FR2534696A1

FR2534696A1 - Procede et dispositif pour l'etude indirecte des ondes de cisaillement

Info

Publication number: FR2534696A1
Application number: FR8316332A
Authority: FR
Inventors: John D Ingram; Josephine L Murray
Original assignee: Societe de Prospection Electrique Schlumberger SA
Current assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Priority date: 1982-10-15
Filing date: 1983-10-14
Publication date: 1984-04-20
Also published as: GB2129939B; NO833568L; IT1163950B; FR2534696B1; GB8327510D0; GB2129939A; IT8323306A0; NO161465B; CA1210492A; DK475683D0; US4575830A; DK475683A; OA07566A; NO161465C

Abstract

CE PROCEDE ET DISPOSITIF PERMET D'ESTIMER LA VITESSE DE L'ONDE DE CISAILLEMENT DANS LES FORMATIONS ENTOURANT UN SONDAGE, LORSQU'IL EST DIFFICILE OU MEME IMPOSSIBLE DE MESURER CETTE VITESSE. CETTE TECHNIQUE DE DETERMINATION INDIRECTE MESURE LA VITESSE DE PHASE DE L'ONDE DE STONELEY ET EN DEDUIT LE MODULE DE CISAILLEMENT ET LA VITESSE DE L'ONDE DE CISAILLEMENT. DANS UN APPAREIL AYANT AU MOINS DEUX RECEPTEURS, ON PLACE UNE FENETRE SUR L'ARRIVEE DE L'ONDE DE STONELEY DE L'ONDE DETECTEE PAR CHAQUE RECEPTEUR ET L'ON CALCULE LEURS TRANSFORMEES DE FOURIER. ON DETERMINE LA DIFFERENCE DE PHASE DES ARRIVEES DE L'ONDE DE STONELEY ET L'ON CALCULE LE MODULE RELATIF DE CISAILLEMENT EN UTILISANT DES COURBES DE DISPERSION DE L'ONDE DE STONELEY. ON CALCULE ENSUITE LA VITESSE DE L'ONDE DE CISAILLEMENT A PARTIR DE CE MODULE, DU RAPPORT DES MASSES VOLUMIQUES DE LA FORMATION ET DE LA BOUE, ET DE LA VITESSE DE L'ONDE DE COMPRESSION.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'TD INDIRECTE

DES ONDES DE CISAILLEMENT

1 L'invenition se rapporte aux procédés et dispositifs de diagraphie dans 'les sondages Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé et dispositif pour déterminer des paramètres d'ondes de cisaillement par l'étude d'ondes acoustiques se propageant sous forme d'ondes

guidées dans un sondage découvert ou tubé.

Les techniques de diagraphie acoustiques sont bien connues des spécialistes Ces techniques fournissent des mesures des formations traversées par un sondage En particulier, on effectue des mesures de la vitesse des ondes acoustiques pour obtenir des informations importantes concernant le type et la porosité des formations entourant un sondage Un paramètre habituellement mesuré est la vitesse des ondes de compression Il est toutefois souhaitable de déterminer d'autres paramètres acoustiques

comme la vitesse des ondes de-cisaillement.

identifier l'onde de compression et mesurer sa vitesse est classique ' C'est en effet l'onde se propageant le plus rapidement dans les formations; elle est non dispersive et elle atteint la première des récepteurs placées dans le sondage après avoir été émise par un émetteur proche

et s'être propagée dans les formations.

La mesure de l'onde de cisaillement est beaucoup plus difficile Comme elle se propage plus lentement, elle ' arrive après l'onde de compression Par conséquent, son instant d'arrivée est caché par l'onde de compression et une détermination directe de sa vitesse, à partir de cet instant

d'arrivée, est-généralement difficile et parfois impossible.

-2- 1 Nombreux sont les domaines o les informations de vitesse de l'onde de cisaillement ont des applications théoriques ou empiriques Certaines de ces applications sont l'interprétation et l'étalonnage des mesures sismiques, le contrôle de la production de sable, la fracturation des formations, l'équilibre des réservoirs et les études de subsidence, ainsi que la lithologie, la porosité et la

prédiction de la pression des formations.

Bien que riche en applications possibles, la vitesse de l'onde de cisaillement est difficile à mesurer automatiquement par des dispositifs acoustiques et des procédures de détection conventionnels Excepté dans des cas limités de mesure de lithologie, il est généralement nécessaire d'examiner visuellement les formes d'onde pour en extraire la vitesse de l'onde de cisaillement Même de cette façon, il y a une très grande incertitude sur l'arrivée de l'onde de cisaillement pour les appareils à espacement de mesure court, du fait de l'interférence de l'onde de compression Dans les roches tendres, les appareils conventionnels ne donnent pas du tout d'instants

d'arrivée distincts pour l'onde de cisaillement.

Les appareils connus comportant des ensembles émetteur-récepteur disposés axialement sont principalement destinés à la détection des ondes de compression Les amplificateurs de l'appareil de fond, réglés pour accentuer la première arrivée de l'onde de compression, saturent en général dans les régions du signal reçu correspondant à l'onde de cisaillement et aux arrivées tardives de l'onde de compression Si l'on diminue le gain de ces amplificateurs pour supprimer la saturation, on observe que les arrivées initiales de l'onde de cisaillement se superposent sur les parties arrière de l'onde de compression Ces interférences rendent difficile la détection automatique et introduisent un doute sur la consistance et la fiabilité de telles arrivées pour la détermination de la vitesse de l'onde de cisaillement Cet effet d'interférence est renforcé par le fait que l'énergie initiale de l'onde de cisaillement n'est -3- 1 pas très élevée par rapport à l'énergie de l'onde de compression En fait, l'amplitude de l'onde de cisaillement est généralement faible au début et augmente avec les arrivées successives Le départ de l'onde de cisaillement est donc presque toujours caché par l'onde de compression. Dans certaines lithologies comme les carbonates à faible porosité, une arrivée du début de l'onde de cisaillement, probablement la deuxième ou troisième alternance, a souvent une amplitude relativement élevée par rapport à l'onde de compression Cette amplitude élevée est généralement utilisée pour déterminer la vitesse de l'onde de cisaillement avec toutefois une erreur reconnaissable

appelée erreur d'alternance (cycle skipping).

Des essais pour enregistrer automatiquement, sur le terrain, le temps de transit des ondes de cisaillement, ne réussissent pas, notamment lorsqu'on essaie simplement de détecter les premières arrivées du fait que, l'intervalle de détection étant réglé pour inclure l'arrivée de l'onde de cisaillement au détecteur proche, il se produit, pendant l'intervalle de détection du détecteur éloigné, une onde de compression d'amplitude élevée qui a pour résultat une erreur de déclenchement de ce détecteur éloigné De plus, si le niveau de détection est réglé pour exclure les ondes de compression au détecteur proche, l'atténuation de la première arrivée de l'onde de cisaillement sur le détecteur éloigné donne une amplitude réduite inférieure au seuil de détection, ce qui décale le déclenchement sur une arrivée

trop tardive de l'onde de cisaillement.

Il existe des cas de formations qui atténuent fortement la propagation de l'onde de cisaillement et même des cas o cette onde ne se propage pas Il serait donc très souhaitable de pouvoir disposer de procédés et dispositifs pour l'estimation de la vitesse des ondes de cisaillement dans toutes les conditions de mesure, y compris celles dans lesquelles l'onde de cisaillement est fortement

atténuée -ou ne se propage pas.

-4- 1 Selon l'invention, un procédé et dispositif effectuent une détermination indirecte du module de cisaillement en mesurant la vitesse de phase d'une onde guidée d'énergie acoustique, par exemple l'onde de Stoneley, et en estimant, à partir de cette vitesse, le module et la vitesse de l'onde de cisaillement En utilisant au moins les signaux de deux récepteurs, on place une "fenêtre' sur l'arrivée de l'onde de Stoneley détectée à chaque récepteur

et l'on détermine la transformée de Fourier de chaque onde.

A partir de ces transformées de Fourier, on détermine la vitesse de phase de l'onde de Stoneley et l'on estime le module de cisaillement relatif A partir de ce module de cisaillement, de la densité de la boue et de la vitesse de l'onde de compression dans la boue, on peut déterminer la

vitesse de l'onde de cisaillement dans les formations.

Plus particulièrement, une procédé pour l'estimation de paramètres des ondes de cisaillement présentes ou non dans les ondes acoustiques arrivant en une pluralité de points espacés verticalement le long du sondage consiste à générer de l'énergie acoustique dans le sondage et à recevoir cette énergie en chacun des points après réfraction, réflexion et transmission directe dans les formations entourant le sondage On établit une fenêtre de décalage et de longueur déterminés et on la place le long de l'onde composée par rapport à l'arrivée estimée d'une onde guidée L'énergie est multipliée par la fenêtre et l'on prend une transformée de Fourier de l'énergie multipliée pour obtenir une pluralité de signaux complexes dans le domaine des fréquences On détermine l'amplitude et la phase relatives des spectres pour chacune des paires de récepteurs adjacents et l'on calcule la vitesse de phase à partir de la phase de chaque fréquence Les amplitudes du spectre sont balayées à la recherche d'un pic dans la plage sélectionnée de fréquences pour identifier à quelle fréquence se produit ce pic: à partir de la relation entre 1 la vitesse de phase et la fréquence, on choisit une valeur de la vitesse de phase de l'onde guidée pour la fréquence identifiée, et l'on estime le rapport des constantes de Lame On utilise les constantes de Lame, la masse volumique de formation et de boue et la vitesse de l'énergie acoustique dans la boue pour obtenir une estimation de la

valeur de la vitesse de l'onde de cisaillement.

Un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est un schéma d'un système de diagraphie selon l'invention; La figure 2 est un diagramme d'ondes réfractées montrant la propagation de ces ondes dans le sondage et dans

-les formations; -

La figure 3 représente des formes d'onde typiques reçues sur quatre récepteurs; La figure 4 représente les caractéristiques d'une fenêtre de Blackman o La figure 5 représente les formes d'onde de la Figure 3 après multiplication par la fenêtre de Blackman et après décalage; La figure 6 représente la distribution spectrale en amplitude en fonction de la fréquence provenant du produit des nombres complexes pour des paires de traces de récepteurs adjacents; La figure 7 représente des courbes de vitesse de phase pour le mode de Stoneley en trou découvert pour différentes valeurs du rapport des constantes de Lame et A l; La figure 8 représente un diagramme, en fonction de la profondeur, du temps de transit calculé de l'onde de Stoneley et une trace du temps de transit de l'onde de cisaillement, estimé à partir de l'onde de Stoneley; et La figure 9 est un organigramme des étapes de l'invention. -6- 1 Le procédé et le dispositif de l'invention peuvent s'appliquer à une gamme étendue d'appareils de diagraphie acoustiques Le schéma d'un tel dispositif est représenté sur la figure 1 Une sonde 10 comprend un transducteur acoustique constituant un émetteur il pour générer, sous forme d'impulsions, de l'énergie acoustique dans les fluides du sondage 20 et dans les formations 21 entourant le sondage Quatre transducteurs acoustiques supplémentaires , 26, 27 et 28 sont utilisés comme récepteurs de l'énergie

acoustique se propageant dans les formations et le sondage.

L'émetteur 11 est espacé de 2,75 à 4 m du récepteur proche , chaque récepteur étant espacé de 30 cm du récepteur voisin Des centreurs à lamesressorts (non représentés)

maintiennent la sonde 10 centrée dans le sondage 20.

Plusieurs fois par seconde, sur commande d'un équipement de surface, une combinaison particulière émetteur-récepteur est sélectionnée et l'émetteur est excité Les commandes sont envoyées par l'intermédiaire d'un câble 30 qui porte la sonde 10, et sont décodés dans une cartouche électronique 31 interconnectée entre le câble et la sonde 10 L'onde reçue pour chaque excitation est amplifiée dans la cartouche 31 et transmise par le câble 30 vers l'équipement de surface Le mode de transmission peut être analogique ou numérique S'il est numérique, l'onde amplifiée est échantillonnée à une cadence prédéterminée, par exemple cent mille ou deux cent mille fois par seconde puis digitalisée dans la cartouche Les valeurs sont ensuite transmises par le câble 30 comme des séquences de nombres binaires Si la transmission est analogique, les ondes amplifiées sont transmises directement par le câble 30 et digitalisées en surface L'équipement de surface

comprend une unité centrale de traitement 35, une unité 36 -

interface entre la sonde et l'unité centrale, un enregistreur magnétique 37, un enregistreur-optique 38 sur film et d'autres unités Le programme se déroulant dans l'unité centrale 35 fournit des commandes à la sonde par -7- 1 l'intermédiaire de l'interface 36 pour sélectionner l'émetteur 11 et le récepteur 25, 26, 27 ou 28 et pour déclencher l'émission Ce programme extrait aussi la forme d'onde soit d'un module de télémesure de l'interface 36 si la digitalisation est effectuée au fond, soit d'un module de conversion de l'interface 36 si l'on utilise une transmission analogique Dans tous les cas, les informations de forme d'onde sont enregistrées dans l'enregistreur magnétique Le programme peut aussi traiter les formes d'ondes sur le site du sondage, après l'opération de diagraphie, en utilisant la technique d'estimation des ondes de cisaillement décrite ci-dessous et enregistrer les vitesses d'ondes de cisaillement grâce à l'enregistreur optique Dans d'autres cas, le traitement est effectué par une unité centrale située dans un centre éloigné, en utilisant les bandes magnétiques portant les informations de

formes d'onde.

Lorsque l'émetteur 11 est excité, il émet une impulsion oscillante d'énergie acoustique dans une bande de fréquences allant approximativement de 5 à 9 K Hz Cette impulsion commence à se propager plus ou moins sphériquement à partir de l'émetteur dans les fluides 15 du sondage, comme une onde de compression Lorsque l'onde passe dans les formations 21, sa direction de propagation change comme indiqué par des flèches sur la figure 2, et sa vitesse augmente jusqu'à la valeur de la vitesse du son dans cette roche spécifique En même temps, de l'énergie est convertie en onde de cisaillement se propageant dans les formations 21 mais à une vitesse inférieure à celle de l'onde de compression De plus, une partie de l'énergie émise ne pénètre pas dans les formations mais se propage directement dans les fluides du sondage D'autres propagations s'effectuent sous la forme de modes guidés comme les ondes

de Stoneley ou ondes tubulaires.

l Il existe donc plusieurs modes de propagation de l'énergie acoustique entre l'émetteur il et les récepteurs à 28 comme représenté sur la figure 2: des ondes de compression 40 se propageant au travers des fluides, de la formation, et de nouveau des fluides; des ondes de compression au travers des fluides, suivies par des ondes de cisaillement,42 dans les formations puis par des ondes de compression au travers des fluides; des ondes 43 se propageant entièrement au travers des fluides; et des ondes guidées de mode élevé comme les ondes de Stoneley 44 se propageant dans les fluides L'onde de compression qui se déplace le plus rapidement arrive la première sur le récepteur L'onde de Stoneley 43 ou onde guidée ayant un mode d'ordre élevé arrive plus tard et l'onde de cisaillement 42 *arrive entre l'onde de compression et l'onde

de Stoneley.

La figure 3 représente-des formes d'onde typiques w 1, W 2, W 3, W 4 reçues respectivement par les récepteurs 25 à 28 Les trois composantes: onde de compression 50, onde de cisaillement 51 et onde de Stoneley 52 apparaissent clairement sur cet exemple bien que l'onde de-Stoneley soit atténuée du fait de la saturation des

convertisseurs analogiques-numériques.

Selon un aspect-de l'invention, on commence par appliquer aux données une fenêtre située approximativement à l'emplacement d'arrivée de l'onde de Stoneley de façon-à éliminer toutes les données à l'exception des données intéressantes, à savoir l'onde de Stoneley On a utilisé une fenêtre de Blackman à cause de son début et de sa fin progressifs-qui évitent l'introduction de hautes fréquences indésirables pendant cette opération Toutefois, toute

autre fonction similaire de filtrage peut être utilisée.

Les caractéristiques de la fenêtre de Blackman sont représentées sur là figure 4 Dans un exemple particulier,

cette fenêtre avait une longueur de 1,2 millisecondes.

1 D'après les formes d'ondes de la figure 3, on voit que l'onde de Stoneley se décale dans le temps de l'onde w 1 à l'onde W 4 Lorsque cette onde de Stoneley est distincte, comme sur la figure 3, on peut trouver visuellement cette onde de Stoneley ainsi qu'une très bonne

approximation du décalage représenté par la figure 53.

Lorsque l'onde de Stoneley est moins apparente, on peut utiliser un processus de corrélation On-peut calculer la corrélation pour différentes valeurs de décalage, et prendre comme décalage correct celui correspondant au maximum de la fonction de corrélation Ayant déterminé la position et la longueur désirée approximative de l'onde de Stoneley à utiliser, soit par examen visuel, soit par corrélation, on peut établir la position et la longueur de la fenêtre Dans l'exemple décrit, le départ de l'onde de Stoneley se produisait dans l'onde W 1 approximativement à 2100 microsecondes et le décalage entre traces était de 200 microsecondes Par conséquent, l'arrivée de l'onde de Stoneley se produisait à 2300 microsecondes sur la trace W 2, à 2500 microsecondes sur la trace W 3 et à 2700

microsecondes sur la trace W 4.

Le résultat du filtrage par la fenêtre de Blackman est représenté sur la partie droite de la figure 5 L'étape suivante consiste à déterminer les différences de phase entre les formes d'ondes successives Du fait de la faible vitesse des ondes de Stoneley, on peut rencontrer des problèmes dans le calcul des différences de phase entre les ondes de récepteurs voisins lorsque cette différence est supérieure à 2 x Pour résoudre ces ambiguïtés, on décale les ondes dans le temps d'une valeur correspondant à leur retard dans chacune des traces Ainsi par exemple, l'onde de Stoneley filtrée de la trace W 1 est décalée de 2100 microsecondes et les ondes filtrées des traces W 2, W 3, w 4 sont respectivement décalées de 2300, 2500 et 2700 microsecondes Ce processus introduit une différence de phase connue, donc susceptible d'être retrouvée entre les -10- 1 signaux de récepteurs voisins et permet de résoudre des différences de phase situées dans le domaine normal de la

fonction Arctangente.

Après que les ondes w i(t) aient été filtrées et décalées, on calcule la transformée de Fourier de chacune d'elles par l'expression ( 1): W.(f) F w, = 1, 2, 3, 4 ( 1) Les différences de phase pour chaque paire de récepteurs adjacents sont ensuite déterminées par l'expression ( 2): oj = phase {W W*j+ 1, j = 1, 2, 3 ( 2)

dans laquelle * signifie le complexe conjugué.

Si ài est le décalage introduit dans l'onde wif les véritables différences de phase D'I peuvent être rétablies comme suit: @D= +i+ 2 f( fj Aj) j = 1, 2, 3 ( 3) On calcule ensuite la moyenne des différences de phase individuelles ('D pour obtenir, pour chaque valeur de fréquence, une différence de phase D à partir de laquelle on calcule la vitesse de phase par l'expression: = _ Xf/D ( 4)

dans laquelle a est la vitesse de phase et f la fréquence.

Les vitesses de phase sont calculées sur la plage de fréquences intéressante, à savoir de 2 à 4 K Hz et l'on prend la valeur de a associée au pic du spectre d'amplitude comme vitesse de l'onde de Stoneley as Le choix du pic du spectre d'amplitude est représenté sur la figure 6 qui montre, en fonction de la fréquence, le spectre d'amplitude du produit des transformées de l'équation ( 2) Dans la plage de fréquences intéressante, à savoir, de 2 à 4 K Hz, il -11- 1 existe un pic dont la position en abscisse indique la fréquence pour laquelle la valeur de a est la vitesse as

de l'onde de Stoneley.

L'estimation de la vitesse P 2 de l'onde de cisaillement demande le calcul du rapport des constantes de Lame À 2/ 1 ' Limité aux basses fréquences, sans tenir compte de la dispersion, ce rapport est donné par l'expression:

% 1

i ( 5)

dans laquelle a 1 est la vitesse dans la boue.

On peut tenir compte des effets de dispersion en prenant une approximation de la forme:

A

, a ú(/ j I 21 lY ( 6) Les valeurs de A et Y' sont choisies de façon que l'équation soit vérifiée pour deux points des courbes de dispersion de l'onde de Stoneley représentées sur la figure 7 Ces courbes de dispersion ont été établies selon la technique décrite par Mo A BIOT dans un article intitulé "Propagation of Elastic Waves in a Cylindrical Bore Containing a Fluid" publié dans la revue "Journal of Applied Physics, volume 23, numéro 9, Septembre 1952, pages 997 à 1005 Ces courbes de dispersion peuvent être calculées pour n'importe quelles conditions susceptibles d'être rencontrées, y compris le diamètre du sondage En particulier, les courbes de la figure 7 ont été calculées pour un sondage découvert de 20 cm de diamètre, une vitesse de propagation dans la boue de 1675 m/s, une masse volumique de boue de 1 g/cm 3, un coefficient de Poisson de 0,3 et une masse volumique de formation de 2,5 g/cm 3 Pour d'autres valeurs de ces paramètres, les courbes de dispersion

auraient évidemment des caractéristiques différentes.

-12- 1 Pour la mise en oeuvre de l'invention, on identifie la fréquence indiquée précédemment sur l'abscisse et l'on intercepte, par la verticale ayant cette abscisse, les courbes de dispersion représentées pour différentes valeurs du rapport des constantes de Lame On peut sélectionner deux quelconques des courbes de-dispersion dans la région non atténuée pour obtenir les valeurs de a s/l correspondant aux ordonnées de ces deux courbes pour la fréquence précédemment choisie On utilise alors ces valeurs pour déterminer A et Y qui servent à obtenir la

valeur du rapport des constantes de Lame y 2/ Ai.

L'approximation de la vitesse de l'onde de cisaillement est obtenue par l'équation

2 X ( 7)

dans laquelle P 2 et pl sont les masses volumiques de la -

formation et de la boue.

La valeur de la vitesse a dans la boue est déterminée à partir de la masse volumique de la boue mesurée sur un échantillon de boue prélevé en surface La valeur de

la masse volumique de formation est supposée constante.

Dans l'exemple décrit, le rapport p 2/ p 1 avait une

valeur de 2,5.

La valeur approchée ou estimée de la vitesse p 2 de l'onde de cisaillement est ensuite représentée graphiquement en fonction de la profondeur, ce processus étant répété à la position suivante de la sonde- de diagraphie L'estimation de la vitesse des ondes de cisaillement est aussi représentée graphiquement en fonction de la profondeur pour obtenir une diagraphie du temps de transit des ondes de cisaillement comme représenté sur la figure 8 Si l'opérateur le désire, une diagraphie du temps de transit des ondes de Stoneley, telle qu'obtenue précédemment à partir de la vitesse de phase, peut être

représentée en fonction de la profondeur.

-13- Le processus de la présente invention peut aussi être utilisé dans les sondages tubés O Par exemple, dans certaines conditions, les arrivées des ondes directes de compression et de cisaillement peuvent être cachées par les arrivées des ondes du tubage dans des parties mal cimentées Par suite de la vitesse lente et de l'amplitude élevée de l'onde de Stoneley, cette dernière peut généralement se distinguer de ces formes d'onde etl'on peut utiliser la présente invention pour estimer la vitesse de l'onde de cisaillement à partir des données en sondage tube alors que l'on ne peut pas détecter les arrivées de ces ondes de cisaillement par suite des interférences du signal

de tubage.

La figure 9 représente un organigramme simplifié pour l'estimation de la vitesse des ondes de cisaillement selon l'invention En bref, on introduit un ensemble de quatre formes d'onde (ou plus, ce nombre pouvant aller jusqu'à huit) ainsi que la dimension et la position d'une fenêtre de Blackman, dans un système de calcul qui peut être un ordinateur numérique non spécialisé comme l'ordinateur PDP 11 ou VAX de la société Digital Equipment La fonction de la fenêtre de temps est appliquée à chaque forme d'onde aux alentours de l'arrivée de l'onde de Stoneley, et les formes d'onde ainsi filtrée sont décalées dans le temps pour supprimer les grandes différences de phase On effectue le calcul du spectre de fréquences pour chaque forme d'onde filtrée et décalée en utilisant les transformées de Fourier discrètes, et, à partir de ce spectre de fréquences, on calcule l'amplitude et phase relatives entre spectres pour les paires de récepteurs adjacents Les différences de phase connues, c'est-à-dire les décalages de phase précédemment introduits sont éliminés et l'on prend une moyenne des différences de phase à partir d'au moins trois

paires de formes d'onde.

4- 1 On calcule la vitesse de phase a à partir de la moyenne des différences de phase pour chaque fréquence au moyen de l'équation 4 et l'on balaye le spectre d'amplitude pour trouver un pic dans le domaine de fréquences intéressant, par exemple de 2 à 4 K Hz On identifie alors la fréquence pour laquelle se produit ce pic On identifie comme vitesse as de phase de l'onde de Stoneley la valeur a associée à la fréquence identifiée et l'on calcule une estimation du rapport des constantes de Lame au moyen de l'équation 6 On détermine ensuite la vitesse A 2 de l'onde de cisaillement à partir de l'équation 7 et l'on représente cette valeur graphiquement en fonction de la profondeur.

Suite à cette description du procédé et dispositif

selon l'invention, on appréciera que cette technique de détermination de la vitesse de l'onde de cisaillement à partir de l'onde de Stoneley est particulièrement avantageuse dans les cas o cette onde de cisaillement est très atténuée, o sa propagation est inexistante ou lorsqu'elle est cachée par du bruit De nombreuses' variantes peuvent être apportées aux étapes décrites

précédemment sans toutefois sortir du cadre de l'invention.

-

Claims

REVENDICATIONS

1 Procédé pour l'estimation de paramètres des ondes de cisaillement comprises dans des ondes acoustiques composées arrivant successivement en une pluralité de points espacés verticalement le long d'un sondage comprenant les étapes suivantes engendrer de l'énergie acoustique dans le sondage, recevoir cette énergie acoustique en chacun desdits points après réfraction, réflexion ou transmission directe au travers et le long de formations entourant le sondage, et établir une fenêtre de longueur et de décalage déterminés, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes placer ladite fenêtre le long de l'onde acoustique composée par rapport à l'arrivée estimée d'une onde acoustique guidée sélectionnée, multiplier par ladite fenêtre l'énergie reçue en chaque point, déterminer la transformée de Fourier de la partie d'énergie multipliée par la fenêtre pour obtenir une pluralité de signaux complexes dans le domaine des fréquences, déterminer l'amplitude et la phase relatives entre spectres pour des paires de récepteurs adjacents, calculer la vitesse de phase a à partir de la phase à chaque fréquence, balayer les amplitudes relatives entre spectres pour trouver un pic dans un domaine sélectionné de fréquences et identifier la fréquence pour laquelle se produit ce pic, 1 sélectionner à-partir de la vitesse de phase î pour la fréquence identifiée, une valeur as de la vitesse de phase de l'onde guidée, estimer le rapport des constantes de Lame '2 et As d'après l'équation

2 _ 1 ( 6)

dans laquelle A et Y sont des valeurs obtenues en faisant coïncider cette équation avec deux points des courbes de dispersion de l'onde guidée, a 1 représentant la vitesse dans la boue, et obtenir une estimation de la vitesse A 2 de l'onde de cisaillement par l'expression

" 2/X

î ( 7)

2 î 1 j P 2/P 1-

dans laquelle P 2 et Pl sont les masses volumiques des

formations et de la boue.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que l'onde guidée est l'onde de Stoneley.

3 Procédé selon la revendication 1 ou 2,

caractérisé en ce que la fenêtre est une fenêtre de Blackman.

4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fenêtre de Blackman a une longueur de 1,2 millisecondes.

Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce qu'il comprend de plus l'étape de décaler dans le temps l'énergie multipliée par la fenêtre avant la transformée de Fourier pour compenser les différences de

phase importantes.

-17- l 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit décalage apporté à l'énergie multipliée par la

fenêtre est supprimé après la transformée de Fourier.

7 Procédé selon l'une des revendications l à 6,

caractérisé en ce que la vitesse dans la boue a 1 est

choisie entre 1500 et 1700 m/s.

8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que la vitesse dans la boue a 1 est obtenue à partir d'une mesure de la masse volumique de la boue. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le rapport p 2/p 1 est pris égal à 2,5.

Procédé selon l'une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de représenter graphiquement l'estimation de p 2 en fonction de la

profondeur.

11 Dispositif pour l'estimation de paramètres des ondes de cisaillement comprises dans des ondes acoustiques composées arrivant successivement en une pluralité de points espacés verticalement le long d'un sondage comprenant des moyens ( 11) pour engendrer de l'énergie acoustique dans le -sondage, des moyens ( 25, 26, 27, 28) pour recevoir cette énergie acoustique en chacun desdits points après réfraction, réflexion ou transmission directe au travers et le long de formations entourant le sondage, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: des moyens pour établir une fenêtre de longueur et de décalage déterminés et pour placer ladite fenêtre le long de l'onde acoustique composée par rapport à l'arrivée estimée de l'onde de Stoneley, -18- 1 des moyens pour multiplier par ladite fenêtre l'énergie reçue en chaque point, des moyens pour déterminer la transformée de Fourier de la partie d'énergie reçue multipliée par la fenêtre pour obtenir une pluralité de signaux complexes dans le domaine des fréquences, des moyens pour déterminer l'amplitude et la phase relatives entre spectres pour des paires de récepteurs adjacents, des moyens pour calculer la vitesse de phase a à partir de la phase à chaque fréquence, des moyens pour balayer les amplitudes relatives ventre spectres pour trouver un pic dans un domaine sélectionné de fréquences et identifier la fréquence pour laquelle se produit ce pic, des moyens pour sélectionner à partir de la vitesse de phase a pour la fréquence identifiée, une valeur îs de la vitesse de phase de l'onde de Stoneley, des moyens pour estimer le rapport des constantes de Lame u 2 et Al d'après l'équation _= 12 _< y ( 6)

ú C( S/ ó 5) ' T

dans laquelle A et Y sont des valeurs obtenues en faisant coïncider cette équation avec deux points des courbes de dispersion de l'onde de Stoneley, a 1 représentant la vitesse dans la boue, et des moyens pour obtenir une estimation de la vitesse 2 de l'onde de cisaillement par l'expression:

2 î 21 < ( 7)

dans laquelle p 2 et p 1 sont les masses volumiques des

formations et de la boue.

-19- 12 Dispositif selon la revendication 11, i caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 38) pour représenter graphiquement l'estimation de 2 en

fonction de la profondeur.