait être inférieur à envi- 1O ron 2 X 10'3 T/m (équivalent à environ 0.2 Gauss/cm). Cette valeur a été utilisée comme une contrainte dans la procédure d'optimisation de la forme du champ magnétique statique. Il est habituel pour une vitesse d'instrument de diagraphie perpendiculaire au puits de forage d'être environ 50 fois plus petite que la vitesse de diagraphie. Cela exige du gra- dient de champ magnétique statique dans la direction perpendiculaire à l'axe longitudinal 78 d'être inférieure à 0.1 T/m. La géométrie préférable de l'aimant représenté en figure 5 correspond à un gradient de champ magnétique statique radial de 0.05 T/m (5 Gauss/cm). D'autres valeurs du gradient radial d'amplitude peuvent être choisies, selon la fréquence d'excitation RMN sélectionnée. Les exigences pour le gradient de champ magnétique statique radial sont aussi,af- fectées par la présence du champ magnétique terrestre He. Le champ magnétique terrestre est sensiblement homogène et est d'une amplitude d'environ 0.5 x 10-4 T. L'orientation de l'instrument de diagraphie par rapport à la direction du champ magnétique terrestre dépend de l'emplacement géographique du puits et de la déviation du forage. Cette variation du champ ne devrait pas sensiblement changer le rayon Rsv du volume sensible (58, en figure 1). L'amplitude de n'importe quel changement dans RsV peut être exprimée par le rapport He/G. Par conséquent, le gradient d'amplitude de champ magnétique statique radial néces- saire G devrait satisfaire à l'inégalité He/G >HeRsv' Pour Rsv-=0. I m G devrait être beaucoup plus grand qu'environ 5 x 10 -4 T/m. En pratique le gradient radial (2 x 10-2 T/m) de l'aimant présenté en figure 6 outrepasse cette exigence. L'homme de l'art réalisera aisément que la portée de l'invention n'est pas limitée aux formes décrites de réalisation, mais qu'elle ne peut être limitée que par les revendica- tions qui suivent. REVENDICATIONS 1. Méthode pour mesurer les propriétés de résonance magnétique nucléaire des lformations géologiques traversées par un puits de forage, comprenant les étapes consistant à: polariser les noyaux dans les dites formations géologiques le long d'un champ ma- gnétique statique sensiblement perpendiculaire à et symétrique autour d'un axe du dit puits, le dit champ magnétique statique ayant un gradient d'amplitude parallèle au dit axe, relié à l'inverse de la vitesse de déplacement du dit instrument de diagraphie le long du puits; polariser les dits noyaux en appliquant un champ magnétique en radiofréquence sensiblement orthogonal au dit champ magnétique statique; et capter des signaux de résonance magnétique nucléaire à partir des dits noyaux po- larisés de façon transversale. 2. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ledit gradient parallèle au dit axe est inférieur à 2 x 10-3 T/m correspondant à une vitesse de déplacement d'environ 10 pieds (3,04 m par minute. 3. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle le dit champ magnétique stati- que a un gradient d'amplitude radiale relié à l'inverse d'une vitesse attendue du mouvement radial du dit instrument de diagraphie. 4. Méthode selon la revendication 3 dans laquelle le dit gradient radial est inférieur à O.l T/m. 5. Méthode selon la revendication 3, dans laquelle le dit gradient est supérieur à environ 2 x 10-2 T/m en vue de minimiser les effets du champ magnétique terrestre sur les mesures des dites propriétés de résonance magnétique nucléaire. 6. Instrument de détection par résonance magnétique nucléaire pour la mise en oeuvre d'une méthode selon la revendication 1, comprenant: - un aimant pour induire un champ magnétique statique dans des matériaux soumis à analyse, ledit champ magnétique étant polarisé de façon sensiblement perpendiculaire à un axe longitudinal du dit aimant et de façon sensiblement symétrique autour du dit axe longitudinal, le dit champ magnétique ayant un gradient longitudinal maximal relié à l'in- verse d'une vitesse de déplacement du dit instrument le long du dit axe longitudinal à tra- vers les dits matériaux à analyser. - un transmetteur pour générer un champ magnétique en radiofréquence dans les dits matériaux pour exciter des noyaux de ceux-ci, le dit champ magnétique en radiofré- quence étant sensiblement orthogonal au dit champ magnétique statique; et - un récepteur pour détecter les signaux de résonance magnétique nucléaire à partir des dits noyaux excités dans les dits matériaux. 7. Instrument selon la revendication 6, dans lequel ledit gradient longitudinal est inférieur à 2 X 10-3 T/m correspondant à une vitesse de déplacement d'environ 10 pieds (3,04 m). 8. Instrument selon la revendication 6, dans lequel le dit champ magnétique stati- que comporte un gradient radial relié à l'inverse d'une vitesse attendue du mouvement ra- dial du dit instrument à travers les dits matériaux. 9. Instrument selon la revendication 8, dans lequel le dit gradient radial est infé- rieur à environ 0.1 T/m. 10. Instrument selon la revendication 9, dans lequel le dit gradient radial est supé- rieur à 2 X 10-2 T/m en vue de minimiser les effets du champ magnétique terrestre sur les mesures faites par le dit instrument. 11. Instrument selon la revendication 6 dans lequel le dit transmetteur comprend une antenne ayant une ouverture longitudinale plus courte qu'une longueur du dit aimant le long de la dite direction de mouvement du dit instrument, ce par quoi les noyaux sont ex- cités par le dit champ magnétique en radiofréquence tandis que les dits noyaux sont sensi- blement en équilibre avec le dit champ magnétique statique. 12. Instrument selon la revendication 6, dans lequel ledit champ magnétique stati- que est sensiblement parallèle au dit axe longitudinal pour une fraction maximale d'une longueur du dit aimant le long du dit axe longitudinal. 13. Instrument selon la revendication 12, dans lequel ledit aimant comprend: - des cylindres aimantés empilés le long du dit axe longitudinal, une aimantation de chacun des dits cylindres proportionnelle à sa distance à un plan central du dit aimant, les dits cylindres étant aimantés parallèle au dit axe longitudinal et en direction du dit plan central; et - un aimant d'extrémité disposé à chaque extrémité longitudinale du dit empilement de cylindres, les dits aimants d'extrémité étant chacun aimantés parallèlement au dit axe longitudinal et dans une direction opposée à la dite aimantation d'un des dits cylindres ad- jacents, ce par quoi le dit champ magnétique statique a un gradient longitudinal maximal et est sensiblement parallèle au dit axe longitudinal pour la dite fraction maximale de la dite longueur du dit aimant. 14. Instrument selon la revendication 13, dans lequel les dits cylindres compren- nent des anneaux, étant ménagé de cette façon un évidement central à l'intérieur du dit aimant, et dans lequel au moins l'un du dit transmetteur et du dit récepteur comprend une antenne disposée dans l'évidement.