CA2343430C - Methode et dispositif d'emission d'ondes sismiques radiales dans un milieu materiel par induction electromagnetique - Google Patents

Abstract

Méthode et dispositif d'émission d'ondes sismiques radiales dans un milieu matériel par induction électromagnétique, utilisable notamment pour générer des ondes sismiques dans des puits tubés ou non ou dans une masse d'eau. L'émission d'ondes radiales est obtenue essentiellement en dilatant radialement un tube métallique au contact du milieu matériel sous l'effet d'une pression magnétique engendrée par induction électromagnétique, des ondes élastiques étant créées dans le milieu sous l'effet de cette dilatation. La pression magnétique est obtenue en connectant une bobine placée dans l' axe du tube avec un générateur de courant: générateur de choc, générateur à fréquence variable. Le pas d'enroulement de la bobine peut être constant ou variable. Le tube peut être par exemple rapporté dans un puits ou trou ou bien être une portion de tube d'un puits cuvelé. Il peut être également la paroi latérale d'une enceinte étanche que l'on immerge dans une masse d'eau pour y produire des ondes acoustiques ou sismiques. Applications à la prospection ou la surveillance sismique du sous-sol par exemple.

Description

METHODE ET DISPOSITIF D'EMISSION SISMIQUES RADIALES DANS UN
MILIEU MATERIEL PAR INDUCTION ELECTROMAGNETIOUE

La présente invention concerne une méthode et un dispositif d'émission d'ondes sismiques radiales dans un milieu matériel tel que le sous-sol, par induction électromagnétique. utilisable notamment pour générer des ondes sismiques dans des puits tubés ou dans une masse d'eau.

Le dispositif selon l'invention trouve des applications notamment pour réaliser des opérations de prospection ou de surveillance sismique du sous-sol dans laquelle classiquement on déclenche l'émission d'ondes sismiques et l'on enregistre les ondes renvoyées par les discontinuités de la formation au moyen de récepteurs sismiques (géophones, hydrophones), dans le but de former des sismogrammes. Le dispositif peut être utilisé par exemple pour générer des ondes sismiques à l'intérieur de puits tubés ou non ou dans une masse d'eau.

Etat de la technique Il existe différents types de sources sismiques adaptées à émettre dans des puits.
Elles mettent en jeu :

- soit une explosion : charge ponctuelle ou allongée, cordeau détonant enroulé
hélicoïdalement sur un mandrin rigide, etc. ;

- soit une étincelle électrique (claquage entre électrodes dans l'eau, explosion de fil sous l'effet d'une décharge électrique, etc.) ;

- soit un choc mécanique vertical d'une masse chutant ou projetée vers une enclume solidaire d'un bloc d'obturation ou packer qui produit sur la paroi du puits un cisaillement vertical principalement générateur d'onde S ;

2 soit un choc horizontal suivant une direction radiale, d'une masse propulsée radialement par des moyens hydrauliques ou électro-magnétiques et qui frappe la paroi du puits en un point.

Pour créer des ondes sismiques dans les puits, on utilise aussi des sources vibratoires contrôlées de type piézoélectrique ou magnétostrictif, couplées (ou non) à la paroi du puits qui émettent des mono-fréquences ou des signaux codés ou modulés en fréquence par une rampe.

Ces sources peuvent être utilisées dans un puits tubé ou non. Dans le cas des puits tubes leur efficacité est affectée par la raideur du cuvelage qui limite la contrainte appliquée au milieu environnant.

Le dispositif selon l'invention utilise un principe physique connu en soi c'est-à-dire l'action motrice procurée par un champ magnétique impulsionnel déjà utilisé
dans d'autres domaines, par exemple :

- la réalisation de sources acoustiques marines où l'on utilise la répulsion de deux disques métalliques encadrant une bobine plate alimentée par un générateur de choc électrique (structure plane) ;
- la réalisation d'obturateurs électromagnétiques pour des rayonnements électromagnétiques (spectre optique ou X) constitués d'un tube métallique mince placé
dans l'axe et à l'intérieur d'une bobine dont le champ magnétique impulsionnel provoque l'écrasement ;

- l'accélération de plasmas, etc.

La présente invention vise une méthode pour générer des ondes sismiques radiales en un point quelconque d'au moins une portion d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans laquelle un tube métallique électriquement conducteur qui est soumis à l'induction

3 électromagnétique et qui est couplé étroitement avec la formation géologique environnant le puits, est installé le long de ladite au moins une portion du puits, et un générateur électromagnétique est descendu dans le puits jusqu'à un point choisi dans le puits pour engendrer directement par l'induction électromagnétique dans le tube métallique une dilatation locale du tube avec une émission d'onde sismique dans la formation géologique.

La présente invention vise aussi un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en un point quelconque d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur couplé étroitement avec la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant un outil de puits, l'outil de puits se déplaçant tout le long de la partie cuvelée du puits, l'outil comprenant un mandrin allongé sur lequel sont enroulés des bobinages et une source de courant électrique qui alimente en courant les bobinages pour provoquer par l'induction électromagnétique dans le tube métallique une émission d'onde sismique dans la formation géologique.

La présente invention vise aussi un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en un point quelconque d'une zone d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, comprenant un tube métallique électriquement conducteur couplé étroitement avec la formation géologique entourant une longueur totale de la zone et un outil de puits, l'outil de puits, se déplaçant tout le long de la zone, incluant un mandrin allongé sur lequel sont enroulés des bobinages, et une source de courant électrique qui alimente en courant les bobinages pour engendrer par induction électromagnétique dans le tube métallique une dilatation locale produisant une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique.

3a La présente invention vise aussi une méthode pour générer des ondes sismiques radiales en différents points le long d'un puits dans une formation géologique par induction électromagnétique, le puits étant muni d'une enceinte comprenant:
un matériau électriquement conducteur qui est soumis à l'induction électromagnétique et qui est couplé à la formation géologique entourant le puits, comprenant l'étape de:
descendre dans le puits successivement aux différents points un générateur électromagnétique incluant des bobinages enroulés autour d'un membre allongé et une source de courant électrique couplé aux bobinages pour fournir un courant aux bobinages, et à chacun des différents points activer la source de courant pour fournir un courant aux bobinages de façon à provoquer par induction électromagnétique dans le matériau électriquement conducteur une dilatation locale de l'enceinte produisant une émission des ondes sismiques dans la formation géologique.

La présente invention vise aussi un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en différents points d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel, le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur qui est soumis à l'induction électromagnétique et qui est couplé à
la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant:
un outil de puits qui se déplace le long de la partie cuvelée du puits, incluant une partie allongée sur laquelle des bobinages sont enroulés et une source de courant électrique couplée aux bobinages pour alimenter en courant les bobinages de façon à provoquer par induction électromagnétique dans le matériau électriquement 3b conducteur une dilatation locale dans le tube avec une émission d'onde sismique dans la formation géologique.

La présente invention vise aussi un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en différents points d'une zone d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur couplé à la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant un outil de puits qui se déplace le long de la partie cuvelée du puits, incluant une partie allongée et des bobinages enroulés sur la partie allongée avec un pas d'enroulement croissant d'une partie centrale de la partie allongée vers des extrémités de la partie allongée, pour accroître un champ magnétique dipolaire suivant un axe des bobinages vers les extrémités de la partie allongée, et une source de courant électrique couplée aux bobinages pour alimenter en courant les bobinages et engendrer, par induction électromagnétique dans le tube métallique, une dilatation locale du tube métallique produisant une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique.

La présente invention vise aussi un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en différents points d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur soumis à l'induction électromagnétique et couplé à la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant un outil de puits qui se déplace le long de la partie cuvelée du puits, incluant une partie allongée et des bobinages enroulés autour de la partie allongée avec un pas d'enroulement décroissant d'une partie centrale de la partie allongée vers les extrémités de la partie allongée pour fournir un champ magnétique qui varie en fonction de la fréquence, et une source de courant électrique couplée aux bobinages pour fournir 3c en courant les bobinages et engendrer par induction électromagnétique dans le tube métallique une dilatation locale du tube métallique produisant ainsi une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique.

La présente invention vise aussi un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en différents points d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur couplé avec la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant un outil de puits qui se déplace le long de la partie cuvelée du puits, incluant une partie allongée cylindrique et au moins une bobine enroulée sur une portion de paroi cylindrique de ladite partie cylindrique allongée et une source de courant couplée à ladite au moins une bobine pour alimenter en courant ladite au moins une bobine et engendrer par induction électromagnétique dans le tube métallique une dilatation locale de ladite au moins une portion cylindrique du tube avec émission des ondes sismiques dans la formation géologique.

De préférence, la méthode selon l'invention permet de générer des ondes élastiques radiales dans un milieu matériel. Elle consiste essentiellement à
dilater radialement au moins une partie de la paroi d'un tube métallique au contact du milieu sous l'effet d'une pression magnétique engendrée par induction électromagnétique, avec émission dans le milieu des ondes élastiques créées dans le milieu sous l'effet de cette dilatation.

De préférence, le dispositif selon l'invention permet de générer des ondes élastiques radiales dans un milieu matériel. Il comporte essentiellement un tube métallique au contact du milieu et des moyens moteurs disposés à l'intérieur du tube pour exercer soit une pression 3d magnétique isotrope sur toute la paroi du tube provoquant une dilatation radiale de la paroi du tube métallique, soit une pression magnétique anisotrope sur la paroi du tube provoquant une dilatation radiale (anisotrope) d'une partie seulement de la paroi du tube métallique.

De préférence, suivant un premier mode de réalisation, les moyens moteurs comportent une bobine formée par exemple sur un mandarin isolant avec un pas d'enroulement constant ou un pas d'enroulement variable qui peut croître de la partie centrale vers les extrémités de la bobine pour accroître le rayonnement dipolaire suivant l'axe de la bobine, ou bien décroître de la partie centrale vers les extrémités de la bobine pour modifier le diagramme de rayonnement acoustique en fonction de la fréquence.

De préférence, suivant un autre mode de réalisation, les moyens moteurs comportent au moins une bobine formée sur une portion de paroi cylindrique d'un mandrin, destiné à créer une pression magnétique anisotrope s'exerçant sur au moins une portion cylindrique du tube.

La bobine peut comporter un noyau de perméabilité magnétique élevée et faible champ coercitif.

Le générateur électrique peut être un générateur de choc adapté à fournir des impulsions de courant ou bien encore un générateur adapté à fournir des trains d'impulsions de courant de façon à générer des vibrations dans le milieu. Ce générateur de trains d'impulsions peut être commandé par exemple par un élément de pilotage adapté à
engendrer un signal de commande à fréquence variable.

Le tube est par exemple un tube de cuvelage de puits couplé mécaniquement avec les formations environnant le puits et les moyens moteurs peuvent comporter une sonde connectée à un générateur électrique d'excitation, cette sonde étant adaptée à
être déplacée dans le puits jusqu'à un lieu de déclenchement.

3e De préférence, suivant un mode de réalisation, le générateur électrique comporte par exemple une batterie de condensateurs disposée dans une enceinte au voisinage de la sonde, alimentée par une source électrique à distance de l'enceinte.

De préférence, suivant un mode de réalisation, le tube est la paroi latérale d'une enceinte étanche, les moyens moteurs comprenant un bobinage disposé
dans l'enceinte, le générateur électrique étant disposé au moins en partie à
l'extérieur de l'enceinte.

4 Le dispositif peut être utilisé par exemple dans le cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique terrestre d'un réservoir souterrain. On émet des ondes dans les formations entourant le puits par déclenchement du générateur électrique 3, on reçoit et on enregistre des ondes renvoyées par les discontinuités de la zone souterraine et on traite les enregistrements de manière à former des sismogrammes de la zone.

Le dispositif peut être utilisé aussi par exemple dans le cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique marine d'une zone souterraine sous une masse d'eau, avec immersion de l'enceinte 19 (cf. Fig.10) depuis un véhicule ou une installation fixe 20, émission d'ondes dans la masse d'eau, par déclenchement du générateur électrique 3 réception et enregistrement des ondes renvoyées par les discontinuités de la zone souterraine, et traitement des enregistrements de manière à former des sismogrammes de la zone.

D'autres caractéristiques et avantages de la méthode et du dispositif selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après portant sur des exemples non limitatifs de sources impulsionnelles, en se référant aux dessins annexés où :

- la Fig.1 montre schématiquement le principe du dispositif avec un générateur électromagnétique d'impulsions de courant pour créer une dilatation dans un tube ;

- la Fig.2 montre le circuit équivalent simplifié du générateur de courant ;

- la Fig.3 montre schématiquement la répartition des contraintes mécaniques ;

- la Fig.4 montre un exemple pratique de réalisation du générateur d'impulsions ;

- la Fig.5 montre un exemple de variation en fonction du temps de la tension appliquée à
la bobine primaire du générateur d'impulsions ;

- la Fig.6 montre un exemple de variation en fonction du temps du courant électrique correspondant circulant dans le tube ;

- la Fig.7 montre un exemple de signal sismique reçu par un capteur d'ondes tel qu'un géophone à une certaine distance de la source sismique ;

- la Fig.8 montre le spectre de fréquence du signal sismique de la Fig.7 ;

- la Fig. 9 montre schématiquement une variante du mode de réalisation de la Fig.4 ;

la Fig.10 montre schématiquement une application du dispositif pour engendrer des ondes acoustiques dans l'eau ;

la Fig 11 montre un mode de réalisation utilisant des bobinages plats permettant de

5 créer une source dipolaire anisotrope ; et la Fig.12 illustre l'effet sur le tube que crée l'application de courants aux bobinages de la Fig.11.

Pour générer des ondes sismiques dans un milieu matériel, on provoque, comme on l'a vu, une variation de la section transversale d'un tube métallique 1 au contact du milieu, 1o en l'occurrence dans l'exemple décrit une dilatation radiale du tube 1, sous l'effet d'une pression magnétique engendrée par induction électromagnétique.

Cette pression magnétique est créée (Fig. 1) au moyen d'un bobinage coaxial 2 à N
spires placé à l'intérieur du tube 1, auquel on applique une impulsion de courant électrique intense Il produite par un générateur de choc électrique 3 ce qui génère un champ magnétique axial H. Par induction, il se crée un courant induit I2 qui parcourt circulairement le tube métallique 1. Le champ magnétique axial H produit sur tout élément du tube 1 parcouru par le courant I2, une force électromagnétique orthogonale F dirigée radialement. Le tube se comporte localement comme une spire unique fermée sur elle-même.

Le système bobine/cuvelage se comporte comme un transformateur à air (Fig.2) avec un enroulement primaire LP (bobine 3) et un enroulement secondaire LS (le tube 1).
Pour que le courant induit (e = d(D ) soit maximum, il faut une rapide variation de flux. La décharge électrique fournie peut être fournie par la décharge de condensateurs C.

Le générateur de choc électrique 3 comporte par exemple (Fig.2) une alimentation continue 4, un banc de condensateurs 5, un éclateur 6 assurant la commutation de courant dans la bobine 2.

6 Sur une bonne partie de la longueur de la bobine, les ondes générées sont des ondes de compression PW (Fig.3). Au niveau des parties terminales opposées de la bobine 2, le champ magnétique créé est dipolaire et les ondes générées sont également de type S.

Pour que ce processus s'effectue avec un rendement acceptable, il faut que le couplage magnétique bobine excitatrice / casing soit voisin de 1, ce qui implique que la bobine soit longue par rapport à son diamètre D et que ce diamètre soit voisin du diamètre intérieur du tube ou casing. On choisit par exemple une bobine de longueur L
telle que D/L<0,2.

Il faut également que la variation de flux soit très rapide pour que l'induction dans le circuit secondaire soit la plus intense possible et que la surface du tube ou casing soumise à la contrainte radiale soit suffisante pour assurer un rayonnement élastique dans la gamme de fréquence recherchée.

Le générateur de choc est adapté au circuit équivalent de la source. Le circuit électrique vu du générateur de choc 3, est essentiellement composé d'une self Lp et d'une résistance. Pour conserver le fonctionnement en mode impulsionnel et éviter une décharge oscillante dont les inversions de polarité sont néfastes aux condensateurs du générateur de choc électrique, il est nécessaire de régler le système pour être à
l'amortissement critique.
Le circuit électrique équivalent de la source sismique est un transformateur dont le secondaire (le tube) est fermé sur lui-même. L'impédance vue au primaire du transformateur est celle du secondaire multipliée par le carré du rapport de transformation.
Le rapport de transformation étant N, l'impédance ramenée au primaire est Z, =
N2.ZS. La détermination de N dépend des caractéristiques du tube mis en jeu et de la capacité
équivalente du circuit de décharge.

La fréquence dominante dépend de la résonance électrique du circuit équivalent.
Pour une énergie et une fréquence centrale données, la capacité du générateur de choc électrique et sa tension de charge fixent la valeur de l'énergie potentielle du système. La self présentée par la source elle-même doit être dimensionnée (longueur, nombre de spires, etc.) pour obtenir la fréquence moyenne désirée.

7 Le tube 1 peut être par exemple un tube de cuvelage d'un puits ou casing et l'on positionne la bobine coaxiale 2 à l'intérieur du tube à la profondeur où l'on souhaite générer des forces magnétiques radiales.

La source sismique de puits illustrée schématiquement à la Fig.4, comporte un mandrin rigide 7 en matériau isolant sur lequel est bobiné un solénoïde 8 et un câble électrique 9 connectant le bobinage 8 au générateur de choc 3. Le câble électrique 9 est par exemple un câble coaxial, les extrémités opposées du bobinage 8 étant connectées respectivement au conducteur central 10 et au blindage 11. Le câble électrique reliant le bobinage 8 au générateur de choc 3 doit être le plus court possible pour éviter les pertes. Si la source sismique est destinée à des opérations de prospection sismique dans des puits W
relativement profonds, (de l'ordre de 200 mètres ou plus, typiquement), on scinde le générateur de choc 3 en deux parties. La source sismique est suspendue par une portion de câble 12 à un container 13 où l'on place la batterie de condensateurs 5 et l'éclateur 6. Un autre câble électrique 14 relie le container 13 à un ensemble 15 disposé par exemple en surface comprenant la source électrique 4 et un circuit de déclenchement 16 (cf. Fig.2).

Le déclenchement du choc électrique est précis (incertitude de l'ordre de la micro-seconde) et la quasi absence de mouvement mécanique exceptée la dilatation du tube, permet une excellente synchronisation et un bonne répétitivité de la signature du signal émis.

Exemple de réalisation Une bobine a été réalisée pour un casing de 7 pouces et un générateur de choc à
stockage capacitif de lkJ lui a été associé (C=80 F , V=5 kV). La bobine de 145mm de diamètre moyen (150mm hors tout) comportait 200 spires en une seule couche sur une longueur de lm. La résistance de la boucle constituée par 1 m du casing est de l'ordre de 10 4 5Z .

Les Fig. 5 et 6 montrent respectivement la forme du signal à la sortie du générateur de choc électrique et celle du courant circulant dans le tube ou casing.
L'impulsion a une forme d'onde proche de celle souhaitée quand on est à l'amortissement critique. Le pic de courant est de l'ordre de 300 kA, ce qui procure un pic de pression de l'ordre de 60 kPa.

8 Le signal sismique émis mesuré par un géophone dans un puits à 5 m au-dessus de la source est représenté sur la Fig.7. Son spectre concorde avec celui de l'impulsion électrique avec un maximum d'amplitude vers 600 Hz (Fig.8 ).

Variantes Pour améliorer le rendement de la source, on peut augmenter le champ magnétique axial en plaçant un noyau ferromagnétique 17 (cf. Fig.4) dans la bobine excitatrice pour améliorer le couplage mutuel du solénoïde avec le tube ou l'élément de casing.

Du fait du mode de fonctionnement, il est essentiel que ce noyau 17 présente des pertes peu importantes (hystérésis, courants de convection), et que sa rigidité mécanique soit élevée pour assurer la stabilité géométrique de la bobine. Un noyau 17 constitué par exemple en céramique (ferrite ferromagnétique à faible champ coercitif), satisfait très bien à ces exigences. Il se prête à la réalisation d'un enroulement du solénoïde incrusté à la surface du mandrin (en céramique par exemple) pour une meilleure stabilité
dimensionnelle de la bobine (meilleure résistance aux forces magnétiques dont elle est elle-même le siège).

Autres variantes Il est possible aussi de réaliser un bobinage (2 ou 8) à pas variable pour pondérer la pression magnétique le long du tube dans le but de régulariser le diagramme de rayonnement acoustique. Le pas peut par exemple décroître symétriquement depuis le milieu de la bobine 2 pour modifier le diagramme de rayonnement acoustique en fonction de la fréquence, ou bien croître symétriquement avec un pas plus serré vers les extrémités pour accroître le rayonnement dipolaire suivant l'axe de la bobine.

Suivant le mode de réalisation des Fig.11, 12, les moyens moteurs comportent deux bobinages plats ou galettes cintrés 22A, 22B formés sur deux portions opposées de la paroi latérale d'un mandrin 23 (par incrustation sur des portions de paroi rainurées par exemple).
Avec cet agencement, l'application de courants électriques à ces bobinages crée des forces radiales sur deux portions de paroi opposées 24 du tube 1. On réalise ainsi une source anisotrope dipolaire.

Pour les applications dans un puits tubé, le tube 1 est le tubage du puits lui-même.
Dans les autres cas où le dispositif est placé dans un puits non tubé ou une cavité formée

9 dans le milieu, il comporte un élément de tube extérieur ou une gaine métallique cylindrique enfermant les circuits électriques d'excitation.

On a décrit jusqu'ici des exemples où le milieu matériel en contact avec le tube 1 est un milieu solide. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant le dispositif pour émettre dans l'eau des ondes élastiques radiales (Fig.10). Le mandrin avec son bobinage extérieur 8, 21 comme décrit aux Fig.4 ou 12, est placé dans un tube 19 fermé à
ses extrémités et isolé électriquement du milieu extérieur. Le dispositif peut être fixé à la coque d'un navire ou à une structure flottante 20 ou bien être remorqué en immersion par un câble de remorque 21 qui peut être par exemple le câble coaxial d'alimentation électrique tel que le câble 9.

On a décrit également un mode de commande destiné à produire des signaux sismiques impulsionnels. Il est bien évident cependant qu'en alimentant le bobinage (2, 8) par des signaux électriques périodiques plus longs, on peut aussi bien générer des vibrations dans le milieu environnant la source. On utilise un élément de pilotage 18 (cf.
Fig.9) adapté à générer des signaux de commande à fréquence variable et obtenir ainsi des vibrations à fréquence croissante ou décroissante, à rampe linéaire ou logarithmique, ou bien une succession de mono-fréquences. Dans un tel cas, on peut jouer aussi sur l'intensité des signaux électriques pour relever si nécessaire le niveau des basses fréquences.

Le dispositif peut être utilisé par exemple aussi bien pour des opérations de prospection sismique que pour des opérations de surveillance sismique d'un gisement d'hydrocarbures en cours de production ou d'exploitation d'un réservoir souterrain de stockage de fluides. Il est particulièrement adapté notamment pour faire de la tomographie sismique entre puits.

Les opérations de traitement des traces sismiques comportent classiquement une mise en corrélation des signaux sismiques renvoyées par les discontinuités du milieu exploré par le signal pilote de commande du vibrateurs. La contrainte radiale exercée sur le milieu environnant étant ici toujours du même sens, quelle que soit la polarité du champ magnétique, on utilise, comme signal de référence, soit le signal pilote après redressement, soit encore le carré du signal pilote.

Claims (59)

1. Une méthode pour générer des ondes sismiques radiales en un point quelconque d'au moins une portion d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans laquelle un tube métallique électriquement conducteur qui est soumis à l'induction électromagnétique et qui est couplé étroitement avec la formation géologique environnant le puits, est installé le long de ladite au moins une portion du puits, et un générateur électromagnétique est descendu dans le puits jusqu'à un point choisi dans le puits pour engendrer directement par l'induction électromagnétique dans le tube métallique une dilatation locale du tube avec une émission d'onde sismique dans la formation géologique.

2. Un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en un point quelconque d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur couplé étroitement avec la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant un outil de puits, l'outil de puits se déplaçant tout le long de la partie cuvelée du puits, l'outil comprenant un mandrin allongé sur lequel sont enroulés des bobinages et une source de courant électrique qui alimente en courant les bobinages pour provoquer par l'induction électromagnétique dans le tube métallique une émission d'onde sismique dans la formation géologique.

3. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 2, dans lequel les bobinages sont formés sur le mandrin qui est un mandrin isolant avec un pas d'enroulement constant.

4. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 3, dans lequel les bobinages comportent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

5. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 3, dans lequel la source de courant électrique comprend un condensateur disposé dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde qui est alimentée par un dispositif d'émission sismique électrique à distance de ladite enceinte.

6. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 3, dans lequel la source de courant électrique fournit des trains d'impulsion de courant de façon à
générer des vibrations dans le milieu.

7. Une méthode d'utilisation du dispositif d'émission sismique selon la revendication 3 dans un cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique terrestre d'une zone souterraine, comprenant une étape de produire une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique entourant le puits par déclenchement de la source de courant électrique, réception et enregistrement d'ondes renvoyées par des discontinuités de la zone souterraine de la formation géologique et traitement de l'enregistrement des ondes renvoyées de manière à
former un sismogramme de la zone souterraine.

8. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 2, dans lequel les bobinages sont formés sur le mandrin qui est un mandrin isolant avec un pas d'enroulement croissant d'une partie centrale du mandrin vers des extrémités du mandrin pour accroître une émission d'un champ magnétique dipolaire suivant un axe des bobinages vers les extrémités du mandrin.

9. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 8, dans lequel les bobinages comportent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

10. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 8, dans lequel la source de courant électrique comprend un condensateur disposé dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde qui est alimentée par un dispositif d'émission sismique électrique à distance de l'enceinte.

11. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 8, dans lequel la source de courant électrique fournit des trains d'impulsion de courant de façon à
générer des vibrations dans le milieu.

12. Une méthode d'utilisation du dispositif d'émission sismique selon la revendication 8 dans un cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique terrestre d'une zone souterraine, comprenant une étape de produire une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique entourant le puits par déclenchement de la source de courant électrique, réception et enregistrement d'ondes renvoyées par des discontinuités de la zone souterraine de la formation géologique et traitement de l'enregistrement des zones d'ondes renvoyées de manière à former un sismogramme de la zone souterraine.

13. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 2, dans lequel les bobinages sont formés sur un mandrin qui est un mandrin isolant avec un pas d'enroulement décroissant d'une partie centrale du mandrin vers les extrémités du mandrin, pour modifier une émission d'un champ magnétique en fonction de la fréquence d'une variation de courant dans les bobinages.

14. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 13, dans lequel les bobinages comprennent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

15. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 13, dans lequel la source de courant électrique comprend un condensateur disposé dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde qui est alimentée par un dispositif d'émission sismique à distance de l'enceinte.

16. Une méthode d'utilisation du dispositif d'émission sismique selon la revendication 13 dans un cadre d'opérations d'explorations de surveillance sismique terrestre d'une zone souterraine, comprenant l'étape de produire une émission d'onde sismique dans la formation géologique entourant le puits par déclenchement de la source de courant électrique, réception et enregistrement d'ondes renvoyées par des discontinuités de la zone souterraine de la formation géologique et traitement et de l'enregistrement des ondes renvoyées de manière à
former un sismogramme de la zone souterraine.

17. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 2, dans lequel les bobinages comprennent au moins une bobine formée sur une portion de paroi cylindrique d'un mandrin, destiné à créer une pression magnétique s'exerçant sur au moins une portion cylindrique du tube.

18. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 17, dans lequel les bobinages comprennent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

19. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 2, dans lequel les bobinages comprennent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

20. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 19, dans lequel la source de courant électrique comprend un condensateur disposé dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde qui est alimentée par un dispositif d'émission sismique électrique à distance de l'enceinte.

21. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 19, dans lequel la source de courant électrique fournit des trains d'impulsion de courant de façon à
générer des vibrations dans le milieu.

22. Une méthode d'utilisation du dispositif d'émission sismique selon la revendication 19, dans un cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique terrestre d'une zone souterraine, comprenant l'étape de produire une émission d'onde sismique dans la formation géologique entourant le puits par déclenchement de la source de courant électrique, réception et enregistrement d'ondes renvoyées par des discontinuités de la zone souterraine de la formation géologique et traitement de l'enregistrement des ondes renvoyées de manière à
former un sismogramme de la zone souterraine.

23. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 2, dans lequel la source de courant électrique comprend un condensateur disposé dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde qui est alimentée par un dispositif d'émission sismique électrique à distance de l'enceinte.

24. Une méthode d'utilisation du dispositif d'émission sismique selon la revendication 23, dans le cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique terrestre d'une zone souterraine, comprenant l'étape de produire une émission d'onde sismique dans la formation géologique entourant le puits par déclenchement de la source de courant électrique, réception et enregistrement d'onde renvoyée par des discontinuités de la zone souterraine de la formation géologique et traitement de l'enregistrement des ondes renvoyées de manière à
former un sismogramme de la zone souterraine.

25. Une méthode d'utilisation du dispositif d'émission sismique selon la revendication 2, dans le cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique terrestre d'une zone souterraine, comprenant l'étape de produire une émission d'onde sismique dans la formation géologique entourant le puits par déclenchement de la source de courant électrique, réception et enregistrement d'onde renvoyée par des discontinuités de la zone souterraine de la formation géologique et traitement de l'enregistrement des ondes renvoyées de manière à
former un sismogramme de la zone souterraine.

26. Un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en un point quelconque d'une zone d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, comprenant un tube métallique électriquement conducteur couplé étroitement avec la formation géologique entourant une longueur totale de la zone et un outil de puits, l'outil de puits, se déplaçant tout le long de la zone, incluant un mandrin allongé sur lequel sont enroulés des bobinages, et une source de courant électrique qui alimente en courant les bobinages pour engendrer par induction électromagnétique dans le tube métallique une dilatation locale produisant une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique.

27. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 26, dans lequel les bobinages sont formés sur le mandrin qui est un mandrin isolant avec un pas d'enroulement constant.

28. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 27, dans lequel les bobinages comprennent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

29. Une méthode d'utilisation du dispositif d'émission sismique selon la revendication 27, dans un cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique terrestre d'une zone souterraine, comprenant l'étape de produire une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique entourant le puits par déclenchement de la source de courant électrique, réception et enregistrement d'ondes renvoyées par des discontinuités de la zone souterraine de la formation géologique et traitement de l'enregistrement des ondes renvoyées de manière à
former un sismogramme de la zone souterraine.

30. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 26, dans lequel les bobinages sont formés sur un mandrin qui est un mandrin isolant avec un pas d'enroulement croissant d'une partie centrale du mandrin vers des extrémités du mandrin pour accroître une émission d'un champ magnétique dipolaire suivant un axe des bobinages vers les extrémités du mandrin.

31. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 30, dans lequel les bobinages comprennent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

32. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 26, dans lequel les bobinages sont formés sur le mandrin qui est un mandrin isolant avec un pas d'enroulement décroissant d'une partie centrale du mandrin vers les extrémités du mandrin, pour modifier une émission de rayonnement magnétique en fonction de la fréquence d'une variation de courant dans les bobinages.

33. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 32, dans lequel les bobinages comprennent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

34. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 26, dans lequel les bobinages comprennent au moins une bobine formée sur une portion de paroi cylindrique d'un mandrin, destinée à créer une pression magnétique s'exerçant sur au moins une portion cylindrique du tube.

35. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 34, dans lequel les bobinages comprennent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

36. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 26, dans lequel les bobinages comprennent un noyau de perméabilité magnétique élevée et de faible champ coercitif.

37. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 26, dans lequel la source de courant électrique comprend un condensateur disposé dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde qui est alimenté par un dispositif d'émission sismique électrique à distance de l'enceinte.

38. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 26, dans lequel la source de courant électrique fournit des trains d'impulsion de courant de façon à
générer des vibrations dans le milieu.

39. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 38, dans lequel la source de courant électrique comporte un élément de pilotage qui engendre un signal de commande à fréquence variable.

40. Une méthode d'utilisation du système d'émission sismique selon la revendication 38, dans un cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique terrestre d'une zone souterraine, comprenant l'étape de produire une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique entourant le puits par déclenchement de la source de courant électrique, réception et enregistrement d'ondes renvoyées par des discontinuités de la zone souterraine de la formation géologique et traitement de l'enregistrement des ondes renvoyées de manière à
former une sismogramme de la zone souterraine.

41. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 26, dans lequel la source de courant électrique fournit des trains d'impulsion de courant de façon à
générer des vibrations dans le milieu.

42. Une méthode d'utilisation du dispositif d'émission sismique selon la revendication 26, dans un cadre d'opérations d'exploration ou de surveillance sismique terrestre s'une zone souterraine, comprenant l'étape de produire une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique entourant le puits étant produite par déclenchement de la source de courant électrique, réception et enregistrement d'ondes renvoyées par des discontinuités de la zone souterraine de la formation géologique et traitement de l'enregistrement des ondes renvoyées de manière à former un sismogramme de la zone souterraine.

43. Une méthode pour générer des ondes sismiques radiales en différents points le long d'un puits dans une formation géologique par induction électromagnétique, le puits étant muni d'une enceinte comprenant:
un matériau électriquement conducteur qui est soumis à l'induction électromagnétique et qui est couplé à la formation géologique entourant le puits, comprenant l'étape de:
descendre dans le puits successivement aux différents points un générateur électromagnétique incluant des bobinages enroulés autour d'un membre allongé et une source de courant électrique couplé aux bobinages pour fournir un courant aux bobinages, et à chacun des différents points activer la source de courant pour fournir un courant aux bobinages de façon à provoquer par induction électromagnétique dans le matériau électriquement conducteur une dilatation locale de l'enceinte produisant une émission des ondes sismiques dans la formation géologique.

44. Un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en différents points d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel, le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur qui est soumis à l'induction électromagnétique et qui est couplé à la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant:
un outil de puits qui se déplace le long de la partie cuvelée du puits, incluant une partie allongée sur laquelle des bobinages sont enroulés et une source de courant électrique couplée aux bobinages pour alimenter en courant les bobinages de façon à provoquer par induction électromagnétique dans le matériau électriquement conducteur une dilatation locale dans le tube avec une émission d'onde sismique dans la formation géologique.

45. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 44, dans lequel la source de courant électrique comprend une batterie de condensateurs disposée dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde alimentée par le dispositif d'émission sismique électrique à distance de l'enceinte.

46. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 44, dans lequel la source de courant électrique fournit des trains d'impulsion de courant de façon à
générer des vibrations dans le tube métallique.

47. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 44, dans lequel la source de courant électrique comprend un élément de pilotage apte à engendrer un courant à fréquence variable.

48. Un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en différents points d'une zone d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur couplé à la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant un outil de puits qui se déplace le long de la partie cuvelée du puits, incluant une partie allongée et des bobinages enroulés sur la partie allongée avec un pas d'enroulement croissant d'une partie centrale de la partie allongée vers des extrémités de la partie allongée, pour accroître un champ magnétique dipolaire suivant un axe des bobinages vers les extrémités de la partie allongée, et une source de courant électrique couplée aux bobinages pour alimenter en courant les bobinages et engendrer, par induction électromagnétique dans le tube métallique, une dilatation locale du tube métallique produisant une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique.

49. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 48, dans lequel la source de courant électrique comprend une batterie de condensateurs disposée dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde alimentée par un dispositif d'émission sismique électrique à distance de l'enceinte.

50. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 48, dans lequel la source de courant électrique fournit des trains d'impulsion de courant de façon à
générer des vibrations dans le tube métallique.

51. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 48, dans lequel la source de courant électrique comprend un élément de pilotage pour engendrer un courant à fréquence variable.

52. Un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en différents points d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur soumis à l'induction électromagnétique et couplé à la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant un outil de puits qui se déplace le long de la partie cuvelée du puits, incluant une partie allongée et des bobinages enroulés autour de la partie allongée avec un pas d'enroulement décroissant d'une partie centrale de la partie allongée vers les extrémités de la partie allongée pour fournir un champ magnétique qui varie en fonction de la fréquence, et une source de courant électrique couplée aux bobinages pour fournir en courant les bobinages et engendrer par induction électromagnétique dans le tube métallique une dilatation locale du tube métallique produisant ainsi une émission d'ondes sismiques dans la formation géologique.

53. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 52, dans lequel la source de courant électrique comprend une batterie de condensateurs disposée dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde qui est alimentée par un dispositif d'émission sismique à distance de l'enceinte.

54. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 52, dans lequel la source de courant électrique fournit des trains s'impulsion de courant de façon à
générer des vibrations dans le tube métallique.

55. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 52, dans lequel la source de courant électrique comprend un élément de pilotage pour engendrer un courant à fréquence variable.

56. Un dispositif d'émission sismique pour générer des ondes sismiques radiales en différents points d'un puits au travers d'une formation géologique par induction électromagnétique, dans lequel le puits est cuvelé sur une partie de sa longueur par un tube métallique électriquement conducteur couplé avec la formation géologique, le dispositif d'émission sismique comprenant un outil de puits qui se déplace le long de la partie cuvelée du puits, incluant une partie allongée cylindrique et au moins une bobine enroulée sur une portion de paroi cylindrique de ladite partie cylindrique allongée et une source de courant couplée à ladite au moins une bobine pour alimenter en courant ladite au moins une bobine et engendrer par induction électromagnétique dans le tube métallique une dilatation locale de ladite au moins une portion cylindrique du tube avec émission des ondes sismiques dans la formation géologique.

57. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 56, dans lequel la source de courant électrique comprend une batterie de condensateur disposée dans une enceinte dans un voisinage d'une sonde alimentée par un dispositif d'émission sismique électrique à distance de l'enceinte.

58. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 56, dans lequel la source de courant électrique fournit des trains d'impulsion de courant de façon à
générer des vibrations dans le tube métallique.

59. Un dispositif d'émission sismique selon la revendication 56, dans lequel la source de courant électrique comprend un élément de pilotage pour engendrer un courant à fréquence variable.