FR2532058A1 - Appareil et procede de diagraphie acoustique et procede de reduction du bruit du aux ondes de compression et de stoneley - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL ET UN PROCEDE D'ETUDE PAR DIAGRAPHIE DES CARACTERISTIQUES D'UNE FORMATION DE TERRAIN ENTOURANT UN PUITS. L'APPAREIL COMPORTE UNE SOURCE 12 D'ONDES BIPOLAIRES DE CISAILLEMENT CONSTITUEE DE DEUX PLAQUES PIEZOELECTRIQUES, DONT LES POLARISATIONS SONT OPPOSEES, RELIEES ENTRE ELLES PAR LEURS SURFACES PLATES. UN DISPOSITIF 24 APPLIQUE DES IMPULSIONS ELECTRIQUES AUX DEUX PLAQUES AFIN DE LES FAIRE VIBRER DANS UNE DIRECTION PERPENDICULAIRE A LEURS LONGUEURS POUR ENGENDRER DANS UN FLUIDE 18 CONTENU DANS LE SONDAGE 20, UNE ONDE POSITIVE DE COMPRESSION DANS UN PREMIER SENS ET UNE ONDE NEGATIVE SIMULTANEE DE COMPRESSION DE SENS OPPOSE, CES DEUX ONDES INTERFERANT POUR PRODUIRE UNE ONDE BIPOLAIRE DE CISAILLEMENT DANS LE TERRAIN 22 ENTOURANT LE PUITS. DOMAINE D'APPLICATION : DIAGRAPHIE ACOUSTIQUE DE PUITS DE PETROLE ET DE GAZ.

Description

L'invention concerne d'une manière générale la

diagraphie de puits, et plus particulièrement la diagra-

phie de puits par ondes acoustiques de cisaillement.

Dans la diagraphie acoustique de puits, il est courant de mesurer la vitesse d'ondes de compression dans des formations de terrain entourant des sondages Un appareil classique de diagraphie de vitesse d'ondes de compression comprend une sonde cylindrique de diagraphie pouvant être suspendue dans un fluide contenu dans le sondage, une source reliée à la sonde afin de produire des ondes de compression dans le fluide du sondage, et un ou plusieurs détecteurs connectés à la sonde et espacés de la source d'ondes de compression afin de détecter des ondes de compression dans le fluide du sondage Une onde de compression produite par la source dans le fluide du

sondage est réfractée dans la formation souterraine entou-

rant ce sondage Elle se propage à travers une partie de la formation et est renvoyée par réfraction dans le fluide du sondage, en un point adjacent au détecteur, et elle est alors détectée par celui-ci Le rapport de la distance comprise entre la source et le-détecteur au temps passé entre l'émission et la détection de l'onde de compression

donne la vitesse de l'onde de compression dans la formation.

La distance entre la source et le détecteur est habituellement fixe et connue, de sorte que la mesure du temps entre l'émission et la détection des ondes de compression est

suffisante pour déterminer la vitesse des ondes de compres-

sion dans la formation Pour une plus grande précision, cette distance est habituellement très supérieure aux dimensions de la source ou du détecteur Une information importante pour la production de pétrole et de gaz à

partir de formations souterraines peut être obtenue à par-

tir des vitesses des ondes de compression dans de telles formations. Lorsqu'une onde de compression produite par une source placée dans le fluide du sondage atteint la paroi

de ce dernier, elle produit une onde de compression ré-

fr.actée dans la formation souterraine encaissante, comme décrit précédemment De plus, elle produit également une

onde de cisaillement réfractée dans la formation souter-

raine encaissante et des ondes guidées qui parcourent le fluide du sondage et la partie de la formation adjacente au sondage Une partie de cette onde de cisaillement est renvoyée par réfraction dans le fluide du sondage sous la forme d'une onde de compression et elle atteint le détecteur qui se

trouve dans la sonde de diagraphie et qui détecte aussi les ondes guidées.

Toute onde faisant partie des trois types d'ondes détectées par le détecteur peut être appelée une arrivée: les arrivées d'ondes de compression constituées des ondes de compression engendrées dans le fluide du sondage par réfraction des ondes de compression parcourant la formation, les arrivées

d'ondes de cisaillement constituées par les ondes engen-

drées par réfraction des ondes de cisaillement dans la for-

mation, et les arrivées d'ondes guidées dues aux ondes guidées Ainsi, le signal détecté par le détecteur est un signal complexe qui comprend l'arrivée d'une onde de compression, l'arrivée d'une onde de cisaillement et les arrivées d'ondes guidées Dans des formations de terrain, les ondes de compression se déplacent plus rapidement que les ondes de cisaillement et ces dernières parcourent habituellement la formation plus rapidement que les ondes guidées Par conséquent, dans le signal complexe détecté par le détecteur, l'arrivée de l'onde de compression est la première arrivée, l'arrivée de l'onde de cisaillement est la deuxième arrivée et les arrivées des ondes guidées sont les dernières arrivées Lors de la mesure de la

vitesse d'ondes de compression dans la formation, l'inter-

valle de temps entre l'émission des ondes de compression et la détection de la première arrivée détectée par le détecteur donne le temps approximatif de parcours de l'onde de compression réfractée dans la formation Par

conséquent, les arrivées ultérieures de l'onde de cisaille-

ment et des ondes guidées n'affectent pas la mesure de la

vitesse de l'onde de compression dans la formation.

En plus de parcourir une distance verticale, dans la formation, à peu près égale à la distance comprise entre la source et le détecteur, l'onde de compression parcourt également de faibles distances dans le fluide Le temps supplémentaire demandé pour parcourir ces courtes distances introduit des erreurs dans la diagraphie de vitesse Pour réduire de telles erreurs, les appareils classiques de

diagraphie utilisent au moins deux détecteurs espacés ver-

ticalement l'un de l'autre le long du sondage L'intervalle de temps entre les détections réalisées par les deux détecteurs est mesuré, plutôt que l'intervalle de temps entre l'émission et la détection Le rapport de la distance entre les deux détecteurs à cet intervalle de temps donne la vitesse de l'onde de compression Etant donné que l'onde

de compression parcourt des distances courtes approximati-

vement égales dans le fluide du sondage avant d'atteindre les deux détecteurs, l'intervalle de temps entre les détections réalisées par les deux détecteurs constitue une mesure plus précise du temps réel de parcours dans la formation Par conséquent, l'utilisation de deux détecteurs

et la mesure du temps compris entre les détections réali-

sées par ces deux détecteurs donne une vitesse plus pré-

cise de l'onde de compression D'autres effets parasites tels que des variations de dimension du sondage et une

inclinaison de la sonde peuvent être réduits par des dis-

positifs classiques L'un de ces dispositifs est décrit dans "Log Interpretation", volume 1 Principes, Schlumberger Limited, New York, N Y 10017, édition de 1972, pages

37-38.

Il est bien connu qu'une diagraphie de vitesse

d'ondes de cisaillement peut également donner une informa-

tion importante pour la production de pétrole et de gaz à partir de formations souterraines Le rapport de la vitesse de l'onde de cisaillement à la vitesse de l'onde de compression peut révéler la lithologie rocheuse des formations souterraines Le diagramme de vitesse d'ondes de cisaillement peut également permettre la conversion de sections de temps d'ondes sismiques de cisaillement en sections de profondeur Le diagramme d'une onde de cisaillement est également utile pour déterminer d'autres caractéristiques importantes des formations de terrain, telles que la porosité, la saturation en fluides et la

présence de fractures.

La source classique de diagraphie d'ondes de compression et les ondes de compression qu'elle produit dans le fluide du sondage sont symétriques par rapport à l'axe de la sonde de diagraphie Lorsque de telles ondes

de compression sont réfractées dans la formation souter-

raine encaissante, les amplitudes relatives des ondes réfractées de cisaillement et de compression sont telles qu'il est difficile de distinguer la dernière arrivée d'onde de cisaillement de l'arrivée précédente d'une onde de compression et des réverbérations provoquées, dans le sondage, par réfraction de l'onde de compression dans la formation Il est donc difficile d'utiliser une source symétrique classique d'ondes de compression pour effectuer une diagraphie de vitesse d'ondes de cisaillement Des techniques de corrélation ont été utilisées pour extraire l'arrivée de l'onde de cisaillement du train complet d'ondes acoustiques enregistrées De telles techniques exigent cependant, habituellement, un traitement de données par l'utilisation d'un ordinateur, de sorte que les vitesses d'ondes de cisaillement ne peuvent être utilisées pour la formation directe de diagrammes Il peut également

être difficile d'extraire l'arrivée de l'onde de cisaille-

ment si elle est proche, dans le temps, de l'arrivée de

l'onde de compression.

Des sources asymétriques d'ondes de compression ont été développées pour réaliser une diagraphie de vitesse d'onde de cisaillement En utilisant de telles sources, on peut donner à l'amplitude de l'arrivée de l'onde de cisaillement une valeur sensiblement supérieure à celle de l'arrivée de l'onde de compression En réglant le niveau

de déclenchement des dispositifs de détection et d'enre-

gistrement afin de réaliser une discrimination par rapport à l'arrivée de l'onde de compression, on détecte l'arrivée de l'onde de cisaillement comme première arrivée Il est ainsi possible de déterminer le temps de parcours des ondes de cisaillement dans la formation et donc la vitesse des ondes de cisaillement Des sources asymétriques sont décrites dans la demande de brevet européen No 31989 et dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 3 593 255 et No 4 207 961. Il est décrit dans la demande No 31989 une source

du type à flexion qui comprend deux plaques piézo-

électriques circulaires liées l'une à l'autre et fixées par leurs périmètres à une sonde de diagraphie Lorsqu'une tension est appliquée aux deux plaques piézo-électriques, la partie centrale des plaques circulaires vibre pour engendrer une onde positive de compression dans un premier sens et une onde négative simultanée de compression en sens opposé Les deux ondes de compression interfèrent pour produire une onde de cisaillement dans le terrain encaissant le sondage Cette onde de cisaillement possède des fréquences qui sont en relation inverse avec le diamètre des plaques circulaires Ce diamètre ne peut dépasser le diamètre de la sonde de diagraphie, qui est lui-même limité par le diamètre du sondage En raison de cette limitation, les ondes de cisaillement produites par la source du type à flexion décrites dans la demande No 31989 précitée possèdent une plage de fréquences limitée, et la source peut être inefficace pour produire des ondes de cisaillement à basse

fréquence.

Le brevet No 3 593 255 précité décrit une source asymétrique comprenant deux segments piézo-électriques ayant chacun la forme d'un demi-cylindre creux Les deux segments sont assemblés pour former un cylindre fendu Ils présentent des polarisations opposées et une tension électrique est appliquée à chaque segment, de manière qu'un premier segment s'expanse radialement et que, simultanément, l'autre segment se contracte radialement, produisant ainsi une orde positive de compression dans un premier sens et

une onde négative simultanée de compression en sens opposé.

Les deux ondes de compression interfèrent pour produire une onde de cisaillement dans la formation du terrain encaissant Les fréquences de l'onde de cisaillement ainsi produite sont en relation inverse avec le rayon du cylindre fendu Etant donné que ce rayon ne peut dépasser le rayon de la sonde de diagraphie qui, lui-même, est limité par le rayon du sondage, cet appareil ne convient pas à la production de signaux à basse fréquence convenant

à une diagraphie d'ondes de cisaillement.

Dans l'appareil décrit dans le brevet No 4 207 961 précité, des enroulements montés sur un ensemble à bobine sont placés dans le champ magnétique d'un aimant permanent et un courant est mis en circulation dans les enroulements pour commander l'ensemble à bobine Le mouvement de la bobine éjecte un volume d'eau dans un premier sens et aspire simultanément un volume d'eau équivalent en sens opposé, produisant ainsi une onde positive de compression 1 S dans un premier sens et une onde négative simultanée de

compression en sens opposé Cependant, la source asymétri-

que décrite dans ce brevet ne peut être commandée à des fréquences élevées ou avec une puissance suffisante, demandée pour des formations plus dures De plus, elle ne peut fonctionner à de grandes profondeurs ou sous de fortes pressions. Dans un autre type de source de diagraphie d'ondes de cisaillement, au lieu de coupler la source à la paroi du sondage au moyen du fluide de ce sondage, la source est couplée soit directement-à la paroi du sondage, soit par l'intermédiaire de moyens mécaniques tels que des patins de montage De telles sources de diagraphie d'ondes

de cisaillement sont décrites dans les brevets des Etats-

Unis d'Amérique N O 3 354 983 et N O 3 949 352.

L'invention concerne un appareil comprenant un corps conçu pour être monté et descendu dans un puits contenant un fluide, un élément allongé présentant deux

extrémités dont au moins une est reliée au corps L'appa-

reil selon l'invention comprend également des moyens destinés à faire vibrer la partie non reliée de l'élément, dans une direction sensiblement perpendiculaire à sa longueur, afin d'engendrer dans le fluide une onde positive de compression dans un premier sens et une onde négative simultanée de compression en sens opposé Les deux ondes de compression interfèrent pour produire une onde bipolaire

de cisaillement dans le terrain encaissant le puits L'arri-

vée de l'onde bipolaire de cisaillement est détectée par des moyens de détection disposés en au moins une, et de, préférence deux positions dans le fluide, espacéesde l'élément, le long du puits A partir de l'intervalle de temps compris entre les détections dans les deux positions de l'arrivée de l'onde de cisaillement, on peut déterminer la vitesse de l'onde de cisaillement dans le terrain

encaissant le puits.

Un accroissement de la longueur de l'élément provo-

que une diminution des fréquences de l'onde bipolaire de

cisaillement produite En utilisant une source bipolaire.

à basse fréquence pour effectuer une diagraphie des vitesses d'ondes de cisaillement dans des formations de terrains

tendres, on améliore le rapport du signal de l'onde bipo-

laire de cisaillement au bruit de l'onde de compression.

Deux plaques sensiblement identiques, placées de façon à être adjacentes l'une à l'autre dans un puits contenant un fluide, de façon que leurs surfaces plates soient sensiblement parallèles l'une à l'autre, Sont mises en vibration sensiblement de la même manière, mais de

façon que les parties vibrantes des deux plaques se rappro-

chent et s'éloignent l'une de l'autre d'une manière à peu près simultanée De telles vibrations engendrent dans le

fluide une onde de Stoneley qui est détectée en deux posi-

tions espacées l'une de l'autre et des deux plaques, le long du puits A partir de l'intervalle de temps compris entre les détections réalisées dans les deux positions, on détermine la vitesse de l'onde de Stoneley La vitesse de l'onde de cisaillement peut être obtenue à partir de

la vitesse de l'onde de Stoneley.

L'invention sera décrite plus en détail en regard

des dessins annexés à titre d'exemples nullement limita-

tifs et sur lesquels la figure 1 est une élévation schématique d'un appareil de diagraphie acoustique selon l'invention;

253205 S

la figure 2 est une vue simplifiée en pers-

pective d'un appareil de diagraphie d'ondes de cisaille-

ment bipolaires correspondant à une forme de réalisation de l'invention; la figure 3 est une coupe partielle de l'appareil à ondes de cisaillement bipolaires, suivant la ligne 3-3 de la figure 2; et la figure 4 est une coupe partielle, analogue à celle de la figure 3, d'une source de diagraphie d'ondes bipolaires de cisaillement, illustrant la forme préférée

de réalisation de l'invention.

La figure 1 est une vue schématique d'un appareil de diagraphie acoustique selon l'invention Une sonde 10 de diagraphie est conçue pour être montée et baissée dans un puits La sonde contient une source 12 d'ondes bipolaires de cisaillement et deux détecteurs 14, 16 Pour réaliser une diagraphie, on suspend la sonde 10 dans un fluide 18 contenu dans un sondage 20 qui est entouré d'une formation 22 de terrain Les détecteurs 14 et 16 sont connectés à la sonde 10 de façon à être espacés l'un de l'autre et de la source 12, le long du sondage 20 La source 12 est

reliée à un dispositif 24 de commande de tir et d'enregis-

trement Bien que le dispositif de commande de tir et d'enregistrement soit représenté sur la figure 1 sous la forme d'un dispositif séparé de la sonde de diagraphie, la partie du dispositif-qui alimente en énergie la source d'ondes bipolaires de cisaillement peut, pour des raisons de commodité d'utilisation, être logée dans la sonde de diagraphie Les signaux enregistrés par les détecteurs 14 et 16 sont appliqués à un filtre passe-bande 26,

à un amplificateur 28 et à un dispositif 30 de calcul d'in-

tervalle de temps.

D'une manière décrite ci-après, le dispositif de commande de tir et d'enregistrement est utilisé pour

mettre à feu la source 12 qui produit alors une onde bipo-

laire de cisaillement dans la formation 22 L'arrivée de l'onde bipolaire de cisaillement est détectée par les

détecteurs 14 et 16 La sonde 10 est également un pré-

amplficateur (non représenté sur la figure 1) qui amplifie l'arrivée de l'onde bipolaire de cisaillement détectée par les détecteurs 14 et 16 Les signaux amplifiés sont ensuite filtrés par le filtre 26 et de nouveau amplifiés par l'amplificateur 28 L'intervalle de temps entre la détection de l'arrivée par le détecteur 14 et sa détection par le détecteur 16 est alors mesuré par le dispositif d'intervalle de temps Cet intervalle de temps peut

être mémorisé ou affiché, comme souhaité.

La figure 2 est une vue en perspective simplifiée

d'un appareil de diagraphie d'ondes bipolaires de cisaille-

ment, illustrant une forme de réalisation de l'invention.

Comme représenté sur la figure 2, la sonde 10 de diagra-

phie comprend un certain nombre de sections cylindriques creuses La section supérieure 32 contient la source 12 de diagraphie d'ondes bipolaires de cisaillement de la figure 1 et elle présente deux fenêtres opposées 42 qui permettent aux ondes de compression produites par la source 12 de se propager aisément à travers elles pour passer dans le fluide du sondage Des sections 34 et 36 contenant les détecteurs 14 et 16 de la figure 1 sont

disposées au-dessous de la source 12 et présentent égale-

ment des fenêtres 44 et 46, comme montré sur la figure 2.

Les ondes de compression combinées produites par la-

source 12 se propagent à travers les fenêtres 42 et le

fluide 18 du sondage pour atteindre la paroi du sondage 20.

Une partie de ces ondes combinées de compression est réfractée dans la formation 22 de terrain sous là forme d'une onde bipolaire de cisaillement Après que cette onde de cisaillement a parcouru une certaine distance à

travers la formation, des parties de ladite onde sont ren-

voyées par réfraction dans le fluide 18 du sondage afin

d'atteindre les détecteurs 14 et 16 en passant respective-

ment par les fenêtres 44 et 46 L'intervalle de temps entre les détections réalisées par les détecteurs 14 et

16 est alors mesuré comme décrit.

La figure 3 est-une coupe partielle d'un appareil de diagraphie d'ondes bipolaires de cisaillement, suivant la ligne 3-3 de la figure 2 Comme représenté sur la figure 3, la source 12 de diagraphie d'ondes bipolaires de cisaillement comprend deux plaques piézo-électriques allongées ayant deux extrémités reliées entre elles par leurs surfaces plates, pour former une plaque composée 12 Chacune des deux plaques est polarisée à peu près

perpendiculairement à sa surface plate et les polarisa-

tions des deux plaques sont de sens sensiblement opposés.

Une extrémité de la plaque composée 12 est serrée étroite-

ment entre deux plaques 54 de bridage qui maintiennent la plaque composée en position pendant qu'elle vibre Les surfaces plates tournées vers l'extérieur de la plaque composée 12 sont reliées par des fils 56 au dispositif 24 de commande de tir et d'enregistrement, par l'intermédiaire d'un commutateur 58 de polarité Le dispositif de commande

de tir et deenregistrement applique une impulsion électri-

que à travers la plaque composée 12 Il est bien connu que, si une impulsion électrique est appliquée à travers les deux surfaces plates d'un élément constitué de deux plaques piézo-électriques de polarités opposées, elle provoque une flexion de cet élément Si la polarité de l'impulsion est appliquée comme montré sur la figure 3, la partie non fixée de la plaque composée allongée 12 fléchit dans le sens de la flèche 60 montrée sur la

figure 3.

Lorsque la partie non fixée de la plaque composée 12 fléchit dans le sens de la flèche 60, elle engendre une onde positive de compression, de même sens, et une onde négative simultanée de compression, de sens opposé Une partie des ondes combinées de compression, résultant de l'interférence des deux ondes de compression, est réfractée dans la formation 22 de terrain sous la forme d'une onde bipolaire de cisaillement Les deux ondes de

compression interfèrent de manière que l'onde de compres-

sion réfractée dans la formation souterraine, puis détectée par les détecteurs 14 et 16, ait une amplitude sensiblement inférieure à celle de l'onde bipolaire réfractée de cisaillement Par conséquent, en réglant le il

niveau de déclenchement du dispositif 30 de mesure d'inter-

valle de temps, l'onde bipolaire de cisaillement est

détectée en tant que première arrivée.

Pour une plus grande efficacité, les surfaces plates de la source 12 sont de préférence parallèles à l'axe du puits, bien que d'autres orientations soient

acceptables Bien que les polarisations de la plaque compo-

sée 12 soient telles que montrées sur la figure 3 et soient de préférence perpendiculaires à ses surfaces plates, il est évident que, pour que les signaux fassent vibrer la plaque 12, il suffit que les polarisations soient telles

qu'elles possèdent des composantes orientées dans la di-

rection du champ électrique de l'impulsion appliquée à travers la plaque composée Après l'application du signal constitué par l'impulsion électrique, la partie non fixée de la plaque 12 continue de vibrer Les positions extrêmes

prises par la plaque 12 pendant sa vibration sont repré-

sentées en traits mixtes sur la figure 3.

La plaque composée, comprenant les deux plaques piézo-électriques de polarités opposées, est aisément disponible dans le commerce Des plaques piézo-électriques composées fournies par la firme Vernitron Company, Bedford, Ohio, connues sous le nom de "Bender Bimorphs" ont donné satisfaction Les plaques piézo-électriques composées disponibles dans le commerce, pouvant être utilisées aux fins de l'invention, sont habituellement

commercialisées sous la forme de deux plaques piézo-

électriques reliées l'une à l'autre par une couche

conductrice qui est prise entre les deux plaques Les sur-

faces plates extérieures des plaques composées sont en

outre habituellement revêtues de couches conductrices.

Ces couches conductrices sont représentées en 62 sur la

figure 3 De telles couches conductrices permettent l'ap-

plication de l'impulsion électrique à travers la plaque composée afin de produire des champs électriques plus uniformes dans une telle plaque, et elles améliorent l'efficacité de la source de diagraphie Si les deux plaques piézo-électriques constituant la plaque composée 12 f 1058 sont polarisées sensiblement dans le même sens, pour provoquer une flexion de la plaque composée, l'impulsion électrique doit être appliquée entre la couche conductrice intermédiaire et les deux couches conductrices extérieures et apparentes L'espace entourant la source 12 et renfermé par la section cylindrique 32 est rempli d'huile 64 La partie supérieure de la section 32 est remplie d'une matière 66 de soutien qui présente avantageusement de

bonnes qualités d'amortissement afin d'éliminer par amor-

tissement les réverbérations de la source 12 pour que les ondes de compression produites par cette dernière

soient d'une brève durée Un diaphragme 68 Éépare her-

métiquement l'huile 64 de la partie inférieure de la

section 32 qui peut être remplie d'air.

Comme montré sur la figure 3, le détecteur 14

est d'une réalisation similaire à celle de la source 12.

La section 34 et son mode de raccordement au détecteur 14 sont similaires à la section 32 et à son raccordement à la source 12 La seule différence est que, au lieu

d'être connectées à un circuit de tir, les couches con-

ductrices extérieures apparentes du détecteur 14 sont

connectées à un filtre passe-bande 26 Le filtre passe-

bande est ensuite connecté à un amplificateur et un dis-

positif de mesure d'intervalle de temps tels que montrés

sur la figure 1.

Les surfaces plates du détecteur 14 sont de préfé-

rence sensiblement parallèles aux surfaces plates de la source 12 et les directions de polarisation du détecteur

14 sont sensiblement parallèles aux directions de polari-

sation de la source 12 Grâce à cette orientation, les arrivées des ondes de cisaillement détectées par le détecteur 14 possèdent une amplitude optimale Il convient de noter que d'autres orientations peuvent être utilisées pourvu que les surfaces plates du détecteur 14 ne soient

pas perpendiculaires aux surfaces plates de la source 12.

Avec de telles orientations, le détecteur 14 détecte l'arrivée d'une onde de cisaillement Pour parvenir à une plus grande efficacité, les surfaces plates de la

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source 12 et du détecteur 14 sont de préférence parallèles à l'axe du puits, bien que d'autres orientations puissent également convenir Pour améliorer la sensibilité de la détection, l'extrémité non fixée du détecteur 14 doit être dirigée vers la source 12 et l'extrémité non fixée

de la source 12 doit être dirigée vers le détecteur 14.

Le détecteur 16 et la section 36 (non représentés sur la figure 3) sont de même réalisation que le détecteur 14

et la section 34 et ils sont disposés au-dessous du dé-

tecteur 14.

Bien que les détecteurs 14 et 16 soient représentés

sous la forme de détecteurs du type bipolaire, il est évi-

dent que d'autres détecteurs peuvent être utilisés Par-

exemple, on peut utiliser un géophone dont l'axe forme

un angle avec les surfaces plates de la source 12, de pré-

férence un angle de 90 .

La figure 4 est une coupe partielle d'une source

de diagraphie d'ondes bipolaires de cisaillement, illus-

trant la forme préférée de réalisation de l'invention.

Comme montré sur la figure 4, une section cylindrique 80 contient une source 82 de diagraphie d'ondes bipolaires de cisaillement, qui comprend deux paires de plaques piézo-électriques allongées 84 et 86 ayant chacune deux extrémités Les deux paires 84 et 86 sont connectées

chacune à la section cylindrique creuse 80 en étant ser-

rées étroitement, par leurs deux extrémités, entre des

plaques de bridage 88 Les deux paires de plaques piézo-

électriques 84 et 86 sont de réalisation similaire à celle de la paire de plaques piézo-électriques 12 de la figure 3 Ainsi, les surfaces plates apparentes des deux paires sont revêtues chacune d'une couche conductrice, les surfaces plates extérieures des deux paires étant indiquées respectivement en 84 a, 84 b et 86 a, 86 b sur la

figure 4 Le dispositif 24 de commande de tir et d'enre- gistrement applique un signal constitué d'une impulsion électrique à

travers chacune des deux paires 84 et 86, au moyen de fils 90 qui sont connectés aux couches conductrices recouvrant les deux paires De même que dans la forme de réalisation décrite précédemment, ce signal agit sur les deux paires afin qu'elles produisent chacune une onde positive de compression dans un premier sens et une onde négative de compression en sens opposé,

ces deux ondes interférant pour produire une onde bipo-

laire de cisaillement dans la formation de terrain Si le signal électrique appliqué à travers chacune des deux

paires 84 et 86 est tel que la surface 84 a est à un poten-

tiel électrique supérieur à celui de la surface 84 b et

que la surface 86 a est à un potentiel électrique supé-

rieur à celui de la surface 86 b, les ondes bipolaires de cisaillement produites par les deux paires s'ajoutent

alors pour engendrer dans la formation 22 une onde bipo-

laire de cisaillement plus forte La distance comprise

entre les deux paires de plaques et l'espace situé au-

dessus et au-dessous des deux paires de plaques et ren-

fermé par la section cylindrique 80 sont remplis d'une matière 92 de soutien qui présente de bonnes qualités

d'amortissement afin que les ondes de compression, pro-

duites par la vibration des deux paires de plaques, soient d'une courte durée Les ondes de compression produites par les deux paires de plaques sont transmises à travers de l'huile 94 et par des fenêtres 96 au fluide 18 du sondage L'arrivée de l'onde de cisaillement est détectée par des détecteurs, de la même manière que dans la forme de réalisation décrite précédemment Etant donné que les deux extrémités de chacune des deux paires de plaques piézo-électriques allongées 84 et 86 sont bridées sur la partie 80, seule la partie médiane des deux paires de plaques peut vibrer librement Les positions extrêmes des deux paires de plaques en cours de vibration sont

illustrées en traits mixtes sur la figure 4 -

Comme décrit précédemment, la source d'ondes bipolaires de cisaillement selon l'invention peut être utilisée pour la réalisation en ligne de diagraphie de

vitesses d'ondes de cisaillement si l'amplitude de l'arri-

vée de l'onde de cisaillement est notablement supérieure

à celle de l'arrivée' de l'onde de compression Cepen-

dant, il n'en est ainsi que si les fréquences de l'onde

bipolaire de cisaillement produite dans le terrain en-

caissant de sondage sont comprises dans certaines plages.

Pour toute formation de terrain, il existe une plage préférée de fréquences pour réaliser une diagraphie de

sa vitesse d'onde de cisaillement, de manière que l'arri-

vée de l'onde de cisaillement soit notablement plus forte que l'arrivée de l'onde de compression Cette plage préférée de fréquences varie avec la vitesse de l'onde

de cisaillement dans la formation à étudier par diagra-

phie Ainsi, si la plage approximative des vitesses des ondes de cisaillement dans la formation est connue, une plage préférée de fréquences peut être choisie Dans le cas d'un puits de 25 cm de diamètre, les plages préférées

de fréquences sont données dans le tableau ci-dessous.

Plage approximative de Plage préférée de fré-

vitesses d'ondes de ci quences saillement 1500 1800 m/s 1,5 7,5 k Hz 1800 2100 m/s 3,0 12 k Hz 2100 2400 m/s 4,0 16 k Hz 2400 2700 m/s 4,5 20 k Hz Si une source d'ondes bipolaires de cisaillement produit des ondes bipolaires ayant de fortes composantes à des fréquences comprises entre 4, 5 et 7,5 k Hz, une telle source fonctionne alors dans les plages préférées de fréquences correspondant à la totalité de la gamme

des vitesses d'ondes de cisaillement, de 1500 à 2700 m/s.

La plage approximative des vitesses des ondes de cisail-

lement dans une formation doit être estimée par une -méthode classique, par exemple par mesure des vitesses des ondes de compression dans la formation La vitesse de l'onde de cisaillement est à peu près égale à la moitié de la vitesse de l'onde de pression A partir des vitesses mesurées des ondes de compression, on peut évaluer la plage approximative des vitesses des ondes

de cisaillement.

Les fréquences préférées varient inversement avec le diamètre du puits Par conséquent, dans le cas d'un puits de diamètre de d cm au lieu de 25 cm, les plages préférées de fréquences, données dans le tableau ci-dessus, doivent être multipliées par un facteur de /d.

Les fréquences des ondes bipolaires de cisaille-

ment produites dans les formations de terrains par les sources 12 et 82 d'ondes dépendent des longueurs des plaques piézo-électriques allongées et des épaisseurs

des paires de plaques dans la direction de la vibration.

Dans le spectre de fréquences d'une telle onde bipolaire

de cisaillement, la fréquence f correspondant à l'ampli-

tude de crête est donnée par: f =K(t/ 12) o K est une constante

t est l'épaisseur de la paire de plaques piézo-

électriques dans la direction de la vibration, et

1 est la longueur de la paire de plaques.

Pour une source d'ondes bipolaires de cisaille-

ment comportant déux plaques piézo-électriques allongées de 12,7 cm de longueur, 4,76 mm de largeur et 0,51 mm d'épaisseur, la fréquence maximale de l'amplitude de

crête peut être d'environ 2 k Hz Cette fréquence de l'am-

plitude de crête peut être augmentée ou diminuée par variation de l'épaisseur et de la longueur de la paire de plaques piézo-électriques, conformément à l'équation

ci-dessus La fréquence peut être augmentée par accroisse-

ment de l'épaisseur ou par diminution de la longueur de la paire de plaques piézo-électriques, et elle peut

être abaissée par diminution de l'épaisseur ou accroisse-

ment de la longueur de cette paire de plaques Ainsi,

si la longueur de la paire de plaques de l'exemple ci-

dessus est réduite de 12,7 à 10,2 cm, la fréquence est élevée de 2 k Hz à environ 3,75 k Hz Etant donné que la

fréquence correspondant à l'amplitude de crête est inver-

sement proportionnelle au carré de la longueur, cette fréquence est très sensible aux variations de longueur de la paire de plaques piézoélectriques Une source d'ondes bipolaires de cisaillement, ayant une longueur

lui permettant de produire des ondes de cisaillement bi-

polaires à la fréquence souhaitée pour l'amplitude de crête, peut être choisie si la plage approximative des

* vitesses des ondes de cisaillement est connue.

Si la plage préférée de fréquences de la formation de terrain est connue, des plaques piézo-électriques de dimensions appropriées, produisant des ondes bipolaires de cisaillement ayant des fréquences comprises dans cette plage, peuvent être choisies Ainsi, si la longueur et

l'épaisseur,-dans la direction de la vibration des pla-

ques sont telles que la fréquence correspondant à l'ampli-

tude de crête est comprise dans une telle plage préférée de fréquences, les arrivées des ondes de cisaillement

produites par de telles plaques présentent alors des am-

plitudes notablement-supérieures à celles des arrivées des ondes de compression également produites par les plaques Etant donné que la fréquence correspondant à l'amplitude de crête est particulièrement sensible à la longueur des plaques piézo-électriques, cette fréquence

peut être aisément choisie par sélection de plaques piézo-

électriques de longueur appropriée Cette longueur n'est pas limitée par les diamètres de la sonde de diagraphie et du sondage Des ondes bipolaires de cisaillement à basse fréquence peuvent être produites au moyen de plaques de longueur suffisante De telles ondes bipolaires de cisaillement à basse fréquence peuvent être importantes pour l'étude par diagraphie de formations ayant de faibles vitesses d'ondes de&cisaillement Ainsi, la forme allongée de l'appareil selon l'invention lui permet

de produire efficacement des ondes bipolaires de cisaille-

ment à basse fréquence Comme décrit précédemment en regard de la figure

3, les ondes positives et négatives de compression pro-

duites par la source 12 interfèrent pour produire dans la formation 22 une onde bipolaire de cisaillement Les deux ondes de compression produites ne sont habituellement pas, en pratique, exactement en opposition de phase Par conséquent, leur intéférence engendre également une onde de compression dans la formation 22 et des ondes de surface telles que des ondes de Stoneley qui sont maximales à l'interface du fluide et du sondage Les arrivées des

ondes de compression et des ondes de Stoneley sont égale-

ment détectées par les détecteurs 14 et 16 sous forme

de bruit Ce bruit peut être réduit de la manière sui-

vante Un premier enregistrement de diagraphie est réalisé à l'aide de l'arrivée de l'onde de cisaillement telle que décrite ci-dessus Cet enregistrement contient, sous forme de bruit, les arrivées des ondes de compression et de Stoneley La polarité des signaux électriques appliqués

par la source 12 est alors inversée au moyen du commuta-

teur 58 de polarité et on réalise un second enregistre-

ment de diagraphie de l'arrivée de l'onde de cisaillement.

Etant donné-l'inversion de polarité du signal électrique, l'extrémité non fixée de la paire de plaques fléchit

en sens opposé au sens 60 afin d'engendrer une onde posi-

tive de compression dans le sens du mouvement et une onde négative de compression en sens opposé Les deux ondes de compression ainsi produites interfèrent pour

donner dans la formation 22 une onde bipolaire de cisaille-

ment qui est de polarité opposée à celle produite pendant le premier enregistrement L'onde de compression et l'onde de Stoneley produites pendant le second enregistrement n'ont cependant pas leur polarité inversée Par conséquent, la soustraction des deux enregistrements de diagraphie réduit le bruit dû aux ondes de compression et aux ondes de Stoneley Si les deux enregistrements de diagraphie sont additionnés au lieu d'être soustraits, l'arrivée

de l'onde bipolaire de cisaillement disparaît pratique-

ment, mais les arrivées des ondes de compression, de Stoneley et autres subsistent Dans les plages de fréquences

préférées pour la diagraphie d'ondes bipolaires de ci-

saillement, les arrivées des ondes de Stoneley dominent la somme des enregistrements Par conséquent, l'onde de Stoneley apparaît en tant que première arrivée dans la somme des deux enregistrements Il est bien connu que la vitesse de l'onde de cisaillement d'une formation peut être dérivée de la vitesse de l'onde de Stoneley de cette formation La façon dont on peut parvenir à ce résultat

peut être connue à partir de la description générale de

Biot, M A 1952, "Propagation of Elastic Waves in a Cylindrical Bore Containing a Fluid", Journal of Applied Physics, volume 23; pages 9971005 Ainsi, une diagraphie de la vitesse des ondes de Stoneley constitue une autre

méthode de mesure de la vitesse des ondes de cisaille-

ment dans la formation 22.

Le bruit dû aux ondes de compression et de Stoneley

est également réduit par rotation, entre deux enregistre-

ments de diagraphie, de la source d'ondes de cisaillement 12 sur 1800 afin que les surfaces plates de la source soient tournées dans des directions sensiblement opposées à celles qu'elles avaient avant la rotation Cette dernière inverse la polarité des ondes bipolaires de cisaillement, mais non

celle des ondes de compression et de Stoneley produites.

Par conséquent, une soustraction des deux enregistrements de diagraphie réduit le bruit dû aux ondes de compression et de Stoneley Comme précédemment, dans la somme des deux enregistrements de diagraphie, l'onde de Stoneley

apparaît en tant que première arrivée.

Lorsque deux paires de plaques piézo-électriques sont utilisées comme dans la forme préférée de réalisation représentée sur la figure 4, il est inutile de procéder à une addition et à une soustraction des enregistrements de diagraphie et-la vitesse des ondes de Stoneley peut

être utilisée directement en ligne pour une diagraphie.

Ainsi, en basculant le commutateur 110 de polarité, on donne des polarités opposées aux impulsions électriques appliquées par le dispositif 24 de commande de tir et

d'enregistrement aux deux paires de plaques piézo-

électriques 84 et 86 Par conséquent, si une telle impul-

sion donne à la surface 86 a un potentiel électrique supé-

rieur à celui de la surface 86 b après que le commutateur a été tiré, l'impulsion appliquée à la paire de plaques 84 donne à la surface 84 b un potentiel électrique supérieur à celui de la surface 84 a Après le montage indiqué ci-dessus, des impulsions électriques appliquées par le dispositif 24 de commande de tir et d'enregistre- ment agissent sur les surfaces 84 a et 86 b afin que,

à peu près simultanément, elles se déplacent vers l'exté-

rieur, en direction des fenêtres 96, et se contractent en s'éloignant des fenêtres La composante bipolaire des ondes acoustiques produites par les deux paires 84

et 86 s'annule sensiblement et les seules arrivées signi-

ficatives détectées sont les arrivéesd'ondes de Stoneley.

Par conséquent, la vitesse des ondes de Stoneley peut

être utilisée directement comme diagraphie.

Pour réaliser une diagraphie des vitesses d'ondes-

de Stoneley, la forme préférée de réalisation de la figure 4 possède un rapport signal/bruit meilleur que celui des appareils classiques utilisant des sources cylindriques creuses d'ondes de compression De telles sources classiques fonctionnent normalement à une fréquence d'environ 15 à 20 k Hz A de telles fréquences, les ondes de compression, les ondes de cisaillement et les ondes guidées ne sont pas négligeables par rapport aux ondes; de Stoneley produites par la même source classique Les fréquences de fonctionnement de telles sources classiques

sont en relation inverse avec le diamètre de la source.

De telles fréquences ne peuvent être sensiblement abais-

sées par accroissement du diamètre de la source, car ce -dernier ne peut dépasser le diamètre de la sonde La configuration allongée de la forme préférée de réalisation de l'invention lui permet de fonctionner à des fréquences très inférieures à 15 k Hz A des fréquences plus basses

telles que 4 à 7 k Hz, les ondes de compression ou autres-

ondes produites sont négligeables par rapport aux ondes

de Stoneley.

L'appareil de diagraphie d'ondes de cisaillement illustrée sur la figure 4 peut également être utilisé pour déterminer si une formation de terrain entourant un puits est anisotrope Certaines formations sont composées de couches horizontales minces de différents matériaux de sorte que l'onde de cisaillement se déplaçant dans la direction verticale peut avoir une vitesse différente de celle de l'onde de cisaillement se propageant dans une

direction horizontale Etant donné qu'une onde de cisaille-

ment est une onde transversale, elle peut vibrer dans un

plan de polarisation Une onde de cisaillement se propa-

geant horizontalement peut posséder un plan de polarisa-

tion vertical ou horizontal ou de tout autre angle inter-

médiaire La vitesse d'une onde de cisaillement se propa-

geant horizontalement, avec un plan de polarisation horizontal, peut être obtenue à partir de la vitesse de l'onde de Stoneley mesurée dans un puits sensiblement vertical Le mode opératoire à suivre pour parvenir à ce résultat est décrit par White, J E et Sengbush,

R L dans "Velocity Measurements in Near-Surface.

Formations" Geophysics vol 18, pages 64-69, 1953 La vitesse de l'onde de cisaillement dans une formation, mesurée directement comme décrit cidessus, est la vitesse

de l'onde de cisaillement se propageant à peu près verti-

calement Par conséquent, si une telle vitesse diffère de celle obtenue à partir de la vitesse de l'onde de

Stoneley dans la formation, cette dernière est anisotrope.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil et au procédé décrits ci-dessus, notamment en ce qui concerne les formes, dimensions, matériaux ou autres détails, sans sortir du

cadre de l'invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1 Appareil d'étude par diagraphie du terrain ( 22) entourant un puits ( 20) qui contient un fluide ( 18), caractérisé en ce qu'il colporte un corps ( 10) conçu pour dtre monté et abaissé dans le puits, un élément allongé ( 12) présentant deux extrémités dont au moins l'une est reliée au corps, et des moyens ( 24) destinés à faire vibrer

la partie non fixée dudit élément dans une direction sensi-

blement perpendiculaire à sa longueur afin de produire dans le fluide une onde positive de compression dans un premier sens et une onde négative simultanée de compression en sens

opposé, de façon à engendrer une onde bipolaire de cisail-

lement dans le terrain entourant le puits.

2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direction de la vibration de la partie non fixée dudit élément est sensiblement perpendiculaire à l'axe

du puits.

3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens ( 14) de détection de signaux disposés dans le corps et capables de détecter en au moins une position choisie dans le fluide, espacée de l'élément le long du puits, l'onde de compression réfractée dans le fluide, due à une réfraction de l'onde

bipolaire de cisaillement.

4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 30) destinés à mesurer l'intervalle de temps entre l'émission de deux ondes de compression et la détection de l'onde de compression réfractée. 5 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection sont capables d'effectuer une détection en deux positions choisies, espacées l'une de l'autre et de l'élément, le long du puits, l'appareil

comprenant en outre des moyens ( 30) destinés à mesurer l'in-

tervalle de temps entre les détections de l'onde réfractée

de compression, dans les deux positions choisies.

6 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux extrémités de l'élément sont fixées

au corps.

7 Appareil de diagraphie acoustique destiné à être utilisé dans un sondage ( 20) contenant un fluide ( 18), caractérisé en ce qu'il comporte un-corps ( 10 > conçu pour être suspendu dans le fluide du sondage, des moyens ( 24) destinés à appliquer des signaux constitués d'impulsions électriques, des moyens ( 12) de production comprenant au moins une paire de plaques piézo-électriques allongées,

reliées-l'une à l'autre par leurs surfaces plates, ces pla-

ques allongées présentant deux extrémités dont au moins l'une est reliée au corps, les polarisations des plaques ayant des composantes orientées dans la direction du champ électrique de tout signal électrique appliqué à travers les plaques, et les deux plaques étant connectées aux moyens d'application d'un signal électrique afin qu'une impulsion électrique, appliquée par ces moyens à travers la paire de plaques, provoque une vibration de la partie non fixée

des deux plaques, à peu près perpendiculairement à sa lon-

gueur,' pour produire dans le fluide une onde positive de

compression dans un premier sens et une onde négative simul-

tanée de compression en sens opposé, de façon à produire-

une onde bipolaire de cisaillement dans le terrain entourant le sondage, des moyens ( 14) de détection étant capables de détecter, en au moins une position choisie dans le

fluide, espacée des moyens de production, le long du son-

dage, l'onde de compression réfractée dans le fluide due

à une réfraction de l'onde bipolaire dé cisaillement.

8 Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent au moins une paire de plaques piézo-électriques allongées reliées l'une

à l'autre par leurs surfaces plates et ayant deux extré-

mités dont l'une est reliée au corps afin que les surfaces

plates des plaques des moyens de détection forment des an-

gles aigus avec les surfaces plates des plaques des moyens de production, les polarisations des plaques des moyens de

détection étant sensiblement perpendiculaires à leurs sur-

faces plates de manière que l'onde de compression réfractée dans le fluide, due à une réfraction de l'onde bipolaire de cisaillement, fasse vibrer les deux plaques des moyens

de détection pour générer un signal électrique correspon-

dant à travers cette paire de plaques.

9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 30) destinés à mesurer un intervalle de temps entre l'application du signal électrique aux moyens de production, par lesdits moyens

d'application d'un signal constitué d'une impulsion électri-

que, et la génération du signal électrique correspondant

par les moyens de détection.

Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent deux paires de plaques piézo-électriques allongées ( 84, 86), espacées l'une de l'autre et des plaques des moyens de génération, le long du sondage,et en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 30) destinés à mesurer l'intervalle de temps entre les générations des deux signaux électriques correspondants à travers les deux paires de plaques des moyens de détection 11 Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les polarisations des plaques sont sensiblement

perpendiculaires à leurs surfaces plates.

12 Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la direction de vibration de ladite paire est

sensiblement perpendiculaire à l'axe du sondage.

13 Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux extrémités de ladite paire de plaques

sont fixées au corps.

14 Appareil de diagraphie acoustique destiné

à réaliser les diagraphies de vitesses d'ondes de cisaille-

ment dans des formations ( 22) de terrain entourant un son-

dage ( 20) qui contient un fluide ( 18), caractérisé en ce qu'il comporte une sonde ( 10) de diagraphie possédant un axe et conçue pour être suspendue dans le fluide du sondage de manière que son axe soit sensiblement parallèle à celui du sondage, des moyens ( 24) destinés à appliquer des signaux constitués d'impulsions électriques, des moyens ( 12) de production comprenant au moins une paire de plaques piézoélectriques allongées reliées entre elles par leurs surfaces plates, la direction de polarisation pour chaque

plaque étant sensiblement perpendiculaire à ses surfaces.

plates, les deuxplaques allongées présentant deux extré-

mités dont au moins l'une est reliée à la sonde, la paire de plaques étant connectée aux moyens d'application d'im-

pulsions électriques de manière qu'une impulsion électri-

que, provenant de ces moyens, provoque une vibration de la partie non fixée de la paire de plaques, à peu près perpendiculairement à l'axe de la sonde, pour produire dans le fluide une onde positive de compression dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de la sonde et une onde négative simultanée de compression dans la direction opposée, engendrant ainsi une onde bipolaire de cisaillement dans les formations de terrain, des moyens ( 14)

de détection comprenant deux paires de plaques piézo-

électriques allongées ( 84, 86), les plaques de chaque paire étant reliées entre elles par leurs surfaces plates et chaque paire étant polarisée à peu près perpendiculairement à ses surfaces plates, les deux paires étant connectées à

la sonde de manière que (i) elles soient espacées longi-

tudinalement l'une de l'autre et des moyens de production pour que l'onde de compression réfractée dans le fluide, due à une réfraction de l'onde bipolaire de cisaillement, atteigne les deux paires à des instants différents, et que (ii) les surfaces plates des deux paires des moyens de détection forment des angles aigus avec les surfaces plates de la paire de plaques des moyens de production, de façon que l'onde de compression réfractée fasse vibrer chacune des deux paires de plaques des moyens de détection

et provoque la production d'un signal électrique çorres-

pondant à l'onde de compression réfractée.

Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 30) destinés à mesurer l'intervalle de temps entre les instants auxquels les deux signaux électriques, correspondant à la même onde de compression réfractée, sont produits par les deux

paires de plaques des moyens de détection.

16 Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de production comprennent deux paires

sensiblement identiques de plaques piézo-électriques allon-

gées ( 84, 86), chaque paire étant constituée par liaison des deux plaques par leurs surfaces plates et chaque plaque de chaque paire ayant une polarisation dont la direction est sensiblement perpendiculaire à ses surfaces plates, lesdites deux paires étant connectées au corps de manière qu'elles soient adjacentes l'une à l'autre et que leurs surfaces plates soient sensiblement parallèles entre elles, les deux paires étant connectées aux moyens d'application

de signaux de manière que ces derniers appliquent sensible-

ment la même impulsion aux deux paires pour que celles-ci

produisent dans les formations de terrain deux ondes bi-

polaires de cisaillement qui s'additionnent afin de produire

une onde bipolaire plus forte de cisaillement dans les for-

mations de terrain.

17 Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que sensiblement la même impulsion est appliquée par les moyens d'application de signaux aux deux paires à peu près en même temps, de façon que les deux paires de plaques produisent dans les formations de terrain deux ondes

bipolaires de cisaillement qui sont sensiblement en phase.

18 Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que les sens de polarisation des deux plaques sont

sensiblement opposés l'un à l'autre et les signaux appli-

qués par lesdits moyens d'application de signaux électriques sont appliqués à travers les surfaces plates extérieures

apparentes ( 84 a, 84 b; 86 a, 86 b) de la paire de plaques.

19 Procédé d'étude par diagraphie du terrain ( 22) entourant un puits ( 20), dans lequel un élément allongé ( 10), présentant deux extrémités dont au moins l'une est reliée à un corps, est descendu dans un fluide ( 18) contenu dans le puits, caractérisé en ce qu'il consiste à faire

vibrer la partie non fixée de l'élément allongé afin d'en-

gendrer dans le fluide une onde positive de compression dans un premier sens et une onde négative simultanée de compression en sens opposé, les deux ondes de compression

interférant pour produire une onde bipolaire de cisaille-

ment dans le terrain entourant le puits, et à détecter, en au moins une position choisie, espacée de l'élément dans la direction longitudinale du sondage, l'onde de compression réfractée dans le fluide et due à une réfraction de l'onde

bipolaire de cisaillement.

Procédé selon la revendication 19, caractérisé

en ce qu'il consiste enoutre à déterminer la plage approxi-

mative des vitesses des ondes de cisaillement dans le ter-

rain entourant le fluide, plage pour laquelle les fréquences de l'onde bipolaire de cisaillement sont comprises dans la

plage préférée de fréquences correspondant à la plage approxi-

mative de vitesses d'ondes de cisaillement dans le terrain entourant le fluide, conformément au tableau ci-dessous Plage approximative de Plage préférée de fréquences

vitesses d'ondes de ci des ondes bipolaires de ci-

saillement saillement 1500 1800 m/s ( 25/d) ( 1,5-7,5) k Hz 1800 2100 m/s ( 25/d) ( 3-12) k Hz 2100 2400 m/s ( 25/d) ( 4-16) k Hz 2400 2700 m/s ( 25/d) ( 4,5-20) k Hz

o d est le diamètre du puits en centimètres.

21 Procédé selon-la revendication 20, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à choisir un élément allongé d'une longueur 1 et d'une épaisseur t, mesurée dans la

direction de la vibration, telles que la fréquence corres-

pondant à l'amplitude de crête f de l'onde bipolaire de

cisaillement soit comprise dans la plage préférée de f ré-

quences, à l'aide de la relation suivante f =K (t/1 ?)

o K est une constante.

22 Procédé de réduction du bruit dû aux ondes de compression et de Stoneley dans la diagraphie de vitesse des ondes de cisaillement d'une formation ( 22) de terrain entourant un sondage ( 20) qui contient un fluide ( 18), caractérisé en ce qu'il consiste à faire vibrer, en une première position située dans le fluide, un élément suivant une ligne choisie afin de produire, dans la formation, une première onde bipolaire de cisaillement, à détecter, dans une seconde position située dans le fluide et espacée de

l'élément, le long du sondage, l'onde de compression provo-

quée par une réfraction à la première onde bipolaire de cisaillement, et à enregistrer cette onde de compression pour produire un premier enregistrement de diagraphie, à faire vibrer l'élément, placé dans la première position le long de la ligne choisie sensiblement de la même manière que pendant la production de la première onde bipolaire de cisaillement, mais de façon que le mouvement initial de l'élément soit de sens sensiblement opposé à celui de la production du premier enregistrement de diagraphie, afin de produire une seconde onde bipolaire de cisaillement dans la formation, à détecter, dans la seconde position-, l'onde

de compression due à la réfraction de la seconde onde bipo-

laire de cisaillement, et enregistrer cette onde de compres-

sion pour produire un second enregistrement de diagraphie, et à calculer la différence entre les premier et second enregistrements de diagraphie pour réduire le bruit dû

aux ondes de compression et de Stoneley.

23 Procédé de réduction du bruit dé aux ondes de compression et de Stoneley dans la diagraphie des vitesses d'ondes de cisaillement d'une formation ( 22) de terrain entourant un sondage ( 20) qui contient un fluide ( 18), caractérisé en ce qu'il consiste à faire vibrer, dans une première position dans le fluide, une plaque suivant une ligne choisie, à peu près perpendiculaire à la surface plate de la plaque, afin de produire dans la formation une première onde bipolaire de cisaillement, à détecter, dans une seconde position située dans le fluide et espacée

de l'élément, le long du sondage, l'onde de compression pro-

voquée par une réfraction de la première onde bipolaire

de cisaillement, et à enregistrer cette onde de compres-

sion pour produire un premier enregistrement de diagraphie,

à faire tourner la plaque d'environ 1800 afin que ses sur-

faces plates soient tournées dans des sens sensiblement opposés à ceux qu'elles avaient avant la rotation, à faire vibrer la plaque, dans la première position le long de la ligne choisie, sensiblement de la même manière que pendant la production de la première onde bipolaire de cisaillement, afin de produire une seconde onde bipolaire de cisaillement dans la formation, à détecter, dans la seconde position, l'onde de compression provoquée par la réfraction de la seconde onde bipolaire de cisaillement et à enregistrer

cette onde de compression pour produire un second enregis-

trement de diagraphie, et à calculer la différence entre les premier et second enregistrements de diagraphie pour

réduire le bruit dû aux ondes de compression et de Stoneley.

24 Procédé de diagraphie des vitesses d'ondes de cisaillement dans une formation ( 22) de terrain entourant un sondage ( 20) qui contient un fluide ( 18), caractérisé

en ce qu'il consiste à faire vibrer, dans une première posi-

tion située dans le fluide, deux plaques sensiblement iden-

tiques ( 12), adjacentes l'une à l'autre de manière que leurs surfaces plates soient sensiblement parallèles l'une à l'autre, les plaques étant mises en vibration sensiblement de la même manière, mais de façon que les parties vibrantes des deux plaques se rapprochent et s'éloignent l'une de l'autre à peu près simultanément pour produire une onde de Stoneley dans le fluide, à détecter l'onde de Stoneley en des deuxième et troisième positions, espacées l'une de

l'autre et de la première position, dans la direction longi-

tudinale du sondage, à mesurer l'intervalle de temps entre les détections de l'onde de Stoneley dans les deuxième et troisième positions et la distance comprise entre les deuxième et troisième positions afin de déterminer la vitesse de l'onde de Stoneley, et à déterminer la vitesse de l'onde de cisaillement de la formation à partir de la

vitesse de l'onde de Stoneley.

Procédé selon la revendication 24, caracté-

risé en ce que les deux plaques sont allongées et présentent chacune deux extrémités dont au moins l'une est reliée à un corps, de manière que seules les parties non fixées

des deux plaques vibrent.

26 Procédé pour déterminer si une formation ( 22) de terrain est anisotrope, cette formation étant traversée par un sondage ( 20) qui contient un fluide ( 18), caractérisé en ce qu'il consiste à faire vibrer, dans une première position située dans le fluide, deux plaques sensiblement identiques ( 12), adjacentes l'une àl'autre de façon que leurs surfaces plates soient sensiblement parallèles l'une

à 'autre, les plaques étant mises en vibration sensible-

nient de la même manière afin que les deux ondes bipolaires de cisaillement engendrées dans la formation par vibration des deux plaques s'ajoutent, à détecter la somme des deux arrivées d'ondes bipolaires de cisaillement en des deuxième et troisième positions espacées l'une de l'autre et de la

première position, le long du sondage, à mesurer l'inter-

valle de temps entre les détections de la somme des arri-

vées des deux ondes bipolaires de cisaillement aux deuxième et troisième positions, et la distance entre les deuxième et troisième positions pour déterminer la vitesse de l'onde de cisaillement se propageant verticalement, à faire vibrer, dans la première position, les deux plaques sensiblement de la même manière mais de façon que les parties vibrantes de ces deux plaques se rapprochent et s'éloignent à peu près simultanément l'une de l'autre pour engendrer dans le fluide une onde de Stoneley, à détecter cette onde de Stoneley dans les deuxième et troisième

positions, à mesurer l'intervalle de temps entre les dé-

tections de l'onde de Stoneley dans les deuxième et troi-

sième positions pour déterminer la vitesse de l'onde de Stoneley, à déterminer, d'après la vitesse de l'onde de

Stoneley, la vitesse de l'onde de cisaillement se propa-

geant horizontalement et possédant un plan horizontal de polarisation, et à comparer la vitesse de l'onde de cisaillement se propageant horizontalement, placée dans un plan horizontal de polarisation, à la vitesse de l'onde de cisaillement se propageant verticalement, afin

de détecter toute anisotropie de la formation.