jeanflop/post_ocr_correction2 huggingface dataset:
AB est grand par rapport à h, presque tout le courant circule dans le deuxième terrain et pa est voisin de p2. Le diagramme des diverses valeurs de pa quand AB fait croître s'appelle un sondage électrique. Il peut être calculé à priori, et la comparaison de la courbe expérimentale avec les courbes calculées permet de fixer, avec une plus ou moins grande approximation, la suite des terrains horizontaux qui s'échelonnent à profondeur et leurs épaisseurs. On peut aussi exprimer ce qui précède en disant que pour une longueur AB donnée, la résistivité apparente mesurée représente une sorte de moyenne des résistivités vraies des terrains depuis la surface jusqu'à une certaine profondeur qu'on appelle « profondeur d'investigation » du dispositif et qui est de l'ordre de —. Si la composition moyenne de ces terrains est la même en tous points, la résistivité apparente qu'on mesure en chaque point, en déplaçant AB à la surface du sol sera la même partout. Mais si cette composition varie, la résistivité vraie va varier, et sa carte, que l'on appelle carte des résistivités, va se lire comme une sorte de carte géologique. Les résultats de la carte des résistivités apparentes sont spécialement simples à interpréter, et se lisent réellement comme une carte géologique lorsqu'on a affaire à un terrain peu épais recouvrant en discordance un substratum plissé : en mesurant par avec une longueur de ligne suffisante, on peut obtenir sensiblement en chaque point la résistivité vraie du substratum, et par suite en dessiner les bandes alternativement conductrices et résistantes qui correspondent aux affleurements, sous le recouvrement, des divers terrains plissés. Un exemple classique est celui de la reconnaissance des terrains ferrifères de Normandie. Les couches de minerai de fer sont incluses dans les schistes à calymènes, assez conducteurs ; ces derniers sont intercalés entre les grès de May et les grès armoricains, les uns et les autres très résistants. Le tout est recouvert d'un terrain horizontal qui masque le substratum. Une carte faite en 1930-1931, a montré la structure profonde du bassin et précisé les principales failles et le passage approximatif des couches
interpréter, et se lisent réellement comme une carte géologique lorsqu'on a affaire à un terrain peu épais recouvrant en discordance un substratum plissé : en mesurant par avec une longueur de ligne suffisante, on peut obtenir sensiblement en chaque point la résistivité vraie du substratum, et par suite en dessiner les bandes alternativement conductrices et résistantes qui correspondent aux affleurements, sous le recouvrement, des divers terrains plissés. Un exemple classique est celui de la reconnaissance des terrains ferrifères de Normandie. Les couches de minerai de fer sont incluses dans les schistes à calymènes, assez conducteurs ; ces derniers sont intercalés entre les grès de May et les grès armoricains, les uns et les autres très résistants. Le tout est recouvert d'un terrain horizontal qui masque le substratum. Une carte faite en 1930-1931, a montré la structure profonde du bassin et précisé les principales failles et le passage approximatif des couches de minerai de fer. Un travail analogue est en cours en Bretagne depuis 1942. Il y aurait encore beaucoup à dire sur les mesures de résistivité apparente. J'insisterai seulement sur une de leurs applications, assez inattendue, et qui a conduit, on peut le dire hardiment, à révolutionner l'industrie de la production du pétrole. C'est ce qu'on appelle le carottage électrique. Une des notions qui étonnent le plus les non initiés, en matière de forage profond c'est que, bien souvent, le plus difficile n'est pas de faire le trou, mais bien de savoir ce que le trou a traversé. Or, c'est là, vous l'avouerez, l'essentiel : on ne s'amuse pas à faire un trou de plusieurs milliers de mètres pour le plaisir, mais bien pour connaître la succession des couches, et surtout pour savoir si on rencontrera le minerai, le charbon le pétrole que l'on cherche. Ce n'est plus guère que dans les romans, ou dans des cas très exceptionnels, que se produisent les éruptions spectaculaires ; une telle éruption est en réalité une catastrophe, qui se double la plupart du temps d'un incendie qu'un forage bien conduit doit à tout prix éviter. Mais la contrepartie, c'est qu'il est arrivé souvent,
production du pétrole. C'est ce qu'on appelle le carottage électrique. Une des notions qui étonnent le plus les non initiés, en matière de forage profond c'est que, bien souvent, le plus difficile n'est pas de faire le trou, mais bien de savoir ce que le trou a traversé. Or, c'est là, vous l'avouerez, l'essentiel : on ne s'amuse pas à faire un trou de plusieurs milliers de mètres pour le plaisir, mais bien pour connaître la succession des couches, et surtout pour savoir si on rencontrera le minerai, le charbon le pétrole que l'on cherche. Ce n'est plus guère que dans les romans, ou dans des cas très exceptionnels, que se produisent les éruptions spectaculaires ; une telle éruption est en réalité une catastrophe, qui se double la plupart du temps d'un incendie qu'un forage bien conduit doit à tout prix éviter. Mais la contrepartie, c'est qu'il est arrivé souvent, et même aux foreurs les plus exercés, de traverser des couches d'huile considérables sans s'en apercevoir. Quant au charbon, c'est monnaie courante. On s'efforce bien de prendre des échantillons, des carottes, comme on les appelle, mais l'expérience montre qu'il est rare qu'on puisse en remonter beaucoup plus de la moitié, et naturellement, ce qui manque, ce sont les terrains fragiles : charbons, sables pétrolifères, etc. Ce n'est qu'en 1928 que les frères SCHLUMBERGER se sont avisés de cette situation et ont pensé qu'il pourrait être intéressant d'explorer, une fois le trou fait, toute sa paroi avec un dispositif électrique et d'en mesurer la résistivité apparente ce devait être d'autant plus aisé qu'il n'y avait pas là de recouvrement à traverser : les terrains affleurent dans le trou, et un dispositif très court — quelques décimètres devait suffire à fournir une résistivité apparente très précise et très locale. On devait pouvoir ainsi compléter les renseignements donnés par les carottes, mettre en place exactement la succession des marnes, des sables, des calcaires indiqués par elles d'une façon toujours un peu confuse. Bien mieux, on devait pouvoir distinguer, par leur résistivité, les sables pétrolifères des sables à eau salée les premiers devaient être
et naturellement, ce qui manque, ce sont les terrains fragiles : charbons, sables pétrolifères, etc. Ce n'est qu'en 1928 que les frères SCHLUMBERGER se sont avisés de cette situation et ont pensé qu'il pourrait être intéressant d'explorer, une fois le trou fait, toute sa paroi avec un dispositif électrique et d'en mesurer la résistivité apparente ce devait être d'autant plus aisé qu'il n'y avait pas là de recouvrement à traverser : les terrains affleurent dans le trou, et un dispositif très court — quelques décimètres devait suffire à fournir une résistivité apparente très précise et très locale. On devait pouvoir ainsi compléter les renseignements donnés par les carottes, mettre en place exactement la succession des marnes, des sables, des calcaires indiqués par elles d'une façon toujours un peu confuse. Bien mieux, on devait pouvoir distinguer, par leur résistivité, les sables pétrolifères des sables à eau salée les premiers devaient être résistants, les segundos conducteurs. Quant à l'exécution même des mesures, rien de plus simple : On amène le courant dans le trou, B reste pratiquement à l'infini ; le champ électrique est mesuré à la distance v de A, par la différence de potentiel qu'il détermine entre deux électrodes de mesure M et N : V = e x MN. Quant à la résistivité apparente, elle résulte ici de la formule e — 4nr r2 L'ensemble des électrodes A, M et N forme un système de dimensions fixe qui est mû en bloc tout le long du sondage : il est attaché à l'extrémité d'un câble à 3 conducteurs qui s'enroule sur un treuil. Dès les premiers essais, faits en 1929, on put se rendre compte de la finesse des résultats. Et, non seulement, le diagramme obtenu complète les renseignements donnés par le carottage mécanique, mais on s'aperçut bientôt qu'il pouvait le supplanter à peu près entièrement. Dans les séries pétrolifères, où les facies sont assez monotones et difficiles souvent à distinguer à l'œil, il met en évidence des repères électriques qui se retrouvent d'un sondage à l'autre et qui permettent des corrélations parfaites. Pourtant, la résistivité ne suffit pas
mesure M et N : V = e x MN. Quant à la résistivité apparente, elle résulte ici de la formule e — 4nr r2 L'ensemble des électrodes A, M et N forme un système de dimensions fixe qui est mû en bloc tout le long du sondage : il est attaché à l'extrémité d'un câble à 3 conducteurs qui s'enroule sur un treuil. Dès les premiers essais, faits en 1929, on put se rendre compte de la finesse des résultats. Et, non seulement, le diagramme obtenu complète les renseignements donnés par le carottage mécanique, mais on s'aperçut bientôt qu'il pouvait le supplanter à peu près entièrement. Dans les séries pétrolifères, où les facies sont assez monotones et difficiles souvent à distinguer à l'œil, il met en évidence des repères électriques qui se retrouvent d'un sondage à l'autre et qui permettent des corrélations parfaites. Pourtant, la résistivité ne suffit pas à elle seule, pour caractériser un terrain on pourrait confondre, par exemple, un calcaire et un sable pétrolifère, tous deux résistants, ou bien une marne et un sable aquifère, tous deux conducteurs. Mais il se présente dans les sondages un phénomène inattendu qui est venu compléter très heureusement la mesure de la résistivité. C'est le phénomène de polarisation spontanée. On a reconnu, en effet, qu'en l'absence de tout envoi de courant, il existe des différences de potentiel spontanées à l'intérieur des sondages remplis d'eau, et que cette P.S. comme on dit, résiste presque exclusivement en face des couches perméables. L'essentiel de ce phénomène est dû à la lente filtration de l'eau du sondage vers la couche : c'est l'électrofiltration, connue au laboratoire depuis longtemps. Les potentiels peuvent atteindre et dépasser 1 volt. Cette P. S., mesurée à part, fournit un deuxième diagramme qui complète admirablement le premier. Grâce à leur ensemble, on peut distinguer très aisément les couches imperméables conductrices (marnes), imperméables résistantes (calcaires, grès cimentés), perméables conductrices (sables à eau salée), perméables résistantes (sables pétrolifères) dont l'ensemble forme l'essentiel des terrains que rencontrent les sondages au pétrole. La figure 15 qui reproduit un exemple obtenu en 1933 aux États-Unis,
de la résistivité. C'est le phénomène de polarisation spontanée. On a reconnu, en effet, qu'en l'absence de tout envoi de courant, il existe des différences de potentiel spontanées à l'intérieur des sondages remplis d'eau, et que cette P.S. comme on dit, résiste presque exclusivement en face des couches perméables. L'essentiel de ce phénomène est dû à la lente filtration de l'eau du sondage vers la couche : c'est l'électrofiltration, connue au laboratoire depuis longtemps. Les potentiels peuvent atteindre et dépasser 1 volt. Cette P. S., mesurée à part, fournit un deuxième diagramme qui complète admirablement le premier. Grâce à leur ensemble, on peut distinguer très aisément les couches imperméables conductrices (marnes), imperméables résistantes (calcaires, grès cimentés), perméables conductrices (sables à eau salée), perméables résistantes (sables pétrolifères) dont l'ensemble forme l'essentiel des terrains que rencontrent les sondages au pétrole. La figure 15 qui reproduit un exemple obtenu en 1933 aux États-Unis, bien que cette distinction en soit en évidence ; le sable pétrolifère qui y figure, de 4 390 pieds à 4 480 pieds, épais de 30 mètres, était passé parfaitement inaperçu au forage et a été découvert par le diagramme. Le carottage électrique, dont je viens seulement de vous donner le principe, complété par toute une série d'autres techniques qui en dérivent, est actuellement en usage absolu sur tous les chantiers pétrolifères du monde, il est obligatoire dans beaucoup de pays. L'étude complète et détaillée de mille mètres de trou ne demande pas plus d'une heure. La polarisation spontanée des sondages, que nous venons de rencontrer me donne l'occasion de revenir à la surface du sol, et de vous signaler qu'il y existe aussi des phénomènes analogues. J'ai omis de vous dire que, lorsqu'on fait des mesures de résistivité apparente, le champ électrique artificiel que l'on a créé se mesure, comme dans les sondages, par la différence de potentiel qu'il détermine entre deux électrodes de mesure M et N. Or, on a constaté depuis longtemps qu'avant même que le courant artificiel soit envoyé dans le sol, il existe entre M et N, une différence de potentiel spontanée. Cette dernière peut
le principe, complété par toute une série d'autres techniques qui en dérivent, est actuellement en usage absolu sur tous les chantiers pétrolifères du monde, il est obligatoire dans beaucoup de pays. L'étude complète et détaillée de mille mètres de trou ne demande pas plus d'une heure. La polarisation spontanée des sondages, que nous venons de rencontrer me donne l'occasion de revenir à la surface du sol, et de vous signaler qu'il y existe aussi des phénomènes analogues. J'ai omis de vous dire que, lorsqu'on fait des mesures de résistivité apparente, le champ électrique artificiel que l'on a créé se mesure, comme dans les sondages, par la différence de potentiel qu'il détermine entre deux électrodes de mesure M et N. Or, on a constaté depuis longtemps qu'avant même que le courant artificiel soit envoyé dans le sol, il existe entre M et N, une différence de potentiel spontanée. Cette dernière peut être due, pour partie, à la polarisation des électrodes au contact du sol : on se débarrasse de cette partie en utilisant des électrodes impolarisables. Il reste cependant un résidu. Ce résidu, à son tour, peut être considéré comme formé de deux parties. L'une très faible en moyenne, lorsque M et N sont proches l'un de l'autre, présente dans le temps des variations rapides et irrégulières : on peut la négliger en première approximation et nous y reviendrons tout à l'heure. L'autre est stable dans le temps ou lentement variable : on s'en débarrasse, pour les mesures de résistivité apparente, en la compensant par un potentiomètre. Au lieu de la compenser simplement, on peut se proposer de l'étudier, et cette étude a conduit à des résultats pratiques importants. Exceptionnellement, elle peut être due à des infiltrations d'eau après les pluies, ou inversement à des appels par évaporation. Mais, si on prend soin d'éviter les zones où peuvent se produire de telles filtrations, on constate que la P. S. est très faible partout (quelques millivolts) sauf au voisinage de certains gisements minéraux, et notamment de gisements de sulfures de cuivre et de fer ou de graphite. En fait, elle se produit
et N sont proches l'un de l'autre, présente dans le temps des variations rapides et irrégulières : on peut la négliger en première approximation et nous y reviendrons tout à l'heure. L'autre est stable dans le temps ou lentement variable : on s'en débarrasse, pour les mesures de résistivité apparente, en la compensant par un potentiomètre. Au lieu de la compenser simplement, on peut se proposer de l'étudier, et cette étude a conduit à des résultats pratiques importants. Exceptionnellement, elle peut être due à des infiltrations d'eau après les pluies, ou inversement à des appels par évaporation. Mais, si on prend soin d'éviter les zones où peuvent se produire de telles filtrations, on constate que la P. S. est très faible partout (quelques millivolts) sauf au voisinage de certains gisements minéraux, et notamment de gisements de sulfures de cuivre et de fer ou de graphite. En fait, elle se produit lorsque de tels gisements présentent d'une part une bonne continuité électrique interne, et d'autre part sont disposés de telle sorte qu'une partie se trouve au-dessous du niveau hydrostatique alors que l'autre est au-dessus. Cette dernière est oxydée par l'eau de pluie qui circule à son contact de sorte que le gisement dans son ensemble agit comme une masse métallique qui baigne dans deux électrolytes différents : il forme une gigantesque pile, qui débite spontanément du courant dans les terrains encaissants. Il suffit alors de déterminer expérimentalement le tracé des lignes équipotentielles à la surface du sol pour avoir des données sur la forme du gisement ; le minimum de potentiel (qui peut être à plusieurs centaines de millivolts au-dessous de celui des terrains ambiants) correspond alors au point où le gisement est, électriquement le plus proche de la surface. Mais j'ai dit tout à l'heure qu'en outre de la P. S. stable dont il vient d'être question, il existait normalement entre M et N une petite différence de potentiel très variable avec le temps. On peut la négliger en général, mais quand M et N doivent être assez distants — c'est le cas dans la mesure des champs artificiels faibles,
gisement dans son ensemble agit comme une masse métallique qui baigne dans deux électrolytes différents : il forme une gigantesque pile, qui débite spontanément du courant dans les terrains encaissants. Il suffit alors de déterminer expérimentalement le tracé des lignes équipotentielles à la surface du sol pour avoir des données sur la forme du gisement ; le minimum de potentiel (qui peut être à plusieurs centaines de millivolts au-dessous de celui des terrains ambiants) correspond alors au point où le gisement est, électriquement le plus proche de la surface. Mais j'ai dit tout à l'heure qu'en outre de la P. S. stable dont il vient d'être question, il existait normalement entre M et N une petite différence de potentiel très variable avec le temps. On peut la négliger en général, mais quand M et N doivent être assez distants — c'est le cas dans la mesure des champs artificiels faibles, c'est-à-dire quand on utilise des dispositifs d'envoi de courant AB de grande dimension, donc quand on veut explorer le sous-sol profondément — cette agitation naturelle devient très gênante et finit par masquer le phénomène à mesurer. C'est cependant cette agitation, qui, par un détour ingénieux, est devenue, depuis quelques années le moyen le plus simple et le plus puissant d'interroger les terrains électriquement. J'aborde là la méthode de prospection par courants telluriques, la dernière née des méthodes de Géophysique appliquée. Essayée peu avant la guerre, elle a été essentiellement développée en France depuis 1940. C'est qu'en effet, l'agitation de la différence de potentiel entre les électrodes de mesure dont il vient d'être fait mention, n'est autre que la manifestation des courants telluriques dont l'existence est connue depuis longtemps. Or, on sait que ces courants, sauf au voisinage des centres industriels, où ils se mêlent de vagabonds, se propagent en vastes nappes, dont l'étude à l'échelle mondiale montre l'allure tourbillonnaire, mais qui, à l'échelle de la prospection sur des zones de dizaines ou de centaines de km. de large, seraient parallèles si le sous-sol était homogène. Or, l'expérience le démontre aussi, le champ des courants telluriques n'est pas identique d'un point
le moyen le plus simple et le plus puissant d'interroger les terrains électriquement. J'aborde là la méthode de prospection par courants telluriques, la dernière née des méthodes de Géophysique appliquée. Essayée peu avant la guerre, elle a été essentiellement développée en France depuis 1940. C'est qu'en effet, l'agitation de la différence de potentiel entre les électrodes de mesure dont il vient d'être fait mention, n'est autre que la manifestation des courants telluriques dont l'existence est connue depuis longtemps. Or, on sait que ces courants, sauf au voisinage des centres industriels, où ils se mêlent de vagabonds, se propagent en vastes nappes, dont l'étude à l'échelle mondiale montre l'allure tourbillonnaire, mais qui, à l'échelle de la prospection sur des zones de dizaines ou de centaines de km. de large, seraient parallèles si le sous-sol était homogène. Or, l'expérience le démontre aussi, le champ des courants telluriques n'est pas identique d'un point à un autre, même en l'absence de vagabonds. La seule cause plausible pour cette non uniformité est la non uniformité du sous-sol ; et l'étude de l'une doit permettre d'atteindre l'autre. Telle est l'idée fondamentale de cette méthode de prospection. Nous allons voir rapidement comment on l'applique. Rien de plus aisé que de mesurer le champ tellurique en un point : il suffit de disposer de deux galvanomètres enregistreurs, grâce auxquels on pourra enregistrer de façon continue les différences de potentiel entre deux paires d'électrodes impolarisables MN, M'N', disposées à angle droit. On dispose ainsi, à chaque instant, des composantes du champ sur deux directions rectangulaires. Une première difficulté se présente : alors qu'en résistivité, on avait affaire à un champ stable de direction parfaitement définie, on a ici un champ parfaitement instable en grandeur comme en direction. Mais cette difficulté peut être aisément vaincue. Si le champ tellurique est effectivement composé de nappes quasi parallèles, il doit y avoir une relation simple entre les composantes du champ en un point A et du champ en un point B au même instant. D'une façon plus précise (fig. 16) si X et Y sont les composantes en A, X et Y
aisé que de mesurer le champ tellurique en un point : il suffit de disposer de deux galvanomètres enregistreurs, grâce auxquels on pourra enregistrer de façon continue les différences de potentiel entre deux paires d'électrodes impolarisables MN, M'N', disposées à angle droit. On dispose ainsi, à chaque instant, des composantes du champ sur deux directions rectangulaires. Une première difficulté se présente : alors qu'en résistivité, on avait affaire à un champ stable de direction parfaitement définie, on a ici un champ parfaitement instable en grandeur comme en direction. Mais cette difficulté peut être aisément vaincue. Si le champ tellurique est effectivement composé de nappes quasi parallèles, il doit y avoir une relation simple entre les composantes du champ en un point A et du champ en un point B au même instant. D'une façon plus précise (fig. 16) si X et Y sont les composantes en A, X et Y les composantes au même instant en B, on doit avoir : X = ax + by Y = cx + d. Alors que x, y, X, Y varient d'un instant à l'autre, a, b, c, d sont fixes, et il s'agit de les sortir de la comparaison des deux enregistrements simultanés en A et en B. Il n'est même pas nécessaire de déterminer a, b, c et d : ils dépendent des directions choisies pour MN, M'N' : mais la combinaison ad - bc est, par contre, on le démontre, indépendante de ces directions, et c'est elle seule qui est intéressante. En pratique, au lieu du champ lui-même, on utilisera les variations du champ. Si le champ en A restait de grandeur fixe, mais prenait toutes les directions possibles, son extrémité serait donc sur un cercle : les extrémités des champs correspondants en B seraient, on le démontre, sur une ellipse, et la combinaison ad - bc cherchée n'est autre que le rapport de l'aire de l'ellipse à l'aire du cercle. Il suffira donc de construire cette ellipse. Le fait que la courbe expérimentale, ainsi déterminée est bien une ellipse, justifie à postériori les hypothèses faites. Une prospection tellurique consistera