CA2120190C

CA2120190C - Permanent emitting-receiving device for the monitoring of an underground formation and implementation method

Info

Publication number: CA2120190C
Application number: CA 2120190
Authority: CA
Inventors: Laurence Nicoletis; Philippe Staron; Jean Laurent
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 2005-11-15
Anticipated expiration: 2014-03-29
Also published as: NO941125L; GB2276723A; NO941125D0; GB2276723B; GB9404549D0; FR2703470B1; CA2120190A1; FR2703470A1

Abstract

On installe dans un ou plusieurs puits traversant une zone souterraine recélant par exemple des effluents pétroliers, un ensemble d'émission-réception d'ondes sismiques ou acoustiques comportant une ou plusieurs unités d'émission et une ou plusieurs unités de réception, de façon à laisser chaque puits libre d'accès pour d'autres activités liées par exemple à la production de ces effluents. Les unités d'émission et de réception sont installées par exemple derrière des tubes de cuvelage ou casings ou des colonnes tubulaires utilisées pour d'autres fonctions et reliées de façon permanente ou non par des câbles à une station de commande et d'enregistrement en surface. Ces unités sont disposées au-dessus et au-dessous de la zone à surveiller par exemple ou bien à distance les unes des autres au niveau de la zone surveillée. Elles peuvent être constituées par exemple de transducteurs pouvant fonctionner en émetteurs et en récepteurs tels que des géophones (éventuellement tri-axiaux) ou des accéléromètres associés à des modules locaux de pilotage. Avec des unités de ce type réparties sur toute une portion de puits, on peut réaliser des diagraphies des couches environnant chaque puits en ondes P ou S, à intervalles de temps réguliers de façon à suivre, par comparaisons d'enregistrements successifs, leschangement s de la zone surveillée au cours du temps. Application à la surveillance de longue durée d'un gisement.One or more wells are installed in a subterranean zone containing, for example, petroleum effluents, a seismic or acoustic wave transmission-reception assembly comprising one or more emission units and one or more reception units, so as to leave each well free of access for other activities related for example to the production of these effluents. Transmitting and receiving units are installed, for example, behind casing or casing tubes or tubular columns used for other functions and permanently or permanently connected by cables to a control and recording station on the surface. . These units are arranged above and below the area to be monitored for example or at a distance from each other at the monitored area. They may consist for example of transducers that can operate in transmitters and receivers such as geophones (possibly triaxial) or accelerometers associated with local control modules. With units of this type distributed over a whole portion of wells, it is possible to log the layers surrounding each well in P or S waves, at regular time intervals so as to follow, by comparison of successive recordings, the changes of the area being monitored over time. Application to the long-term monitoring of a deposit.

Description

1 ~1~~~~
La présente invention concerne un dispositiff d'émission-réception pour suivre l'évolution au cours du temps d'une formation souterraine, qui est installé à demeure dans un ou plusieurs puits, ainsi qu'une méthode mettant en oeuvre le dispositif.
Le dispositif selon l'invention convient par exemple pour suivre l'évolution d'une formation recélant des effluents notamment pétroliers, cette évolution étant liée par exemple à
des opérations de production.
La présente invention trouve des applications notamment pour la surveillance d'un champ pétrolier ou gazier oàa les exploitants ont besoin de suivre de façon précise l'évolution dans le temps des saturations des fluides dans une zone souterraine de production.
tJn procédé connu pour suivre l'évolution d'une formation en cours de production consista par exemple à descendre dans des puits d'observation répartis sur un champ de production, â
intervalles réguliers, des outils de diagraphie à neutrons et en déplaçant l'outil dans l'épaisseur des couches-réservoirs, à 1 ~ 1 ~~~~
The present invention relates to a dispositiff transmission-reception to follow the evolution over time of an underground formation, which is permanently installed in a or several wells and a method implementing the device.
The device according to the invention is suitable for example for follow the evolution of a formation concealing effluents particularly oil companies, this evolution being linked for example to production operations.
The present invention finds particular applications for monitoring an oil or gas field where the operators need to follow precisely the evolution in the time of fluid saturations in a subterranean zone of production.
A known method of following the evolution of a formation during production consisted for example of going down into observation wells spread over a production area, regular intervals, neutron logging tools and moving the tool in the thickness of the reservoir layers, to

2 0 effectuer des logs qui sont interprétés en termes de saturation en gaz et corrêlés avec les quantités de fluide produites ou injectêes.
Ce procédé présente les avantages liées à la mobilité des émetteurs et récepteurs de signaux employés mais en contrepartie, il demande à chaque période d'investigation, que 2 5 l'on interrompe les opérations qui sont menées au moyen du puits le temps nécessaire au déplacement de la sonde de mesure.
Il est donc souhaitable que l'on puisse effectuer des opération de diagraphie d'une zone souterraine plus ou moins épaisse, sans pour autant rendre indisponible les puits traversant cette zone. 2 0 perform logs that are interpreted in terms of saturation in gases and correlated with the quantities of fluid produced or injected.
This process has the advantages associated with the mobility of transmitters and receivers of signals used but in counterpart, he asks each period of investigation, that 2 5 operations are interrupted by means of the well the time required to move the measuring probe.
It is therefore desirable that one can perform operations of logging of a more or less thick underground zone without to make unavailable the wells crossing this zone.

3 0 Par les brevets PR 2.600.172, 2.642.849, 2.574.029, 2.681.373 du demandeur, on cannait une technique pour ~ëviter 1°indisponibilité d°un puits qui consiste essentieilement à
installer un grand nombre de capteurs à l'extérieur de tubes destinés à
cuveler un ou plusieurs puits traversant une zone à surveiller.
3 5 des capteurs associés à des boitiers électroniques locaux, sont reliés par des lignes de transmission à une station de commande et d'enregistrement en surface. Un tube de cuvelage (ou casing) étant mis en place, les capteurs qui se retrouvent dans l'espace annulaire entre lui et le puits, sont couplés avec les formations environnant le puits par le ciment de scellement. Cette technique d'installation et de couplage permet de faire de l'écoute passive des bruits émis spontanément par une formation en cours de production ou bien encore de mener des opérations de prospection sismique en enregistrant les signaux reçus par les différents capteurs en réponse à des ondes acoustiques ou lo sismiques émises dans la formation par une source sismique disposée en surface. On peut aussi utiliser une source de puits classique telle que celle décrite par exemple dans le brevet FR-A-2 629 216 du demandeur, que l'on descend dans un autre puits ou éventuellement dans le même puits mais cet agencement qui rend le puits indisponible, n'est pas compatible avec une surveillance de longue durée.
La présente invention vise un dispositif permanent de surveillance acoustique ou sismique d'une formation souterraine comportant au moins un ensemble de transducteurs d'émission et de réception d'ondes acoustique 20 ou sismiques comprenant plusieurs émetteurs et récepteurs disposés dans au moins un puits et à des profondeurs différentes, un ensemble de commande et d'enregistrement adapté à piloter l'émission des ondes par les émetteurs, â
enregistrer les signaux reçus par les récepteurs en réponse aux ondes émises et un systême de transmission pour relier l'ensemble de commande à la surface, dans lequel les émetteurs et récepteurs sont positionnés dans l'espace annulaire autour d'un tube de manière à laisser l'intérieur du tube libre pour d'autres opérations menées dans le puis.

De préférence, l'ensemble d'émission-réception comporte par exemple plusieurs unités d'émission et de réception réparties sur une portion de longueur d'au moins un puits et disposées en alternance, De préférence, l'ensemble d'émission-réception peut comporter aussi des unités répartis dans plusieurs puits.
De préférence, suivant un mode de réalisation, chaque unité d'émission est associée à un module local de commande et dans ce cas, l' ensemble d' émission et de réception peut comporter plusieurs groupes d'émission-réception disposés à
des profondeurs différentes dans le puits, chacun d'eux étant adapté à émettre et â recevoir des ondes acoustiques ou sismiques et étant associé à un module local d' interface .
De préférence, chaque groupe d'émission-réception comporte par exemple au moins un transducteur émetteur-récepteur.
De préférence, suivant un mode de réalisation, chaque transducteur émetteur-récepteur est un géophone ou bien encore un accéléromètre et de préférence le dispositif comporte des moyens pour appliquer aux unités d'émission des signaux dont la fréquence varie au cours du temps.
De préférence, suivant un agencement possible, une partie au moins des unités d'émission et de réception sont disposées dans au moins un puits pourvu d'un tube de cuvelage, dans l'espace annulaire entre lui et le puits et noyés dans du ciment de scellement.
De préférence, suivant un autre agencement, une partie au moins des unités d'émission et de réception sont disposées à l'extérieur d'un tube mis en place dans au By the patents PR 2,600,172, 2,642,849, 2,574,029, 2.681.373 of the Applicant, a technique could be used to avoid 1 ° unavailability of a well which consists essentially of install a lot of sensors outside tubes intended for cuveler one or more wells crossing an area to watch.
3 5 sensors associated with local electronic boxes, are connected by transmission lines to a control station and surface recording. A casing tube being put in place, the sensors that end up in space ring between him and the well, are coupled with the formations surrounding the well by the sealing cement. This technique installation and coupling allows for passive listening sounds spontaneously emitted by an ongoing training course.
production or even to carry out operations of seismic survey by recording the signals received by different sensors in response to acoustic waves or seismic lo emitted in the formation by a seismic source disposed on the surface. One can also use a well source as described for example in FR-A-2,629,216 from the plaintiff, which is lowered into another well or possibly in the same well but this arrangement which makes the well unavailable, is not compatible with long-term monitoring.
The present invention aims at a permanent device for acoustic or seismic monitoring of a formation underground with at least one set of acoustic wave transmit and receive transducers 20 or seismic including several transmitters and receivers disposed in at least one well and at depths different, a set of command and registration adapted to control the emission of waves by the transmitters, record the signals received by the receivers in response to transmitted waves and a transmission system to link the control assembly at the surface, in which the transmitters and receivers are positioned in space ring around a tube so as to leave the inside free tube for other operations conducted in the then.

Preferably, the transmission-reception assembly comprises for example several transmission and reception units distributed over a length portion of at least one well and arranged alternately, Preferably, the transceiver assembly can also include units distributed in several wells.
Preferably, according to one embodiment, each transmission unit is associated with a local control module and in this case, the transmitting and receiving ensemble can have several transmission-reception groups arranged at different depths in the well, each of them being adapted to emit and receive acoustic waves or seismic and being associated with a local module interface.
Preferably, each transmission-reception group for example includes at least one transmitter-transmitter receiver.
Preferably, according to one embodiment, each transceiver transducer is a geophone or else still an accelerometer and preferably the device includes means to apply to the issuing units signals whose frequency varies over time.
Preferably, in a possible arrangement, a at least part of the transmitting and receiving units are arranged in at least one well provided with a tube of casing, in the annular space between him and the well and embedded in sealing cement.
Preferably, according to another arrangement, a part at least transmit and receive units are arranged outside a tube set up in

4 moins un puits et reliés à lui par des moyens de liaison permettant un découplage acoustique par rapport au tube.
La présente invention vise aussi une méthode d'investigation pour suivre l'évolution au cours du temps d'une formation souterraine au moyen d'ondes acoustiques ou sismiques comportant:
i) l'installation à poste fixe dans au moins un puits foré au travers de la formation souterraine, d'un dispositif comprenant au moins un ensemble de transducteur de réception d'ondes acoustiques ou sismiques disposés à
des profondeurs différentes à l'extérieur d'un tube, de manière à laisser l'intérieur du tube libre pour d'autres opérations menées dans le puits, et couplés avec les fonctions environnant le puits, associés à un ensemble de commande ou d'enregistrement, ii) 1a réalisation de cycles d'émission-réception comportant chacun:
a) l'émission d'ondes par les transducteurs, b) la réception des ondes émanant de la formation en réponse aux émissions successives et leur enregistrement; et iii) une comparaison des enregistrements effectuées au cours de cycles successifs de façon à mettre en évidence les modifications de la formation au cours du temps consécutives à la production des effluents.
Avec certaines configurations d'unités d'émission et de réception, on réalise dans certains cas une diagraphie des formations environnant les puits. Avec d'autres configurations, on réalise des opérations de prospection sismique de puits à puits.
3o Avec le dispositif selon l'invention on peut donc selon l'agencement utilisé, réaliser toutes sortes d'opérations de prospection sismique ou de diagraphie, et ceci sans jamais gêner l'exploitation de la zone surveillée.

4a D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention et de la mthode de mise en oeuvre apparatront mieux la lecture de la description ci-aprs modes de de ralisation dcrits titre d'exemples non limitatifs,se rfrant en aux dessins annexs o - la Fig.l montre schmatiquement un premier mode de ralisation du dispositif avec un ensemble on-rception d'missi d'ondes acoustiques ou sismiques co mportant moins une au unit d'mission et au moins une unit de rceptioninstalles demeure des profondeurs diffrent es derrire un tube de .

lo cuvelage (casing) et couples avec formations les par du ciment de scellement;

S
~~û
- la Fig.2 montre schématiquement un deuxième mode de réalisation où L'ensemble d'émission-réception comporte par exemple deux unités d'émission et deux unités de réception qui sont disposées à intervalles les unes des autres le long d'un S tube et positionnées dans un puits à des profondeurs différentes, par une mise en place du tube dans celui-ci;
- la Fig.3 montre schématiquement une variante du mode de réalisation de la Fig.l où l'on dispose au niveau d'une zone à
surveiller, un ensemble d'unités d'émission et d'unités de réception disposées derrière un tube de cuvelage, à distance les unes des autres et en alternance, une unité d'émission étant intercalée entre deux unités de réception successives;
- la Fig.4 montre schématiquement un agencement analogue au précédent appliqué au mode de réalisation de la Fig.2;
1 5 - la Fig.S montre une variante du mode de réalisation de la Fig. L
où Les unités d'émission et de réception utilisées sont des transducteurs capables de fonctionner en émetteurs d'ondes qu'en récepteurs, cette variante étant égaiement applicable au mode de réalïsation de la Fig.2; et 2 0 - La Fig.6 montre schématiquement un boitier pour trois transducteurs dont les axes sont orientés suivant trois directions orthogonales, que l'on peut utiliser pour émettre des ondes et capter Ies composantes d'ondes induites reçues.
La méthode selon l'invention est mise en oeuvre au moyen 2 5 d'un ensemble d'émission-réception disposé à poste fixe dans au moins un puits traversant une formation souterraine recélant par exemple des ~ffiuents pétroliers et couplé avec les formations envtxonnant Le puits, de manière à laisser Le libre accès au puits pour tout autre activité. let ensemble comporte un nombre p â 0~ déterminé d'unités d'émission et de réception d'ondes acoustïques ou sismiques, et il est relié par un systême de transmission comportant un ou plusieurs cibles de transmission, à une station centrale de commande et d'enregistrement.
Les unités d'émission et de réception IJ1, U2, ... 1Jk ... l.Jp 3 5 peuvent être installées à poste fixe dans un puits 1 suivant une technique décrite dans les brevets français 2.600.172, 2.642.849, 2.681,373 déjà cités. Les p unités U1 à Up sont positionnées derrière un tube de cuvelage ou casing 2 qui est ensuite descendu dans le puits. De préférence les unités sont placées dans des logements (non représentés sur la figure) aménagés à cet effet. Le ciment que l'on ïnjecte ensuite dans l'espace 3 entre le tube et les parois du puits, assure le couplage acoustique des unités d'émission et de réception avec les formations environnantes. Les unités d'émission et de réception (U-Up) sont reliées de façon permanente par un systéme de transmission comportant au moins un câble 4, à une station 5 de surface comportant un ensemble de commande (Uc) et un ensemble d'enregistrement SR. Dans tous les cas, le positionnement de 1°ensemble d'émission-réception à l'extérieur du tube, laisse le puits libre d'accès pour d'autres utilisatïons.
Suivant le mode de réalisation de la Fig.2, on installe à poste fixe un ensemble d'émission-réception comprenant un nombre p déterminé d'unités U1, U2, ... Uk, ... Up suivant une technique décrite par exemple dans les brevets FR 2.656.034, 2.674.029.
2 0 Ces unités sont associées à une colonne tubulaire 6 que l'on descend dans un puits cuvelé. Elles sont plaquées en opération contre le tube de cuvelage de manière à améliorer leur couplage avec les formations environnant le puits. Des moyens de liaison 7 connectent les différentes unités à la station de surface 5. Là
2 5 encore, le positionnement de l'ensemble d'émission-réception à
l'extérieur de la colonne tubulaire 6, laisse le puits libre d'accès pour d°autres utilisations.
De préférence, le système de transmission comporte des modules électroniques (non représentés) associés aux unités de 3 0 I rêception.' Ils sont alimentés depuis la station de surface 5 et adaptés à numériser les signaux reçus et à les transmettre sous une forme codée pour leur enregistrement.
Les unités U 1 à Up peuvent être installées de part et d'autre de la portion de puits traversant la zone Z et/ou le long de 3 S cette portion de puits. Une ou plusieurs de ces unités sont des 2~.~~~.9~.
émetteurs d'ondes sismiques ou acoustiques. Une ou plusieurs d'entre elles sont des récepteurs de ces mémes ondes.
Dans sa configuration la plus simple, le dispositif selon l'invention comporte un ensemble d'émission-réception d'ondes acoustiques ou sismiques constitué de deux unités U1 et U2.
L'une des unités Ul est une unité d'émission disposée dans le puits au-dessus de la zone à surveiller par exemple, l'autre unité
U2 étant une unité de réception que l'on dispose au-dessous de cette même zone.
En actionnant à intervalles choisis l'unité d'émission Ui si elle est unique ou chacune d'elles si l'ensemble en comporte plusieurs, on peut enregistrer à la station 5 les ondes l' ou S
induites reçues par l'unité de réception U2 ou chacune d'elles, et par des comparaisons entre les jeux d'enregistrement successifs, i 5 déterminer par exemple les variations dans le temps, de la saturation en gaz des formations traversées.
Suivant les variantes des modes de réalisation des Fig.l et 2 respectivement, schématisées aux Fig.3 et 4, l'ensemble d'émission-réception peut comporter par exemple p unités 2 ~0 d'émission et de réception R1, E1, R2, E2, ... Rn, En disposées en alternance et à intervalles réguliers le long de Ia portion de puits traversant la zone Z à surveiller.
Avec un tel agencement, on peut réaliser une diagraphie acoustique de la zone Z en ondes P ou S. ~7n active chaque 2 5 émetteur E1 à En successivement et on reçoit les ondes induites renvoyées par la formation sur les récepteurs voisins de chacun d'eux. On peut ainsi déterminer par exemple les variatïons au cours du temps de la saturation des roches en gaz.
Un mode pratique de réalisation de l'ensemble 3 0 ~ d'émission-réception consiste par exemple à mettre en place p transducteurs ER l , ER~_ l , ERS, ER~.~ 1 ... ERp, (Fig.S) capables de fonctïonner aussi bien en émetteurs qu'en récepteurs d'ondes acoustiques ou sismiques. Chaque transducteur ERS émet successivement un signal et les signaux induits sont reçus par les 3 5 deux transducteurs adjacents ERk-1 et ERk_~l par exemple.

ô

Comme transducteurs, on peut utiliser par exemple des géophones que l'on fait fonctionner en vibrateurs. L°énergie qu'ils peuvent rayonner étant faible, on les alimente de préférence avec un signal vibratoire dont la fréquence varie dans le temps.
La durée d'émission du signal de fréquence variable est déterminée en fonction de la puissance que peut rayonner le transducteur choisi, de façon à pouvoir obtenir des enregistrements exploitables.
Bien que leur impédance électrique soit généralement beaucoup plus grande crue celle des géophones, on peut néanmoins utiliser aussi des accéléromêtres de type piézo-électrique par exemple.
Un mode de commande de chaque unité d'émission et notamment de chaque transducteur utilisé en émetteur consiste à
engendrer in situ les signaux d'émission.
Le systême de transmission comporte dans ce cas des gënérateurs locaux de signal (non représentés) alimentés en ënergie électrique depuis la station de surface 5, ces générateurs étant adaptés à générer le signal à émettre en fonction de signaux 2 0 codés reçus par dos lignes de transmission dans le câble 4 (Fig.l, 2). Suivant les cas, le signal appliqué à chaque transducteur peut être impulsionnel ou continu.
Un système de liaison permettant les communications bi-directionnelles entre les différentes unïtés de l'ensemble 2 5 d'émission-réception et la station de surface 5 et la transmission d'énergie électrique vers les unïtés d'émission, est décrit par exemple dans les demandes de brevet français FR 91/15.691, 92/03.575 du demandeur.
Pour interconnecter les différentes unités d'émission et de 3 0 ~ réception,' on peut utïliser aussi des lignes courant , dans des canalisations hydrauliques, suivant la technique décrite dans le brevet FR 91/15.483.
On a décrit un ensemble d'émission-réception relié en permanence à la station de surface 5. Cette connexion à la station 3 5 5 des unités de 1°ensemble d'émission-réception peut toutefois ~~.~~~.9 être effectuée aussi de façon discontinue seulement durant les périodes d'observation sismique de la zone Z, suivant la technique décrite dans le brevet FR 92/02.201 du demandeur.
On a décrit des modes de réalisation où l'ensemble d'émission-réception est placé dans un seul puits. II est bien évident toutefois que les unités d'émission et de réception peuvent être réparties dans plusieurs puits traversant la zone à
surveiller, de façon à faire de la prospection sismique de puits à
puits. 4 least one well and connected to it by means of connection allowing an acoustic decoupling with respect to the tube.
The present invention also aims at a method of investigation to follow evolution over time of an underground formation by means of acoustic waves or seismic including:
(i) the fixed installation in at least one well drilled through the underground formation, a device comprising at least one transducer assembly reception of acoustic or seismic waves different depths outside a tube, way to leave the inside of the tube free for others operations carried out in the well, and coupled with functions surrounding the well, associated with a set of order or registration, ii) the realization of emission-reception cycles each comprising:
a) the emission of waves by the transducers, (b) the reception of the waves emanating from the training in response to successive emissions and their recording; and (iii) a comparison of the recordings made at successive cycles so as to highlight changes in training over time following the production of the effluents.
With certain configurations of emission units and In some cases, logging of formations surrounding the wells. With other configurations, we carries out well-to-well seismic prospecting operations.
3o With the device according to the invention can therefore according to the layout used, carry out all kinds of seismic prospecting or logging, and this without ever hindering the operation of the supervised area.

4a Other features and advantages of the device according to the invention and the method of implementation will appear better reading the description below modes of of described as non-restrictive examples, referring to in in the attached drawings o FIG. 1 schematically shows a first mode of device realization with an on-reception set of missi acoustic or seismic waves with less than one at mission unit and at least one receiving unit remains of different depths behind a tube of.

casing and couples with formations the by cement sealing;

S
~~ û
- Fig.2 schematically shows a second mode of realization where the transmission-reception set comprises by example two transmitting units and two receiving units which are arranged at intervals of one another along a S tube and positioned in a well at depths different, by placing the tube in it;
FIG. 3 schematically shows a variant of the mode of realization of Fig.l where one has at the level of a zone to to monitor, a set of emission units and receiving arranged behind a casing tube, remotely from each other and alternately, a transmission unit being interposed between two successive reception units;
FIG. 4 schematically shows an arrangement similar to FIG.
previous applied to the embodiment of Fig.2;
Fig. 5 shows a variant of the embodiment of Fig. 1; The where the transmitting and receiving units used are transducers capable of operating as wave transmitters receivers, this variant being equally applicable to embodiment of Fig.2; and 2 - Fig.6 schematically shows a box for three transducers whose axes are oriented in three orthogonal directions, which can be used to transmit waves and pick up the induced wave components received.
The method according to the invention is implemented by means of Of a transceiver assembly arranged at a fixed station in at least one well passing through a subterranean formation concealing example of oil fuels and coupled with The well, so as to leave free access to the well for any other activity. let set has a number p determined by units of emission and reception of waves acoustics or seismic, and it is connected by a system of transmission comprising one or more transmission targets, at a central control and recording station.
Transmitting and receiving units IJ1, U2, ... 1Jk ... l.Jp 3 5 can be installed at a fixed position in a well 1 following a technique described in French Patents 2,600,172, 2,642,849, 2,681,373 already cited. The p units U1 to Up are positioned behind a casing tube or casing 2 which is then descended into the well. Preferably the units are placed in dwellings (not shown in the figure) fitted out for this purpose effect. The cement that is then injected into the space 3 between the tube and the walls of the well, ensures the acoustic coupling of the transmit and receive units with formations surrounding. The transmitting and receiving units (U-Up) are Permanently connected by a transmission system having at least one cable 4, at a surface station 5 having a control unit (Uc) and a set SR registration. In any case, the positioning of 1 ° emission-reception set outside the tube, leave the free access well for other uses.
According to the embodiment of FIG.
sets a transceiver set including a number p determined from units U1, U2, ... Uk, ... Up following a technique described for example in patents FR 2,656,034, 2,674,029.
These units are associated with a tubular column 6 which is goes down in a well cased. They are plated in operation against the casing tube so as to improve their coupling with the formations surrounding the well. Connecting means 7 connect the different units to the surface station 5. There Yet again, the positioning of the transceiver set at the outside of the tubular column 6, leaves the well free of access for other uses.
Preferably, the transmission system comprises electronic modules (not shown) associated with the 3 0 I am receiving. ' They are powered from the surface station 5 and adapted to digitize the received signals and transmit them under a coded form for their registration.
Units U 1 to Up can be installed from other than the portion of wells passing through zone Z and / or along 3 S this portion of the well. One or more of these units are 2 ~. ~ ~~~ .9.
transmitters of seismic or acoustic waves. One or more of them are receivers of these same waves.
In its simplest configuration, the device according to the invention comprises a wave transmission-reception assembly acoustic or seismic consists of two units U1 and U2.
One of the units Ul is a transmission unit arranged in the well above the area to be monitored for example, the other unit U2 being a receiving unit that is available below this same area.
By operating at selected intervals the transmission unit Ui if it is unique or each of them if the set includes several, one can record at station 5 the waves the or S
induced by the reception unit U2 or each of them, and by comparisons between the successive registration games, for example, to determine the variations in time, of the gas saturation of the formations crossed.
According to the variants of the embodiments of FIGS.
respectively, schematically in Fig.3 and 4, the whole transmission-reception may comprise for example p units 2 ~ 0 of transmission and reception R1, E1, R2, E2, ... Rn, arranged in alternation and at regular intervals along the well portion crossing the Z zone to be monitored.
With such an arrangement, logging can be performed Z zone acoustic wave in P or S waves. ~ 7n activates each 2 5 emitter E1 to En successively and we receive the induced waves returned by the training on the neighboring receivers of each two. We can thus determine, for example, the variatons during the time of the saturation of the rocks in gas.
A practical way of achieving the whole For example, transmission-reception is for setting up transducers ER l, ER ~ _ l, ERS, ER ~. ~ 1 ... ERp, (Fig.S) capable of operate in both transmitters and receivers acoustic or seismic. Each ERS transducer transmits successively a signal and the induced signals are received by the Two adjacent transducers ERk-1 and ERk_ ~ 1 for example.

oh As transducers, it is possible, for example, to use geophones that are made to work in vibrators. The energy they can radiate being weak, they are preferably fed with a vibratory signal whose frequency varies over time.
The duration of transmission of the variable frequency signal is determined according to the power that can radiate the selected transducer so that it can obtain exploitable records.
Although their electrical impedance is generally much larger flood that geophones, we can nevertheless also use accelerometers of the type piezoelectric for example.
A control mode of each emission unit and particular of each transducer used as an emitter consists of generate in situ the emission signals.
In this case, the transmission system comprises local signal generators (not shown) powered by electrical energy from the surface station 5, these generators being adapted to generate the signal to be transmitted according to signals 2 codes received by back transmission lines in the cable 4 (Fig.l, 2). Depending on the case, the signal applied to each transducer may be impulse or continuous.
A link system allowing communications bi-directional between the various unities of the set 2 5 transceiver and the surface station 5 and the transmission of electrical energy to the transmit units, is described by example in the French patent applications FR 91 / 15,691, 92 / 03.575 of the applicant.
To interconnect the different units of emission and At reception, it is also possible to use current lines in hydraulic lines, following the technique described in FR 91 / 15,483.
A connected transceiver set has been described in at station 5. This connection to the station However, the units of the first transceiver assembly may ~~. ~~~ .9 be carried out in a discontinuous manner only during the periods of seismic observation of zone Z, according to the technique described in FR 92 / 02.201 of the applicant.
Embodiments have been described where the set transceiver is placed in a single well. It is good however, it is obvious that the transmitting and receiving can be divided into several wells crossing the area to monitor, so as to make seismic prospecting from wells to well.

Claims

1. Permanent device for acoustic or seismic monitoring of a underground formation with at least one set of acoustic wave emission and reception transducers or including several transmitters and receivers arranged in at least one well and at different depths, a set of control and recording adapted to control the emission of waves by transmitters, to record the signals received by the receivers response to transmitted waves and a transmission system to connect the control unit on the surface, in which the transmitters and receivers are positioned in the annular space around a tube of to leave the inside of the tube free for other operations in the well.

2. Device according to claim 1, characterized in that each transceiver transducer is a geophone or a accelerometer.

3. Device according to claims 1 or 2, characterized in that includes means for applying to said transmission units signals whose frequency varies over time.

4. Device according to claim 1 or 2, wherein the assembly transmission-reception has several transmitting and receiving units distributed over a length portion of at least one well and arranged in alternately.

5. Device according to claim 1 or 2, comprising transducers distributed in several wells.

6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein a transducer set is associated with a local module of ordered.

The device of claim 6, wherein a set of Transducer has several transceiver groups arranged different depths in a well, each of them being adapted to transmit and receive acoustic or seismic waves and being associated with a local interface module.

8. Device according to one of claims 1 to 7, wherein a transducer assembly is disposed in at least one well provided of a casing tube, in the annular space between it and the well and drowned in sealing cement.

9. Device according to one of claims 1 to 8, wherein transducers are arranged outside a tubular column placed in place in at least one well and connected thereto by means of link allowing acoustic decoupling with respect to said column.

10. Investigation method to follow evolution over time an underground formation by means of acoustic or seismic waves comprising:
i) stationary installation in at least one well drilled through of the underground formation, of a device comprising at least one acoustic wave receiving transducer assembly or seismic data arranged at different depths outside a tube, so as to leave the inside of the tube free for other operations conducted in the well, and coupled with the functions surrounding the well, associated with a command or record set.
(ii) the realization of transmission-reception cycles comprising each:

a) the emission of waves by the transducers, ~
(b) the reception of the waves emanating from the training response to successive broadcasts and their registration; and (iii) a comparison of the recordings made during the successive cycles so as to highlight the changes in the formation over time following the production of the effluents.

The method of claim 10, wherein the set of transducers has several transmission-reception groups arranged at different depths along at least one well in a portion of this one crossing a zone of the basement, the realization of cycles transmission-reception consists in a logging of the formations in the portion by successively activating the different emission groups-reception to emit waves at different locations along the well

The method of claim 11, wherein the transducers that can operate alternately as transmitters and receiver, a disgraphy of the formations traversed by the well portion by successively activating all the transducers at means of variable frequency signals and the signals induced at other transducers.