CH422181A - Procédé d'analyse minéralogique de la paroi d'un puits et appareil pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Description

  
 



  Procédé d'analyse minéralogique de la paroi d'un puits et
 appareil pour sa mise en   oeuvre   
 La présente invention concerne un procédé et un appareil pour l'analyse minéralogique de la paroi d'un puits ou de surfaces similaires, utilisant la diffraction d'un rayonnement, par exemple des rayons   X ou z ; elle s'applique notamment à la vérification    de la présence ou de l'absence, dans la paroi du puits, d'un ou de plusieurs minéraux cristallisés, dont les caractéristiques de diffraction du rayonnement utilisé sont connues.



   La présence d'un matériau donné dans le soussol terrestre est souvent liée à celle d'un ou de plusieurs minéraux déterminés. Lors de forages destinés à la recherche du matériau considéré, la rencontre des minéraux l'accompagnant généralement permet de circonscrire la zone des recherches, et elle constitue souvent un gage de succès. Durant les forages, on désire donc connaître, de façon aussi précise que possible, la constitution du sous-sol traversé, et notamment la présence ou l'absence de certains minéraux déterminés, et les niveaux auxquels ces derniers apparaissent.



     I1    est connu, dans ce but, d'extraire, à des niveaux désirés, des   échantillons- ou    carottes dont l'analyse révèle la présence ou l'absence du ou des minéraux cherchés. De telles opérations sont en général assez longues et ne permettent d'effectuer que des analyses partielles du sous-sol traversé; l'inconvénient principal de cette méthode semble résider dans le fait qu'une veine d'un minéral cherché peut être complètement comprise entre les niveaux de deux prises d'échantillons, l'analyse de ceux-ci s'avérant négative, alors qu'en réalité le minéral est bien présent dans le forage. De plus, le carottage est très coûteux.



   La présente invention remédie aux défauts de cette méthode connue, en permettant une analyse continue des parois d'un puits, ce qui rend éventuellement possible la connaissance de la composition très exacte du sous-sol traversé, à tous les niveaux de celui-ci.



   Le procédé d'analyse minéralogique de la paroi d'un puit suivant l'invention consiste à introduire dans ledit puits une source débitant, à l'une de ses extrémités, un rayonnement, par exemple un rayon  nement X ou e ; à envoyer vers la paroi du puits    le rayonnement émis par la source; à vérifier la présence d'un minéral déterminé, en amenant, sur l'angle de diffraction connu de ce minéral, un compteur sensible audit rayonnement émis par la source, et à mesurer ou/et enregistrer la réponse de ce compteur.



   On peut déplacer en continu, devant ladite paroi, l'ensemble source-compteur, la position de ce dernier par rapport à la source ayant été préalablement choisie de façon à correspondre à l'angle de diffraction du minéral cherché.



   En vue de vérifier la présence de tous les minéraux présents, on peut amener successivement à des niveaux différents du puits, l'ensemble source-compteur, et à chacun de ces niveaux   l'on    peut déplacer le compteur de façon que sa position, par rapport à la source, corresponde successivement à chacun des angles connus de diffraction des différents minéraux susceptibles de se trouver dans la partie de paroi analysée.



   L'invention concerne également un appareil pour la mise en   ceuvre    du procédé suivant l'invention.



   Le nouvel appareil comprend: un bâti pourvu de moyens de guidage coopérant avec la paroi du puits; une source de rayonnement, par exemple de rayons X ou y, débitant à l'une de ses extrémités des moyens pour n'envoyer vers la partie de paroi  
 à analyser que les seuls rayons du faisceau incident émis par la source, au moins approximativement parallèles à une direction de référence   prédétermi-    née; un compteur sensible au rayonnement émis par la source, mobile par rapport à celle-ci et susceptible d'intercepter le faisceau diffracté, renvoyé, par la partie de paroi analysée; des moyens placés en
 amont du compteur pour n'admettre vers celui-ci que les seuls rayons parallèles à une seconde direction de référence, et des moyens pour faire varier l'angle entre les deux directions de référence.



   Un appareil suivant l'invention est représenté, à titre d'exemple, sur les dessins annexés dans lesquels:
 la fig. 1 est une vue schématique de face, en coupe, d'un puits dans lequel est disposé l'appareil suivant l'invention;
 la fig. 2 est une vue de face, en coupe, schématique de l'appareil suivant l'invention montré en position d'analyse de la paroi d'un puits.



   La fig. 3 montre, également de face, en coupe, une forme de réalisation particulière de l'appareil de la fig.   2; elle    comporte 3 vues des trois régions a, b et c - de l'ensemble de l'appareil.



   L'application du procédé suivant l'invention est schématiquement illustrée par la fig. 1 dans laquelle sont représentés: en A un puits dont on désire analyser la paroi; en B l'appareil suivant l'invention, pourvu de moyens B1 pour son guidage dans le puits
A; en C le câble de suspension de l'appareil B, câble passant sur une poulie de renvoi D portée par un portique et entraînée par un moteur   E;    en F les appareillages électriques auxquels est lié l'appareil B au moyen du câble C.



   L'appareil suivant l'invention, représenté sur les fig. 2 et 3, comporte une source 1, débitant, à l'une de ses extrémités, un rayonnement, par exemple des rayons X ou y; un sélecteur-paralléliseur 2 coopère avec la source pour ne conserver dans le faisceau incident 3 que les seuls rayons parallèles audit sélecteur 2; un second sélecteur-paralléliseur 4 est destiné à admettre dans un compteur de radiations 5 seulement les rayons du faisceau 6 diffracté par la zone d'analyse 7, parallèles à la direction de référence du sélecteur 4. Le rayon incident 3 subit en effet la diffraction par les minéraux de la zone d'analyse 7 faisant partie de la paroi 8 du puits 9.



   Le rayonnement émis par la source 1 rencontre donc successivement, ainsi que montré sur la fig. 1 : le sélecteur-paralléliseur 2, la paroi 8 dans sa zone d'analyse 7, le sélecteur-paralléliseur 4 et le compteur de radiations 5.



   A la sortie du sélecteur-paralléliseur 2, seuls subsistent les rayons monochromatiques parallèles à l'axe de référence de ce sélecteur. D'autre part, seuls peuvent exciter le compteur 5 les rayons parallèles à l'axe du sélecteur-paralléliseur 4, rayons qui ne peuvent frapper le compteur 5 que lorsque sur la paroi 8 du puits 9 se trouvent des minéraux capables de dévier, par diffraction, le faisceau incident d'un   angle rigoureusement égal à l'angle  <   a  y entre les   
 axes respectifs des deux sélecteurs-paralléliseurs 2 et 4.



   L'utilisateur peut donc   prérégler    la position du compteur 5 par rapport à la source 1, de façon que l'angle  a  soit égal à l'angle connu de diffraction d'un minéral déterminé ; le déplacement de l'ensemble source-compteur, dans le puits 9 permet de vérifier si ce minéral cherché est ou non présent dans la paroi du puits, le compteur étant respectivement excité ou non.



   Une autre possibilité consiste à modifier l'angle
  a , par exemple en déplaçant le compteur 5 par rapport à la source   1;    à l'excitation du compteur 5 pour un angle  a  donné correspond la présence d'un minéral présentant ce même angle connu de diffraction.



   Pour éviter toute baisse d'intensité due à des différences de positionnement de l'échantillon, le sélecteur 4 a une largeur supérieure à celle du sélecteur 2, par exemple de quelques millimètres. Ainsi, dans un cas particulier de réalisation de l'appareil, le sélecteur 2 a une largeur de 1 mm contre 12   mm    pour le sélecteur 4 ; cela donne une latitude de positionnement de   Q    5 mm par rapport à la paroi.



   L'on donne ci-après quelques valeurs d'angles de diffraction correspondant chacun à un minéral déterminé:
 -   Quartz...    26,6 degrés
   Feldspath...    27,2 à 28 degrés
   - Carbonates.    29,3 à 32 degrés
 Dans l'appareil suivant l'invention, montré sur les fig. 2 et 3, chacun des deux sélecteurs-paralléliseurs 2 et 4 peut être constitué par exemple par un collimateur spécial à haute définition, notamment du type dit  à fentes de   Soler  ;    ces paralléliseurs peuvent être des lames cristallines donnant par diffraction un faisceau à la fois parallèle et monochromatique; on peut d'ailleurs employer tout appareil capable de sélectionner un faisceau X ou y parallèle.



   De préférence, quoique cette disposition ne soit par représentée sur la fig. 2, le compteur au moins, ou le compteur et la source sont montés sur un goniomètre de précision permettant de faire varier l'angle  a , entre les sélecteurs 2 et 4.



   L'entraînement de goniomètre peut être alors assuré par un moteur 12 (fig. 3) dont la commande est réalisée au moyen du câble C à partir de la surface du sol.



   Le compteur de radiations 5, sensible au rayonnement émis par la source peut être de tout type approprié. De préférence, un discriminateur d'impulsion, permettant d'atténuer les effets parasites Auger et Compton, est inséré dans le canal de comptage.



   En outre, l'appareil suivant l'invention est pourvu de moyens pour définir, autour des faisceaux incident 3 et diffracté 6, et notamment au voisinage de la zone d'analyse 7, une enceinte étanche 10 contenant un fluide n'absorbant pas le rayonnement émis par la source; ce fluide est à une pression légère  ment supérieure à celle qui règne dans le puits 9 au voisinage de l'appareil. L'enceinte 10 est au moins partiellement constituée par une enveloppe souple 11, transparente au rayonnement émis par la source, suffisamment souple pour être, sous l'effet de la pression du fluide contenu dans l'enceinte, étroitement appliquée contre la paroi 8 du puits 9 quelles que soient les irrégularités de la paroi.



   L'enceinte 10-11 permet d'éviter l'absorption du rayonnement, par la boue dans le cas d'un forage du puits par la méthode dite  forage à la   boue .   



   L'appareil est de préférence équipé de moyens tels que couteau, brosse rotative, etc., destinés à nettoyer la plage de la roche à analyser, lorsque l'épaisseur des boues et poussières devient gênante. Des moyens de guidage sont également prévus, tels que patins articulés ou roulettes pour assurer un bon positionnement de l'appareil dans le puits à des niveaux déterminés.



   L'analyse étant rigoureusement indépendante de la position relative de l'échantillon et de l'appareil, il suffit d'une précision de l'ordre de quelques millimètres dans la position du faisceau incident 3 sur la surface 7, pour éviter de confondre, suivant la topographie de la surface à analyser, le quartz avec des feldspaths ou des carbonates ; pour une telle précision de l'ordre de quelques millimètres, ces erreurs seraient inévitables avec des montages focalisants classiques, des diffractomètres de laboratoire.



   L'appareil suivant l'invention peut être avantageusement appliqué aux deux types d'analyse, déjà mentionnés plus haut, et rappelés plus en détail cidessous.
 a) Recherche de la présence d'un seul minéral tout au long de la paroi du puits. L'angle  a  est alors préréglé à la valeur correspondant à la détection de ce minéral, et il reste fixe pendant toute l'analyse; l'appareil est déplacé de façon à analyser toute la surface de la paroi; la présence du seul minéral cherché se traduisant par une excitation du compteur, l'enregistrement de la réponse du compteur permet de localiser l'endroit exact de la paroi où est signalée la présence de ce minéral.
 b) Analyse complète d'une paroi: l'appareil est déplacé palier par palier dans le puits 9; à chaque palier, l'angle  a  est lentement modifié entre deux valeurs limites.

   Chaque excitation du compteur 5 pour une valeur donnée de l'angle y signale la présence d'un minéral déterminé dans l'angle de diffraction correspondant à cette valeur de l'angle  a .



   Cette analyse peut également être réalisée par l'introduction, dans le puits, d'une sonde portant une pluralité d'appareils préréglés comme indiqué en (a) ; le préréglage de chacun d'entre eux correspond à la recherche d'un minéral déterminé. L'on peut, par ce moyen, obtenir en une seule passe les divers logs de la pluralité des minéraux cherchés.



   Il est entendu que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté. On pourra au besoin recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé d'analyse minéralogique de la paroi d'un puits, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans ledit puits une source débitant à l'une de ses extrémités un rayonnement, à envoyer vers la paroi du puits le rayonnement émis par la source; à vérifier la présence d'un minéral déterminé, en amenant, sur l'angle de diffraction connu de ce minéral, un compteur sensible audit rayonnement émis par la source, et à mesurer ou/et enregistrer la réponse de ce compteur.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'on élimine du faisceau incident tous les rayons non parallèles à une même direction.

   2. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'on élimine du faisceau diffracté tous les rayons non parallèles à une direction de référence déterminée.

   3. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'on déplace en continu, devant ladite paroi, I'ensemble source-compteur, la position du compteur par rapport à la source ayant été préalablement choisie de façon à correspondre à l'angle de diffraction du minéral cherché.

   4. Procédé suivant la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'on amène successivement à des niveaux différents du puits, l'ensemble source-compteur, et à chacun de ces niveaux l'on déplace le compteur de façon que sa position, par rapport à la source, corresponde successivement à chacun des angles connus de diffraction des différents minéraux susceptibles de se trouver dans la partie de paroi analysée.

   5. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que le fluide contenu dans l'enceinte prévue autour des trajectoires des faisceaux incident et diffracté est à une pression légèrement supérieure à celle du milieu dans lequel se trouve l'appareil.

   REVENDICATION II Appareil pour la mise en ceuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte: un bâti pourvu de moyens de guidage coopérant avec la paroi du puits; une source de rayonnement débitant à l'une de ses extrémités ; des moyens pour n'envoyer vers la partie de paroi à analyser que les seuls rayons du faisceau incident émis par la source, au moins approximativement parallèles à une direction de référence prédéterminée ; un compteur sensible au rayonnement émis par la source, mobile par rapport à celle-ci, et susceptible d'intercepter le faisceau diffracté, renvoyé par la partie de paroi analysée;

   des moyens placés en amont du compteur pour n'admettre vers celui-ci que les seuls rayons parallèles à une seconde direction de référence, et des moyens pour faire varier l'angle compris entre les deux directions de référence.

   SOUS-REVENDICATIONS 6. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce qu'autour des trajectoires des faisceaux incident et diffracté, est prévue une enceinte contenant un fluide sous pression, enceinte dont la paroi destinée à être placée au voisinage de la partie de paroi à analyser est en matière transparente au rayonnement émis par la source, et souple, lui permettant de s'appliquer étroitement sur la paroi du puits, quelles que soient les irrégularités de celle-ci.

   7. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce que deux sélecteurs paralléliseurs coopèrent l'un avec la source, l'autre avec le compteur, pour éliminer respectivement du faisceau incident et du faisceau diffracté les rayons non parallèles de ceux-ci.

   8. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce que des moyens de guidage de l'appareil dans le puits sont constitués par un système de patins articulés ou de roulettes.

   9. Appareil suivant la revendication Il, caractérisé en ce qu'il est pourvu de moyens assurant la suspension de l'appareil dans un puits, ces moyens étant constitués par un câble multiconducteur assurant en même temps l'alimentation électrique du compteur, de l'appareillage électrique annexe, éventuellement de la source de rayonnement, et la transmission de l'information délivrée par le compteur.

   10. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce que la source et le compteur sont montés sur un goniomètre de précision.

   11. Appareil suivant la sous-revendication 10, caractérisé en ce que le goniomètre est entramé par un moteur électrique.

   12. Appareil suivant la sous-revendication 10, caractérisé en ce que le goniomètre est entraîné par un moteur hydraulique.

   13. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce qu'il est pourvu de moyens pour enlever les boues et poussières de forage sur la plage de la roche à analyser.