FR2501870A1 - Procede et appareil de diagraphie pour un sondage - Google Patents

Abstract

DANS UN SYSTEME DE DIAGRAPHIE ACOUSTIQUE DESTINE A FOURNIR UNE INFORMATION SUR CERTIAINS PARAMETRES DE LA PAROI D'UN SONDAGE ET DES FORMATIONS DE TERRAIN ENVIRONNANTES, LA SONDE 30 QUI DESCEND DANS LE SONDAGE EST EQUIPEE D'AU MOINS DEUX SYSTEMES TRANSDUCTEURS EMETTEURSRECEPTEURS 46, 48 QUI SONT MONTES SUR UNE STRUCTURE TOURNANTE EN PRESENTANT ENTRE EUX UNE RELATION GEOMETRIQUE CONNUE. LA SONDE COMPORTE DES CIRCUITS ELECTRIQUES QUI COMBINENT LES SIGNAUX ELECTRIQUES DE BALAYAGE PROVENANT DES DIFFERENTS SYSTEMES TRANSDUCTEURS DE FACON A TRANSMETTRE CES SIGNAUX PAR LE CANAL DE TRANSMISSION DISPONIBLE DANS LE CABLE 20 DE LA SONDE.

Description

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PROCEDE ET APPAREIL DE DIAGRAPHIE POUR UN SONDAGE

La présente invention concerne le domaine des sys-

tèmes de diagraphie acoustique pour les sondages. L'inven-

tion porte plus particulièrement sur la diagraphie de sonda-

ges profonds dans la terre. L'invention porte encore plus

particulièrement sur l'utilisation d'un transducteur acous-

tique qui émet dans le sondage un faisceau d'énergie acous-

tique de haute fréquence, dirigé dans un plan radial, reçoit le signal d'énergie acoustique réfléchi qui retourne à partir d'une surface réfléchissante, telle que la paroi du sondage, et émet un signal électrique de balayage traité, élaboré à partir du signal reçu, vers la surface de la terre et par le câble qui supporte l'instrument ou la sonde, en

vue d'un traitement ultérieur.

L'invention concerne encore plus particulièrement des perfectionnements de tels dispositifs de diagraphie acoustique et en particulier l'utilisation de deux systèmes

de transducteurs, ou plus, sur une seule structure tournan-

te, de façon à émettre des signaux d'exploration multiples vers l'extérieur à partir de l'axe du sondage, et à recevoir des signaux sonores réfléchis multiples, convertis en signaux électriques de balayage, qui sont ensuite utilisés

de diverses manières.

L'invention porte encore plus particulièrement sur des perfectionnements aux procédés et aux appareils destinés au traitement de signaux électriques de balayage analogiques multiples simultanés, dans la sonde, pour leur émission vers la surface en temps réel, par des câbles de diagraphie

classiques qui peuvent ne comporter qu'un seul canal classi-

que de transmission de signal à fréquence intermédiaire, ou

éventuellement deux canaux de ce type, seulement.

Ce domaine de la science et de la technique n'est pas nouveau. Il a été mis à profit depuis de nombreuses années pour la diagraphie de sondages dans la terre, tels que des puits de pétrole et de gaz. Il existe divers brevets

portant sur des caractéristiques particulières de tels sys-

tèmes et ces caractéristiques, comme le système de base, ne

font pas partie de l'invention.

On trouve des exemples de l'art antérieur dans les

brevets U. S. 3 369 626, 3 668 619, 3 550 075 et 3 835 953.

On trouve également des éléments supplémentaires de l'art

antérieur dans d'autres brevets et dans des articles techni-

ques présentés à des colloques d'associations techniques, ce

qui fait qu'il n'est pas nécessaire de décrire ici davanta-

ge l'art antérieur.

L'invention a essentiellenîent pour but d'apporter un certain nombre de perfectionnements dans la conception et la réalisatio!i.d:ir-sints de diagraphie de sondage qui cmploisnt des signaux d'exploration acoustiques et des signauîx zen-ores réfléchis, ainsi que dans l'utilisation des donnes _*ournies par ce: instrumentao Linvention a également pour but de réaliser au mains Je'x systimes:ransduotaurs émetturs/récepteurs STE '.î 'c'ctoonnat ndpend.9snt pour produ'ire dae signauxc éiotrioue de balayage mult:ples, qui sont utilisés

ccnjc-inreDt, an o-5bina!son, pour -fournir davantage d_'5n-

formation que le permew;ri!our ut;l%.Oation séparée.

L'invorticnva e3ga!e, ocur but d'offrir des

apDareils et dee $ Dur traiter des sîgnaux éleetri-

ques de talayago muitipi- dans uuc- sonde, afin de parvonir A une meilieure transussion sur des cenaux de tr'nsmissIon eimples Du doubles dans des c9bles électriques de diagraphie

de type Classique.

Dans l"art antérieur, le sys'ème tournant qui fait partie de I instruent de diagraphiî, ou sonde, est descendu dans le sondage, dans la terre, au moyen d'un long câble, déroulé à partir d'un tambour, et passant sur une roue de mesure qui est montée au débouché du puits, à la surface. De

tels câbles comprennent un ensemble de conducteurs qui peu-

vent être utilisés de diverses manières pour transmettre des

données de la sonde vers la surúace, ainsi que pour trans-

mettre de l'énergie et/ou des signaux de commande de la sur-

face vers la sonde. La principale limitation de ces instru-

ments réside dans l'utilisation d'un seul système transduc-

teur émetteur/récepteur (STE/R). Ainsi, dans la diagraphie d'un sondage, il est nécessaire d'estimer à l'avance quel

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type de transducteur, mesurant un paramètre sélectionné,

sera le plus utile dans une situation souterraine donnée.

Le perfectionnement qu'apporte l'invention réside

dans l'utilisation de deux STE/R ou plus. Ceux-ci sont mon-

tés sur la même structure tournante que le STE/R unique nor- mal, avec une relation géométrique connue par rapport au premier. Il peut y avoir deux, trois, quatre ou plus STE/R

supplémentaires, et ceux-ci peuvent avoir les mêmes caracté-

ristiques électriques que le premier, ou bien ils peuvent tous être différents les uns des autres. L'utilisation de

STE/R différents permet d'explorer la terre sur une profon-

deur plus grande ou plus faible, en fonction des caractéris-

tiques et de la fréquence des STE/R. Par exemple, l'un des

problèmes des systèmes classiques consiste en ce qu'ilsutili-

sent un STE/R à haute fréquence, et les ondes sonores de

haute fréquence subissent une forte atténuation dans le flui-

de qui se trouve dans le puits, tel que de la boue de fora-

ge. Ainsi, la pénétration du faisceau sonore est limitée par cette atténuation, du fait que les ondes sonores doivent se propager sur une distance déterminée dans la boue ou tout autre fluide contenu dans le sondage. En utilisant un STE/R de fréquence inférieure, l'atténuation diminue et le faisceau sonore effectue ainsi une exploration jusqu'à une plus grande profondeur ou une plus grande distance radiale

dans la paroi rocheuse, à partir du transducteur.

En employant plusieurs transducteurs similaires, disposés dans un plan commun transversal par rapport à l'axe

de la structure tournante de la sonde, et uniformément espa-

cés de façon circonférentielle, on effectue simultanément

plusieurs balayages, pendant que la sonde est déplacée ver-

ticalement à une vitesse constante sélectionnée. Il y a ainsi pour chaque balayage un écartement vertical plus

court le long de la paroi du sondage. Ceci permet d'effec-

tuer un balayage ou une exploration avec des détails beau-

coup plus fins. Inversement, on peut ainsi obtenir une vites-

se de diagraphie plus élevée avec le même écartement des

traces de balayage ou d'exploration.

Les STE/R multiples peuvent être disposés dans un plan horizontal, en étant espacés circonférentiellement, ou

dans lin plan vertical en étant espacés longitudinalement.

Cette utilisation de réseaux de STE/R donne un faisceau de

balayage mieux focalisé et d'énergie plus élevée. La péné-

tration du faisceau peut ainsi être fortement accrue. Un autre problème qu'aborde l'invention consiste dans la façon de transmettre ces signaux électriques de baiaage multiples vers la surface, par l'utilisation de câble3 de diagraphie qui étaient conçus à l'origine pour transmettre des signaux électriques de diagraphie ou autres de fréquence relativement basse, c'est-à-dire des signaux

d'une fréquence inférieure à environ 50 kHz.

L'appareil et les procédés utilisés pour traiter les signaux électriques de balayage multiples constituent un

aspect de l'invention. La structure particulière de l'appa-

reil dépend d'un certain nombre de facteurs tels que:

(a) le nombre de STE/R séparés et de signaux élec-

triques de balayage résultants; (b) it fait que les fréquences des STE/R sont identiques ou différentes; (c) le fait qu'on ait besoin des signaux reçus complets ou simplement de mesures d'amplitude de réflexion et de temps de propagation, ou de

profondeur de péAnétration.

2' A(d) le fait qu'il soit possible ou non de trans-

mettre sélectivement certaines parties de cha-

cun des deux signaux électriques de balayage, pour combiner les deux parties en un seul signal; (e) la fait qu'il existe -ILins le câble un seul canal de transmis;sion ou plusieurs canaux en parallèle;

(f) la nature des canaux de tra.smission, c'est-à-

dire leur banmde passante de fréquence; et

ainsi de suite.

Un aspec.: de!invention porte sur un procédé pour la diagraphie voulétriqu d'un sondage foré dans la terre,

caraotëri_ en qeXe: In nre' dans le sondage, à une pre-

mière position, un premier signal ayant une fréquence f1 on génère dans le sondage, à une seconde position, un second signal ayant une fréquence f2 qui est différente de f1; on enregistre des premières réponses provenant du premier signal, à la seconde position; et on enregistre des secondes répon-

ses provenant du second signal, à la première position.

Un autre aspect de l'invention porte sur un systè-

me destiné à la diagraphie d'un sondage et à fournir au moins

un premier signal électrique de balayage, à partir d'opéra-

tions de balayage cycliques effectuées de manière angulaire sur la paroi d'un sondage, au moyen d'une sonde qui comporte

une structure tournante, à chaque profondeur parmi un ensem-

ble de profondeurs différentes; dans lequel-les paramètres souterrains sont détectés au cours de chaque opération de

balayage par un premier système transducteur émetteur/récep-

teur (STE/R) unique; caractérisé en ce qu'il comprend:

(a) au moins un second STE/R qui est placé de façon à présen-

ter une relation géométrique sélectionnée par rapport au pre-

mier STE/R, afin de balayer la paroi du-sondage et de four-

nir au moins un second signal électrique de balayage; et (b) des moyens qui utilisent ces deux signaux électriques de balayage, au moins, provenant des deux STE/R, au moins, et

qui donnent une présentation des paramètres détectés.

Un autre aspect de l'invention porte sur un procédé pour la diagraphie volumétrique d'un sondage foré dans la terre, caractérisé en ce que: (a) on dirige vers l'extérieur du sondage, dans la formation environnante, un faisceau d'énergie ayant une première direction et un premier azimut (b) on reçoit un signal représentatif de la réponse du faisceau de l'opération (a) à partir d'au moins un point situé dans la formation; (c) on dirige vers l'extérieur du

sondage, dans la formation environnante, un faisceau d'éner-

gie ayant une seconde direction et un second azimut; et (d) on reçoit un second signal représentatif de la réponse du faisceau de l'opération (c), à partir d'au moins un point situé dans la formation, à une position différente de celle

du point de l'opération (b).

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à

titre non limitatif. La suite de la description se réfère

aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente l'art antérieur, dans la configuration simple dans laquelle la sonde de diagraphie est maintenue en position concentrique dans le sondage au moyen de ressorts de centrage radiaux et est supportée par un câble qui passe sur une roue de mesure dont le nombre de

tours est fonction de la profondeur.

La figure 2 représente un mode de réalisation de l'invention qui emploie deux STE/R disposés à 180 l'un de

l'autre, dans un plan horizontal, sur la structure tournan-

te. La figure 3 illustre un procédé d'utilisation des

deux STE/R de la figure 2.

La figure 3A représente l'appareil de surface qu'on peut utiliser en combinaison avec l'appareil de fond

de la figure 3.

La figure 4A illustre la relation entre le fonc-

tionnement du STE/R de fréquence supérieure et celui du STE/R de fréquence inférieure, tandis que la figure 4B

illustre l'opération de validation des deux STE/R représen-

tés sur la figure 4A.

La figure 5 représente le signal reçu à partir

des deux transducteurs de la figure 4A.

La figure 6 montre l'utilisation d'un retard entre les deux STE/R de la figure 3, en combinaison avec le

système de validation de la figure 4B.

Les figures 7 et 7A montrent deux variantes d'un

système employant deux STE/R séparés.

La figure 8 représente l'essentiel de la consti-

tution mécanique d'un seul STE/R monté sur la structure

tournante dans la sonde.

Les figures 9A, 9B, 9C et 9D montrent la disposi-

tion possible de deux, trois, quatre et six STE/R dans un

plan horizontal, uniformément espacés de façon circonféren-

tielle. La figure 10 représente un système dans lequel des STE/R multiples sont montés sur la structure tournante, mais sont séparés dans une direction longitudinale et se trouvent

dans un plan radial commun qui passe par l'axe de rotation.

La figure 11 illustre la possibilité d'utiliser des STE/R multiples disposés horizontalement en un réseau linéaire, de façon à permettre l'emploi de techniques de

formation de faisceau pour obtenir un faisceau mieux foca-

lisé et plus pénétrant que celui que fournirait un seul

STE/R.

Les figures 12A, 12B et 12C représentent divers procédés de transmission et d'utilisation du signal de

balayage, à partir de STE/R multiples.

La figure 13 montre une variante de la figure 10.

La figure 14 est un développement de certaines parties des figures 2 et 3, montrant comment on peut monter quatre STE/R séparés sur la structure tournante et comment on peut les connecter de la manière désirée au générateur

d'impulsions et au câble.

La figure 15 est un développement de la figure 3

qui montre l'utilisation de générateurs d'impulsion multi-

ples, à raison d'un pour chacun des STE/R séparés, de façon à fournir simultanément des signaux de balayage de sortie

en parallèle.

La figure 16 représente une version modifiée

d'une partie de la figure 15, montrant la transmission alter-

née de deux signaux électriques de balayage, ou plus, qui peuvent provenir de STE/R de même fréquence ou de fréquences différentes. La figure 17 montre la séquence temporelle des transmissions alternées des deux signaux électriques de

balayage', ou plus, de la figure 15.

La figure 18 montre un mode de réalisation d'un

appareil destiné à la transmission de deux signaux électri-

ques de balayage analogiques simultanés, ou plus, en les convertissant en signaux électriques de balayage analogi.ues à fréquence double, pour les transmettre sur un.eul canal

de transmission.

La figure 19 montre la séquence temporelle de deux

signa:_ électriques de balayage simultanés et la transmis-

sion séquentielle des signaux de balayage de fréquence dou-

ble. Les figures 20A, 20B, 20C, 21A et 21B représentent différents modes de réalisation pour la transmission vers la surface de deux signaux électriques de balayage, ou plus, par un câble de transmission à un seul canal ou à deux canaux. La figure 22 représente un mode de réalisation d'un appareil de surface destiné à recevoir et à enregistrer

des signaux électriques de balayage analogiques et numéri-

ques. La figure 23 représente un appareil destiné à

fournir des signaux numériques séparés comprenant l'ampli-

tude d'une réflexion et le temps de propagation, ou la dis-

tance de pénétration, et à multiplexer les deux signaux numériques. La figure 24 représente un développement de la figure 23 dans lequel plusieurs signaux numériques d'amplitude s:0 ei,.distance de j;,:ntration obtenus à partir de plusinS iamx Électriques de balayage sont multiplexés et transmis par un

seul canal de transmission.

On utilisera fréquemment au cours de la descrip-

tion qui suit -u certain nombre de mots désignant des élé-

ments ou des parties de l'invention. On va les définir à

l'avance de fa-on à pouvoir abréger la description. 1. Sonde:

il s'agit de l'instrument de diagraphie étanche qui contient les transducteurs, les moyens de coïimmande et les moyens

d'alimentation pour faire fonctionner -es transducte rs.

2. Structure tournante ou tanou.r: il s'agit de la structure sur laquelle les transducteurs sont montes et. -ui tourne autour de l'axe de la soiCeo A. Les tranducteu s' ce sont les moyens qu'on emploie peur générer an faisceau sonore

sous l'effet de l'application dux-i 'Pension de haute fré-

quence ou d'impulsions au transduczeur. Dans certains cas, on peut égalemn. u tis er 1e Lirateur sonore en détecteur d'ondes son Da--:- Ds 0^ at.r: as on utiise -in tant que

ciétiecteur l.'dqn;s..fieït:-s: iune paire de trafs1ucteurs.

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On appellera ces dispositifs Système Transducteur Emetteur/ Récepteur ou STE/R. 4. Bien que la principale utilisation de cette sonde réside dans la diagraphie de sondages verticaux

dans la terre, on peut aussi bien l'utiliser dans des sonda-

ges horizontaux, etc. Le mot correct qu'on doit utiliser pour indiquer la position de deux éléments espacés le long de l'axe est "longitudinale", mais on utilisera le mot "verticale" lorsque ce sera commode. De plus, on appellera

plan transversal ou plan horizontal un plan orienté trans-

versalement par rapport à l'axe de la sonde, et ainsi de suite. On va maintenant considérer les dessins et en particulier la figure 1, qui concerne l'art antérieur et sur laquelle la référence 10 désigne de façon générale un ensemble comprenant une sonde de diagraphie 12 qui est supportée dans un sondage vertical 22 au moyen d'un câble

qui passe autour d'une roue de mesure 25 à la surface.

La rotation de la roue 25 mesure la longueur de câble qui est passée sur la roue. La rotation de la roue 25 est

transmise par des moyens 26, par l'intermédiaire d'un sys-

tème d'entraînement approprié, pour contr8ler le mouvement

dans la direction qui correspond à la verticale, sur n'im-

porte quel système de présentation susceptible d'être uti-

lisé. La sonde 12 est supportée par des ressorts de

centrage radiaux 18, de façon que l'axe de la sonde coinci-

de avec l'axe du sondage 22. Une section de la sonde dési-

gnée par la référence 14 tourne dans la sonde, à une vites-

se constante sélectionnée, sous l"action de moyens à moteur. Un faisceau d'exploration d'énergie sonore 16 sort radialement de la partie tournante 14 pour explorer la

paroi et pour fournir une information concernant les carac-

téristiques et les paramètres de la paroi 22 ainsi que de la matière qui compose cette paroi. Cette paroi pourrait être un cuvelage d'acier entouré par du ciment, dans un sondage foré dans une formation rocheuse, ou bien il pourrait

s'agir d'un sondage ouvert.

On va maintenant considérer la figure 2 qui représente, à plus grande échelle, certaines parties d'une

sonde, améliorées conformément aux principes de l'invention.

On fournira très peu de renseignements concernant les cir-

cuits électroniques normaux qui se trouvent dans l'espace 31. Ceux-ci sont entièrement décrits, dans de nombreuses con-

figurations, dans les brevets précités. Naturellement, cha-

que fois que les circuits seraient différents dans l'inven-

tion, on les décrira complètement, comme on pourra le voir

clairement sur les figures.

La sonde 30 comprend un boîtier extérieur 12 de structure classique. Dans la partie inférieure, une cloison cylindrique 50 est fixée rigidement et de façon étanche au bottier extérieur et à une colonne axiale 42 s'étendant vers le bas. Des paliers (non représentés) sont montés sur la colonne 42 de façon qu'un tube ou un manchon cylindrique 34 puisse tourner autour de la colonne 42, sous l'action de moyens représentés par la ligne en pointillés 38, commandés

par un moteur 36. Un manchon tournant tel que celui Indi-

qué ci-dessus est également utilisé dans la structure de

l'art antérieur.

Un premier STE/R 46 est monte zur le manchon 34,

avec sa face extérieure tangentes à la surface de révolu-

tion, lorsque le manchon 34 tourne. Ce STE/R 46 est excité périodiquement par des circuits électriques qu'on décrira, et il émet radialement vers l'extérieur un faisceau sonore désigné par la référence 16, qui se dirige vers la paroi 22 du sondage, qui peut être munie ou non d'un cuvelage. Une partie de l'énergie sonore est réfléchie en arrière vers le

STE/R. La surface extérieure conductrice du STE/R est con-

nectée à une bague tournante 44. Un balai ou un contact

électrique, fixe à l'intérieur de la sonde, vient en con-

tact avec la bague lorsque le manchon tourne et il transmet sur le conducteur 46' le signal électrique de balayage qui

est réfléchi à partir de la paroi du sondage.

Dans la structure normale d'un appareil de diagra-

phie acoustique pour sondage, ou système de télé-observa-

tion de sondage, il n'existe qu'un seul STE/R 46, et le signal est recueilli par le balai sur la bague 44 et est

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transmis par le conducteur 46' à des circuits qui se trou-

vent dans le module électronique 31 et qui sont classiques.

Le signal traité est ensuite transmis vers la surface, o il est utilisé. Cette transmission s'effectue par un canal de transmission dans le câble 20, qui consiste normalement en

une paire de conducteurs ou en un câble coaxial.

Dans l'invention, un second STE/R, 48, au moins,

est monté sur la structure tournante qui comprend le man-

chon 34, etc. Le second STE/R est excité d'une manière simi-

laire à celle du STE/R 46 et il produit un signal de bala-

yage qui est transmis par le conducteur 48' au module élec-

tronique qui se trouve dans l'espace 31, puis ensuite vers la surface, d'une manière similaire à celle du conducteur 46'. Comme on le décrira de façon plus détaillée en relation

avec les figures 8, 9A, 9B, 9C, 9D, 10 et 11, on peut emplo-

yer diverses combinaisons de plusieurs STE/R disposés dans un plan horizontal commun et uniformément espacés de façon circonférentielle, ces combinaisons procurant certains

avantages. Les STE/R multiples peuvent également être dispo-

sés en un réseau longitudinal, ce qui permet d'obtenir d'autres avantages, ou bien selon une certaine combinaison

de réseaux circonférentielset longitudinaux.

La figure 3 représente un circuit électronique qui pourrait être utilisé avec l'appareil de la figure 2. Les deux STE/R 46 et 48, désignés respectivement par A et B, tournent ici sous l'action des moyens 38 commandés par le moteur 36, comme décrit précédemment. Les bagues tournantes sont désignées par la référence 44 et quatre d'entre elles sont représentées. Deux des bagues sont connectées de façon interne aux STE/R respectifs 48 et 46, et deux bagues sont connectées à un compas 60, qui est bien connu et procure un élément qui demeure dans un azimut fixe lorsque la sonde se déplace verticalement dans le sondage. A chaque rotation de la structure tournante 34, un signal sous forme d'imprlsio; électrique est généré au moment ou un pcint t,éle7 snn' Sur la structure tournante passe par l'Iar.Fle. d mut constant du compas. Ce compas peut être un compas magnétique, qui pourrait être utilisé pour la diagraphie d'un sondage

ouvert, ou un compas gyroscopique, ou son équivalent, comme-

il es;- bien connu. Le signal reçu à partir du compas 60, qui est transmis à la bague de façon interne, puis transmis par le be--ai à la ligne 60', permet de déterminer l'orientation de la sonde par rapport à un azimut absolu tel que le nord.

On peut ainsi représenter cette orientation sur des repré-

sentationF nord/sud ou est/ouest, etc. L'utilisation d'un..

compas est bien connuedans l'art antérieur.

* La figure 3 illustre la manière selon laquelle IO on ltilise les STE^/R pour explorer la paroi du sondage et représente les circuits électriques de façon complète, dans la)artLe supérieure droite. Une alimentation branchée en 84 fournit de l'énergie au condensateur 86 par la résistance , et cette énergie passe vers le point de connexion 90

et la masse 78 par l'intermédiaire de l'enroulement primai-

re 88 d'un transformateur. La masse 78 est connectée à la borne de potentiel négatif de l'alimentation. Un redresseur déclenché ou thyristor c5 est connecté entre le point de connexion de la résistance 176 et du condensateur 86, d'une part, et la masse '78, d'autre part' Il existe un séquenceur 74 qui est classique et est actionné par une horloge à fréquence constante. Le séquenceur comprend un compteur de façon qu'une impulsion de signal puisCse tre placée à un instant sélectionné sur la ligne 75 altai-;r la connexion de gâchette 82 du thyris-

tor 80. Lorsqu i mpulon de Vilchette arrive, le conden-

sateur qui s'te;ai_ charge. 2récdemment au potentiel total présent en 84, se déchar-ge r.in-eenant vers la masse par le

thyristor 80, et ce oc.: ant ëlevé qui traverse l'enroule-

ment primaire 88 du trans,_f, rme.tsur g!nere unDe îensicn cor-

respondante dans l'ensule;en3 secou'd-ire 89 du transforma-

teur. Cette tension est transmise par la i.gne 92 à la ligne 68 qui peutetre one à l un ' autre des deux STE/R 46 ou 48, e? -úo:ci-:ion de la sélection opérée ar

le commutateur 62.

Le aormutate. 62 peut ete un simple relais com-

mandé par aoun p nie)n... sur la li.. 6 4, cest-à-dire ccmma';dé aiu:oz--" d o --::ui; qui. p...'dvit d- la surface par

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l'un des conducteurs multiples du câble 20, comme il est bien connu. On supposera que l'impulsion de haute tension

soit appliquée par la ligne 92 à la ligne 48', ce qui signi-

fie qu'elle est appliquée au STE/R 48 et que l'émetteur émet une impulsion d'énergie sonore d'amplitude et de fréquence sélectionnées. Cette impulsion se propage radialement vers l'extérieur à travers la boue qui se trouve dans l'espace

annulaire du sondage (ou un liquide de composition sélection-

née), jusqu'à un obstacle tel que la surface du cuvelage.

Une partie de l'énergie sonore est réfléchie à ce niveau et elle retourne par le même chemin vers le STE/R 48, dans lequel elle génère un signal reçu correspondant, ou signal électrique de balayage, qui retourne du STE/R 48 vers le

bloc 66, par l'intermédiaire de la ligne 48' et du commuta-

teur 62. Le bloc 66 consiste en un interrupteur d'une natu-

re particulière qu'on utilise pour déconnecter l'amplifica-

teur de réception 70 de la ligne 68 pendant la durée au cours de laquelle la haute tension est présente sur la

ligne 92 pour générer l'impulsion sonor.e émise. La fréquen-

ce du signal sonore émis peut s'élever jusqu'à i MHz, ou plus, et elle peut être trop élevée pour la transmission

par le canal de transmission du câble de diagraphie classi-

que. Il peut être nécessaire de faire passer ce signal dans un détecteur de signal, qui convertit le signal électrique

de balayage de haute fréquence en un signal analogique uni-

directionnel de fréquence relativement basse, qui peut être transmis parle câble. Ainsi, au bout d'un retard court et sélectionné après que l'impulsion est émise de la ligne 92 vers le STE/R 48 et est émise dans le liquide, la connexion est établie entre la ligne 68 et l'amplificateur 70, par l'intermédiaire de l'interrupteur 66 et de la ligne 68', et le signal réfléchi et amplifié est transmis par la ligne 72, qui correspond à un canal de transmission à haute fréquence,

de façon à transmettre les signaux de balayage vers la sur-

face, par le câble. Le séquenceur 74 applique le potentiel

de commande nécessaire à l'interrupteur 66 par la ligne 76.

L'interrupteur 66 peut consister simplement en une porte ET qui est invalidée pendant la durée au cours de laquelle le potentiel est appliqué sur la ligne 92 et qui est validée

peu de temps après la disparition de ce potentiel.

Comme le montre la figure 7, on peut utiliser autant de signaux transmis en parallèle qu'on le désire, en multipliant le réseau qui comprend le thyristor 80 et le transformateur 90. La figure 7 montre le cas de deux STE/R séparés alimentés simultanément et, naturellement, on peut alimenter de façon similaire n'importe quel nombre de STE/R supérieur à deux, en ajoutant des circuits similaires aux

deux représentés.

L'utilité particulière du système de la figure 3 apparaîtra de façon évidente si les deux STE/R 46 et 48 ont des fréquences différentes. Si les transducteurs ont des

fréquences différentes, les faisceaux de fréquence supérieu-

re ont une plus faible profondeur de pénétration dans les milieux, tels que la boue,qui se trouve dans le sondage. Les

faisceaux sonores de fréquence inférieure sont moins atté-

nués et ont une plus grande distance de pénétration. Par

conséquent, si on désire explorer simplement la paroi inté-

rieure du leuvelage ou la paroi du sondage, on utilise un

STE/R de fréquence élevée.

Il existe un facteur appelé "ouverture" qui est fonction du rapport entre le diamètre du transducteur et la longueur d'onde du signal sonore. Plus la fréquence est

élevée, plus la longueur d'onde est courte, et plus l'ouver-

ture est grande pour un transducteur de diamètre donné.

Plus l'ouverture est grande, plus le faisceau est fin et

meilleure est la "focalisation" de l'énergie sonore.

Un transducteur de haute fréquence a un faisceau 39 mieux défini mais, malheureusement, il a une plus courte pénétration. Par conséquent, pour les courtes distances

d'exploration, on utilisera un transducteur de fréquence éle-

vée. D'autre part, lorsqu'on désire explorer bien au-delà de la paroi du sondage, on utilisera une impulsion d'énergie sonore d'une fréquence inférieure qui sera moins atténuée au cours de son passage à travers la boue et la matière qui

entoure le sondage. D'autre part, un transducteur de fré-

quence inférieure et du même diamètre a une plus faible

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ouverture et il n'est pas focalisé d'une manière aussi fine.

De plus, la focalisation du faisceau ou le détail de l'image

ne sont pas aussi bons qu'ils le seraient avec un transduc-

teur de fréquence supérieure.

On voit sur la figure 3A une partie du circuit de la figure 3 comprenant le commutateur 62, l'interrupteur d'émission/réception 66, l'amplificateur 70 et le câble 20,

et ces éléments sont connectés à la surface à un amplifica-

teur 71 ainsi qu'à un convertisseur analogique-numérique 73 et à un enregistreur 77. On en dira plus ultérieurement sur la partie de surface du système. Cependant, la figure 3A donne une indication sur la manière selon laquelle les

signaux de balayage fournis par les deux STE/R 46, 48 peu-

vent être transmis successivement en commutant le relais 62

au moyen du commutateur de sélection de transducteur 69.

On va maintenant se reporter à la figure 4A et en considérant le système de la figure 3 avec deux STE/R 46 et

48, on supposera que le STE/R 46 fonctionne à fréquence éle-

vée et produit un faisceau 16, comme indiqué sur la figure

1, tandis que le STE/R 48 fonctionne à une fréquence infé-

rieure et produit un faisceau 32 comme il est indiqué sur

la figure 2.

L'énergie sonore qu'un STE/R applique au liquide environnant comporte une zone optimale ZA-100 pour le STE/R de fréquence élevée, 46, et une zone différente ZB-102 pour le STE/R de fréquence inférieure, 48. En général, la portée, ou le rayon depuis le STE/R jusqu'à la position optimale dans la zone de balayage utile ZA-100, est plus court pour

le STE/R de fréquence supérieure que pour le STE/R de fré-

quence inférieure, auquel correspond la zone ZB-102. Si le STE/R 46 est un STE/R de fréquence élevée et si le STE/R 48 est un STE/R de fréquence basse correspondant, et si les zones ZA-100 et ZB-102 ne se chevauchent pas mutuellement,

il est possible d'utiliser le STE/R de fréquence élevée pen-.

dant la durée au cours de laquelle l'implosTon dI'nergie traverse la zone proche ZA-100, et dlutilL-cr le STE/R de

fréquence inférieure 48 pendant la durée au cours de laquel-

le le faisceau de l'impulsion traverse la zone distante

_.01870

ZB-102. Les figures 4B et 5 montrent la manière de procéder

pour réaliser ceci.

On va maintenant considérer la figure 5 sur laquel-

le on voit à la ligne 128 une trace appelée SA, ou signal de balayage du transducteur A. On suppose que l'impulsion de haute tension sur la ligne 92 (de la figure 3) apparaît à l'inrs-ant TO et qu'une impulsion sonore est émise par le translucteur A. Pendant un court intervalle de temps 108, jusqu'à l'instant T1, aucun signal reçu n'est transmis à l'amplificateur de réception 70. Ensuite, un signal émis et réfléchi, 106, traverse le fluide dans le sondage jusqu'au tr3nsducteur et, à un instant sélectionné T2 ultérieur, un sirna] réfléchi désigné par SA' retourne à partir de la paroi du sondage. Après un instant TS, l'énergie du faisceau

sonore est insuffisante pour donner un signal reçu satisfai-

sent. Si le transducteur de fréquence basse est excité pcr une impulsion à l'instant TO plus un demi-tour et occupe une position identique à celle qu'occupait le transducteur -e fréquence élevée, la trace sera semblable à la trace e3B à la ligne 130, et la trace 110 représentera le signal

de balayage produit par le transducteur de fréquence basse.

Naturellement, à un instant voisin de T2, il apparaîtra un signal réfléchi SB', probablement d'amplitude inférieureet : de durée supérieure, par rapport au signal réfléchi SA' du transducteur de fréquence élevée. Ensuite, il y aura encore une énergie suffisante pour traverser une partie de la roche située derrière la peloi du sondage, dans laquelle il peut exister une surface réfléchissonte telle par exemple que le fond d'une cavité, ce qui produit u- signal SB". Il peut même exister d'autres signxuc réfl'chis. commne celui désigné

par SB'".

L'examen des traces 106 et 110 riontze clairement que dans la région du siSnal r:léchi SA'. le c.ru-]sducteur de fréquence élevée, dont l'en registrement est l trace 105, donne un enregistrvment très a.5lioré dans le champ proche, par rapport à c-elui que donne le transdueteur de fréquence basse, corresn.'Vcn- à la.:.royce 0 Par cn osé4cent, il est

250 1870

souhaitable d'éviter l'enregistrement et la présentation de la partie de la trace 110 allant jusqu'à l'instant TS et, pendant cette période, l'impulsion de validation 116 de la figure 4B assure la présence du signal de fréquence élevée qui provient du transducteur A, ce qui correspond à la trace 112. A l'instant TS, l'impulsion de validation 122 transmet le signal qui provient du second transducteur B, pour donner

le reste de la trace 112, aux instants T3 et T4.

On voit clairement que par ce moyen, en utilisant deux STE/R de fréquences différentes, en retardant de façon appropriée un signal électrique de balayage par rapport à l'autre, et en validant de façon appropriée les deux signaux de balayage, comme on vient de le décrire, on obtient une

combinaison des deux signaux de balayage qui donne un enre-

gistrement considérablement amélioré en champ proche, et qui

a une plus grande profondeur de pénétration en champ loin-

tain, par rapport à ce qu'on obtiendrait avec l'un ou l'autre

de ces signaux, considéré seul.

La figure 6 montre le cas dans lequel les diffé-

rents STE/R ont tous la même fréquence, et dans lequel le câble ne peut transmettre qu'un seul signal électrique de

balayage à la fois.'Une façon de traiter les signaux multi-

ples consiste à retarder l'un par rapport à l'autre et à faire la somme des deux, pour obtenir un signal ayant un meilleur rapport signal/bruit. La figure 6 montre le signal de balayage d'origine du STE/R A sur la ligne 138A, qui pourrait être identique à la trace 106 de la figure 5. La trace 142 montre la même trace 106' fournie par le second transducteur B, qui est naturellement retardée d'une durée

correspondant à une rotation de 1800 du système tournant.

Si la trace 106 sur la ligne 138 est retardée de la durée 126, ou un demitour, elle apparait sous la forme 106" sur

la ligne 140, qui serait identique à la trace 106', produi-

te par le faisceau de STE/R B, et en phase avec cette der-

nière. En sommant ces deux signaux 106" et 106', on obtient le résultat représenté sur la ligne 144, sous la forme d'une trace A + B, ayant une amplitude et un rapport signal/ bruit améliorés. Ainsi, l'événement qui apparaît à l'instant

250 1870

T2 sur la trace 106 est maintenant beaucoup plus prononcé

sur la ligne 144, à l'instant T2'.

Au lieu de retarder une trace par rapport à l'autre lorsque les deux STE/R ont la mâme fréquence, puis de faire la somme et de transmettre le signal de somme vers la surface, il serait beaucoup plus souhaitable de pouvoir transmettre les deux signaux séparément et simultanément vers la surface. On pourrait faire ceci si on disposait par exemple de deux canaux de transmission, au lieu du câble 20, ou si on disposait d'un système multiplexeur au moyen duquel on pourrait échantillonner plusieurs signaux N à une

cadence d'échantillonnage élevée, et transmettre séquentiel-

lement vers la surface les échantillons successifs provenant de chacun des signaux séparés. Ces échantillons seraient

démultiplexésen surface par des moyens bien connus.

On va maintenant considérer la figure 7 qu'on a

mentionné précédemment en relation avec les figures 3 et 4.

On voit sur cette figure une situation dans laquelle il y a deux STE/R, comme sur la figure 3, portant respectivement les références 46 et 48. Chacun des deux STE/R reçoit un signal d'émission par des conducteurs respectifs 172 et 174, et ces signaux sont respectivement appliqués aux STE/R A et

B par les conducteurs 46' et 48'. Les caractéristiques tem-

porelles de ces signaux d'émission sont définies par un

compteur 166 qui reçoit un signal d'horloge par le conduc-

teur 182, à partir d'un oscillateur ou horloge à fréquence const-ante, 164. Le compteur est réglé au préalable de façon à compter en sens croissant jusqu'à des nombres sélectionnés qui indiquent les instants sélectionnés. Les deux thyristors 80 des circuits de source d'émission, qui ont été décrits précédemment en détail en relation avec la figure 3, sont ensuite commandés par les conducteurs 169 et 170, à partir du compteur ou séquenceur 166, et les signaux de commande

sont appliqués aux gâchettes respectives 82 et 82'.

Le compteur 166 applique également sur les con-

ducteurs 167 et 168 des impulsions de validation ou de

séquence qui sont appliquées au commutateur émission/récep-

tion 150. Ceci invalide le dispositif de détection qui est placé à la suite du commutateur 150 lorsqu'un signal de potentiel haut est appliqué aux STE/R par les conducteurs

172 et 174, à partir des circuits électroniques d'émission.

Cependant, au bout du court intervalle 108 de la figure 5, après l'impulsion d'émission, le commutateur émission/ réception 150 valide les circuits électroniques placés à la

suite, par les conducteurs 46" et 48" connectés aux ampli-

ficateurs 152 et 154, et par les moyens de validation 156,

de la manière décrite en relation avec la figure 4B.

Les caractéristiques temporelles de cette valida-

tion sont définies à partir de l'horloge 164, par l'inter-

médiaire du conducteur 184. L'élément de retard 160 qui se trouve à la suite des moyens de validation 156, 158 est

commandé par le compteur, par l'intermédiaire des conduc-

teurs 184, 185. Les moyens de validation 156, 158 et l'élé-

ment de retard 160 accomplissent les opérations décrites en

relation avec la figure 5. A la suite de ces trois compo-

sants, les deux signaux sont additionnés ensemble au moyen

d'une paire de résistances 162 qui sont connectées conjoin-

tement à l'entrée d'un amplificateur 180 dont le signal de sortie est appliqué au canal de transmission 178 dans le

câble 20. Ainsi, l'appareil qu'on vient de décrire en rela-

tion avec la figure 7 a pour action de créer la trace de somme représentée sur la ligne 132 de la figure 5 et de

transmettre cette trace vers la surface, pour l'enregistre-

ment et la présentation.

Comme mentionné précédemment et comme le montre la figure 7A, dans le cas o il y a deux canaux de transmission

dans le câble 20, tels que les canaux 186 et 188 de la figu-

re 7A, il est possible de passer directement d'un commuta-

teur émission/réception 150 aux amplificateurs 152 et 154, et d'appliquer chaque signal amplifié à un canal respectif

parmi les deux canaux de transmission.

La figure 12B, à laquelle on se référera ma.rjte-

nant, présente un exemple un peu plus complet correspondant à la situation qui est représentée sur la figure 7A. Les lignes 46' et 48' qui acheminent les:ênaux de balayage réfléchis provenant des STE/R 46 et 48 sont dirigées ici vers j i /, ll le commutateur émission/réception 150, puis ensuite vers les as;plificateurs 152 et 154. Les signaux amplifiés passent ensuite vers les deux canaux de transmission séparés dans le câble, c'est-à-dire les canaux 186 et 188. L'extrémité-du câble 20, du c8té de la surface, est représentée de façon similaire, et les conducteurs qui portent maintenant les réf','e-nces 186' et 188' sont connectés à des convertisseurs analugique-nunlérique 268 et 270. Les signaux convertis sous forme numérique sont ensuite appliqués à un enregistreur numerique 266, d'une manière classique. Bien qu'on ait représenté deux convertisseurs analogique-numérique séparés, on pourrait évidemment les combiner en un seul dispositif,

cerrime il est bien connu.

La figure 12A représente un autre circuit, dans

lequel les signaux provenant du commutateur émission/récep-

tion 150 sont amplifiés dans des amplificateurs 152, 154 et sont ensuite appliques à un mualtiplexeur 260 dont le signal

de sortie, sur une seule ligne, est appliqué à un amplifi-

cateur 180 et à un seul canal de transmission 178 dans le câble 20, pour 8tre transmis vers la surface. A l'extrémité supérieure, le canal de transmission 178' est connecté à un

démultiplexeur 261, qui reconvertit le signal combiné pré-

sent sur la ligne 178' de façon à restituer les deux signaux élémentaires qui ont été amplifies par les amplificateurs

152 et 154. Ces deux signaux élémentaires 46 et 46"', pre-

sents en sortie du démultiplexeur 26! sont appliqués à des amplificateurs 262 et 264, puis ensuite à un enregistreur numérique classique 266, en vue d'une reproduction et d'une

présentation ultérieures.

La figure 12C montre corL,.nt u:e cpération de reproduction de l'enregistreur 266 peuit donner les deux signaux d'origine 46'1 et 4l"' de fazon que comme dans le cas de la figure 7, ces deux signaux puissent etre combinés, après que l'un deux a ét; retardé danis el'élément de ret=aïd

272. Les signaux sont combinés par les résistances de com-

binaison 274 et ?7( pour donner la 'trace unique qui est

appliquée au d.".:;Si^ ef de présen ation.

L-_- ':i: n.....,S-= dû 2iures 7, 7A et 1"A, 12B et

250 1870

12C procure donc symboliquement trois procédés séparés pour la transmission vers la surface des signaux provenant de

STE/R multiples d'une sonde souterraine, en vue de leur enre-

gistrement et/ou de leur présentation.

Bien qu'il soit possible d'utiliser l'une quelcon- que de nombreuses présentations différentes, qui ne font pas partie de l'invention, les moyens de présentation les plus

courants ne peuvent représenter qu'un seul signal de balaya-

ge à un instant donné. Il est donc commode de combiner deux signaux, ou plus, de la manière décrite en relation avec la figure 7. Naturellement, on peut sommer plus de deux signaux de balayage de STE/R séparés, pour donner un seul signal de

somme qui est transmis vers la surface.

Un autre moyen pour transmettre des signaux de balayage multiples vers la surface consiste à disposer d'un canal de transmission séparé pour deux signaux de balayage

séparés, ou plus, de façon à pouvoir les transmettre sépa-

rément et simultanément vers la surface, par des canaux de

transmission indépendants, comme sur les figures 7A et 12B.

On vient de décrire le troisième procédé comme étant celui dans lequel on peut transmettre plusieurs signaux enregistrés simultanément vers la surface, par un seul circuit de transmission, en employant l'opération de multiplexage. On trouve dans le commerce des dispositifs destinés à effectuer le multiplexage, et il n'est pas

nécessaire de les décrire davantage.

Il est de façon générale très souhaitable de séparer à la surface chacun des signaux électriques de balayage distincts, de façon à pouvoir les enregistrer en fonction dutemps ou en fonction de la profondeur de la

sonde au-dessous de la surface, dans des canaux d'enregis-

trement séparés. La meilleure manière d'effectuer ceci con-

siste à les enregistrer dans des canaux séparés d'un enre-

gistreur analogique multicanal, comme il en existe, ou de

numériser chaque signal séparé et de l'enregistrer séparé-

ment dans un canal d'enregistrement séparé d'un enregistreur

magnétique numérique. Une autre manière consisterait à enre-

gistrer les signaux séparés et numérisés dans une ou plu-

sieurs mémoires numériques séparées, plus particulièrement des mémoires vives, comme il en existe à l'heure actuelle

sur le marché.

Dans la description faite jusqu'à présent des

aspects généraux de l'invention, on a décrit l'utilisation de STE/R multiples disposés sur la structure tournante dans un plan horizontal. Comme on l'a indiqué, un certain nombre d'avantages particuliers sont liés à l'utilisation de STE/R

multiples disposés à divers azimuts sur la structure tour-

nante.

Il y a un avantage important à employer des STE/R multiples similaires balayant le chemin circulaire l'un après l'autre, avec un léger retard entre eux. Si on peut amener séparément en surface ces signaux multiples, il est alors possible de les enregistrer puis de reproduire

successivement chacune des traces séparées. Du fait du mou-

vement vertical continu de la sonde, chacun de ces STE/R balaie une trace de balayage horizontale sur la paroi du sondage qui est théoriquement indépendante de chacune des autres. S'il y avait par exemple deux STE/R similaires,

espacés mutuellement de 1800, il serait possible de présen-

ter un balayage avec des détails plus fins le long du son-

dage, ou de permettre à la sonde de se déplacer verticale-

ment deux fois plus vite, tout en conservant un espacement des traces dans la dimension verticale égal à celui qu'on obtiendrait avec une vitesse verticale de la sonde de valeur moitié, avec un système à un seul STE/R, comme c'est

le cas à présent.

L'une des raisons du coût élevé de la diagraphie réside dans le temps qui est nécessaire pour réaliser un enregistrement de diagraphie. Plus ce temps est long, plus l'utilisation commerciale du puits est retardée, plus l'équipement de diagraphie est utilisé pendant longtemps,

et plus le coût des enregistrements de diagraphie est élevé.

Ainsi, le fait d'augmenter la vitesse verticale du déplace-

ment de la sonde peut réduire considérablement le coût des enregistrements de diagraphie, en ne réduisant en rien l'utilité ou la valeur des enregistrements résultants. Il

250 1870

est tout à fait possible d'utiliser jusqu'à quatre STE/R, ou plus, pour obtenir une vitesse de diagraphie quatre fois plus élevée, ou plus, que la vitesse de diagraphie présente, avec

un seul STE/R.

Il est également important d'utiliser des STE/R

multiples dans un réseau vertical qui est disposé dans plu-

sieurs plans horizontaux différents sur la structure tour-

nante. De tels STE/R sont de préférence alignés dans un plan vertical passant par l'axe de rotation, bien que ceci ne

soit pas obligatoire.

On va maintenant décrire la manière selon laquelle

les STE/R multiples peuvent être incorporés dans l'instru-

ment, en se référant pour cela à la figure 8 qui montre le procédé actuel consistant à monter un seul STE/R 200 sur la structure tournante 206. La structure tournante comporte une surface interne 210 qui est conçue de façon à s'ajuster sans jeu à l'extérieur du manchon tournant 34 qui est représenté sur la figure 2. On peut ainsi monter verticalement plusieurs STE/R sur un cylindre approprié, tel que le cylindre 206,

ayant une dimension longitudinale suffisante, comme le mon-

tre la figure 2. On utilise des moyens tels qu'une vis de pression ou d'autres moyens appropriés, 208, pour maintenir

et fixer ces bagues ou cylindres 206 sur le manchon tour-

nant 304, afin de maintenir une structure tournante rigide.

Une plaque de métal mince 212, consistant de préférence en une matière non magnétique, comporte une ouverture centrale

qui est légèrement plus grande que le diamètre du STE/R 200.

Le STE/R consiste en un disque mince d'une matière appro-

priée qui est piézoélectrique ou à électrostriction. On

fixe le disque 200 sur la plaque mince 212 en le position-

nant au centre de l'ouverture et en accouplant mutuellement les deux éléments à l'aide d'un adhésif élastique approprié

qui fixe le disque, mais maintient un montage de type élas-

tique. De ce fait, rien ne perturbe la vibration correcte du transducteur, lorsque des signaux électriques sont apprinués aux électrodes qui se trouvent sur les surf-ç^ supérieure

et inférieure.

La référence 214 désigne un volume de matière de 501o870 support auquel on donne une forme appropriée. La surface avant est fixée à la plaque 212. Cette matière de support est constituée par un mélange d'une poudre très fine d'un

métal très dense, comme du tungstène, mélangée et emprison-

née dans une matière plastique élastique. Le support a pour fonction d'absorber les vibrations qui sont transmises par la face arrière du STE/R, c'est-à-dire la surface du disque

qui fait face à la surface plane de la matière de support.

Les deux surfaces du disque piezoélectrique vibrent en opposition l'une par rapport à l'autre et, si on n'at;;énue pas fortemant l'une de ces vibrations, elles s'anulent partiellement mutuellement. Dans ces conditions,

seule une très faible partie de l'énergie est émise perpen-

diculairement a la surface extérieure du disque, ou STE/R 200. Le type de matière de support qu'on vient de décrire est utilisé de façon classique, il ne fait pas partie de

l'invention et il n'est pas nécessaire de le décriref davan-

tage pour l'instant.

Le conducteur 202 qui est connecté à la surface -ipérieure du STE/R 200 traverse une ouverture 204 percée dce la manière indiquée schématiquement sur la figure 8. Il existe également d'autres ouvertures destinées au passage

de conducteurs de signal supplémentaires, comme des conduc-

teurs 202 provenant d'autres STE/R montés sur le manchon 34.

* 6 On ne poursuivra pas davantage cette description du procédé

classique de montage et de construction de la structure tournante, etc, sauf pour indiquer comment on peut utiliser des disques de tr-nsducteur sépares supplémentaires, comme

le disque 200.

Les figures 9PA, 9B, 9-D et 9D indiquent des com-

binaisons possibles de.de! STE/R, c:u plus. Par exemple, la figure 9A montre deux aisaues 200A eb 200B mcntés sur une seule bague 206 dans des azimuts séparés ỉutuo!alment de 1800. Sur la figure 9B, trois STE/RD 200A, 20GB et 200C sont positionnés den]e des azimuts séparés mutuellement de 1200. De façon similaire, sur la figure 9C, la séparation est de 900 et s r ia figure 9D la séparation est de 60o. On

oeut dviCms?,: autres Coiúigurations de sépara-

tion ou d'autres détails de structure, et ceux qui sont

représentés sur les figures 8, 9A - 9D, 10 et 11 ne consti-

tuent que des exemples non limitatifs.

La figure 10 représente un mode de réalisation qui utilise plusieurs STE/R, 226A, 226B et 226C disposés sur une structure tournante sélectionnée 220, chaque STE/R comportant sa propre matière de support 214. Les différents STE/R sont disposés dans un plan longitudinal qui passe par l'axe de rotation. L'une des choses importantes qu'on peut faire avec un réseau de cette sorte consiste à obtenir une plus grande

dimension de transducteur, au moins dans la dimension ver-

ticale. Bien entendu, un transducteur de plus grand diamètre donne un faisceau beaucoup mieux collimaté, ce qui est d'une réelle valeur pour l'obtention d'un plus grand niveau de détail dans la surface réfléchissante que le transducteur a

pour but d'explorer.

De nombreux travaux théoriques et techniques ont été effectués sur la transmission de signaux à partir de divers types de réseaux linéaires d'émetteurs. Les principes qui ont été développés sont applicables aux antennes de

radar de haute fréquence, aux antennes de sonar, aux anten-

nes sismiques, à la fois en émission et en réception. Outre le fait que ces réseaux sont importants pour émettre un faisceau d'énergie plus approprié, ils procurent également

une plus grande sensibilité de réception qu'un seul trans-

ducteur de petite dimension, du type utilisé habituellement.

On voit sur la figure 10 un axe 232 dans un plan diamétral de la structure tournante 220. Le contour ovale 230 indique la forme du faisceau par rapport à son diamètre, en fonction de la distance, ou du rayon, à partir de l'émetteur et le long de l'axe 232. On. peut améliorer cette

forme 230 en excitant simultanément les transducteurs sépa-

rés conformément à la théorie. L'établissement de cette théorie s'est échelonné sur plusieurs années et elle est

maintenant bien connue et entièrement décrite dans la litté-

rature technique. On pourra consulter par exemple à cet égard le livre de Albers, intitulé Underwater Acoustics Handbook II, pages 180-205. Le typede forme de faisceau

2 501870

qu'on voit sur la figure 10 représente le type amélioré possible du faisceau émis et de la sensibilité de réception,

lorsqu'on utilise la théorie appropriée et lorsque les élé-

ments émetteurs de faisceau individuels 226A, 226B et 226C reçoivent des signaux d'émission avec les relations de phase et d'amplitude appropriées. Du fait que les circuits électroniques de formation de faisceau sont bien connus, il

n'est pas nécessaire de décrire un tel circuit.

Une autre propriété d'une antenne linéaire, telle que celle représentée dans la partie supérieure de la figure , consiste en ce qu'une commande appropriée de la phase et

de l'amplitude des signaux électriques appliqués aux trans-

ducteurs permet d'incliner l'axe principal du faisceau,

représenté par exemple en 232, ce qui fait que l'axe pour-

rait être dirigé par exemple selon les lignes 240A, 240B ou 240C, etc.

Il est possible d'utiliser une seconde structure -

similaire 224, comportant plusieurs STE/R, par exemple trois, portant les références 228A, 228B et 228C, etc. Le faisceau 231 pourrait de façon similaire être incliné par

exemple dans des directions 242A, 242B ou 242C, correspon-

dant à des angles similaires à ceux des directions 240A, 240B, 240C. Il est donc clair que si on utilise l'une de

ces structures en tant qu'émetteur émettant dans la direc-

tion 240C, et si on utilise l'autre structure 224 en récepteur avec son faisceau de réception dirigé selon la ligne ou l'axe 242C, une surface telle que celle désignée par la référence 271 donnera lieu à une réflexion de l'énergie émise. Le faisceau dirigé selon l'axe 242C sera réfléchi selon l'axe 242C vers le réseau de la structure 224. Ainsi, en changeant les angles ou l'inclinaison des faisceaux 230 et 231, on peut changer le point de réflexion optimal, pour le faire passer par exemple de 271 à 271' ou 271", et ainsi de suite. La manière selon laquelle on peut changer l'inclinaison du faisceau peut être commandée au moyen de l'amplitude ou de la fréquence d'une tension ou d'un courant appliqué au circuit de formation de faisceau

et, naturellement, cette commande peut être effectuée à par-

2 501870

tir de la surface, par l'intermédiaire d'un conducteur de commande dans les câbles allant vers la sonde. Ainsi, si le signal reçu, correspondant au faisceau 231, peut être émis vers la surface et observé sur un dispositif de présentation, on peut faire varier les circuits d'inclinaison du faisceau

afin de changer le rayon sur une plage étendue, pour explo-

rer soigneusement la matière qui se trouve derrière la paroi

du sondage.

Bien entendu, comme décrit précédemment, pour obtenir une pénétration plus profonde du faisceau, il est

préférable d'utiliser une fréquence d'oscillation du trans-

ducteur aussi basse que possible, sans compromettre la pré-

cision et le niveau de détail de la mesure.

De plus, lorsqu'on peut changer le milieu liquide

qui se trouve dans le sondage, pendant la durée de la réali-

sation de l'enregistrement de diagraphie, il peut être judi-

cieux d'introduire un milieu liquide approprié qui offre la plus faible atténuation possible aux signaux sonores qui

sont utilisés dans l'opération d'exploration.

On va maintenant considérer la figure 13 qui

représente un système de type STE/R qui représente un déve-

loppement de celui de la figure 10 et qui comprend plusieurs STE/R situés à la fois dans un plan horizontal et dans un plan vertical. Ainsi, les structures 280, 284 correspondent aux structures 220 et 224 de la figure 10, mais en diffèrent dans la mesure o il y a deux ensembles de STE/R espacés verticalement. La structure 280 comprend également un réseau 290A, 290B, 290C et un réseau 292A, 292B et 292C, espacés verticalement. Comme sur la figure 10, le réseau 286 est associé au réseau 288 de façon à former un transducteur 286 pour l'émission et un transducteur pour la réception, par exemple. Ceux-ci sont de préférence du type multi-élément, de façon à pouvoir définir la forme- et l'inclinaison des faisceaux. De façon similaire, les réseaux 290 et 2'92 eons mutuellement associés de la même manièref. épendait, l'un des avantages de l'appareil de la figure 13 consiste en ce

que les réseaux 286, 288 peuvent avoir une fréquence infé-

?501870

rieur- et que les réseaux 290 et 292 peuvent avoir une fré-

quence supérieure. Ceci est indiqué sur la figure 13 par les

axes représentés pour les deux systèmes formés par les STE/R.

insi, le rayon de détection effectif des réseaux 286 et 288 correspond à un point 294, à une distance radiale 294', tan-

dis que le rayon de détection des réseaux 290, 292 corres-

pont a un point 298, à une distance radiale 298', qui est très inférieure à la distance 294'. Naturellement, il est possible de télécommander les deux ensembles de faisceaux

pour leur donner différents axes et différents rayons effec-

tifs. La figure 11 montre l'utilisation de transducteurs

multiples dans tn plan horizontal, ce qui offre la possibi-

lité de définir la forme des faisceaux, d'une manière simi-

laire à celle des réseaux des figures 10 et 13.

On va maintenant décrire comment on transmet vers la surface des signaux électriques de balayage multiples,

Par l'utilisation de câbles de diagraphie qui étaient con-

çus à l'origine pour transmettre des signaux électriques de k- diagraphie de fréquence relativement basse, c'est-à-dire des

signaux de fréquence inférieure à 50 kHz.

On va maintenant considérer la figure 14 qui

représente schématiquement une structure tournante 34 com-

portant quatre STE/R séparés 46A, 46B, 46C et 46D, au lieu des deux reprsenItés sur les figures 2 et 3. Ces STE/R sont disposés dans le même plan transversal, perpendiculaire à

l'axe de rotation. Cheacun d'eux est connecté par des con-

ducteurs 46A', 46B', 46C', 46DI a uà commutateur à plusieurs

positions 62' qui est analogue au commutateur 62 de la figu-

re 3 et est commandé par u-. zignal tranismis par la ligne en pointillés 64. Un géneratsur d'impulsifns, identique à tous égards au générateur d'impulsions de la úigure 3, représenté par le bloc 81, comporte Crois bornes, et l'une d'elles reçoit la tension d.enatin provenant de la borne 84, --ne autre fournit 'lnegie de sortie sur le conducteur 92, pour émettre un.<gna3 sonore, et la troisième est connectée à un condu.7- 7 3usi applique un s gnai de séquence au

Zenera.eu:- d'in I -cOis. Bien oue cridne soit pas représen-

té, le conducteur 75 est connecté à un dispositif séquenceur, tel que celui désigné par la référence 74 sur la figure 3, qui est également connecté de façon à définir la séquence temporelle du fonctionnement du commutateur de transfert 66, ou commutateur émission/réception, de la figure 14. Le signal de sortie du commutateur émission/réception est ensuite transmis par un amplificateur 70 et un détecteur 67 au canal de transmission 72 du câble 20, comme le montre la

figure 3.

On a indiqué précédemment qu'on pouvait monter

n'importe quel nombre désiré de STE/R sur la structure tour-

nante, bien que deux d'entre eux seulement aient été repré-

sentés sur la figure 3 et qu'un seul générateur d'impul-

sions ait été représenté. Sur la figure 15, il existe un circuit similaire qui comporte des générateurs d'impulsions séparés 81A et 81B, de façon que chacun des STE/R puisse

fonctionner indépendamment des autres.

Sur la figure 15, chacun des générateur d'impul-

sions 81A et 81B est alimenté à partir de la borne d'ali-

mentation 84, par des conducteurs séparés 84A, 84B et par

des résistances séparées 162A et 162B. Le signal de séquen-

ce provient du compteur 166, qui reçoit un signal d'horloge provenant d'une horloge 164 par la ligne 182. Le compteur

ou élément de commande 166 applique également sur les con-

ducteurs 167 et 168 un autre signal de sortie qui est diri-

gé vers le commutateur émission/réception 150. Le commuta-

teur 150 déconnecte les conducteurs de sortie 48" et 46" chaque fois que le signal du générateur d'impulsions est présent sur les conducteurs 46' et 48', qui sont connectés par des bagues aux deux transducteurs respectifs STE/R 46

et 48.

Ainsi, l'appareil de la figure 15 permet d'effec-

tuer simultanément deux émissions de signaux sonores, et

les signaux reçus sont transmis par les lignes 48" et 46".

Les signaux présents sur ces lignes de sortie peuvent aller

directement au câble, s'il y a deux systèmes de transmis-

sion séparés. Cependant, on peut les combiner comme on le décrira en relation avec les figures 16 et 18, si le câble ne contient qu'un seul système de transmission. Comme le montre également la figure 3, un compas, de préférence un compas à lecture directe, tel par exemple qu'un compas à fenêtre de flux, ou d'autres compas disponibles, applique une impulsion de signal sur la ligne de sortie 60', chaque fois que le STE/R qui effectue un mouvement de balayage passe par une ligne dirigée vers le nord. La commande du fonctionnement temporel des générateurs d'impulsions est telle que les impulsions d'émission dirigées vers les STE/R

multiples soient synchronisées.

Du fait que la transmission de signaux de balayage multiples fait intervenir le câble de diagraphie, il est souhaitable d'examiner le sujet du câble, qui est le seul moyen de communication entre la sonde et la surface. Les câbles de diagraphie qu'on utilise pour faire fonctionner l'appareil de télé-observation de sondage sont généralement les mêmes que ceux qu'on utilise pour de nombreux autres types d'appareils de détection utilisés pour la diagraphie

des sondages ainsi que pour la détection de diverses proprié-

tés des formations souterraines. Dans les opérations de dia-

graphie portant sur la résistivité électrique, le potentiel propre et d'autres types de phénomènes électriques, les signaux ont une fréquence très inférieure à celle qu'ils ont dans l'appareil de. télé-observation de sondage. Un câble

comportant une paire de conducteurs ordinaire pour la trans-

mission des signaux convient parfaitement. On considère géné-

ralement que les c&bles de diagraphie commerciaux utilisés à l'heure actuelle, qui peuvent avoir une longueur de 6000 m à 9000 m, acheminerde façon correcte des signaux dans

la gamme de 50 à 100 kHz ou kbit/s.

On peut fixer de la manière suivante la résolution désirée pour les signaux de balayage qui sont transmis vers la surface: dans la mesure de la distance de pénétration

des signaux sonores dans la boue et la paroi rocheuse du son-

dage, la résolution minimale désirée est de 1,3 mm, et 256

incréments correspondant à cette résolution couvrentunedis-

tance radiale de pénétration d'environ 33 cm.

Dans la mesure d'azimut, le rythme classique cor-

250 187 é

respond à 360 impulsions d'émission pour un tour, ou 3600, ce qui donne une résolution angulaire minimale de 10. Dans la mesure de l'amplitude du signal, une valeur numérique à six bits pour l'amplitude donne une résolution minimale d'environ

1,5%.

La transmission des signaux de balayage avec ces résolutions minimales nécessiterait 256 x 360 x 6 x 3 (tours par seconde), ou 1,6 million de bits par seconde. Avec une cadence de données aussi élevée, il serait évidemment

impossible de transmettre un signal de balayage sonore com-

plet par transmission numérique, bien que la transmission

numérique assure une transmission plus précise de l'amplitu-

de. Bien qu'il existe dans l'industrie des canaux de trans-

mission à haute fréquence, comme les câbles coaxiaux et les canaux à fibres optiques, ceux-ci ne sont généralement pas

disponibles à l>heure actuelle pour l'usage en diagraphie.

Il est très probable qu'ils le seront dans le futur, auquel

cas les cadences de données pourraient être encore plus éle-

vées, de façon à permettre une transmission numérique appro-

priée de tous les signaux de balayage.

Le fait de disposer de STE/R multiples, tels que

deux STE/R, de fréquences différentes offre un avantage par-

ticulier. Si l'un des STE/R est dans une gamme de fréquence

élevée et l'autre est dans une gamme de fréquence inférieu-

re, le dispositif à fréquence élevée donne une grande préci-

sion pour les mesures d'amplitude à de courtes distances des émetteurs, tandis que les transducteurs à fréquence basse donnent une plus grande profondeur de pénétration dans la roche. Un procédé pour traiter les signaux de ce type consiste à retarder tout d'abord un signal par rapport à l'autre, jusqu'à ce que les deux signaux soient en phase, puis à transmettre sélectivement le signal de balayage de fréquence élevée pendant un certain intervalle de temps sélectionné, et à transmettre ensuite le s ana] de balayage de fréquence inférieure. Par ce moyen oni transmettre un seul signal analogique de façon très satisfaisante par

les câbles qui existent à l'heure actuelle, tout en béréfi-

ciant des deux STE/R.

Un autre moyen d'utiliser efficacement les câbles actuels avec plus d'un STE/R consiste à traiter les signaux de balayage analogiques dans la sonde pour déterminer les amplitudes des signaux réfléchis, et le rayon de pénétration correspondant, au moment o apparait le signal de retour. On peut exprimer ces deux quantités sous forme numérique avec relativement peu de bits, ce qui fait qu'on peut transmettre séquentielleminent jusqu'à quatre telles paires de signaux, par exemple par multiplexage, sur le circuit de transmission

analogique unique qui existe dans les câbles classiques.

Un type de câble de diagraphie actuel utilise

sept conducteurs, parmi lesquels deux pourraient être utili-

sés pour le canal de transmission et les quatre autres pour-

raient être utilisés pour la commande, l'alimentation, etc.

Il serait cependant possible d'utiliser quatre des conduc-

teurs pour définir deux paires de conducteurs séparées pour la transmission analogique des signaux de balayage. S'il y

a deux canaux de trensmission analogique, on peut transmet-

re simultanémúnt- et indépendamment vers la surface deux signaux électriques de balayage provenant de deux STE/R,

sous la forme de signaux analogiques' de la manière classi-

que. Les deux canaux de transmission peuvent également assurer la transmission de huit signaux de balayage séparés, lorsque ces derniers ont été traités de façon à ne trans- mettre que l'a;pl-tude dui signal réfléchi et l'instant

d<'appaiti'on de ce signal GKec une paire de STE/R de fré-

quences différenîtes, il es.. possible de combiner pour la transmission i'%m.plitude d- la r I-fxiom de fréquence élevée et la distance dç: pÈéDtratior: de la rlxxici de fréquence basse. Naturel!Amen, lorsque les STE/R multiples sont

dans le même plan horizontal et son% espae5s de Carçon cir-

conférentielle sur la sructure tournante, cn peut retarder individuellement leurs signaux dana le temps jusqu'à ce qu'ils soient tcun on phase9 pris les superposer pour donner

un signal a- r-- 5 reil-t rapport signal/bruit.

?- c o r ro-car, i son =Xui peut Étre très utile

2 501870

consiste à établir deux circuits de transmission analogique

et à utiliser deux STE/R identiques sur la structure tour-

nante, de façon qu'en surface on dispose de deux signaux de balayage par tour de la structure tournante, permettant ainsi d'obtenir un plus faible écartement vertical entre balayages sur la présentation. Inversement, on peut déplacer verticalement la sonde au double de la vitesse normale de

diagraphie, tout en obtenant exactement le même enregistre-

ment de diagraphie qu'avec la vitesse verticale de diagraphie plus lente et un seul STE/R. Ainsi, en utilisant deux STE/R

identiques, ou un plus grand nombre, il est possible d'aug-

menter la vitesse de diagraphie avec l'appareil de télé-

observation de sondage, dans un rapport de deux ou trois ou

plus, en fonction du nombre de STE/R. Ceci procure tue dimi-

nution importante du temps nécessaire à la réalisation d'un enregistrement de diagraphie. Le temps d'immobilisation de l'appareil de forage constitue l'un des principaux éléments qui entrent dans le coût de la diagraphie, et l'utilisation de deux STE/R permet de réduire ce temps de moitié, et ainsi

de suite.

On a mentionné précédemment qu'en utilisant un appareil capable d'augmenter la fréquence des signaux de balayage, par exemple par un facteur de deux, on pouvait transmettre deux de ces signaux sur un câble à un seul canal de transmission, séquentiellement, dans le temps qui était précédemment nécessaire pour transmettre un seul d'entre eux. Naturellement, ceci augmente les fréquences maximales dans les signaux analogiques de balayage et peut ne pas être entièrement satisfaisant. Dans un tel cas, il peut être souhaitable de modifier les exigences minimales sur les données, pour l'une des différentes mesures effectuées. Par

exemple, on pourrait émettre une impulsion sonore avec cha-

cun des deux STE/R tous les deux degrés de rotation de la structure tournante, mais en faisant alterner le signal

d'un STE/R à l'autre. De cette manière, les signaux électri-

ques de balayage seraient identiques à ceux qu'on transmet

normalement, et on pourrait ensuite transmettre alternati-

vement sur un seul câble deux de ces signaux de balayage, produits par deux STE/R séparés, en procédant de manière plus ou moins classique pour chacun. Naturellement, une

autre façon de réaliser ceci consisterait à utiliser l'appa-

reil de la figure 3, à la seule différence qu'au lieu d'être un commutateur mécanique lent, le commutateur 62 serait un commutateur électronique très rapide capable d'alterner les

connexions à des intervalles de l'ordre de la milliseconde.

Ceci constituerait un type de multiplexage dans lequel le temps de transmission serait partagé entre les deux transducteurs, de façon séquentielle. Naturellement, les deux signaux électriques de balayage doivent être mis en phase en ajoutant un retard à l'un ou à l'autre, comme

le montre la figure 6, au moyen de l'élément de retard 160.

Sur ce mame principe, on peut utiliser séquentiellement

trois ou quatre STE/R, ou plus, avec une certaine diminu-

tion de la résolution.

On va maintenant considérer la figure 16 qui représente une version modifiée de la figure 15 montrant une commutation alternative rapide des conducteurs 75A et 75B par un commutateur 21. Ce dernier est représenté sous la forme d3un commutateur séparé dans un but de clarté, mais il est plus commodément intégré au compteur 166. La figure montre que le commutateur 21 est commandé par des moyens 21', à partir du compteur 166. Ainsi, au lieu d'émettre des signaux à partir des deux STE/R, tous les 10 de rotation,

par exemple, le premier STE/R reçoit une impulsion d'émis-

sion à la position 1 , par exemple, ce qui correspond à la ligne 402 de la figure 17, puis 10 plus tard, l'autre STE/R, mais non le premier, reçoit une impulsion d'émission, ce qui correspond à la ligne 404; 1 plus tard, le premier STE/R reçoit à nouveau une impulsion, ce qui correspond à la ligne 406, et la séquence se poursuit. Un seul STE/R reçoit une impulsion à un instant donné, à chaque degré, pour produire séquentiellement les signaux 412, 414, 416,

418 et ainsi de suite.

Naturellement, les deux transducteurs ne sont pas en coïncidence, ce qui fait que le signal électrique de balayage de l'un d'eux, par exemple le signal présent sur

250 1870

le conducteur 48",est retardé par l'élément de retard 160, d'une demipériode de rotation. On effectue ceci à l'aide de l'élément de retard 160 qui peut commodément être l'un des dispositifs à couplage de charge qui existent dans le

commerce, et ce dispositif ne nécessite pas de description

supplémentaire. Les deux signaux sont ensuite additionnés

par le réseau de résistances 385, 385', et ils sont appli-

qués à l'amplificateur 386 et à la ligne de transmission 342. Comme le montre la figure 17, à un instant donné quelconque, un seul signal électrique de balayage est

transmis, ce qui fait qu'il n'est pas nécessaire d'emplo-

yer des moyens de validation. Les deux signaux électriques de balayage peuvent être identiques, c'est-à-dire provenir de STE/R identiques. Ils peuvent cependant provenir de STE/R différents, comme l'indique la figure 17 qui montre un STE/R de fréquence élevée sur les lignes 402, 406 et 410, et un signal de fréquence inférieure (ayant un retour

d'énergie plus tardif) sur les lignes 404 et 408.

On va maintenant considérer la figure 18 qui représente une unité de mémoire 380 qui comporte quatre mémoires élémentaires séparées MlA, M1B, M2A, M2B, etc, qui portent respectivement les références 381A, 381B, 382A et 382B. Il existe deux commutateurs 374A et 374B, et l'un d'eux est placé aux entrées des mémoires, tandis que l'autre est placé aux sorties des mémoires. Les deux

conducteurs 370 et 372 provenant des convertisseurs ana-

logique-numérique 268 et 270 vont aux deux éléments du

commutateur d'entrée 374A, qui peuvent connecter alterna-

tivement ces deux lignes à la première paire de mémoires MIA et M1B, respectivement, et qui, lorsqu'ils en reçoivent l'ordre, peuvent commuter les deux lignes vers la seconde

paire de mémoires M2A et M2B, et ainsi de suite.

Le second commutateur 374B fontionre d'une raniè-

re similaire mais est déphasé de 1800 par ra, f Ai mier commutateur 374A. En d'autres terme, o.sque les conducteurs 370 et 372 sont connectés aux deux premières

mémoires, le commutateur 374B est connecté aux deux necirn-

des mémoires, et inversement. Les signaux de sortie du com-

mutateur 374B sont appliqués aux convertisseurs numérique-

analogique 375 et 375', et ils passent ensuite par des moyens de transmission sélective 384 et 384', puis par deux résistances égales 385 et 385', en sortie desquelles ces signaux sont réunis et sont appliqués à un amplificateur d'attaque de ligne 386 dont la sortie est connectée au canal de transmission 342 du câble. La cadence de bit en sortie

des convertisseurs analogique-numérique 268 et 270 est iden-

tique à la cadence de bit du chargement dans les mémoires par le commutateur 374A, et elle est commandée par un signal d'horloge de fréquence CF1, présent sur la ligne 387A, qui provient d'une horloge 02, 164B. La lecture en mémoire par le commutateur 374B est commandée par une cadence de bit CF2, de fréquence plus élevée, qui est appliquée sur le conducteur 387B par l'horloge 02. La cadence de bit CF2 est normalement égale au double de CF1. Cependant, si on doit !:lultiplexer sur le câble trois STE/R séparés, ou plus, la

cadence CF2 est égale à 3 fois CF1, ou plus.

Il existe un mécanisme M, 378, attaqué par l'horloge de base 164, qui commande les commutateurs 374A

et 374B à l'aide de moyens indiqués par les lignes en poin-

tillés 376. Ces deux commutateurs sont commutés en synchro-

nisme mais, cormime on l'a indiqué, sont en opposition de phase. L'un charge une paire de mémoires tandis que l'autre lit le contenu de la seconde paire de mémoires, et

ainsi de sui'te De plus. les moyens de transmission sélecti-

ve 384 sont consrdes pa.-- une troisieme fréquence qui pro-

vient de l'horloge Cl, 1G4A. Chacun3 des horloges Cl, C2 et

M est commandée par l'horloge de base C3 164, et les fré-

quences sont divisées dlunîe Manière bien connue. Cependant, bien que les fréquences pour chacune des cormmandes puissent être différentes, elles présentent toutes une relation de

synchronisme par l' interdiair- de C. -

On va maintenant consldé-r la figure 19 et suppo-

ser, à titre d'exe-mpLe, que les deus STE/R sent en coinciden-

ce sur la $ru3tufe tour],ante. Bien entendu, ils ne coinci-

dent pas ?:io:nent, rfu fait qu'ils sont mutuellement espa-

250 1870

cés de 1800, mais ceci peut être pris en compte par l'élé-

ment de retard 160, comme on l'a expliqué précédemment.

Ainsi, le signal retardé 436 qui provient de A, sur la ligne 430, et qui est représenté par (A + Retard), est en phase avec le signal 438 qui provient de B, sur la ligne 432. Tous deux démarrent à TO et durent jusqu'à T2. Le rectangle compris entre les lignes 428 et 432 et les instants TO et T2 est hachuré pour indiquer une première paire de mémoires MIA, M1B, dans lesquelles ces deux signaux électriques de

balayage sont chargés. Les deux signaux électriques de bala-

yage suivants, 436' et 438', sont chargés dans les secondes

mémoires M2A, M2B.

Pendant que les seconds signaux électriques de

balayage sont chargés, les signaux 436 et 438 chargés pré-

cédemment sont déchargés, en séquence et à une cadence

double, pour donner les signaux 436A et 438A. Cette séquen-

ce se répète. Lorsque les secondes mémoires M2A et M2B sont chargées,-les deux signaux suivants sont ramenés vers les mémoires MlA et M1B, et ainsi de suite. Ainsi, pendant que deux signaux de balayage séparés sont enregistrés, de façon simultanée pour chaque degré de rotation, deux signaux de

balayage sont émis séquentiellement à une fréquence double.

Naturellement, les deux STE/R peuvent être simi-

* laires, auquel cas il est possible d'effectuer l'enregistre-

ment de diagraphie à une vitesse double, sans perte de détail, ou bien ils peuvent être différents (un à fréquence

élevée et un autre à fréquence basse), auquel cas on effec-

tue deux enregistrements de diagraphie séparés. Chacun des signaux électriques de balayage transmis peut être un signal électrique de balayage composite, obtenu en transmettant tout d'abord sélectivement un signal électrique de balayage

de haute fréquence, pour donner un balayage à courte dis-

tance, puis en transmettant sélectivement un signal électri-

que de balayage de fréquence inférieure, pour le balayage à plus longue distance. Ainsi, les deux signaux électriques de

balayage transmis pourraient provenir de quatre STE/R sépa-

rés, deux de fréquence élevée et deux de fréquence basse, et

ainsi de suite.

250 1870

En retournant maintenant à la figure 18, on note que les moyens de transmission sélective 384 ont pour but de faire en sorte que les deux signaux de balayage qui sont

lus à une cadence de bit double soient transmis séquentiel-

lement pendant la durée au cours de laquelle une paire de signaux d'émission/réception sont chargés en parallèle dans l'autre paire de mémoires. Naturellement, un seul de ces signaux 436A et 438A est lu à un moment donné. Par exemple, le commutateur 374B est connecté de la manière représentée à la paire inférieure de mémoires. Il peut 8tre souhaitable, par exemple, que le signal de la mémoire M2A soit transmis

en premier, et donc qu'il soit lu à la cadence de bit dou- ble et transmis à la ligne 342, dans le cible, par l'inter-

médiaire des moyens de transmission sélective 384, de la résistance 385 et de l'amplificateur 386. Lorsque ceci est terminé, le second signal de balayage, contenu dans la

mémoire M2B, commandé par les moyens de transmission sélec-

tive 384', est lu à la cadence de bit supérieure,et il est transmis d'une manière similaire à la ligne 342 dans le

câble. Au moment o ces deux signaux ont été lus complète-

ment, la paire suivante de signaux de réflexion a été char-

gée dans la paire supérieure de mémoires. Les commutateurs 374A et 374B sont alors actionnés, ce qui connecte les commutateurs d'entrée à la seconde paire de mémoires et les commutateurs de sortie à la première paire de mémoires,

et ainsi de suite.

Bien que deux signaux électriques de balayage seulement soient représentés sur les figures 16 et 18, on comprend évidemment que ceci ne constitue qu'un exemple non

limitatif. L'appareil peut donc etre développé pour trans-

mettre 3 ou 4 signaux électriques de balayage simultanés ou plus, en effectuant le chargement en mémoire à une première

fréquence, et la lecture en mémoire à une fréquence supé-

rieure dans un rapport 2, 3, 4, ou plus, et en transmettant

séquentiellement les signaux lus.

Les figures 15 à 19 illustrent l'utilisation de STE/R multiples, de façon qu'à chaque tour de la structure

tournante, on puisse enregistrer 2, 3, ou 4 fois plus d'in-

250 1870

formation, ou davantage, sans changement du système mécanique de base de la sonde. Ceci offre la possibilité d'effectuer un enregistrement de diagraphie à des vitesses supérieures, sans

perte d'information essentielle, et offre également la possi-

bilité d'effectuer des enregistrements de diagraphie multi-

ples à la même vitesse ou à une vitesse supérieure, four-

nissant davantage d'information.

On va maintenant considérer les figures 20A, 20B et 20C qui représentent trois circuits au moyen desquels deux signaux électriques de réflexion provenant de deux

STE/R, sur les lignes 48' et 46', sont commutés par le com-

mutateur émission/réception 50, et sont appliqués sur les lignes de sortie 48" et 46" pour être dirigés vers des amplificateurs séparés 152 et 154. L'un d'eux (figure 20A) est dirigé vers un élément de retard 160, comme on l'a

envisagé précédemment, pour amener les deux signaux en pha-

se. Les signaux sont ensuite superposés au moyen d'un réseau de résistances 162A et 162B, et ils sont ensuite

dirigés par l'amplificateur 180 vers le canal de transmis-

sion unique 178 du câble 20.

Comme on l'a mentionné précédemment, il serait souhaitable que les deux STE/R soient montés sur la même structure tournante, dans le même plan transversal, de façon à être synchrones, et qu'ils effectuent un balayage

en suivant deux lignes séparées, parallèles et très proches.

En additionnant les deux signaux, le signal résultant, qui serait la somme des deux, aurait un rapport signal/bruit plus élevé, et serait donc préférable à l'un ou l'autre des

signaux séparés.

La figure 20B représente un système similaire qui traite deux signaux de balayage de STE/R séparés, qui sont dirigés vers les amplificateurs 152 et 154 par les lignes 48" et 46". L'un de ces signaux passe par un élément de

retard 160, de façon que les deux signaux soient en phase.

Cependant, les signaux passent ensuite par des lodens de transmission sélective 156 et 158 dont les caractéristiques temporelles sont commandées au moyen d'une ligne 184 qui provient d'une horloge C, 164. Si les deux STE/R ont des

fréquences différentes, l'un d'eux est par exemple un trans-

ducte4r de fréquence élevée d'un type classique dont le -signal est par exemple appliqué sur la ligne 48" et l'autre

est un transduoteur de fréquence basse dont le signal élec-

trique de balayage est appliqué sur la ligne 46". Une partie du signal de balayage de fréquence supérieure qui dure au

moins aussi longtemps que le premier signal réfléchi prove-

nant de la paroi du sondage est alors transmise sélective-

ment en premier par les moyens de transmission 156, pour

être dirigée vers la ligne 178, dans le câble 20, par l'in-

termédiaire du réseau de résistances 162A et 162B, et de l'amplificateur 180. Les seconds moyens de transmission sélective 158 sont alors ouverts pour transmettre les réflexions éventuelles, arrivant ultérieurement à partir de plus grandes distances au-delà de la paroi du sondage. Le signal de balayage de fréquence inférieure est ensuite

-a;%smis vers la surface par la résistance 162B, l'amplifi-

:.eur 180 et la ligne 178. De cette manière, chaque STE/R

c:armi deux STE/R séparés peut fournir unie information vali-

de la plus adaptée à sa fréquence de fonctionnement, et le

sEpnal reçu total qui est transmis par le circuit de trans-

U.ssion unique 178 a une plus grande valeur que l'un ou

"'autre des signaux provenant de l'un ou l'autrFc des STE/R.

La figure 20C illustre un autre procédé de trai-

2[; tement de deux signaux de balayage de STE/R indépendants, qui passent par le commutateur émission/réception 150 et sont ensuite amplifiés par les amplifit.vteirs 152 et 154 et

sont dirigés veyr un multiplexsi.r 260 de forme classique.

Comme on le sa5L., lI multipLexeur combine alors ces deux

signaux indépendaJ-nts en découpant sor fa. les signaux analo-

giques en intervalles ourts qui son0 ônsuite transmis alternativement par le'plificaeur ataqe de ligne 180 et le canal de transmission 178'. A la surface, le signal multiplexé est ensuite dcM.ultiplexé dges le bloc 261, et les deux signaux d'orig.ine sone appl.iqus par les lignes

46"' et 48"' aux an liiateurs 262 et 264 et à un enregis-

treur 266.

Une bcrloge - i4 qui se trouve dans la sonde appli-

250 1870

que un signal de séquence au multiplexeur 260 par la ligne 184, ainsi qu'à la ligne 184" et au démultiplexeur 261, par

l'intermédiaire d'un conducteur de commande 184" du câble 20.

Ces signaux d'horloge synchronisent le déroulement des opé-

rations de multiplexage et de démultiplexage. On peut utiliser le multiplexeur avec des signaux

analogiques ou numériques. Les signaux analogiques sont nor-

malement émis vers un circuit échantillonneur-bloqueur et

sont ensuite échantillonnés à la cadence de l'horloge 164.

Leurs amplitudes-sont mesurées et converties en signaux numériques ayant un nombre de bits sélectionné, comme par exemple six bits. Ces mots numériques séquentiels de six bits chacun, provenant alternativement d'un STE/R et de l'autre, sont ensuite transmis sous la forme d'un train de

signaux numériques par le canal de transmission unique 178'.

Une action inverse se déroule dans le démultiplexeur, et le signal de sortie du démultiplexeur, sur les lignes 46"' et 48'" peut être reconverti en signaux analogiques, si on le

désire, ou peut être très utilement enregistré sous la for-

me de signaux numériques dans l'enregistreur 266. Le train de bits rapide peut être enregistré de façon satisfaisante sur des enregistreurs numériques, tels que des enregistreurs à bande ou à disque magnétiques, etc. D'autre part, on peut enregistrer les signaux analogiques de fréquence élevée

sous une forme analogique, sur une bande magnétique, présen-

tée par exemple sous la forme des cassettes vidéo bien connues. On décrira ceci de façon plus complète en relation

avec la figure 22.

On va maintenant considérer les figures 21A et 21B qui représentent des moyens par lesquels une paire de STE/R peuvent fournir des signaux électriques de balayage indépendants qui, après être passés par le commutateur

émission/réception 150, sont amplifiés par les amplifica-

teurs 152 et 154 et sont ensuite transmis par le câble 20, sur deux circuits de transmission analogiques séparés 186' et 188'. A la surface, les signaux transmis sur les deux lignes séparées sont convertis en signaux numériques par les convertisseurs analogique-numérique 268 et 270, qui

250 1870

donnent des signaux numériques qu'on peut ensuite enregis-

trer sur l'enregistreur 266, en vue d'une reproduction ultérieure. La figure 21B montre une manière selon laquelle on peut utiliser les données enregistrées sur l'enregis-

treur 266. Les deux signaux numériques sont lus par l'enre-

gistreur 266 et sont dirigés par deux lignes séparées 46i1

et 48"' vers un élément de retard 272, tel que celui repré-

senté sur les figures 20A et 20B, après quoi ces signaux sont additionnés au moyen d'une combinaison de résistances

274 et 276, et sont appliqués au dispositif de présenta-

tion, non représenté mais bien connu. Dans ce cas, on a enregistré des signaux provenant de deux STE/R de la même fréquence, on les a superposés et on a appliqué les signaux

superposés à un dispositif de présentation.

On va maintenant considérer la figure 22 qui représente un ensemble caractéristique d'enregistreurs et de dispositifs qu'on peut employer en surface pour utiliser le signal qui a été généré dans la sonde. Bien qu'on puisse enregistrer des signaux provenant de STE/R multiples, la

figure 22 représente le cas d'une paire de signaux numéri-

ques, comme des signaux d'amplitude et de distance de péné-

tration, qui sont multiplexés sur le câble. On voit sur la figure que La montée et la descente du câble 20 est mesurée par une roue 25 qui est entraînée par le mouvement du câble. En tournant, la roue fait tourner un codeur 350 qui

émet des signaux sous forme d'impulsions qui sont représen-

tatifs de l'angle de rotation de la roue 25. Le codeur 350 est un dispositif classique et il applique sur la ligne

350' un signal de sortie qui est dirigé vers un enregis-

treur magnétique numérique A, 266.

La figure 22 montre plusieurs types d'enregis-

treurs. L'un est un enregistreur magnétique 266. L'autre, qui porte la référence 352, est un enregistreur du type à oscilloscope. Ce dernier utilise des signaux analogiques,

comme les signaux électriques de balayage classiques.

L'enregistreur magnétique est généralement une unité à cassette de bande vidéo ou à disque, qui enregistre des signaux numériques de fréquences élevées. La figure 22 est basée sur l'hypothèse d'une transmission numérique avec deux

signaux multiplexés.

Les signaux sonores présents dans le canal de transmission par câble 342 passent directement du conducteur

342 vers un enregistreur magnétique 266. Le codeur de profon-

deur 350, connecté à l'enregistreur magnétique par le con-

ducteur 350', fournit une information qui correspond à la profondeur de la sonde. Le signal de synchronisation, ou l'impulsion de nord, provenant du compas, est séparé dans le séparateur de synchronisation, portant la référence 351, et

l'impulsion d'indication du nord est appliquée à l'enregis-

treur magnétique par la ligne 60". Ainsi, toute l'informa-

tion essentielle qui arrive par le canal de transmission est enregistrée dans l'enregistreur magnétique 266 et elle peut être reproduite ultérieurement pour récupérer le signal d'origine, en vue de sa présentation selon n'importe quel

mode parmi un certain nombre de modes différents.

Les deux signaux de balayage,quant à eux, sont dirigés vers le séparateur de synchronisation 351 par le conducteur 342'. Dans le séparateur, le signal sonore est séparé et est dirigé vers le démultiplexeur 354 par la ligne 316. Le signal de synchronisation qui est prélevé sur la ligne 342' est transmis par la ligne 318 pour commander la cadence de fonctionnement dV démultiplexeur, de façon qu'il

soit en synchronisme avec le multiplexeur dans la sonde.

Le démultiplexeur 354 est représenté sous la forme d'un commutateur synchrone qui transmet les signaux arrivant sur

la ligne 316 vers deux lignes séparées 316' et 318'.

Ainsi, les signaux numériques provenant de chacun des deux

STE/R sont ensuite appliqués à des convertisseurs numérique-

analogique individuels, portant respectivement les réfé-

rences 356 et 358. Les signaux de sortie individuels sont

ensuite prélevés par des lignes 316" et 3181" pour être dirî-

gés vers l'enregistreur à oscilloscope 352. qui est un enre-

gistreur très rapide qui est sensible aux fr+quences norma-

les des signaux électriques de balayage.

Dans un exemple possible pour les deux signaux séparéE, l'un d'eux est un signal de réflexion et l'autre

est;n signal de distance de pénétration. Ces signaux peu-

vent provenir d'un seul STE/R ou bien ils peuvent être pré-

levés à partir de deux STE/R séparés, un fonctionnant à fré-

quence élevée et l'autre fonctionnant à fréquence basse,

comme décrit précédemment. Il existe des moyens photographi-

ques classiques pour former les enregistrements de diagra-

phie, désignés par les références 360A et 360C, qui sont

resu.pectivement des enregistrements d'amplitude et de distan-

ce de pénétration.

Les signaux présents sur les lignes 316' et 318', qui proviennent du démultiplexeur 354, et qui sont des

signaux numériques individuels, peuvent également être enre-

g:strés directement sur l'enregistreur B, 266'. La diffé-

rence entre cet enregistreur 266' et l'enregistreur 266 consiste en ce que le signal enregistré sur l'enregistreur

magnétique 266 est un signal multiplexé qui, si on le dési-

re, peut être reproduit ultérieurement par l'intermédiaire

du démultiplexeur 354 et des convertisseurs numérique-analo-

4ique 356, 358, et présenté sous la forme d'enregistrements

de diagraphie individuels, etc. Au contraire, l'enregis-

sreur magnétique 366' comporte deux canaux, chacun d'eux enregistrant un signal numérique complet transmis par la sonde.

Il est bien entendu possible de transmettre éga-

lement les signaux analogiques proveneant des lignes 316" et 318" à un enregistreur magnétique analogique, tel que l'enregistreur 266-', en vue de leepregistrement et de la

reproduction ul-]trieure.

Bien qu'on ait indiqu por ta figure 22 que les deux signaux sont ces ignaux d'eip!i-%'ude et de distance de pénétration, il apparaït clairement que ces signaux peuvent être des signaux électriques de balayage complets, sous forme numérique, ou peuvent être des signaux électriques de balayage sous forme analogique, qui sont tranrsmis par deux lignes de transmission séparées, comme sur la figure 21A, On va nmai- ienant considérer la figure 23 qui

représente deux can-aux pour le traitement des signaux élec-

triques de balayage. Les signaux d'entrée sont prélevés dans la partie de sortie de la figure 15 et comprennent deux signaux de sortie 48" et 46" provenant du commutateur émission/réception 150. L'un de ces signaux est dirigé vers le bloc en pointillés 302 et l'autre est dirigé vers le bloc 302' qui est identique à tous égards au bloc 302. Cependant, aucun détail interne du bloc 302' n'est représenté, du fait que ces détails seraient identiques à ceux représentés dans

le cadre en pointillés 302.

En suivant le signal présent sur le conducteur 48", qui provient du commutateur émission/réception 150, on voit que le signal est amplifié par l'amplificateur 304 et est détecté dans le bloc 306. Du fait que le signal reçu

est généralement un signal électrique de fréquence très ële-

vée, il est nécessaire de traiter ce signal pour obtenir l'enveloppe qui est un signal analogique unidirectionnel de fréquence inférieure. Le signal détecté est celui qui est transmis de façon classique vers la surface. Le détecteur

306 est un élément classique de l'appareil de télé-observa-

tion qui existe à l'heure actuelle et il ne fait pas partie

de l'invention.

Le signal détecté, présent sur la ligne 324, retourne vers le canal "amplitude", vers l'amplificateur 308 et le détecteur de cr8te 310. Ce détecteur de crête détermine l'amplitude la plus élevée du signal reçu, et l'échantillonneur-bloqueur 312 enregistre temporairement l'amplitude du signal. Cette amplitude de crête qui est échantillonnée est ensuite appliquée à un convertisseur analogique-numérique 314, qui mesure l'amplitude avec six bits, et ce signal numérique est transmis au multiplexeur

320 par les lignes 316.

Simultanément, le signal présent sur la ligne 324 est également appliqué au détecteur 306 et au canal

"distance de pénétration", par la ligne 326. Le premier élé-

ment de ce canal est un amplificateur à gain variable 328.

La nécessité de ce dernier résulte du fait que le signal

reçu devient de plus en plus faible, en fonction de la dis-

tance sur laquelle il s'est propagé dans la paroi rocheuse et à partir de celle-ci. Par conséquent, le signal est amplifié dans un amplificateur qui procure un gain ou une amplification qui croit au fur et à mesure de la croissance du temps de propagation de l'impulsion et de son signal réfléchi. Ainsi, même à l'extrémité la plus éloignée de son chemin, l'amplitude du signal réfléchi provenant d'un défaut

ou d'un obstacle sera suffisamment grande pour être mesurée.

Dans le procédé utilisé pour déterminer l'instant

d'arrivée précis, le signal amplifié qui provient de l'am-

plificateur 328 est appliqué à un différentiateur 330 et à

un comparateur 332.

Le compteur 344 est commandé par le signal de

synchronisation présent sur la ligne 184. Le compteur four-

nit deux fréquences différentes F1 et F2. La fréquence élevée Fl commande le convertisseur analogique-numérique 314 et le

compteur 322. La fréquence inférieure F2 commande le multi-

plexeur 320, qui commande lui-même les deux signaux à six bits présents sur les lignes d'entrée 316 et 318. Les lignes

316 acheminent le signal à six bits qui provient du conver-

tisseur analogique-numérique 314. Les lignes à six bits 318 acheminent le signal provenant du compteur 322, qui a compté le temps écoulé jusqu'à la réflexion, exprimé par une valeur binaire. On dispose ainsi sur un canal, c'est-à-dire la ligne 324, d'une mesure de "l'amplitude" du signal, et sur l'autre canal, c'est-à-dire la ligne 326, d'une mesure du temps de propagation, ou distance de pénétration. Ces deux

nombres binaires à six bits sont ensuite transmis séquen-

tiellement à un convertisseur parallèle-série 334. Dans ce dernier, les mots à six bits en parallèle sont convertis en

mots série à six bits, et ils sont transmis à l'amplifica-

teur d'attaque de ligne 340 et au canal 342 du câble.

Le multiplexage s'effectue en échantillonnant alternativement l'un ou l'autre des blocs 314 et 322, qui correspondent à chacun des déclenchements séparés du signal sonore. Ainsi, pour chaque émission produite par l'action des générateurs d'impulsions de la figure 15, on obtient

deux nombres binaires à six bits qui sont transmis alterna-

250 1 870

tivement vers le câble 342 par l'intermédiaire du conver-

tisseur parallèle-série 334. La commutation est accomplie par le dispositif de commande de transmission sélective 315 par l'intermédiaire des conducteurs 348A et 348B. De plus, si un second signal de balayage est appliqué par la ligne

46" au circuit de traitement de signal 302', le même dispo-

sitif de commande de transmission sélective, ou élément de commutation, 315, applique également des signaux par les

conducteurs 348A' et 348B'.

Le signal de compas arrive par la ligne 60', à partir du compas 60, comme le montre la figure 15, et il

est appliqué à l'amplificateur 340, ainsi qu'à l'amplifica-

teur 340' par l'intermédiaire du conducteur 60". L'amplifi-

cateur 340' amplifie le signal de sortie du second circuit de traitement de signal et il applique son signal de sortie au câble par le.conducteur 342'. Comme il est représenté, il y a deux canaux de transmission 342 et 342', et chacun

d'eux achemine le signal de sortie d'un STE/R différent.

On va considérer à nouveau le circuit de traite-

ment de signal qui se trouve dans le bloc en pointillés 302. Si un seul signal de balayage est présent sur la ligne d'entrée 48", ce signal emprunte deux chemins: l'un passant par la branche d'amplitude et l'autre passant par la branche de distance de pénétration. Dans un mode de fonctionnement, les deux mesures d'amplitude et de distance de pénétration sont effectuées sur le signal électrique de balayage du même transducteur. Comme on l'envisagera en relation avec les figures 4A et 4B, lorsqu'on utilise deux STE/R, l'un de fréquence élevée et l'autre de fréquence basse, on peut combiner les deux signaux électriques de balayage en un signal de balayage composite qui, dans la partie initiale est enregistré par le STE/R de fréquence élevée et, dans la partie finale, est enregistré par le

STE/R de fréquence basse.

On voit donc clairement que dans un second mode.;

de fonctionnement, utilisant un signal électrique de bala-

yage composite, le canal d'amplitude peut fournir une infor-

mation d'amplitude provenant de la partie initiale, tandis

O 1 870

que l'information de distance de pénétration provient de la

partie finale.

Dans un troisimèrne mode de fonctionnement, on effectue une première paire de mesures d'amplitude et de distance de pénétration à partir de la partie initiale. On remet ensuite à zéro les éléments de mesure le la figure 23, et n répète l'opération dans la partie initiale du signal

éle itrique de balayage composite.

On envi3age ainsi l'utilisation de deux transduc-

1i teurs, à savoir un de fréquence élevée pour fourn-ir l'ampli-

tude pour le pren.ier réflecteur, c'est-à-dire la paroi du sondage, et un autre de fréquence inférieure pour fcurnir le

temps de propagation qui 'correspond à la distance de péné-

tration. En utlis?]t les commutateurs 324' dans la ligne 326 et 324" dans 7a ligne 46:', avec l'élément de connexion -341, il est posnib!e dîtiliser un transducteur de fréquence el evée sur ia ligne 46':, ds façon que ja mestire de distance de pénétration qui est fair;e dans le circuit de traitement cie signal 302 cqrresponde à!a distance' ce pénétrationl du t:ansducteur de úrécuence i érieure tandis que l'amplitude

o-rrespcnd au transduot.e-2- de fréquence supérieure.

On a indiqué arocedemment que par l'utilisation de moyens de validation ou de transmission sélective, on pouvait faire fonctionn.r squentiellement un transducteur de fréquence levée et,.n transducteur de fréquence basse sur un seul canai de tr-,nsmissiono Da. ces conditions, un tel signal com::osite sur la ligne 48; iournit iespectivement les mesures d'aïarlitude et de disLi-a:ce.-e pénétration à partir des deux transdcteurs 9 sans lea commctateurs 324'

et 324".

On a reprf-senté s..r la figuAre. 23 une paire de com-

mutateurs 324' et '4-'.fvec les co..-mutateu:s représentés,

un seul signal électrique ce balayage present su: le conduc-

teur 48" peut etre connec-';é aux deux canaux d' taplitude et

de distance de pénétration, 32z. 326 dvu circuit de traite-

ment 302. Dans un -autre m.ode de foarctiennement, on place le commutateur 32: -t.' le;conducteur iC3 ce qui est également la position du:..?::3ita! 24": ce qui fait que ie signal

250 1870

électrique de balayage présent sur la ligne 46" est dirigé vers le canal de distance de pénétration tandis que la ligne 48" va vers le canal d'amplitude du circuit de traitement 302. Bien que la figure 15 représente un circuit de traitement capable d'émettre et de recevoir deux signaux sonores à partir de deux transducteurs respectifs 46 et 48, il est évident qu'on peut utiliser le même appareil avec un

commutateur émission/réception 150' (figure 24), pour accep-

ter 3 ou 4 signaux séparés, ou plus, comme les deux signaux présents sur les conducteurs 46' et 48'. De plus, chacun de ces transducteurs uniques peut être combiné de la manière mentionnée précédemment, de façon que deux transducteurs fournissent conjointement une paire de signaux d'amplitude

et de distance de pénétration. Ainsi, pour transmettre qua-

tre signaux de ce type sous forme numérique, sur une seule

ligne de transmission, on pourrait utiliser huit transduc-

teurs séparés, soit quatre de fréquence élevée et quatre de

fréquence basse, et ainsi de suite.

De plus, la figure 23 montre que deux transduc-

teurs séparés appliquent des signaux sur les lignes 48" et 46", et chacun d'eux pourrait être constitué par les signaux de balayage transmis sélectivement provenant d'une paire de

transducteurs de fréquence élevée et de fréquence basse.

On va maintenant considérer la figure 24 qui représente une version modifiée de la figure 23. En bref, on voit sur la figure 24 six STE/R qui sont désignés par les lettres A, B, C, D, E et F. Tous ces STE/R sont connectés à un commutateur émission/réception 150A qui commande tous les signaux réfléchis sur les conducteurs qui sont désignés par les références HF1, LF1, HF2, LF2, HF3, et LF3, etc. En d'autres termes, il y a six transducteurs ou plus, dont

* trois sont des transducteurs de fréquence élevée, qui pro-

duisent des mesures d'amplitude, de la manière représentée pour le canal d'amplitude du bloc 302. Les trois autres transducteurs sont des transducteurs de fréquence basse, et leurs signaux passent par des circuits qui correspondent à

la chaîne de distance de pénétration du bloc 302 de la figu-

re 23.

Du fait que les signaux d'amplitude sont prélevés à partir de l'émission à courte distance, c'est-à-dire à partir de la paroi du sondage, ils sont tous multiplexés ensemble par le multiplexeur 320A. Tous les signaux de fré- quence basse de distance de pénétration sont multiplexés par le multiplexeur 320B. Tous les signaux qui entrent dans les multiplexeurs 320A et 320B sont maintenant des signaux

numériques. Ils sont commandés par le signal d'horloge pré-

sent sur la ligne 184, qui est appliqué aux deux multiple-

xeurs par le conducteur 184A. Ce signal d'horloge est égale-

ment appliqué au convertisseur parallèle-série 334'.

Le convertisseur parallèle-série accomplit deux

fonctions: il enregistre chacun des six signaux qui pro.

viennent des deux multiplexeurs et il présente les bits en sortie en ordre série. De plus, au moyen d'un commutateur 391, il lit tous les signaux provenant du multiplexeur 1

(320A), puis il commute et lit les signaux provenant du mul-

tiplexeur 2 (320B), puis du multiplexeur 1, et ainsi de sui-

te. Naturellement, les trois paires de signaux peuvent tre lus et transmis selon d'autres combinaisons. Le signal de sortie du convertisseur parallèle-série est ensuite appliqué à l'amplificateur/émetteur de ligne 340, et à un seul canal

de transmission 342 dans le câble 20.

Bien que la figure 24 montre que deux STE/R sépa-

rés, tels que ceux correspondant à HF1 et LF1, définissent conjointement une paire de données, les six STE/R représen-

tés ne chargent même pas complètement un seul canal de transmission. Une autre manière de traiter les STE/R individuels consiste à procéder de la manière indiquée sur la figure 23, en ne connectant pas le cavalier 341, auquel cas le canal

d'amplitude comme le canal de distance de pénétration trai-

tent le signal provenant d'un seul STE/R. Ainsi, le signal qui provient de la ligne 48" est dirigé vers les deux lignes 324 et 326, et un autre signal provenant du STE/R 46 est dirigé par la ligne 46" vers le second circuit de traitement

302'. Avec ce format, un canal de transmission ne peut accep-

ter que quatre STE/R.

On va maintenant retourner aux figures 4A et 4B.

On y voit deux STE/R 46 et 48. L'un d'eux 46, est un trans-

ducteur de fréquence élevée (qui peut être dans la gamme de 0,75 à 1,25 MHz), tandis que le transducteur 48 est un transducteur de fréquence inférieure (qui peut être dans la gamme de 250 kHz à 850 kHz). Ils émettent des faisceaux d'information sonore respectifs, 16 et 32. On sait que le faisceau de fréquence supérieure a une plus courte distance de pénétration dans un milieu liquide ou solide. De façon correspondante, les faisceaux de fréquence inférieure ont

une plus grande distance de pénétration.

La plage utile optimale du STE/R de fréquence éle-

vée est la plage ZA, 100, tandis que pour le STE/R de fré-

quence inférieure, la plage optimale est ZB. Ainsi, en uti-

lisant les deux, on obtient une plage utile beaucoup plus grande, ZA + ZB. La figure 4B montre la séquence temporelle

de validation dans laquelle la première fenêtre de valida-

tion 116 sur la ligne 134 laisse passer le signal électrique de balayage de fréquence élevée, de TO à TS, tandis que la seconde fenêtre 122, sur la ligne 136, laisse passer le signal électrique de balayage de fréquence basse, à partir

de l'instant TS.

Bien que ceci ne soit pas représenté, les paires

multiples de nombres qui sont transmises à partir de la figu-

re 24 sont acheminées vers la surface par le conducteur 342, en compagnie du signal d'horloge appliqué aux multiplexeurs 320A, 320B, acheminé par le conducteur 184B. En surface, les signaux numériques sont démultiplexés, convertis en

signaux analogiques et enregistrés ou présentés.

Ce qu'on vient de décrire consiste fondamentale-

ment en un système de STE/R multiples, dans un appareil

d'exploration sonore de sondage, ou un appareil de télé-

observation de sondage, qui comporte plusieurs dispositifs à transducteur, grâce auquel la combinaison de signaux de balayage provenant des différents STE/R peut fournir une information de plus grande valeur, de façon plus effective

et plus efficace qu'il n'est possible avec un seul STE/R.

Les STE/R multiples peuvent bien entendu être dis-

posés les uns par rapport aux autres selon un réseau avec différentes orientations en azimut dans un plan horizontal, ou selon un réseau vertical dans un plan vertical, ou selon des combinaisons de plusieurs plans horizontaux et/ou de

plusieurs plans verticaux, comme on l'a décrit de façon com-

pl J;.;.

Lorsqu'on utilise les expressions "fréquence éle-

vée' et "fréquence basse" pour caractériser les propriétés

des transducteurs, ces expressions signifient que les trans-

ducteurs ont des fréquences naturelles d'oscillation dans des gammes respectives d'environ 0;5 àa environ 1,5 MHz, et

d'environ 75 à environ 750 kHz.

On a également décrit un groupe de modes de réa-

lisation d'un appareil destiné à traiter des signaux élec-

triques de balayage emalogiques multiples, détectés dans la sonde, obtenus au moyen de STE/R multiples montés sur la

structure tournante. On peut traiter ces signaux d'un cer-

-1n nombre de manière3 qui ont été représentées et décri-

Ans et les transmettre à la surface. On peut effectuer ceci au moyen d'un câble de diagraphie normal à un seul canal, ou d'un câble de diagraphie multicenal, ou d'un cable de diagraphie perfectionné, qui peut être capable d'assurer une transmission X très haute fréquence, commle par l'utilisation de canaux à cnble coaxial ou de canaux à fibres optiques, etc.

Bien qu:on ai décrit l'utilisation de STE/R mul-

tiples lorsqu'ils sont placs duans un rl -an transversal com-

mun sur la structure tou.rnante, l'aparei de l'inv--,ention et le procédé de mise en oeuvre sonr gaiement valides pour

n'importe quel type de lE/R multiples lorsqu'ils sont pla-

cés dans des réseaux verticaux ou dans des réseaux circon-

férentiels, ou selon nimporte quelle combinaison des deux.

On a décrit et représenté des procédés et des appareils pour traiter des signaux électriques de balayage multiples,.afin de pouvoir les transmettre vers la surface

au moyen de canaux de transmission à basse fréquence dispo-

nibles à l'heure a-%tuelle, mais on pourrait naturellement transmettre ces signaux vers la surface sans traitement, lorsque le câble comporte un ou plusieurs canaux de haute fréquence et lorsque le même traitement est effectué à la surface. Ce qu'il importe de noter est que le traitement est important dans l'utilisation des signaux électriques de balayage multiples, qu'ils soient effectués dans la sonde ou à la surface. Il est également important en tant que base de la transmission sur des canaux de basse fréquence. De ce fait, lorsqu'on parle de traitement des signaux électriques de balayage, on entend indifféremment un traitement dans la

sonde ou à la surface, selon ce qui convient.

L'invention offre la possibilité de former des images tridimensionnelles de la réponse de la roche qui entoure le sondage. On considère que ce principe présente de l'intérêt dans l'application à n'importe quel paramètre de diagraphie pour lequel on peut focaliser un faisceau et

définir sa direction.

Il va de soi que de nombreuses autres modifica-

tions peuvent être apportées aux dispositifs et aux procé-

dés décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'in-

vention.

250 1870

Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Procédé dans lequel on utilise un appareil

pour enregistrer des données obtenues à partir d'opéra-

tions de balayage cycliques, accomplies de manière angu-

laire sur la paroi d'un sondage, au moyen d'une sonde

(30) ayant une structure tournante (34), à chaque pro-

fondeur parmi un ensemble de profondeurs différentes, et dans lequel on détecte des paramètres souterrains au cours de chaque cycle de balayage au moyen d'un premier système transducteur émetteur/récepteur (STE/R) (46) qui est monté sur la structure tournante, caractérisé en ce que, en outre, (a) on place au moins un second STE/R (48) selon une relation géométrique sélectionnée par rapport au premier STE/R, sur la structure tournante; (b) on fait

fonctionner lesdits au moins deux STE/R de façon à ef-

fectuer une action de balayage pour obtenir au moins deux

signaux électriques de balayage, soit un à partir de cha-

cun des STE/R; et (c) on utilise lesdits au moins deux

signaux électriques de balayage.

2. Procédé selon la revendication 1, pour la dia-

graphie volumétrique d'un sondage foré dans la terre, caractérisé en ce que: on engendre dans le sondage, au premier STE/R, un premier signal ayant une fréquence f; on engendre dans le sondage,au second STE/R, un second signal ayant une fréquence f2 qui est différente de fl; on enregistre des premières réponses provenant du premier signal, au second STE/R; et on enregistre des secondes

réponses provenant du second signal, au premier STE/R.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en outre, on engendre dans le sondage, au premier STE/R, un premier signal ayant une fréquence f1

et on dirige ce premier signal dans une plage horizonta-

le de 3600; au second STE/R décalé verticalement, on

engendre dans le sondage un second signal ayant une fré-

quence f2 qui est différente de f1 et on dirige ce second

signal dans une plage horizontale de 3600; et on enre-.

gistre les signaux réfléchis à partir du premier signal au second STE/R décalé et les signaux réfléchis à partir

250 1870

du second signal au premier STE/R.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on change l'une ou l'autre des fréquences f1 ou f2, ou les deux, à partir de la surface, pendant que les moyens pour engendrer et les moyens d'enregistrement sont dans le sondage, et on engendre les signaux ayant les

fréquences ainsi changées.

5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise des moyens (160, 162) pour retarder l'un des signaux électriques de balayage d'un intervalle de temps sélectionné, par rapport à l'autre, de façon que

les deux signaux soient en phase, et pour ajouter le si-

gnal retardé à l'autre signal électrique, afin d'obtenir

un signal de somme, et des moyens (180, 178) pour trans-

mettre ce signal de somme vers la surface.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits au moins deux STE/R (>46, 48) ont la même fréquence et l'intervalle de temps de retard est fonction de la relation angulaire entre les premier et

second STE/R.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits au moins deux STE/R (46, 48) ont des fréquences différentes, et on emploie des moyens (156, 158) pour définir le temps de validation et le temps d'invalidation desdeux signaux électriques de balayage

avant de les additionner ensemble.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le STE/R qui a la fréquence la plus élevée est validé pendant un premier intervalle de temps court; puis il est invalidé et c'est le STE/R de fréquence inférieure

qui est validé.

9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise lesdits au moins deux signaux électriques de balayage, caractérisé en ce que: (a) on traite lesdits au moins deux signaux électriques de balayage analogiques, en préparation de la transmission vers la surface par au moins un premier canal de signal électrique analogique; (b) on combine les deux signaux électriques de balayage analogiques; et (c) on émet les deux signaux électriques de balayage analogiques combinés et simultanés, par le prmier canal de signal électrique analogique, dans le câble, vers la surface, et on utilise en surface les

premier et second signaux électriques de balayage analo-

giques transmis.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé

en, ce qu'on combine les deux signaux électriques de ba-

layage après que l'un ou l'autre d'entre eux a été re,

ardé jusqu'à ce que les deux signaux électriques de ba-

layage, au moins, soient en phase.

11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel

on utilise les deux signaux électriques de balayage ana-

logiques simultanés, au moins, caractérisé en ce que:

(a) on retarc l'un des deux signaux électriques de ba-

layage jusqu'à ce que les deux soient en phase; (b) on applique séquentiellement une impulsion d'émission à un premier des deux STE/R, au moins, puis à l'autre, de façon qu'un seul émette à un moment donné; et (c) on

transmet séquentiellement vers la surface les deux si-

gnaux électriques de balayage, au moins, provenant des

deux STE/R, au moins.

12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel les deux STE/R, au moins, ont des fréquences différentes, caractérisé en ce que, en surface, on utilise des séries alternées de signaux électriques de balayage provenant des deux STE/R différents, au moins, pour obtenir deux

enregistrements de diagraphie séparés.

13. Procédé selon la revendication 1, dans lequel

on utilise les deux sigraux électriques de balayage ana-

logiques simultanés, au moins, caractérisé en ce que: (a) on traite et on combine les deux signaux électriques de balayage analogiques, au moins, en préparation de la

transmission vers la surface par un premier canal de si-

gnal électrique analogique, au moins; (b) et on transmet vers la surface les deux signaux électriques de balayage analogiqtes, simultanés, différents et combinés, par le

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premier canal de signal électrique analogique dans le

câble, et on utilise en surface le signal combiné trans-

mis.

14. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à combiner les deux signaux électriques de balayage en procédant de la manière suivante: (a) on retarde l'un

ou l'autre des deux signaux électriques de balayage jus-

qu'à ce que les deux signaux électriques de balayage, au moins, soient en phase; (b) on échantillonne les signaux électriques de balayage analogiques à des intervalles

sélectionnés; (c) on charge séquentiellement les échan-

tillons dans une ligne à retard à couplage de charge ayant une cadence de transmission sélectionnée; et (d) on lit les échantillons séquentiels dans la ligne à retard à

couplage de charge et on convertit les échantillons sé-

quentiels en un signal analogique.

15. Système de diagraphie pour un sondage, desti-

né à fournir au moins un premier signal électrique de balayage, à partir d'opérations de balayage cycliques accomplies de façon angulaire sur la paroi d'un sondage au moyen d'une sonde (30) qui comporte une structure tournante (34), à chaque profondeur parmi un ensemble de

profondeurs différentes, dans lequel on détecte des para-

mètres souterrains pendant chaque opération de balayage au moyen d'un premier et unique système transducteur émetteur/récepteur (STE/R) (46), caractérisé en ce qu'il comporte en outre: (a) au moins un second STE/R (48)

présentant une relation géométrique sélectionnée par rap-

port au premier STE/R, destiné à balayer la paroi du son-

dage et à fournir au moins un second signal électrique de balayage; et (b) des moyens destinés à utiliser les deux signaux électriques de balayage, au moins, provenant des deux STE/R, au moins, et à donner une présentation des

paramètres détectés.

16. Système selon la revendication 15, caractérisé

en ce que le premier STE/R (46) est monté à un point sé-

lectionné dans un plan transversal sélectionné sur la

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structure tournante; et le second STE/R (48) est monté

sur cette structure tournante dans ledit plan sélection-

né en étant décalé d'un angle d'azimut sélectionné par

rapport au premier STE/R.

17. Système selon la revendication 15, caractérisé en ce que les seconds STE/R sont au nombre de N-1, ce qui fait un total de N STE/R, chacun d'eux étant monté dans une position d'azimut sélectionnée, uniformément espacée par rapport aux autres, et chacun d'eux produisant des

signaux électriques de balayage sous l'effet de ses ba-

layages, ce qui donne un total de N signaux électriques

de balayage.

18. Système selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend un second ensemble de N STE/R dans un plan transversal, parallèle au premier ensemble de N STE/R et décalé longitudinalement par rapport à celui-ci, chaque STE/R du second ensemble de STE/R étant espacé par

rapport à un STE/R du premier ensemble et aligné longi.tu-

dinalement avec lui.

19. Système selon la revendication 15, caractérise en ce que le premier STE/R est monté sur la structure tournante à un premier azimut Sélectionn*, et le second STE/R, au moins, est monté sur la structure tournante au

même premier azimut, mais en étant décalé longitudinale-

ment d'une distance sélectionnée par rapport au premier

STE/R.

20. Système selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier ensemble (226A-226C) d'au moins trois STE/R, uniformément espacés en direction verticale dans un plan radial vertical et comprenant des

moyens pour produire un faisceau d'énergie sonore de for-

me déterminée; des moyens destinés à incliner électroni-

quement le faisceau de forme déterminé, d'un angle sé-

lectionné d'un côté ou de l'autre de la perpendiculaire à l'axe de rotation; un second ensemble (228A-228C) d'au

moins trois STE/R, similaire au premier ensemble et es-

pacé longitudinalement d'une distance sélectionnée, au-

dessus ou au-dessous du premier ensemble; et des moyens

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destinés à régler les angles des faisceaux de forme dé-

terminée de façon que leurs axes rencontrent le plan mé-

diateur de la ligne joignant les deux ensembles à une

distance sélectionnée du plan des STE/R.

21. Procédé pour la diagraphie volumétrique d'un sondage foré dans la terre, caractérisé en ce que: (a) on dirige vers l'extérieur du sondage, dans la formation environnante, un faisceau d'énergie ayant une première direction et un premier azimut; (b) on reçoit un signal représentatif de la réponse du faisceau de l'opération

(a) à partir d'au moins un point situé dans la forma-.

tion; (c) on dirige vers l'extérieur du sondage, dans la formation environnante, un faisceau d'énergie ayant une seconde direction et un second azimut; et (d) on reçoit un second signal représentatif de la réponse du faisceau de l'opération (c), à partir d'au moins un point situé dans la formation, à une position différente de celle du

point de l'opération (b).