FR2556465A1 - Perfectionnements relatifs aux essais pratiques en vue de determiner la presence d'hydrocarbures naturels au fond d'un trou de sondage - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE DES PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX ESSAIS PRATIQUES EN VUE DE DETERMINER LA PRESENCE D'HYDROCARBURES NATURELS AU FOND D'UN TROU DE SONDAGE. AFIN D'OBTENIR UN ESSAI FIABLE EN VUE DE DETECTER LA PRESENCE D'HYDROCARBURES NATURELS AU FOND D'UN TROU DE SONDAGE AU COURS D'UN FORAGE AVEC UNE BOUE A BASE D'HUILE, ON RECUEILLE UN ECHANTILLON DES FRACTIONS DE ROCHES DETACHEES AU VOISINAGE DU TREPAN DE FORAGE PAR LE COURANT DE BOUE EN CIRCULATION, PUIS ON PLACE L'ECHANTILLON OU UN FLUIDE PREPARE A PARTIR DE CE DERNIER DANS UN SPECTROMETRE ET ON L'EXCITE AVEC DES RADIATIONS ELECTROMAGNETIQUES D'UNE OU DE PLUSIEURS LONGUEURS D'ONDES. L'INVENTION EST UTILISEE POUR INDIQUER DE MANIERE FIABLE LE MOMENT AUQUEL DES NIVEAUX CONTENANT DES HYDROCARBURES NATURELS SONT ATTEINTS LORS DU FORAGE D'UN PUITS DE PETROLE.
Description
Perfectionnements relatifs aux essais pratiqués en
vue de déterminer la présence d'hydrocarbures natu-
rels au fond d'un trou de sondage.
La présente invention concerne les essais effectués en vue de déterminer la présence d'hydro- carbures naturels au fond d'un trou de sondage au
cours du forage de ce dernier.
Au cours du forage d'un puits, lorsqu'on atteint des niveaux comportant des hydrocarbures, il est de pratique courante de retirer le train de
tiges de forage du trou de sondage et de faire des-
cendre un perforateur dans ce dernier afin de préle-
ver une carotte d'une matière échantillon du fond du puits en vue d'une analyse ultérieure. Toutefois, c'est là un procédé qui exige du temps et qui est
très coûteux en termes de perte de temps de forage.
Afin que ce procédé ne soit pas effectué erronément
avant d'avoir atteint des niveaux contenant des hy-
drocarbures ou afin qu'un réservoir d'hydrocarbures ne soit pas manqué en carottant trop tard, il est dès lors également de pratique courante de recueillir des échantillons de fragments de roches détachés au voisinage du trépan de forage en faisant circuler le courant de boue de forage, pour examiner ensuite
ces fragments en présence de la lumière ultraviolette.
Les composants aromatiques des hydrocarbures naturels sont fortement fluorescents à la lumière ultraviolette, c'est-à-dire qu'ils absorbent l'énergie de la lumière à une longueur d'onde particulière et qu'ils émettent cette énergie à une longueur d'onde différente plus longue, si bien que la nature particulière de la fluorescence des fragments d'échantillons indiquera,
à un observateur expérimenté, si les fragments con-
tiennent des hydrocarbures naturels et si, dès lors,
les niveaux contenant des hydrocarbures ont été at-
teints.Si l'on aboutit à un résultat positif au
cours de cet essai, on peut retirer le train de ti-
ges de forage et l'on peut faire descendre le perfo-
rateur dans le trou de sondage afin de confirmer ce résultat.
Les procédés ci-dessus ont donné des résul-
tats satisfaisants lors du forage de puits de pétrole en utilisant des boues classiques de forage à base
d'eau. Toutefois, dans un certain nombre d'applica-
tions, ces boues de forage sont remplacées par des
boues de forage à base d'huile. Au cours des der-
nières années, on a largement reconnu les avantages qu'offre l'utilisationde bouesde forage à base d'huile pour le forage de puits fortement déviés dans S15 un certain nombre de champs. Il est possible de
forer des trous de jaugeage rapidement et sans pro-
blème majeur car, parmi d'autres caractéristiques, ces boues empêchent l'hydratation des schistes, elles
sont stables en présence de sels et à de hautes tem-
pératures et elles possèdent d'excellentes propriétés lubrifiantes. Lorsqu'on étudie des formations plus profondes et plus problématiques, les boues à base d'huile deviennent également encore plus importantes dans le forage d'exploration. De plus, des boues à base d'huile faiblement toxiquesformuléesavec des huiles à faible base aromatique au lieu de l'huile diesel utilisée dans des boues classiques à base
d'huile, ont été élaborées pour répondre aux régle-
mentations gouvernementales imposées à l'industrie concernant la toxicité des décharges dans le milieu
ambiant marin par les plates-formes de forage en mer.
Toutefois, l'utilisation de boues à base
d'huile diesel et de boues d'huile de faible toxi-
cité présente également des difficultés en vue de
détecter de manière fiable la présence d'hydrocarbu-
res naturels dans les fragments d'échantillons sous la lumière ultraviolette en adoptant la technique existante. Ceci est dû au fait que la base d'huile
de la boue de forage contient également des compo-
sants aromatiques qui deviennent fluorescents sous
la lumière ultraviolette. Dans les conditions exis-
tant au fond du trou, le filtrat de boue envahit dans
une certaine mesure la matrice de la roche et sa pré-
sence rend la détection des hydrocarbures naturels
confuse par la méthode classique. Le mélange de com-
posés aromatiques contenus dans les hydrocarbures naturels et les boues de forage est complexe et il
contient des espèces fluorescentes dans l'ultravio-
let et les parties visibles du spectre. Il n'est pas improbable que la lumière diffuse et ré-émise, qui serait spécifiquement émise dans l'ultraviolet à des dilutions appropriées, puisse être également observée visuellement. Dès lors, un observateur est dans l'impossibilité d'établir une distinction entre la fluorescence par suite de la présence de la base d'huile de la boue de forage seule dans les fragments
d'échantillons et la fluorescence due à une combinai-
son de la base d'huile et des hydrocarbures naturels, ce qui est évidemment hautement insatisfaisant, car on peut aboutir à un jugement erroné concernant la détection d'hydrocarbures naturels, ce qui entraîne également d'importantes pertes de temps de forage tandis que le perforateur est descendu dans le trou de sondage ou, en variante, cela peut signifier
qu'un réservoir d'hydrocarbures est manqué.
Un objet de l'invention est d'élaborer une technique en vue de détecter de manière fiable la
présence d'hydrocarbures naturels au cours d'un fora-
ge avec une boue de forage à base d'huile.
255646S
Suivant l'invention, on prévoit un procédé
en vue de pratiquer des essais pour détecter la pré-
sence d'hydrocarbures naturels dans un trou de son-
dage au cours du forage de ce dernier en utilisant une boue de forage à base d'huile, ce procédé con- sistant à recueillir un échantillon de fragments de roches détachés du voisinage du trépan de forage par le courant de boue en circulation, exciter l'échantillon ou un fluide préparé à partir de ce dernier avec des radiations électromagnétiques d'une
ou de plusieurs longueurs d'ondes, détecter les ra-
diations absorbées et/ou émises par la préparation ou l'échantillon excité, contrôler les longueurs d'ondes d'excitation et/ou d'émission visà-vis de l'intensité et/ou contrôler les longueurs d'ondes
d'émission vis-à-vis des longueurs d'ondes d'excita-
tion et déterminer si le profil ainsi obtenu est ca-
ractéristique uniquement à la boue de forage ou à
une combinaison de la boue et d'hydrocarbures natu-
rels.
De la sorte, on obtient un profil caracté-
ristique de l'échantillon et ce profil peut être
comparé avec des profils obtenus avec des échantil-
lons dont on sait qu'ils contiennent des hydrocarbu-
res naturels du type apparenté et/ou avec des profils obtenus avec des échantillons dont on sait qu'ils ne contiennent pas des hydrocarbures naturels. De la sorte, on peut établir rapidement et de manière
fiable une discrimination entre des échantillons con-
tenant des hydrocarbures naturels en plus de ceux de la boue de forage sans qu'il soit nécessaire de
séparer les espèces fluorescentes différentes.
Les radiations d'excitation peuvent être
(mais non nécessairement) la lumière ultraviolette.
De plus, les radiations détectées sont, de préférence, celles transmises par l'échantillon si l'échantillon
ou l'extrait d'échantillon est transparent (fluores-
cence transmise). En variante, si l'échantillon ou l'extrait d'échantillon est opaque, les radiations détectées peuvent être celles qui sont réfléchies
par l'échantillon ou l'extrait d'échantillon (fluores-
cence réfléchie).
Dans une forme de réalisation préférée,
on excite l'échantillon ou la préparation d'échan-
tillon avec des radiations électromagnétiques de telle sorte que les longueurs d'ondes d'excitation et d'émission de l'échantillon ou de la préparation d'échantillon soient balayées à un intervalle fixe
de longueurs d'ondes, tandis que les longueurs d'on-
des d'excitation et/ou d'émission sont contrôlées vis-à-vis de l'intensité afin d'obtenir un profil caractéristique. Une telle méthode est particulièrement sensible et fiable, car le décalage de longueur d'onde entre les radiations d'excitation et les radiations d'émission garantit un haut rapport signal/bruit. De plus, la technique décrite est hautement spécifique et d'une utilisation simple,
plus particulièrement du fait qu'il n'est pas néces-
saire de séparer le mélange d'huiles en espèces
fluorescentes séparées.
Afin de mieux comprendre l'invention, on
se référera à présent, à titre d'exemple, aux des-
sins annexés dans lesquels: la figure 1 est un diagramme d'un spectre d'émission d'un pétrole brut, obtenu par un premier procédé suivant l'invention; la figure 2 est un diagramme d'un spectre d'émission excité en synchronisme d'un pétrole brut, ce spectre étant obtenu par un deuxième procédé suivant l'invention; la figure 3 est un diagramme d'un spectre d'émission excité en synchronisme d'une boue pure à base d'huile de faible toxicité; la figure 4 est un diagramme d'un spectre d'émission excité en synchronisme d'une boue à base d'huile de faible toxicité contenant 2% en volume d'un pétrole brut; la figure 5 est un diagramme d'un spectre d'émission excité en synchronisme d'un condensat de gaz; la figure 6 est un bloc-diagramme simplifié d'un appareil pouvant être utilisé dans le deuxième procédé; les figures 7 et 8 illustrent des tableaux de marche de luminescence respectivement de fragments de boue et d'échantillon vis-à-vis de la profondeur;et la figure 9 est un diagramme tridimensionnel et une carte hypsométrique de spectres d'émission
d'une huile spécifique.
PREMIERE METHODE
Dans urepremiëreméthode suivant l'invention, on soumet l'échantillon à ce que l'on appelle des
techniques spectroscopiques classiques selon lesquel-
les les quantités relatives d'énergie lumineuse d'une
source d'ultraviolet, qui sont absorbées et/ou émi-
ses à différentes longueurs d'ondes dans la gamme
de l'ultraviolet et de la lumière visible sont mesu-
rées au moyen d'un spectromètre d'absorption à l'ul-
traviolet ou d'un spectromètre de fluorescence à l'ultraviolet. On trace un diagramme des longueurs
d'ondes d'absorption et d'émission obtenues vis-à-
vis de l'intensité comme représenté, par exemple,
en figure 1,qui donne un diagramme du spectre d'émis-
sion d'un prétrole brut de la mer du Nord excité à
259 inm. Toutefois, les profils d'émission de mélan-
ges de composés aromatiques obtenus par un tel pro-
cédé sont dépourvus de caractéristiques et,dès lors,
ils ont peu de valeur pour poser un diagnostic di-
rect. Néanmoins, si l'on connaît l'identité du
mélange d'hydrocarbures, par exemple, si l'on con-
naît le pétrole brut particulier que l'on rencontrera dans le champ lors du forage d'un puits particulier,
il est possible d'adopter cette méthode pour déter-
miner la proportion du mélange d'hydrocarbures pré-
sent dans les fragments d'échantillon qui constitue le pétrole brut en comparant les résultats obtenus pour une gamme de mélanges de pétrole brut/boue à
base d'huile étudiés en laboratoire.
En adoptant la spectroscopie d'absorption à l'ultraviolet pour illustrer cette méthode, on peut définir la capacité d'absorption A en appliquant la loi de Beer Lambert comme suit: A = log (I) = ecl (-f) () o I = intensité de la lumière transmise Io = intensité de la lumière incidente e = coefficient d'extinction molaire
c = concentration des espèces fluores-
centes
1 = longueur de parcours de la cellule.
Pour autant que e et 1 soient connus, il est possible d'écrire: A = kc
o k est une constante.
Pour des mélanges d'hydrocarbures, la capa-
cité totale d'absorption Atot est donnée par la somme des capacités d'absorption des composants individuels si bien que, pour un mélange de boues à base d'huile/ pétrole brut, on a: Atot = klCboue + k2Cpétrole Dès lors, si l'on pratique des mesures de la capacité d'absorption à deux longueurs d'ondes différentes conjointement avec une estimation de k et k2, on peut calculer les valeurs de cboue et cpétrole. La constante k1 peut être déterminée en pratiquant des mesures sur une série de solutions d'une boue à base d'huile ayant des concentrations connues. De même,la constante k2 peut être obtenue à partir de solutions de pétrole brut. Un diagramme
de la capacité d'absorption vis-à-vis de la concen-
tration est nécessaire, la pente de ce diagramme
indiquant les valeurs appropriées de k et de k2.
On examine tous les échantillons sous forme de fluides. On prépare des échantillons de roches par lavage (pour éliminer la boue à base d'huile adhérant aux surfaces extérieures), par broyage (de telle sorte que le contenu de la matrice de roche soit accessible au solvant) et par extraction par
solvant (agitation vigoureuse dans un solvant appro-
prié, par exemple, le dichlorométhane ou le cyclo-
hexane, pour faire entrer le contenu de la matrice en solution). Des échantillons de fluides doivent être suffisamment dilués pour éviter des états de choses résultant de la concentration, par exemple,
un transfert d'énergie entre des espèces fluorescen-
tes adjacentes modifiant la répartition des longueurs d'ondes d'émission, avec une concentration cependant suffisante pour éviter la contribution apportée à
la formation d'un fond important par le solvant.
DEUXIEME METHODE
Dans une deuxième méthode suivant l'inven-
tion, on soumet l'échantillon à une spectroscopie de balayage dite synchrone selon laquelle, au lieu de balayer le spectre d'émission/excitation à une longueur d'onde d'excitation/émission fixe comme c'est le cas dans la premièreméthode décrit ci-dessus, les longueurs d'ondes d'excitation et d'émission sont balayées simultanément à un intervalle fixe, ce qui a pour effet de créer une petite "fenêtre spectrale" dans laquelle les composants fluorescents du mélange sont successivement excités dans tout l'intervalle des longueurs d'ondes. L'amélioration réalisée dans la résolution des caractéristiques détaillées dans les spectres d'émission formés par cette technique
est importante et elle peut être exploitée pour ob-
tenir une "empreinte digitale" exceptionnelle de
mélanges aromatiques. Le pétrole brut dont le pro-
fil d'émission est illustré en figure 1 est caracté-
risé par un spectre d'émission excité en synchronis-
me en figure 2.
Lorsqu'on adopte cette méthode sur le champ
en vue de déterminer le moment o des niveaux conte-
nant du pétrole sont atteints au cours du forage, on recueille périodiquement des fragments de roches d'un agitateur de schiste à deux compartiments à travers lequel la boue de forage qui est montée dans le tube de forage à partir du voisinage du trépan, est passée avant d'être recyclée. Simultanément, on recueille un échantillon de boue immédiatement
en amont de l'agitateur de schiste. A chaque collec-
te périodique, on prépare un échantillon à partir
des fragments de la manière décrite ci-dessus en se ré-
2érant à la premièreméthode et l'on soumet facultati-
vement l'échantillon de roche et l'échantillon de boue à une centrifugation ou à une filtration sous haute pression avant une dilution complémentaire dans un solvant approprié. Les taux de dilution varient
suivant la quantité d'hydrocarbures aromatiques con-
tenus dans l'échantillon. Spécifiquement, on dilue le pétrole brut à 1:105, la boue à base d'huile de
faible toxicité, à 1:104 et les échantillons de ro-
ches, à 1:10 L'échantillon de roche, l'échantil-
lon de boue et un témoin de solvant sont ensuite envoyés sous forme d'un groupe dans le spectromètre
et les profils d'émission obtenus sont automatique-
ment formés par un enregistreur à diagramme. L'exa-
men visuel et la comparaison de ces profils indiquent de manière fiable le moment auquel les fragments de roches recueillis indiquent que l'on a atteint des
niveaux contenant du pétrole.
En adoptant cette méthode pour quantifier la présence d'un pétrole brut connu dans un mélange
de boue/hydrocarbures, dans la zone principale in-
téressante, c'est-à-dire dans l'intervalle dans le-
quel la boue et le pétrole brut sont fluorescents,
l'intensité I( A') à des longueurs d'ondes d'émis-
sion et d'excitation particulières À et X est don-
née par: Is (, '2) = Kcd Ex(A ') Em(^) (1) o K = constante expérimentale c = concentration de l'analyte d = longueur de parcours de la cellule Ex(A') = répartition d'intensité du spectre d'excitation Em() = répartition d'intensité du spectre d'émission. L'équation (1) peut être simplifiée comme suit: Iz(A' ?) = xc (2) o x = K d E () x Pour un mélange de boue/pétrole brut: Is(A' >) = Ipétrole(Q' A) + Iboue(G' A) (3) Un spectre d'émission particulier excité
en synchronisme peut être caractérisé par ses pics.
Par exemple, dans le cas du spectre d'émission de pétrole brut illustré en figure 1, il y a quatre pics intéressants apparaissant à 270/290 nm,
300/320 nm, 330/350 nm et 390/410 nm respectivement.
En conséquence, dans le cas d'un mélange boue/pétrole brut, l'intensité I. à un pic i peut être exprimée comme suit: Ii ai cpétrole + bi cboue (4) i i petrole 1Cbu o a. = constante de proportionnalité du i pétrole brut à la longueur d'onde i b. = constante de proportionnalité de la
boue à la longueur d'onde i -
i = longueur d'onde spécifiée.
Cette méthode nécessite l'évaluation de ai et de bi pour chaque valeur de i. Le calcul de a et b nécessite des mesures précises de l'intensité de fluorescence des solutions de boue et de pétrole ayant des concentrations connues. On peut alors tracer, sur des graphiques séparés, des courbes de valeur de I obtenues à partir des solutions de pétrole brut et de boue. Les valeurs de ai peuvent
être obtenues d'après les pentes des lignes résul-
tant des données relatives à la solution de pétrole brut. Les valeurs de bi peuvent être obtenues à partir des données correspondantes des solutions
de boue. Dans tous les cas, ces lignes doivent pas-
ser par zéro. Pour ce type d'analyse, on doit con-
naître l'"empreinte digitale" de fluorescence du pétrole brut. En variante, il est nécessaire de simuler un pétrole brut "moyen" ou d'obtenir des
valeurs moyennes de ai.
La deuxième méthode peut également être
adoptée dans le forage d'exploration au cours du-
quel, par définition, la présence et l'identité
d'hydrocarbures naturels sont inconnues. En consé-
quence, dans ce cas, il est plus important d'établir une distinction entre la boue de forage et d'autres
mélanges d'hydrocarbures que de donner une estima-
tion quantitative d'un pétrole brut présent. Dans
ce contexte, la spectroscopie classique est inadé-
quate, mais un balayage synchrone permet de relever rapidement les "empreintes digitales" d'échantillons à l'endroit du puits. Au cours du forage d'un puits, les spectres d'émission de la boue et des fragments d'échantillon ne peuvent virtuellement pas être distingués en absence d'hydrocarbures naturels. Toutefois, en présence d'un pétrole brut, le profil des fragments indiquera un décalage à l'écart du profil de la boue et vers celui du pétrole brut présent dans la matrice de la roche. Le procédé peut être simulé expérimentalement pour démontrer la sensibilité de la technique. Les figures 3 et 4 illustrent l'effet qu'exerce l'addition de 2% en volume d'un pétrole brut de la mer du Nord à une boue à base d'huile de faible toxicité, la figure
3 illustrant le spectre d'émission excité en synchro-
nisme de la boue pure, tandis que la figure 4 illus-
tre le spectre correspondant de la boue à laquelle on a ajouté le pétrole brut. On voit immédiatement apparaître l'accroissement de luminescence à 330/350 nm et à 390/410 nm suite à l'addition du
pétrole brut, de même que la diminution de l'inten-
sité relative à 270/290 nm. Aussi longtemps que l'on contrôle étroitement un traitement superficiel de la boue, qui pourrait altérer ses caractéristi- ques de luminescence, par cette méthode, il doit normalement être possible de détecter de petits changements d'échelle dans les profils d'émission des fragments, des carottes et d'autres échantillons du fond du trou au cours du forage d'exploration, ces changements étant attribuables aux hydrocarbures naturels.
On comprendra que la longueur d'onde d'émis-
sion de composés aromatiques augmente en proportion approximative avec le nombre de structures cycliques
de la molécule. Spécifiquement, le spectre d'émis-
sion d'une huile tel que celui représenté en figure 1, est caractérisé par une fluorescence de longueur d'onde plus grande attribuable à des hydrocarbures aromatiques polynucléaires, tandis que le spectre
d'émission d'un condensat de gaz contenant principa-
lement des hydrocarbures aromatiques ayant peu de noyaux, est caractérisé par la fluorescence à de plus courtes longueurs d'ondes, un exemple d'un tel spectre étant illustré en figure 5 pour un condensat de la mer du Nord. Les profils d'une boue à base
d'huile diesel et d'une boue à base d'huile de fai-
ble toxicité occupent une position intermédiaire entre ces deux extrêmes encore que, quantitativement, l'huile diesel soit plus riche en hydrocarbures aromatiques que les huiles de base utilisées dans
les boues de faible toxicité.
L'appareil de la figure 6 peut être utili-
sé pour analyser le spectre d'émission excité en
synchronisme d'un échantillon 1 préparé par le pro-
cédé ci-dessus en se référant à la première méthode.
Cet appareil comprend une source d'ultraviolet 2 en vue de fournir un faisceau de radiationspulséespour
exciter l'échantillon 1, un monochromateur d'exci-
tation 3 et un monochromateur d'émission 4 en vue de sélectionner les longueurs d'ondes auxquelles
l'absorption et la fluorescence doivent être mesu-
rées, un photomultiplicateur 5 en vue de détecter les radiations émises, un amplificateur 6 et un enregistreur à diagramme 7 ou un autre moyen en vue d'enregistrer les profils. Lors de l'utilisation, éventuellement sous le contrôle d'un ordinateur, les monochromateurs d'excitation et d'émission 3 et 4 sont amenés à balayer simultanément un incrément de longueur d'onde fixe. L'enregistreur à
diagramme 7 trace un diagramme des longueurs d'on-
des d'émission obtenues vis-à-vis de l'intensité.
Les différences caractéristiques entre les spectres d'excitation/émission synchrones des mélanges d'échantillons peuvent être optimalisées en faisant varier l'incrément de longueur d'onde entre les
balayages d'excitation et d'émission.
Habituellement, on établit un tableau de
marche des paramètres de forage vis-à-vis de la pro-
fondeur en vue de procéder à une évaluation à la sortie du puits. Afin de pouvoir établir un tableau de marche des caractéristiques de luminescence de la boue et des fragments d'échantillons vis-à-vis de la profondeur, il est nécessaire de transformer les données. Une méthode prévue à cet effet consiste à mesurer l'intensité relative des pics de chaque profil et d'exprimer ces valeurs soit a) sous forme d'un pourcentage de la luminescence totale, soit b) sous forme d'un rapport en relation avec un pic particulier. La figure 7 illustre un tableau de marche de luminescence d'une boue et la figure 8, un tableau de marche de luminescence de fragments d'échantillon correspondants d'un puits de la mer
du Nord, les deux tableaux de marche montrant l'in-
tensité des pics à la fois a) sous forme d'un pourcen- tage de la luminescence totale-et b)sous forme de
transformations de rapport par rapport à un pic P2.
Ces tableaux de marche permettent de mettre-la litho-
logie et d'autres paramètres de forage en corrélation
avec la présence d'hydrocarbures naturels comme indi-
qué par la méthode de balayage synchrone décrite ci-
dessus. En dépit de ce qui a été dit ci-dessus,
il est possible d'obtenir des informations quantita-
tives par la méthode de balayage synchrone décrite ci-dessus en introduisant, dans la boue, un marqueur
qui devient fluorescent en dehors de la zone de lon-
gueur d'onde dans laquelle la boue et les hydrocarbu-
res naturels deviennent spécifiquement fluorescents.
A la longueur d'onde à laquelle le marqueur devient fluorescent, m' son intensité de fluorescence Im est donnée par: Im = Iboue = bm boue (5)
o b = constante de proportionnalité pour le marqueur.
m En utilisant cette relation et l'équation (4) ci-dessus, il est possible d'écrire: I. i ac +b c i Cpétrole + i c boue (6)
7-- = (6)
m bm Cboue En conséquence, la concentration du pétrole brut est donnée par: cpétrOle =(bm cboue Ii cpétrole (b=bouee')/a (7) ( I cm
255646S
TROISIEME METHODE
Les méthodes décrites jusqu'ici échantil-
lonnent uniquement la surface d'émission d'un mélange
fluorescent. En raison de l'élément subjectif qu'im-
* plique le choix des longueurs d'ondes d'excitation et d'émission, ainsi que des incréments de longueur
d'onde, il est possible que les informations utili-
sables à propos de la surface d'émission ne soient pas toutes révélées. En conséquence, dans un autre
procédé que l'on peut appeler "spectroscopie de lu-
minescence totale", on examine un spectre d'émission à un nombre de longueurs d'ondes d'excitation fixes et l'on fournit les profils d'émission obtenus à un ordinateur raccordé au spectromètre pour mémoriser et traiter les points de données permettant d'obtenir une représentation de l'intensité relative en fonction
des longueurs d'ondes d'excitation et d'émission.
On peut établir un diagramme de la représentation obtenue de la surface d'émission sous forme d'un diagramme tridimensionnel (figure 9a) ou sous forme d'une carte hypsométrique (figure 9b). La carte hypsométrique de la surface de fluorescence révèle le registre complet des informations de fluorescence fournies par l'échantillon, constituant ainsi le
diagnostic le plus efficace parmi les procédés dé-
crits ici.
Dans les procédés décrits ci-dessus, l'exa-
men des échantillons est effectué en utilisant la lumière transmise, ce qui nécessite un traitement de dilution et d'extraction par solvant pour obtenir un milieu transparent. Toutefois, on peut également adopter la fluorescence de réflexion pour établir une distinction entre des boues et des hydrocarbures naturels, encore que les pics caractéristiques des composants principaux n'apparaissent pas aux mêmes longueurs d'ondes que celles obtenues en utilisant
la fluorescence transmise. Néanmoins, la fluores-
cence de réflexion permet d'examiner des liquides opaques par réflexion superficielle en incorporant,
dans le spectromètre, un accessoire à surface fron-
tale qui est disposé sous un certain angle par r port à la source lumineuse afin d'obtenir un rapport
optimum signal/bruit.
Claims (10)
1. Procédé en vue de détecter la présence
d'hydrocarbures naturels au fond d'un trou de son-
dage au cours du forage de ce dernier en utilisant une boue de forage à base d'huile, ce procédé con- sistant à recueillir un échantillon de fragments de roches détachés au voisinage du trépan de forage par
le courant de boue en circulation et exciter l'échan-
tillon avec des radiations électromagnétiques, carac-
térisé en ce qu'il consiste également à détecter les radiations absorbées et/ou émises par l'échantillon excité ou par un fluide préparé à partir de cet
échantillon, contrôler les longueurs d'ondes d'exci-
tation et/ou d'émission vis-à-vis de l'intensité et/ou contrôler les longueurs d'ondes d'émission vis-à-vis des longueurs d'ondes d'excitation et déterminer si
le profil ainsi obtenu est caractéristique unique-
ment à la boue de forage ou à une combinaison de la
boue et des hydrocarbures naturels.
2. Procédé suivant la revendication 1, ca-
ractérisé en ce que les radiations d'excitation sont
constituées par la lumière ultraviolette.
3. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échan-
tillon ou la préparation d'échantillon est excité par des radiations électromagnétiques de telle sorte que les longueurs d'ondes d'excitation et d'émission de l'échantillon ou de la préparation d'échantillon
soient balayées à un intervalle fixe l'une de l'au-
tre, tandis que les longueurs d'ondes d'excitation
et/ou d'émission sont contrôlées vis-à-vis de l'in-
tensité afin d'obtenir un profil caractéristique.
4. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échan-
tillon ou la préparation d'échantillon est excité avec des radiations électromagnétiques d'une longueur
d'onde fixe, tandis que les longueurs d'ondes d'exci-
tation et/ou d'émission obtenues sont contrôlées vis-
à-vis de l'intensité afin d'obtenir un profil carac-
téristique.
5. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la con-
centration d'un hydrocarbure naturel connu dans l'échantillon ou la préparation d'échantillon est déterminée d'après son profil caractéristique et d'après des constantes obtenues à partir de profils caractéristiques à des solutions d'une boue de forage
d'une concentration connue, ainsi qu'à partir de pro-
fils caractéristiques à des solutions des hydrocar-
bures naturels connus d'une concentration connue.
6. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échan-
tillon ou la préparation d'échantillon est excité
séquentiellement avec des radiations électromagnéti-
ques à un nombre de longueurs d'ondes d'excitation différentes, les radiations émises par l'échantillon ou la préparation d'échantillon sont balayées à chaque longueur d'onde d'excitation et on trace un diagramme des longueurs d'ondes d'émission vis-à-vis de l'intensité afin de former une série de profils
d'émission dont on trace à nouveau un diagramme vis-
à-vis des longueurs d'ondes d'excitation pour former
un diagramme tridimensionnel caractéristique.
7. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échan-
tillon ou la préparation d'échantillon est excité
séquentiellement avec des radiations électromagnéti-
ques à un nombre de longueurs d'ondes d'excitation différentes, les radiations émises par l'échantillon
ou la préparation d'échantillon sont balayées à cha-
que longueur d'onde d'excitation et on trace un dia-
gramme des longueurs d'ondes d'émission et d'excita-
tion sous forme d'une carte hypsométrique dans la-
quelle les contours joignent les points d'intensité égale sur un graphique de la longueur d'onde d'émis-
sion vis-à-vis de la longueur d'onde d'excitation.
8. Procédé suivant la revendication 3,
caractérisé en ce que l'échantillon ou la prépara-
tion d'échantillon est obtenu à plusieurs profon-
deurs à l'intérieur du trou de sondage, chaque échan-
tillon ou chaque préparation d'échantillon est excité séparément afin d'obtenir son profil caractéristique d'excitation ou d'émission, tandis que l'on établit un tableau de marche des intensités relatives des pics à l'intérieur de ces profils vis-à-vis de la profondeur.
9. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 3 et 8, caractérisé en ce qu'un mar-
queur absorbant.ou émettant des radiations à une longueur d'onde connue est incorporé dans la boue
de forage, tandis que la concentration d'un hydro-
carbure naturel dans l'échantillon ou la préparation d'échantillon est déterminée d'après son profil
caractéristique et d'après l'intensité des radia-
tions absorbées ou émises lorsque la boue est exci-
tée à cette longueur d'onde connue.
10. Appareil pour la mise en oeuvre du
procédé suivant l'une quelconque des revendications
1 à 9.
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