FR2563920A1 - Procede et dispositif de generation d'ondes acoustiques pour une sonde de diagraphie - Google Patents

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    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/08—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with magnetostriction
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Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE DIAGRAPHIE PAR ONDES ACOUSTIQUES. UNE SONDE DE DIAGRAPHIE CONTIENT UNE SOURCE D'ONDES ACOUSTIQUES QUI GENERE SIMULTANEMENT UN ENSEMBLE D'ONDES ACOUSTIQUES SE PROPAGEANT DANS LA FORMATION SOUTERRAINE ENVIRONNANTE. UN MODE DE REALISATION PREFERE DE LA SOURCE COMPREND NOTAMMENT DEUX BARREAUX PERPENDICULAIRES 66, 68 EN MATIERES A MAGNETOSTRICTION, QUI SONT EXCITEES PAR DES BOBINES ELECTRIQUES 86, 88. DES ELEMENTS RAYONNANTS 102, 104, 106, 108 FIXES AUX EXTREMITES DES BARREAUX RAYONNENT DES ONDES ACOUSTIQUES VERS L'EXTERIEUR SOUS L'EFFET DES VIBRATIONS LONGITUDINALES DES BARREAUX RESPECTIFS. APPLICATION A LA PROSPECTION PETROLIERE.

Description

La présente invention concerne de fagon générale
la diagraphie acoustique, et elle porte plus particulière-
ment sur des procédés et des dispositifs destinés à géné-
rer des ondes acoustiques et à les émettre dans une forma-
tion, ces procédés et dispositifs étant particulièrement adaptés à l'utilisation avec les techniques de diagraphie
à ondes acoustiques de cisaillement dans un sondage.
On sait depuis longtemps dans le domaine de
l'étude de formations souterraines traversées par un son-
dage que des mesures portant sur de l'énergie acoustique introduite dans une formation de terrain peuvent donner Une
information extrêmement utile au sujet de divers paramè-
tres et caractéristiques de la formation. La technique classique consiste à introduire dans le sondage une sonde de diagraphie contenant une certaine forme de générateur et de récepteur d'ondes acoustiques, pour diriger dans la formation de l'énergie acoustique issue du générateur, en position adjacente au niveau intéressant du sondage, et
à enregistrer ensuite avec le récepteur les ondes acousti-
ques résultantes qui retournent de la formation.
Dans de telles techniques de diagraphie acousti-
que, plusieurs contraintes mutuellement liées se combinent pour compliquer considérablement la tâche qui consiste à améliorer la conception de générateurs ou "sources"
d'ondes acoustiques.
Premièrement, il est souhaitable que la source
soit de taille relativement petite, pour plusieurs rai-
sons. Par exemple, des outils de diagraphie peuvent avoir de façon caractéristique un diamètre extérieur nominal
d'environ 10 cm seulement. En outre, bien que la contrain-
te portant sur la dimension verticale d'une source
n'apparaisse pas aussi sévère, il est néanmoins souhaita-
ble d'éviter qu'un outil de diagraphie ait une longueur excessive. Ceci est dû à la nécessité d'assurer un passage
en douceur de la sonde à travers le sondage (qui peut sou-
vent être dévié), et au fait que la complexité croissante de l'instrumentation mise en oeuvre dans un sondage limite considérablement l'espace disponible à l'intérieur de
l'outil de diagraphie.
Une autre contrainte s'exerçant dans certaines applications sur la conception de sources de diagraphie acoustique consiste en ce que ces sources doivent émettre des ondes acoustiques de fréquence relativement basse mais néanmoins souvent de puissance élevée, comme par exemple dans le cas de la diagraphie par ondes de cisaillement
directe dans des formations tendres, ou dans la diagra-
phie par ondes de compression dans la direction transversa-
le du sondage.
En considérant plus particulièrement, mais uni-
quement à titre d'exemple, la diagraphie par ondes de
cisaillement, on note qu'il est souvent difficile de mesu-
rer l'onde de cisaillement, à cause de son amplitude rela-
tivement faible par rapport à d'autres "bruits" (qui peu-
vent comprendre des ondes de compression ou autres, comme
il est bien connu dans la technique). Il est ainsi fré-
quemment souhaitable de générer dans la formation des ondes de cisaillement de niveau élevé. Ceci signifie à son tour qu'il est nécessaire d'utiliser des sources d'ondes acoustiques extrêmement puissantes pour produire les ondes de cisaillement, qui sont souvent de fréquence basse,
comme par exemple dans l'étude par diagraphie de forma-
tions tendres.
Les deux exigences de fréquence basse et de puissance élevée dans les sources de diagraphie acoustique ont suggéré de tirer parti de la dimension longitudinale relativement supérieure de la sonde dans la conception de
ces sources. En particulier, la nécessité de faire fonc-
tionner des sources dans la gamme de 3 kHz ou moins, avec une puissance de sortie appréciable, et les longueurs
résultantes des éléments résonnants nécessaires pour obte-
nir des fréquences naturelles dans cette gamme, ont suggéré
d'utiliser la dimension longitudinale de la sonde.
Cependant, comme indiqué ci-dessus, outre le fait
que la conception des sources a dû faire face aux contrain-
tes résultant de la nécessité de restreindre les largeurs des sources (à cause du diamètre limité de la sonde), il est également souhaitable d'éviter d'utiliser un espace
excessif à l'intérieur de la sonde dans la direction lon-
gitudinale. On souhaite donc disposer d'une source d'ondes
acoustiques qui ait une petite taille (à cause des con-
traintes physiques pratiques d'une sonde de diagraphie),
mais qui ait néanmoins une puissance de sortie relative-
ment élevée et une fréquence de résonance faible, et qui soit en outre capable, en particulier, de produire dans la formation des ondes acoustiques de cisaillement ayant un niveau suffisamment élevé pour la diagraphie directe
par ondes de cisaillement dans des formations tendres.
Les procédés et dispositifs de l'invention por-
tent sur la génération d'ondes acoustiques multip8les et l'émission de ces ondes dans une formation souterraine traversée par un sondage ayant un axe central vertical, ces procédés et dispositifs étant particulièrement adaptés
à l'utilisation dans la diagraphie par ondes de cisaille-
ment dans un sondage.
Le dispositif de l'invention consiste de façon générale en une sonde qui peut être déplacée le long d'un sondage et qui contient une source d'ondes acoustiques destinée à générer des ondes acoustiques de pression et à les émettre dans la formation. La source comprend au moins
un barreau ayant des surfaces d'extrémité opposées rayon-
nant de l'énergie acoustique qui sont de façon générale orientées radialement vers l'extérieur, en direction de la formation.
Le procédé de l'invention comprend de façon géné-
rale l'opération consistant à exciter électriquement le ou les barreaux, grâce à quoi des variations induites dans la longueur de ceux-ci font vibrer les surfaces d'extrémité
respectives le long de l'axe longitudinal du barreau res-
pectif, ce qui provoque à son tour la propagation d'ondes
acoustiques vers l'extérieur à partir des surfaces d'extré-
mité, et l'émission de ces ondes dans la formation.
Plus précisément, dans un mode de réalisation
préféré de l'invention, la source d'ondes acoustiques com-
prend des premier et second barreaux, chacun d'eux s'éten-
dant longitudinalement selon des premier et second axes respectifs qui sdnt pratiquement perpendiculaires l'un à l'autre et à l'axe central. Les barreaux sont reliés en leurs milieux par lesquels passe l'axe central, et ils
définissent ainsi une configuration en croix qui est con-
tenue dans un plan pratiquement perpendiculaire à l'axe central. Chaque barreau comporte une paire de surfaces
d'extrémités extérieures opposées qui font face à la for-
mation et qui sont situées le long d'un axe respectif parmi les premier et second axes, en étant traversées par
l'axe respectif.
Un élément rayonnant acoustique est fixé à cha-
que surface d'extrémité extérieure de chaque barreau, et on appelle premiers éléments rayonnants les deux éléments rayonnants acoustiques fixés aux extrémités du premier barreau, tandis qu'on appelle seconds éléments rayonnants
ceux fixés aux extrémités du second barreau. Chaque élé-
ment rayonnant comporte une surface extérieure traversée par son axe respectif (premier ou second axe) qui fait face vers l'extérieur, en direction de la formation. Les premier et second barreaux sont respectivement constitués par des première et seconde matières à magnétostriction, et la première matière a une constante de déformation de
signe opposé à celle de la seconde matière.
Des bobines électriques sont placées autour des barreaux et lorsque ces bobines sont excitées de façon appropriée, elles établissent dans chaque barreau un champ magnétique qui varie périodiquement, ce qui fait que la longueur du barreau varie de manière périodique et dans la direction de son axe respectif (premier ou second axe). De
ce fait, les premiers et seconds éléments rayonnants génè-
rent des ondes acoustiques de pression respectives qui se propagent vers l'extérieur à partir desquatre surfaces des éléments rayonnants, dans la direction des premier et second axes respectifs, et donc vers l'extérieur dans la formation. Du fait de la différence de signe entre les constantes de déformation par magnétostriction des premier et second barreaux, le mouvement des surfaces d'extrémité
des barreaux constitue un mouvement de type qJadrupdle, c'est-
à-dire que pendant un premier intervalle de temps les sur-
faces d'extrémité du premier barreau s'approchent l'une de l'autre tandis que celles du second barreau s'éloignent l'une de l'autre et, pendant un second intervalle de temps, celles du premier barreau s'éloignent tandis que les surfaces d'extrémité du second barreau s'approchent l'une de l'autre. Par conséquent, les ondes introduites que les premiers éléments rayonnants introduisent dans la formation seront déphasées par rapport à celles que les
seconds éléments rayonnants introduisent dans la forma-
tion, ce qui fait que les ondes acoustiques donneront lieu
à des interférences mutuelles dans la formation, pour pro-
duire l'onde acoustique quadrupôle désirée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de
la description qui va suivre de modes de réalisation et en
se référant aux dessins annexés sur lesquels:
La figure 1 est une vue en perspective et par-
tiellement schématique montrant un système de diagraphie
acoustique conforme à l'invention.
La figure 2A est une vue en perspective, par-
tiellement en coupe, montrant une source de diagraphie à
ondes de cisaillement de type quadrupôle conforme à l'in-
vention, qui convient à l'utilisation dans le système
représenté sur la figure 1.
La figure 2B est une vue en perspective d'une partie de la source de diagraphie qui est représentée sur
la figure 2A.
La figure 3 est une représentation en coupe et en élévation de la source de diagraphie de la figure 2A,
dans un plan qui contient l'axe central longitudinal com-
mun à la sonde de diagraphie représentée sur la figure 1
et à la source de diagraphie de la figure 2A qui est con-
tenue à l'intérieur.
La figure 4 est une représentation en plan et en coupe de la source de diagraphie de la figure 2A, selon
la ligne 4-4.
La figure 5 est une vue en perspective des
barreaux et des bobines associées de la source de diagra-
phie de la figure 2A, montrant schématiquement leur con-
nexion électrique.
La figure 6 est une vue en perspective ad'un autre mode de réalisation des barreaux de la source de diagraphie de la figure 2A, montrant schématiquement
leurs connexions électriques.
La figure 7 est une vue en plan et en coupe d'une source de diagraphie à ondes acoustiques à 16 pôles illustrant un autre mode de réalisation de la source de
diagraphie de la figure 4.
La figure 8 est une vue en perspective d'un
autre mode de réalisation de l'invention.
La figure 9A est une vue en élévation d'encore un autre mode de réalisation de l'invention; et La figure 9B est une vue en plan du mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur la
figure 9A.
La figure 1 est une vue en perspective d'un système de diagraphie acoustique de l'invention, convenant en particulier à l'utilisation dans la diagraphie par
ondes acoustiques de cisaillement dans une formation sou-
terraine traversée par un sondage. Un sondage ou un puits
12 contenant de façon caractéristique un fluide 14 tra-
verse une formation souterraine O-10-à étudier. Il existe
une sonde de diagraphie 16 qui est conçue pour 8tre dépla-
cée verticalement le long du sondage 12 jusqu'au niveau
désiré du sondage auquel on désire étudier la formation.
La sonde 16 présente de façon classique une con-
figuration à plusieurs sections et elle peut comprendre une section de source de génération d'ondes acoustiques 18, et une ou plusieurs sections de détecteur d'ondes
acoustiques comme les sections 20, 22 et 24. Chaque sec-
tion de détecteur comporte un détecteur correspondant D1, D2et Dn, et on désigne collectivement ces derniers par l'appellation "réseau de détecteurs" 25. Bien que trois détecteurs soient représentés sur la figure 1, il faut noter que le réseau de détecteurs 25 peut comprendre
n'importe quel nombre de détecteurs.
De façon similaire, la section de source 18
contient une source acoustique 26 conforme à l'invention.
On notera que les sections de détecteur 20, 22 et 24 sont
de façon caractéristique isolées physiquement de la sec-
tion de source 18 par une section de séparation 29, d'une
manière bien connue dans la technique, et que les sec-
tions 18-24 sont en outre alignées coaxialement sur un
axe central longitudinal 28 pour former la sonde cylin-
drique 16. On voit que lorsque la sonde 16 se trouve dans le sondage 12, l'axe central 28 coïncide également de préférence, approximativement, avec l'axe du sondage 12. Un examen plus attentif de la figure 1 montre
que chacune des sections 18-24 comprend un ensemble res-
pectif de quatre fenêtres acoustiques 27A-D, 36A-D, 38A-D et 40A-D. Bien que chaque ensemble de fenêtres 27A-D, 36A-D, 38A-D et 40A-D soit représenté sur la figure 1 sous une forme comprenant quatre fenêtres, il faut noter que chaque ensemble de fenêtres peut avoir plus ou moins que quatre fenêtres. En fonctionnement, la source 26 génère au moins deux impulsions d'ondes acoustiques de compression (dont une seule est représentée sous la forme de l'onde acoustique de pression 30), d'une manière qu'on décrira ci-après de façon plus détaillée. Chaque onde 30 sort de sa fenêtre respective, telle que la fenêtre 27A, sous un
angleC par rapp6rt à l'axe central 28. L'énergie acousti-
- que contenue dans l'onde 30 (et dans les autres ondes de compression générées par la source 26) traverse le fluide 14 du sondage, pénètre dans la formation 10 et se propage longitudinalement vers le bas, après quoi elle rentre dans le fluide 14, traverse les ensembles de fenêtres 36A-D, 38A-D et 40A-D (et d'autres fenêtres éventuelles associées à d'autres détecteurs du réseau de détecteurs 25), et elle est détectée par le réseau de détecteurs 25 également d'une manière qu'on décrira ultérieurement de façon plus détaillée.
On utilise une unité de commande de tir et d'en-
registrement 44 pour commander l'excitation de la source
26 à des instants désirés appropriés, ce qui est représen-
té fonctionnellement par la présence de l'interrupteur 42.
Les signaux acoustiques générés par les détecteurs D1-Dn du réseau 25 sous l'effet de l'énergie acoustique qu'ils reçoivent à partir de la formation 10 sont transmis sur des lignes de signal respectives 46, 48 et 50 (et d'autres lignes de signal, non représentées, provenant d'autres détecteurs du réseau de détecteurs 25), vers des circuits 52, 54, 56 et 58, situés à l'extérieur du sondage, en vue du traitement, de l'enregistrement, de la présentation,
etc, 'de la manière désirée.
Plus précisément, et comme le représente fonc-
tionnellement le commutateur 52, chaque signal présent sur les lignes 4650 est sélectionné et filtré par un filtre
passe-bande 54 approprié, il est amplifié par l'amplifica-
teur 56 et il est ensuite appliqué à une unité de mesure d'intervalle de temps 58, tout ceci étant accompli d'une manière et dans des buts bien connus dans la technique. On
peut alors déterminer les temps de propagation de l'éner-
gie acoustique de la source 26 jusqu'aux détecteurs D1-Dn du réseau 25, en passant par la formation 10, et on peut en déduire la vitesse des ondes acoustiques dans la formation 10.
La figure 2A est une -vue en perspective mon-
trant un mode de réalisation préféré d'une source de dia-
graphie à ondes de cisaillement de type quadrupôle confor-
me à l'invention, utilisable pour la source 26 représentée sur la figure 1 et contenue dans la section 18. La source
représentée sur la figure 2A comprend un bottier cylindri-
que creux 60 qui est traversé par un mandrin de support
inférieur 62 qui supporte une base 64 en forme de disque.
La partie médiane du bottier 60 comporte les fenêtres 27A-D mentionnées précédemment (deux seulement d'entre elles, à savoir les fenêtres 27A et 27B, sont représentées dans un but de clarté).Chacune des fenêtres 27A-D consiste en une ouverture sur laquelle s'étend une
membrane mince respective telle qu'une feuille de caout-
chouc 61A (ou 61B pour la fenêtre 27B), qui est pratique-
ment transparente au point de vue acoustique, grâce à
quoi les impulsions acoustiques qui sont générées à l'in-
térieur du bottier 60 peuvent être transmises par la mem-
brane vers le fluide 14 du sondage et ensuite vers la for-
mation 10 environnante. La membrane est évidemment jointe de façon étanche à la paroi du boîtier 60 par n'importe quels moyens commodes, comme des pinces métalliques, pour éviter une infiltration du fluide 14 du sondage dans les
interstices du boîtier 60.
La surface cylindrique extérieure de la base
inférieure 64 comporte une gorge de retenue de joint tori-
que inférieur, 83, contenant un joint torique 84 qui assu-
re une jonction étanche entre la base 64 et la surface
interne du boîtier 60.
Le boîtier 60 contient une base supérieure 76 à laquelle est accouplé un mandrin de support supérieur 78, et cette base peut comporter une gorge de retenue de joint torique supérieur 116 qui contient un joint torique
118 destiné à établir une jonction étanche entre la péri-
phérie cylindrique extérieure de la base supérieure 76 et la surface intérieure du boîtier 60. Un certain nombre de
vis d'assemblage 70, 71, 72 et 73 s'étendent longitudina-
lement de la base supérieure 76 jusqu'à la base inférieure 64, et chaque vis 70-73 comporte une extrémité filetée respective 70A, B, C et D qui est vissée dans un trou
taraudé adapté respectif 64A, B, C et D, dans la base 64.
On notera que ceci définit un volume intérieur 124 qui est isolé hermétiquement de l'extérieur du boîtier et des régions qui se trouvent respectivement au-dessus et au-dessous des bases 64 et 76. Ce volume contient de préférence une matière telle que du caoutchouc dur pour assurer l'amortissement et pour supporter en alignement
correct une structure de barreaux décrite ci-après.
En considérant toujours la figure 2A, on voit une structure de barreaux représentée dans le volume 124 précité, qui est constituée par des premier et second barreaux portant respectivement les références 66 et 68, autour desquels sont disposées des première et seconde
bobines électriques correspondantes, portant respective-
ment les références 86 et 88. Des éléments rayonnants acoustiques 102 et 106 sont fixés aux extrémités opposées du barreau 66. Des éléments rayonnants acoustiques 104 et 108 sont fixés aux extrémités opposées du barreau 68. Il 1i existe enfin un cylindre en caoutchouc 138 (qu'on voit plus clairement sur la figure 4), qui s'étend dans une position radiale située à l'extérieur des éléments rayonnants
102-108, et à l'intérieur des feuilles de caoutchouc 61A-D.
Sur la figure 2A et la figure 2B (qui montre une partie de la source de la figure 2A), on a représenté un axe X et un axe Y, portant respectivement les références
126 et 128, orientés dans des directions mutuellement per-
pendiculaires et rencontrant l'axe central 28, pour faci-
liter la description détaillée qui suit.
Le barreau 66 est réuni en son milieu au milieu du barreau 68, par soudage ou autre, pour former une
croix, et l'intersection ou la jonction qui est ainsi for-
mée est en outre de préférence placée de façon à couper l'axe central 28, ce qui dispose les barreaux en position
centrale dans le boîtier 60.
Les figures 2A et 2B montrent en outre que le barreau 66 s'étend longitudinalement le long de l'axe X 126 qui s'étend lui-même de façon à traverser des fenêtres diamétralement opposées 27A et 27C (non représentées sur les figures 2A et 2B). De façon similaire, le barreau 68 s'étend longitudinalement le long de l'axe Y 128 qui s'étend de façon à traverser des fenêtres diamétralement opposées 27B et 27D (non représentées sur les figures 2A et 2B). On voit en outre que les axes 126, 128 et 28 sont mutuellement perpendiculaires, c'est-à-dire que les axes 126 et 128 sont perpendiculaires l'un à l'autre ainsi
qu'à l'axe 28.
Chaque barreau 66 ou 68 comporte deux extrémités extérieures en direction radiale. Le premier barreau 66
comporte une paire de premiers éléments rayonnants acous-
tiques 102 et 106, et chacun d'eux est fixé par une soudu-
re par point ou par des moyens analogues à l'une différen-
te des deux extrémités du barreau 66. De façon similaire, le second barreau 68 comporte une paire de seconds éléments
12 -
rayonnants acoustiques 104 et 108 et chacun d'eux est fixé
à une extrémité différente du barreau 68.
En considérant maintenant la figure 2B, on note
que seuls les barreaux 66 et 68 de -l'invention sont repré-
sentés pour montrer plus clairement le fonctionnement de la source acoustique de la figure 2A. Si on fait en sorte que le premier barreau 66 s'allonge dans la direction de son axe longitudinal 126 pendant un premier intervalle de temps, on peut voir qu'une pression acoustique accrue (positive) apparaît à ses extrémités, ce qui fait qu'une onde acoustique de pression positive est émise dans la
direction de chacune des flèches 98.
Si simultanément, pendant le même premier inter-
valle de temps, on fait en sorte que le second barreau 68 se raccourcisse dans la direction de son axe longitudinal
128, une pression réduite (négative) apparaît à ses extré-
mités, ce qui fait qu'une onde de pression négative est
émise dans la direction opposée à chacune des flèches 100.
Inversement, si pendant un second intervalle de temps suivant, les barreaux 66 et 68 se raccourcissent et s'allongent respectivement, l'amplitude de chaque onde de pression émise dans les directions des flèches 98 et dans les directions opposées aux flèches 100 s'inverse. En outre, si les deux situations précédentes se répètent rapidement, on comprend qu'il peut se former des premières ondes acoustiques de pression périodiques se propageant vers l'extérieur à partir des extrémités du barreau 66, dans la direction des flèches 98, le long de l'axe 126,
ainsi que des secondes ondes acoustiques de pression pério-
diques qui se propagent radialement vers l'extérieur le long de l'axe 128. On voit en outre que ces premières et secondes ondes de pression périodiques sont déphasées de
n'importe quel angle désiré, et sont de préférence dépha-
sées de 180 .
On peut noter d'après ce qui précède que les pre-
mière et seconde paires respectives d'éléments rayonnants 102, 104 et 106, 108 ont été omises dans un but de clarté sur la figure 2B. Cependant, dans la mesure o ces éléments sont accouplés à des extrémités respectives des barreaux 66 et 68, on note en outre que les premières et secondes ondes
acoustiques de pression respectives se propagent effective-
ment vers l'extérieur en direction radiale à partir des surfaces extérieures des éléments rayonnants 102-108, et traversent le caoutchouc qui se trouve-dans l'espace 124, le cylindre 138 et les membranes 61A-D et les fenêtres
27A-D respectives, pour pénétrer dans la formation 10.
En considérant toujours la figure 2B, on note
que plusieurs angles d représentés sur cette figure défi-
nissent les angles formés par les axes 126 ou 128 et l'axe central 28. De façon similaire, comme le montre la
figure 4, un certain nombre d'angles ( qui sont représen-
tés définissent les angles formés par l'intersection des axes 126 et 128. Bien que dans le mode de réalisation de l'invention qu'on est en train de décrire, ces angles C
et soient tous égaux à 90 , on considère de façon spé-
cifique dans le cadre de l'invention que cette condition
n'est pas obligatoire.
A titre d'exemple, on a trouvé qu'on pouvait favoriser l'apparition dans la formation 10 d'ondes de cisaillement ou ondes "S" désirées, en faisant en sorte que les lobes principaux des premières et secondes ondes acoustiques de pression précitées se propagent dans la formation 10 non pas perpendiculairement à la paroi du sondage (comme représenté sur la figure 2B, le long des axes 126 et 128), mais au contraire dans une direction décalée, de façon à être dirigés vers l'extérieur sous un
angle aigu par rapport à l'axe central 28. De cette maniè-
re, la conversion des ondes de compression créées dans le fluide 14 du sondage en ondes acoustiques de cisaillement
dans la formation 10 peut être renforcée de façon préfé-
rentielle par rapport à la formation d'ondes acoustiques de compression. On peut ainsi régler l'angle t de la manière désirée, l'angle " optimal dans un contexte donné étant fonction des caractéristiques de la formation et du rapport désiré entre l'énergie des ondes acoustiques de cisaillement et l'énergie des ondes acoustiques de compression se
*propageant dans la formation 10.
On peut donc faire monter le long de l'axe 28 le point central correspondant à l'intersection des axes 126, 128 et 28 et des barreaux 66 et 68, et on peut courber effectivement de façon appropriée les barreaux 66 et 68, de façon que les extrémités extérieures des barreaux 66 et 68 (et les éléments rayonnants 102-108 qui leur sont
fixés) soient dirigées dans une direction plus descendan-
te. On notera dans un tel mode de réalisation que chaque barreau 66 et 68 est formé par deux sections situées de part et d'autre du point central, chacune d'elles ayant son propre axe longitudinal respectif dirigé vers le bas sous un angle t par rapport à l'axe central 28, de façon à définir une pyramide à quatre faces. On envisagera ceci par la suite de façon plus détaillée en relation avec un
autre mode de réalisation considéré à titre d'exemple.
Comme indiqué précédemment, les figures 3 et 4 sont simplement des vues en élévation et en plan de la source de la figure 2A. On notera qu'on voit sur ces figures des conducteurs de bobines 46 qui partent des
bobines 86 et 88 et qui, bien que ceci ne soit pas repré-
senté, peuvent traverser la sonde 16 en se dirigeant vers
une source d'énergie électrique située à la surface, con-
nectée par la ligne 40 comme le montre la figure 1.
La figure 5 est une vue en perspective des barreaux 66 et 68 et des bobines 86 et 88 correspondantes de la source de diagraphie de la figure 2A, destinée à représenter fonctionnellement la connexion électrique deces bobines et à montrer leur configuration de façon plus 25639Za0 détaillée. Dans le mode de réalisation de la figure 5, on peut voir que les première et seconde bobines 86 et 88 sont connectées en série. Cependant, à titre de variante, elles
peuvent également être connectées en parallèle.
Dans le mode de réalisation préféré de l'inven-
tion, chaque barreau 66 et 68 est constitué par une matiè-
re ferromagnétique présentant la propriété connue sous le nom de magnétostriction, selon laquelle lorsqu'un champ
magnétique est appliqué à la matière, il apparaît des chan-
gements correspondants de la longueur de la matière dans la direction du champ appliqué. Ceci constitue donc un moyen permettant de réaliser les changements de longueur
décrits précédemment des barreaux 66 et 68.
L'amplitude des changements et l'extension ou la contraction de la matière sous l'effet de la magnétisation
dépendent de la matière à magnétostriction particulière.
Ainsi, diverses matières présentent différentes constantes de déformation de la matière (variations de longueur par unité de longueur sous l'effet de la magnétostriction), qui peuvent être positives ou négatives (ce qui indique que la matière s'allonge ou se raccourcit respectivement sous l'effet de la magnétisation). En outre, de telles constantes peuvent être élevées ou faibles (ce qui indique
respectivement de plus grands ou de plus petits pourcenta-
ges de variation de longueur pour une intensité de champ
magnétique donnée).
En considérant le mode de réalisation représenté
sur la figure 2A, on comprend qu'on peut utiliser le phé-
nomène de magnétostriction décrit ci-dessus pour construi-
re un vibreur à magnétostriction capable de générer les ondes acoustiques de pression désirées. Plus précisément, dans le mode de réalisation de la figure 2A, le barreau
66 est avantageusement construit en une matière ferroma-
gnétique connue sous le nom de Permendur 2V ayant une constante de déformation positive, tandis que le barreau 68 peut être en une matière ferromagnétique telle que le nickel ayant une constante de déformation négative, avec
une valeur absolue inférieure à celle du Permendur 2V.
D'après ce qui précède, et en considérant à nouveau la figure 5, on peut noter qu'au moment de l'appli- cation d'un champ magnétique aux barreaux 66 et 68 par la fermeture de l'interrupteur 42, ce qui a pour effet d'exciter les bobines 86 et 88 correspondantes à partir de
la source d'énergie électrique 132, les extrémités exté-
rieures du barreau 66 se déplacent vers l'extérieur lorsque le barreau 66 s'allonge dans la direction de l'axe
126 et de la flèche 98, sous l'effet de la première cons-
tante de déformation positive du barreau 66. De façon similaire, les extrémités extérieures du barreau 68 se déplacent radialement vers l'intérieur dans la direction des flèches 100 le long de l'axe 128, du fait que le barreau 68 présente une seconde constante de déformation
qui est négative.
Au moment de l'ouverture de l'interrupteur 42 et de la désexcitâtion résultante des bobines 86 et 88,
les barreaux 66 et 68 retournent à leur longueur normale.
Par conséquent, en faisant varier l'intensité du champ magnétique appliqué, comme par exemple par l'ouverture et la fermeture rapides de l'interrupteur 42, les surfaces d'extrémité des barreaux 66 et 68 vibrent (ou oscillent)
en déphasage de la manière désirée, ce qui crée les pre-
mière et seconde ondes acoustiques précitées qui se propa-
gent dans une direction générale horizontale vers l'exté-
rieur en direction de la formation 10, le long des axes
respectifs 126 et 128 des barreaux 66 et 68.
Du fait que la valeur absolue de la constante de déformation pour le Permendur 2V est supérieure à calle du nickel, l'amplitude de vibration du barreau 66 sera supérieure à celle du barreau 68, pour une intensité de champ magnétique donnée. Par conséquent, dans le mode de
réalisation de la figure 2A qu'on vient de décrire, le nom-
bre de spires de la bobine 88 doit être supérieur à celui de la bobine 86 afin de produire des vibrations d'amplitude approximativement égale, ce qui est souhaitable pour que la source génère quatre ondes de pression donnant lieu à des interférences dans la formation 10 pour produire dans cette
dernière des ondes acoustiques quadrup8les.
De façon générale, certains des barreaux utilisés dans la construction d'une source conforme à l'invention auront une première constante de déformation et d'autres auront une seconde constante de déformation dont la valeur absolue diffère de celle de la première constante de déformation. A titre d'exemple, la valeur absolue de la constante de déformation du nickel est environ égale à la
moitié de celle du Permendur 2V. Une autre manière d'appa-
rier les constantes de déformation effectives des matières
utilisées pour les barreaux consiste à envelopper les bar-
reaux ayant une constante de déformation absolue plus éle-
vée avec un élément métallique conducteur de l'électricité (qui peut être un fil), de façon que l'élément métallique
soit enroulé entre chaque barreau et la bobine d'excita-
tion environnante correspondante qui produit le champ magnétique dans le barreau. Cet enveloppement a pour effet de blinder le barreau vis-à-vis du champ magnétique, ce qui réduit la constante de déformation effective du barreau enveloppé. Pour illustrer cette technique, dans une source ayant certains barreaux en nickel et d'autres en Permendur 2V, un fil mince d'aluminium enroulé autour de chaque barreau en Permendur 2V permet d'obtenir l'effet désiré consistant à apparier les constantes de déformation
des barreaux.
Les figures 6 et 7 correspondent respectivement aux figures 5 et 4 dans la mesure o elles représentent
des vues similaires d'autres modes de réalisation de l'in-
vention. Plus précisément, en relation avec les figures 7
et 4 correspondantes, on note que bien que la description
précédente de l'invention ait été limitée à un générateur
ou une source d'ondes acoustiques de type quadrup8le, l'in-
vention n'est pas limitée à cette configuration et englobe totalement d'autres modes de réalisation.
Plus précisément, l'invention envisage totale-
ment le caractère souhaitable, dans certaines applica-
tions, de la construction et de l'utilisation de sources d'ondes acoustiques multipôles de diverses conceptions utilisant un ou plusieurs barreaux vibrant dans les
directions de leurs axes longitudinaux, chacun de ces bar-
reaux étant disposé de façon à être pratiquement transver-
sal par rapport à l'axe central 28.
Ainsi, à titre d'exemple, on peut construire avec un barreau une source dipôle (qu'on décrira ci-après
en relation avec les figures 9A et 9B). Aves deux bar-
reaux, on peut construire une source quadrupôle (décrite précédemment), avec trois barreaux on peut construire une source octopôle, avec quatre barreaux on peut construire une source à 16 pâles (qu'on décrira ci-après en relation
avec la figure 7), et ainsi de suite.
Dans le cas général, une source multiple d'ordre N, avec'N = 1, 2, 3, et ainsi de suite indéfiniment, peut être appelée une source à 2N pâles, avec N = 1, 2, 3 et 4
respectivement pour une source dipôle, quadrup8le, octopo-
le et à 16 pôles, par exemple. On notera également que le nombre de surfaces d'éléments rayonnants d'extrémités qu'on utilise pour construire une source à 2N pSles est de
2N, et il y a par exemple 2, 4, 6 et 8 éléments rayon-
nants fixés à un nombre correspondant d'extrémités de bar-
reaux pour les sources dipôle, quadrup8le, octopale et à 16 pôles, respectivement. En outre, l'angle P entre les projections d'extrémités de barreaux adjacentes sur un plan normal à l'axe central 28 est de préférence de 3600/(2N). De telles extrémités de barreaux adjacentes produisent des ondes de pression qui sont pratiquement
déphasées mutuellement de 180 .
Le tableau suivant illustre de façon générale les sources multip8les d'ordre progressivement croissant que l'invention envisage: Nombre Nombre
d'éléments rayon- _360 de bar-
N= Ordre de la source nants (et de lobes) 2N reaux N 1 2 (Dipôle) 2 180 1 2 4 (Quadrupôle) 4 90 2 3 8 (Octop8le) 6 60 3 4 16 (16 P81ôes) 8 45 4 32 (32 Pôles) 10 36 5 15. is 2N N 2N (2 Pôles) 2 x N 360 N 2N On notera qu'une modification de la structure
des barreaux peut 6tre nécessaire pour certaines des sour-
ces acoustiques multipôles décrites ici. Par exemple,
trois barreaux sont nécessaires pour l'octopôle. Cepen-
dant, si un barreau donné est constitué entièrement par une certaine matière à magnétostriction, on ne peut pas satisfaire la condition consistant en un déphasage de 180
entre les extrémités de barreaux adjacentes; dans la mesu-
re o deux des barreaux seront constitués par la même
matière, avec des extrémités adjacentes en phase.
Ainsi, au lieu de construire des sources dans lesquelles le barreau entier est formé d'un seul tenant en
une certaine matière, on envisage la possibilité d'utili-
ser des demi-barreaux ou des sections pour pouvoir réali-
ser des sources multipôles dans lesquelles la situation décrite ci-dessus apparait (ceci s'applique également à la construction des autres sources décrites ici). Dans cette construction, on peut souder les demi-barreaux ou les sections au mandrin (comme le mandrin 202 de la figure
8), pour former des saillies en forme de rayons qui s'éten-
dent radialement vers l'extérieur. La composition de ces rayons alterne entre des première et seconde matières à magnétostriction (ayant respectivement des constantes de déformation positive et négative), lorsqu'on progresse de
façon circulaire autour de l'axe central 28.
Selon une variante, chaque section ou demi-
barreau peut être constitué par des empilements de disques piézoélectriques alternés, dont la polarité alterne de façon à donner la relation de phase de 1800 désirée entre un demi-barreau donné et ceux qui lui sont adjacents de
chaque côté.
D'une manière qu'on décrira de façon plus détaillée en relation avec la source à 16 pôles prise à titre d'exemple spécifique, lorsqu'on utilise plus d'un
barreau pour former une source multip8le conforme à l'in-
vention, on dispose de préférence les barreaux de façon
qu'ils soient tous réunis aux milieux de leurs axes longi-
tudinaux, ces milieux se trouvant sur l'axe central 28 de façon que l'assemblage de barreaux apparaisse sous une
forme semblable aux rayons d'une roue, s'étendant radiale-
ment vers l'extérieur à partir de l'axe central 28.
Chaque "rayon" forme de préférence les angles égaux P et. précités respectivement par rapport aux rayons adjacents et à l'axe central 28, ce qui fait que = 360 /(2 x N), et ( peut 8tre égal ou inférieur à 90 ,
comme indiqué précédemment. On rappelle qu'on peut sélec-
tionner " en fonction des caractéristiques de la formation et de paramètres similaires, et cet angle sera inférieur à pour favoriser l'apparition d'ondes acoustiques de cisaillement multipôles dans la formation qui entoure le sondage. En considérant toujours le cas général avant d'envisager des modes de réalisation spécifiques autres
2563920O
que la source quadrupôle de la figure 2A (comme la source dipôle et la source à 16 pôles décrites ci-après), dans le
cas o on utilise plus d'un barreau, les sections de bar-
reau (ou rayons) auront de préférence une composition alternée passant de la première matière à magnétostriction précitée, ayant une constante de déformation positive, à la seconde matière ayant une constante de déformation négative, en retournant ensuite à la première matière, et ainsi de suite, lorsqu'on progresse de façon circulaire
autour de l'axe central 28.
Enfin, en ce qui concerne le cas général, un
élément rayonnant acoustique est fixé à l'extrémité exté-
rieure en direction radiale de chaque section ou rayon constituant chaque barreau, d'une manière similaire à celle décrite en relation avec la figure 2A. Une bobine électrique est également disposée autour de chaque rayon, également d'une manière similaire à celle de la source de
la figure 2A. Ainsi, lorsque les bobines de la source par-
ticulière formée par des barreaux sont excitées, elles vibrent également d'une manière similaire à celle de la figure 2A. Chaque rayon génère ainsi une onde acoustique de pression respective qui se propage radialement vers l'extérieur le long de son axe longitudinal, et chacune de ces ondes est déphasée par rapport à l'onde de pression produite par les rayons immédiatement adjacents situés de
part et d'autre du rayon considéré, et ces ondes se propa-
gent à partir des éléments rayonnants acoustiques qui se trouvent aux extrémités des rayons. En outre, un diagramme de rayonnement d'une source construite conformément à la
description ci-dessus montrerait que la source produit
2N lobes, chacun d'eux correspondant à une propagation
vers l'extérieur à partir d'un élément rayonnant acousti-
que respectif différent.
Ainsi, en considérant maintenant la figure 7 qui montre un exemple d'une source à 16 p8les, on peut noter par comparaison avec la source quadrup6le de la figure 4 qu'au lieu de deux barreaux 66 et 68 seulement, il existe quatre barreaux 150, 152, 154 et 156 (avec des bobines
correspondantes telles que la bobine 158 connectée au con-
ducteur de bobine 160 similaire au conducteur 46), ainsi que huit fenêtres correspondantes situées radialement vers l'extérieur par rapport aux barreaux (non représentées) et huit éléments rayonnants tels que l'élément rayonnant 157, chacun d'eux étant disposé sur une extrémité extérieure
différente des barreaux 150-156.
D'une manière similaire à celle du mode de réa-
lisation des figures 1-5, les quatre barreaux 150-156 sont orientés de façon que leurs extrémités extérieures en
direction radiale soient uniformément espacées à la cir-
conférence d'un cercle dont le centre est sur l'axe central
28 et qui est contenu dans un plan pratiquement perpendicu-
laire à l'axe 28. De façon similaire, les barreaux alter-
nent entre des première et seconde matières ferromagnéti-
ques, lorsqu'on parcourt le cercle, avec des signes alter-
nés pour les constantes de déformation respectives. Enfin, on peut exciter les barreaux d'une manière similaire à
celle représentée de façon fonctionnelle sur la figure 5.
On voit ainsi qu'au lieu de produire quatre ondes de pression qui se propagent vers l'extérieur à partir de la sonde 16, le mode de réalisation de la figure 7 produit
huit de ces ondes.
On va maintenant considérer la figure 6 qui
représente encore un autre mode de réalisation de l'inven-
tion. Plus précisément, la figure 6 représente un autre procédé de construction des barreaux vibrants 66-68 ou -156 qui sont utilisés dans les modes de réalisation de la source d'ondes acoustiques qui sont respectivement
représentés sur les figures 2A ou 7.
On peut remplacer chaque barreau à magnétostric-
tion et chaque bobine, comme le barreau 66 et la bobine 86 de la figure 2A, par un barreau piézoélectrique, comme les
quatre barreaux représentés sous forme éclatée sur la figu-
re 6.
On voit que chaque barreau de la figure 6 com-
prend un ensemble de disques polarisés tels que les disques
, 142, 144 et 146, réalisés à partir d'une matière cris-
talline piézoélectrique appropriée, comme celle commercia-
lisée par la firme Vernitron Company, Bedford, Ohio, E.U.A.
Ces disques sont empilés et alignés de façon coaxiale le long d'axes respectifs 126 ou 128. On voit que ces axes correspondent aux axes longitudinaux des barreaux 66 et 68 décrits précédemment, qui s'étendent perpendiculairement
l'un à l'autre et à l'axe central 28.
Les cristaux piézoélectriques ont la propriété qui consiste en ce qu'ils se dilatent ou se contractent sous l'effet d'un potentiel électrique appliqué, et en ce qu'on peut commander la dilatation ou la contraction du
cristal par la direction du potentiel appliqué.
Ainsi, avec les disques en cristal 140-146
polarisés dans les directions indiquées, empilés et con-
nectés de la manière représentée sur la figure 6, on voit que du fait que la connexion des empilements alignés le long de l'axe 126 est opposée à celle des empilements alignés le long de l'axe 128, lorsque tous les empilements sont excités par la source d'énergie 132 sous l'effet de la fermeture de l'interrupteur 42, les disques 140 et 144 se dilatent longitudinalement dans la direction de l'axe 126, tandis que les ensembles de disques restants 142 et 146 se contractent dans la direction de l'axe 128, ce qui réalise la génération désirée de deux ensembles d'ondes acoustiques déphasées, décrites précédemment en relation
avec le mode de réalisation de la figure 2A, qui se propa-
gent radialement vers l'extérieur dans la formation 10
dans quatre directions différentes.
On notera que de la même façon qu'on peut rem-
placer les barreaux 66 et 68 par les disques respectifs , 144 et 142, 146, on peut remplacer par des empilements
de disques similaires les barreaux de n'importe quel assem-
blage de barreaux multiples construit conformément aux principes de l'invention. Cependant, comme pour la figure 6, la polarité et les connexions de chaque empilement de disques alternent
par rapport aux empilements de disques immédiatement adja-
cents de chaque côté de l'empilement considéré (d'une
manière similaire à l'alternance des signes de la constan-
te de déformation des barreaux à magnétostriction adja-
cents), afin de réaliser la génération désirée d'ondes
acoustiques déphasées qui a été envisagée précédemment.
En considérant maintenant la figure 8, on voit un autre mode de réalisation 200 de la source d'ondes de
cisaillement de type quadrupôle de la figure 2A, considé-
rablement simplifié dans un but de clarté par la suppres-
sion du bottier 60 et d'organes analogues. Un mandrin 202 est placé dans le bottier 60 (non représenté) en position coaxiale par rapport à l'axe central 28, et ce mandrin est en fait fonctionnellement équivalent à un prolongement des mandrins 62 et 78 de la figure 2A qui forment ainsi
une seule pièce constituant le mandrin 202. Quatre sec-
tions de barreaux 204, 206, 208 et 210 sont disposées radialement vers l'extérieur à partir du mandrin 202. Les projections de chacune de ces sections de barreau sur un
plan normal à l'axe central 28 sont pratiquement uniformé-
ment espacées et forment des angles J pratiquement égaux.
Un réflecteur acoustique correspondant 204A, 206A, 208A et 210A est respectivement placé à l'extrémité extérieure en direction radiale de chaque barreau 204-210, et ces réflecteurs 204A-210A sont pratiquement identiques en ce qui concerne leur structure et leur but aux éléments rayonnants 102-108 de la figure 2A. Egalement de manière similaire, une bobine correspondante 204B, 206B, 208B et
25639-20
210B est placée autour de chaque barreau 204-210, également dans des buts similaires à ceux des bobines 86 et 88 de la
figure 2A.
Les barreaux diamétralement opposés 204 et 208 sont constitués par une première matière à magnétostriction
et les barreaux 206 et 210 constitués par la seconde matiè-
re à magnétostriction ont une constante de déformation dont
le signe diffère de celui des barreaux 204 et 208, égale-
ment dans les buts indiqués précédemment.
La différence fondamentale entre le mode de réa-
lisation représenté sur la figure 8 et celui de la figure 2A consiste en ce que les axes longitudinaux des barreaux 204-210 ne s'étendent pas dans un plan perpendiculaire à l'axe central 28 (comme dans le cas du mode de réalisation
de la figure 2A), mais s'étendent dans une direction géné-
rale inclinée vers le bas, en direction des détecteurs 25, en formant un angle v par rapport à l'axe central 28. On a trouvé qu'en choisissant de façon appropriée l'angle o (et
donc la direction des ondes acoustiques provenant des élé-
ments rayonnants tels que les éléments 204A-210A), en fonc-
tion des caractéristiques de la formation et de paramètres
similaires, on peut favoriser l'apparition dans la forma-
tion 10 d'ondes acoustiques de cisaillement, par rapport à
l'apparition d'ondes acoustiques de compression. Par con-
séquent, dans le mode de réalisation qui est représenté sur la figure 8, on tire parti de façon spécifique de ce
phénomène dans la conception, en alignant dans une direc-
tion générale descendante les axes centraux longitudinaux
204C-210C des barreaux respectifs correspondants 204-210.
Ceci fait que les éléments rayonnants respectifs 204A-210A ont de façon similaire leurs faces rayonnantes dirigées dans une direction générale descendante, de façon que les ondes acoustiques qui se propagent à partir des surfaces
extérieures en direction radiale de ces éléments se propa-
gent dans la direction des flèches indiquées sur les axes
204C-210C.
Il faut noter en relation avec la figure 1 qu'à l'interface entre le fluide 14 du sondage et la formation , non seulement une partie de l'énergie sous forme-d'onde de compression se propageant dans le fluide 14 du sondage à partir de la source 26 (dans le mode de réalisation de la figure 2A ou le mode de réalisation de la figure 8) est convertie en énergie sous forme d'onde acoustique de cisaillement qui se propage dans la formation 10, mais également une autre partie de cette énergie sous forme d'onde de compression dans le fluide 14 est convertie en énergie sous forme d'onde acoustique de compression qui se propage également dans la formation 10. Les ondes de cisaillement induites dans la formation 10 interfèrent pour produire une onde de cisaillement quadrupSle dans la formation 10. De façon similaire, les ondes de compression induites dans la formation 10 interfèrent pour produire
une onde de compression quadrup8le dans la formation 10.
Le rapport entre l'énergie correspondant à des ondes de cisaillement quadrupSles et l'énergie correspondant à des ondes de compression quadrupSles que la source 26 produit dans la formation 10 dépend de l'angle précité sous lequel
les ondes de pression dans le fluide 14 rencontrent l'in-
terface entre le fluide 14 et la formation 10, et il
dépend également de la fréquence de la source.
Pour la diagraphie par ondes acoustiques de
cisaillement de type direct, il est souhaitable de favori-
ser la génération d'ondes de cisaillement dans la forma-
tion 10, par rapport à la génération d'ondes de compres-
sion dans cette formation. On peut accomplir ceci de la manière décrite deux paragraphes plus haut. Au contraire,
pour réaliser une diagraphie efficace par ondes acousti-
ques de compression, il peut être souhaitable de favoriser la génération d'ondes de compression par rapport à la
génération d'ondes de cisaillement dans la formation 10.
On peut utiliser la source 26, fonctionnant dans le mode décrit ici en relation avec la diagraphie par ondes de cisaillement quadrup8les,pour effectuer une diagraphie par ondes de compression quadrupales. L'arrivée des ondes de compression quadrupales aux détecteurs a lieu avant
l'arrivée à ces derniers des ondes de cisaillement quadru-
p8les, ce qui fait que la génération dans la formation 10 d'ondes de cisaillement quadrup8les (simultanément à la
génération d'ondes de compression quadrup8les intéressan-
tes dans la diagraphie par ondes de compression quadrupS-
les) ne perturbe pas les opérations de diagraphie par ondes de compression. Pour accomplir de façon efficace des
opérations de diagraphie par ondes acoustiques de compres-
sion quadrupôles en utilisant le mode de réalisation 200
(représenté sur la figure 8) de la source 26, il est sou-
haitable que l'angle d'inclinaison des barreaux 204-210 par rapport à l'axe central 28 soit réglé de façon que les
axes des barreaux soient pratiquement normaux à l'axe cen-
tral 28, afin de favoriser la génération d'ondes de com-
pression dans la formation 10, par rapport à la génération
d'ondes de cisaillement dans cette formation.
L'homme de l'art notera que les modes de réali-
sation de type dipôle, octopôle et autres de la source acoustique de l'invention conviennent tout aussi bien à la
diagraphie par ondes acoustiques de cisaillement multipô-
les et à la diagraphie par ondes acoustiques de compression multipôles. On notera que bien que les barreaux dirigés de
façon générale vers le bas et les éléments rayonnants cor-
* respondants n'aient été décrits qu'en relation avec la source quadrupôle de la figure 8, on peut avantageusement adapter ce principe à n'importe lesquelles des sources multipôles de l'invention décrites ici, indépendamment du
nombre de barreaux constituant les sources ou de la matiè-
re piezoélectrique ou à magnétostriction avec laquelle les
sources sont formées.
On va maintenant considérer la figure 9A qui
représente encore un autre mode de réalisation 220 de l'in-
vention, consistant en une source d'ondes acoustiques de type dipôle. Comme dans le mode de réalisation de la figure 8, il existe un mandrin 222 coaxial par rapport à l'axe central 28, qui définit une ouverture transversale dans laquelle est disposée un barreau 224. Le mandrin 222 supporte le barreau au moyen d'un point de soudure 228A ou autre entre le barreau 224 et la surface intérieure du mandrin 222, définissant une partie de l'ouverture. Le barreau 224 est constitué de préférence par une matière à magnétostriction, comme décrit précédemment en relation avec d'autres barreaux similaires et, également d'une
manière similaire, une bobine électrique 226 est de préfé-
rence placée autour du barreau. Selon une variante, le
barreau 224 peut être constitué par une matière piezo-
électrique, comme les empilements de disques envisagés
ci-dessus en relation avec la figure 6. L'extrémité exté-
rieure en direction radiale du barreau 224 est fixée au moyen d'un point de soudure 228B ou autre, à un élément rayonnant acoustique cylindrique 230. On présélectionne
de préférence la longueur du barreau 224 de façon à ali-
gner le cylindre 230 pour qu'il soit en position coaxiale par rapport au mandrin 222 et à l'axe central 28 lorsque
la source 220 est dans son état de repos.
On notera en outre que le diamètre intérieur du cylindre 230 est de préférence sélectionné par rapport au
diamètre extérieur du mandrin 222 de façon que les surfa-
ces extérieure et intérieure,respectivement,du mandrin 222 et du cylindre 230 définissent une région annulaire 232.
En considérant maintenant la figure 9B, qui est une vue de dessus de la source 220 de la figure 9A, on voit le cylindre 230 représenté en alignement coaxial avec l'axe central 28, et représenté également en traits interrompus dans une position déplacée dans la direction de l'axe 126, de façon à ne plus être en alignement coaxial avec l'axe central 28. On voit qu'au moment de l'excitation de la bobine 226 qui est placée autour du barreau 224, ce barreau change de longueur ou vibre dans la direction de son axe longitudinal 126. Dans la mesure o les extrémités intérieure et extérieure du barreau 224 sont accouplées au mandrin 222 et au cylindre 230 au moyen des soudures 228A
et 228B, ou par des moyens similaires, tout mouvement lon-
gitudinal du barreau 224 est transmis au cyclindre 230, ce qui fait osciller le cylindre 230 à partir d'une position en alignement axial avec l'axe central 28 jusqu'à une position indiquée en traits interrompus. Un tel mouvement du cylindre 230, qui est un élément rayonnant acoustique
dont la structure et la matière constitutive sont similai-
res à celles décrites précédemment, provoque la génération
d'une première onde acoustique de pression qui se propage-
vers la gauche sur la figure 9B, le long de l'axe 126, et simultanément la génération d'une seconde onde acoustique
de pression qui se propage de façon générale vers la droi-
te sur la figure 9B, le long de l'axe 126. En outre, les lobes principaux de ces ondes de pression qui se propagent dans la direction des flèches sont mutuellement déphasés de 180 , ce qui crée le diagramme de rayonnement de dip!le désiré de la source du mode de réalisation 220 des figures
9A et 9B.
On peut désirer encore une autre structure pour les sources d'ordre supérieur mentionnées précédemment ( comme l'octopôle),dans le cas odes barreaux entiers en matières à magnétostriction alternées ne produisent pas la relation de phase désirée de 180 entre des extrémités de
barreaux adjacentes.
Dans cette autre structure, on peut construire deux polygones réguliers à N c8tés, et les aligner de façon pratiquement parallèle l'un à l'autre, en position coaxiale par rapport à l'axe central 28, avec un décalage angulaire mutuel égal à l'angle ( autour de l'axe central 28. Tous les côtés de l'un des polygones sont constitués par une première matière à magnétostriction ayant une constante de déformation positive, et ceux du second poly-
gone sont constitués par la seconde matière à magnétostric-
tion ayant une constante de déformation négative.
Ainsi, par exemple, pour construire une source octop8le de ce type général, on dispose deux triangles équilatéraux ayant un décalage angulaire mutuel de 60
autour de l'axe 28, pour former une étoile à six branches.
Lorsqu'on excite des bobines sur les côtés des triangles, un triangle se dilate pendant que l'autre se contracte, et inversement pendant un intervalle de temps suivant. Avec des éléments rayonnants acoustiques fixés à chaque sommet de chaque triangle dirigé vers l'extérieur en direction
radiale, par rapport à l'axe 28, on voit qu'un lobe prin-
cipal d'énergie acoustique se propage à partir des six sommets des deux triangles, et chaque lobe est déphasé de 180o par rapport aux lobes adjacents situés de part et d'autre. Il est possible de construire conformément aux principes de l'invention des sources acoustiques capables de générer des ondes acoustiques de pression déphasées de puissance extrêmement élevée dans la sonde 16, suffisantes pour produire dans la formation intéressante des ondes de cisaillement de niveau élevé de type dipôle, quadrupôle ou d'ordre supérieur. La fréquence désirée des ondes q acoustiques à générer détermine le choix des paramètres particuliers des barreaux tels que les barreaux 66-68, des
empilements tels que les empilements 140-146 et des élé-
ments rayonnants tels que les éléments 102-108. Les fré-
quences d'oscillation désirées caractéristiques pour les sources décrites ici sont dans la gamme allant d'une valeur immédiatement inférieure à 3 kHz jusqu'à 14 kHz ou même plus, et des fréquences d'environ 3 kHz sont souvent caractéristiques pour la diagraphie par ondes acoustiques
de cisaillement quadrupôles de type direct dans des formations relati-
vement "tendres", tandis que des fréquences d'environ 6 kHz ou plus sont utilisées de façon caractéristique pour
la diagraphie par ondes acoustiques de cisaillement quadru-
pôles de type direct dans des formations "dures".
Plus précisément, pour une fréquence naturelle de la source ayant une valeur désirée donnée tq, si la masse M de chaque élément rayonnant, le module élastique E, l'aire de section droite A et la longueur L de chaque barreau sont égaux, et si la masse de chaque barreau est faible vis-à-vis de celle de l'élément rayonnant associé,
on peut choisir ces paramètres conformément à la rela-
tion:
Cvoq = (2 x E x A)/(M x L)] À.
Du fait du niveau élevé des ondes acoustiques
que la source de l'invention permet de générer, on a trou-
vé que les ondes acoustiques générées qui ont une fréquen-
ce égale au premier harmonique de la fréquence nominale d'oscillation des barreaux (ce premier harmonique étant également présent dans les oscillations) peuvent avoir une amplitude suffisante pour permettre de faire fonctionner la source 26 à la même fréquence nominale d'oscillation pour des formations tendres et dures, pour accomplir des
opérations de diagraphie par ondes de cisaillement quadru-
pôles de type direct.
En outre, du fait également de la puissance de
la source de l'invention, on peut même accomplir des opé-
rations de diagraphie d'un puits à un autre, ou "inter-son-
dages", dans lesquelles on peut exciter de façon acousti-
que la formation 10 en un site de sondage avec la source de l'invention et détecter la signature acoustique dans un
site de sondage adjacent.
Du fait de la possibilité d'utiliser des barreaux à magnétostriction oscillants qui-sont excités par des
champs magnétiques, l'excitation de leurs bobines respecti-
ves a des exigences d'alimentation relativement modérées, à tension faible. Ceci est un avantage marqué par rapport
aux éléments vibrants piezoélectriques classiques qui exi-
gent de façon caractéristique des alimentations à tension plus élevée, avec les problèmes connexes de bruit ou autres. Cependant, lorsqu'on remplace les barreaux à
magnétostriction par des barreaux formés par des empile-
ments de disques d'une matière piézoélectrique, comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 6, on peut
réduire ces problèmes par une conception soigneuse.
On notera que les principes de fonctionnement des sources d'ondes acoustiques de l'invention qui sont décrits ici peuvent être adaptés avec des changements relativement mineurs à la construction de détecteurs d'ondes acoustiques, et que de tels détecteurs entrent
donc de façon spécifique dans le cadre de l'invention.
A titre d'exemple, en considérant la figure 2A, on voit aisément que si on utilise en détecteur la source représentée sur cette figure, des ondes acoustiques à
détecter présentes dans le fluide 14 du sondage se propa-
gent en direction opposée à celles qui sont générées pen-
dant le fonctionnement en source. Plus précisément, des ondes acoustiques entrent par les fenêtres 27A-D, etc, de façon à atteindre les éléments rayonnants 102-108 et les
barreaux 66-68.
L'énergie qui atteint les barreaux 66-68 provo-
que dans ces derniers des vibrations qu'on peut utiliser pour induire dans les bobines 86-88 des niveaux de signal
correspondant à des potentiels mesurables liés fonction-
nellement aux ondes acoustiques.
On voit donc que l'invention est bien adaptée à
l'obtention de tous les avantages et de toutes les carac-
téristiques indiqués ci-dessus, ainsi que d'autres avanta-
ges qui ressortiront d'une description du dispositif
lui-même. Il faut noter que certaines combinaisons et sous-
combinaisons présentent une utilité et peuvent être employées indépendamment d'autres caractéristiques et sous-
combinaisons. De plus, la description précédente de l'in-
vention n'est donnée qu'à titre d'exemple et d'explication,
et il est possible d'apporter diverses modifications con-
cernant la forme, la taille et les matières des éléments
constitutifs, ainsi que les détails des structures repré-
sentées, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (56)

REVENDICATIONS
1. Dispositif destiné à l'introduction d'ondes acoustiques dans une formation souterraine (10) traversée par un sondage (12) ayant un axe, caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier (60) ayant un axe central (28) et définissant au moins une fenêtre (27A-27D), ce boîtier (60) étant conçu pour être placé dans le sondage (12) de façon que l'axe central (28) soit pratiquement parallèle à l'axe du sondage; et au moins une structure de barreau (66, 68) disposée à l'intérieur du boîtier (60), ayant un
axe longitudinal (126, 128) qui traverse l'une des fenê-
tres (27A-27D), pour générer électriquement des ondes acoustiques à l'intérieur du boîtier (60), d'une manière
telle que ces ondes acoustiques se propagent vers la for-
mation (10) et atteignent l'interface entre le sondage (12) et la formation (10), dans la direction de l'axe
longitudinal (126, 128).
2. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que les structures de barreaux comprennent une première structure de barreau (66) ayant une première
longueur s'étendant dans la direction d'un premier axe longi-
tudinal (126) et cette première longueur change sous
l'effet d'une excitation électrique.
3. Dispositif selon la revendication 2, carac-
térisé en ce que les structures de barreaux comprennent en outre une seconde structure de barreau(68) ayant une seconde longueur s'étendant dans la direction d'un second axe longitudinal (128), et cette seconde longueur change
sous l'effet de l'excitation électrique.
4. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que les structures de barreaux comprennent un premier barreau (66) ayant une première section et une seconde section, chacune des première et seconde sections
ayant une extrémité extérieure et une extrémité intérieu-
re, avec les extrémités intérieures des première et seconde sections mutuellement accouplées, et en ce que chacune des première et seconde sections possède un axe longitudinal
(126) qui traverse l'une des fenêtres (27A-27D).
5. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'axe longitudinal de la première section du premier barreau (66) et l'axe longitudinal de la seconde
section du premier barreau (66) sont colinéaires.
6. Dispositif selon la revendication 4, caracté-
risé en ce que les structures de barreaux comprennent en outre un second barreau (68) ayant une première section et
une seconde section, chacune des première et seconde sec-
tions du second barreau (68) ayant une extrémité extérieu-
re et une extrémité intérieure, et les extrémités inté-
rieures des première et seconde sections du second barreau
(68) étant accouplées aux extrémités intérieures des pre-
mière et seconde sections du premier barreau (66), et en ce que chacune des première et seconde sections du second
barreau (68) possède un axe longitudinal (128) qui tra-
verse l'une des fenêtres (27A-27D).
7. Dispositif selon la revendication 6, caracté-
risé en ce que l'axe longitudinal de la première section du second barreau (68) et l'axe longitudinal de la seconde
section du second barreau (68) sont colinéaires.
8. Dispositif selon la revendication 7, caracté-
risé en ce que le premier barreau (66) consiste en une première matière à magnétostriction ayant une première
constante de déformation; et le second barreau (68) con-
siste en une seconde matière à magnétostriction ayant une seconde constante de déformation de signe opposé à celui
de la première constante de déformation.
9. Dispositif selon la revendication 8, caracté-
risé en ce que les extrémités extérieures du premier bar-
reau (66) sont équidistantes du point d'accouplement des
extrémités intérieures du premier barreau (66).
10. Dispositif selon la revendication 9, caracté-
risé en ce que les extrémités extérieures du second barreau
(68) sont équidistantes du point d'accouplement des extré-
mités intérieures du second barreau (68).
11. Dispositif selon la revendication 10, caracté- risé en ce que les extrémités extérieures des premier et
second barreaux (66, 68) définissent un plan.
12. Dispositif selon la revendication 8, caracté-
risé en ce que les extrémités extérieures des premier et second barreaux (66, 68) sont toutes équidistantes du point d'accouplement des extrémités intérieures des premier et
second barreaux (66,68).
13. Dispositif selon la revendication 6, caracté-
risé en ce que les structures de barreaux comprennent en outre des premiers éléments rayonnants acoustiques (102, 106), chacun d'eux étant accouplé à l'une différente des extrémités extérieures des première et seconde sections du premier barreau (66), et chacun des premiers éléments rayonnants (102, 106) est placé entre l'une respective des extrémités extérieures du premier barreau (66) et celle
des fenêtres (27A-27D) qui est traversée par l'axe longi-
tudinal (126) associé à l'extrémité respective parmi les
extrémités extérieures du premier barreau (66).
14. Dispositif selon la revendication 13,
caractérisé en ce que les structures de barreaux compren-
nent en outre des seconds éléments rayonnants acoustiques (104, 108), chacun d'eux étant accouplé à l'une différente
des extrémités extérieures des première et seconde sec-
tions du second barreau (68), et chacun des seconds élé-
ments rayonnants (104, 108) est placé entre l'une respec-
tive des extrémités extérieures du second barreau (68) et
celle des fenêtres (27A-27D) que traverse l'axe longitudi-
nal (128) qui est associé à l'extrémité respective parmi
les extrémités extérieures du second barreau (68).
15. Dispositif selon la revendication 14, caracté-
risé en ce que le premier barreau (66) est en nickel.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendi-
cations 14 ou 15, caractérisé en ce que le second barreau (68) est en Permendur 2V.
17. Dispositif selon la revendication 14, caracté-
risé en ce que la projection du premier barreau (66) sur un
premier plan perpendiculaire à l'axe central (28) est per-
pendiculaire à la projection du second barreau (68) sur ledit
premier plan.
18. Dispositif selon la revendication 17, caracté-
risé en ce que chaque axe longitudinal (204C-210C) de chacu-
ne des première et seconde sections des premier et second
barreaux (204-210) définit avec l'axe central (28) du bol-
tier (60) un angle inférieur à 90 .
19. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que les structures de barreaux (140, 142, 144,
146) sont constituées par une matière piezoélectrique.
20. Dispositif selon la revendication 14, carac-
térisé en ce que, sous l'effet de l'excitation électrique, les extrémités extérieures des premier et second barreaux (66, 68) vibrent dans la direction de l'axe longitudinal respectif (126, 128) des premier et second barreaux, ce qui fait que la longueur du premier barreau (66) et la longueur du second barreau (68) varient toutes deux en
fonction du temps.
21. Dispositif selon la revendication 20, carac-
térisé en ce que les changements de longueur dans le pre-
mier barreau (66) sont pratiquement déphasés de 180 par rapport aux changements de longueur dans le second barreau (68), et en ce que les changements de longueur dans les premier et second barreaux (66, 68) sont transmis à des premier et second éléments rayonnants (102, 104, 106, 108)
qui sont respectivement accouplés aux extrémités extérieu-
res des premier et second barreaux (66, 68), de façon que les premiers éléments rayonnants (102, 106) génèrent des premières ondes acoustiques de pression qui se propagent vers l'extérieur à partir de ces premiers éléments rayonnants, les seconds éléments rayonnants (104, 108) génèrent des secondes ondes acoustiques de pression qui se
propagent vers l'extérieur à partir de ces seconds élé-
ments rayonnants, et les premières et les secondes ondes
de pression sont pratiquement déphasées de 1800.
22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que les premières et secondes ondes acoustiques de pression ont une amplitude et une fréquence
suffisantes pour produire une onde acoustique de cisaille-
ment dans la formation (10).
23. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les premier et second barreaux (66,
68) ont des valeurs pratiquement égales de module d'élas-
ticité E, d'aire de section droite A et de longueur L, et sont coplanaires, en ce que la masse des premiers et
seconds éléments rayonnants (102, 104, 106, 108) est éga-
le à M, et en ce que les grandeurs M, E, A et L sont sélectionnées d'après une fréquence présélectionnée Wq q
des premières et secondes ondes de pression, conformément-
à la relation: c q = [(2 x E x A)/(M x L)] Y.
24. Dispositif générateur d'ondes acoustiques, prévu pour l'utilisation dans des opérations de diagraphie
acoustique d'un sondage, caractérisé en ce qu'il com-
prend: un bottier creux (60) définissant une surface
intérieure cylindrique coaxiale par rapport à un axe cen-
tral (28); des bases supérieure et inférieure (76, 64)
disposées à l'intérieur du bottier (60) en contact hermé-
tique avec la surface intérieure, et définissant avec cette dernière un volume cylindrique; un assemblage de barreaux en forme de croix (66, 68) disposé à l'intérieur du volume cylindrique et comprenant: un premier barreau (66) qui s'étend dans la direction d'un premier axe (126) en alignement coaxial avec celui-ci; un second barreau (68) s'étendant dans la direction d'un second axe (128) en alignement coaxial avec celui-ci; les premier et
second axes (126, 128) et l'axe central (28) étant prati-
quement mutuellement perpendiculaires et se coupant de
façon à définir un point central de l'assemblage de bar-
reaux; le premier barreau (66) ayant des extrémités
opposées espacées le long du premier axe (126) à des pre-
mières distances du point central et de part et d'autre
de celui-ci, et le second barreau (68) ayant des extrémi-
tés opposées espacées le long du second axe (128), à des secondes distances du point central et de part et d'autre
de celui-ci; un ensemble d'éléments rayonnants acousti-
ques (102, 104, 106, 108) comprenant des premiers éléments
rayonnants acoustiques (102, 106), chacun d'eux étant dis-
posé à l'une différente des extrémités opposées du premier
barreau (66), et des seconds éléments rayonnants acousti-
ques (104, 108), chacun d'eux étant disposé à l'une diffé-
rente des extrémités opposées du second barreau (68), chacun des premiers éléments rayonnants (102, 106) ayant une surface rayonnante qui est pratiquement contenue dans un plan perpendiculaire au premier axe (126) et coupant cet axe, et chacun des seconds éléments rayonnants (104, 108) ayant une surface rayonnante qui est pratiquement contenue dans un plan perpendiculaire au second axe (128)
et coupant cet axe; le bottier (60) définissant un ensem-
ble de fenêtres acoustiques (27A-27D), chacune d'elles étant située à une certaine distance vers l'extérieur, vis-à-vis de l'axe central (28), par rapport à l'un au moins des premiers et seconds éléments rayonnants (102, 104, 106, 108); une première structure de bobine (86) disposée autour du premier barreau (66) en alignement coaxial avec le premier axe (126), dans le but de faire varier la distance entre les extrémités du premier barreau (66) le long du premier axe, sous l'effet de l'excitation de cette première structure de bobine (86); et une seconde structure de bobine (88) disposée autour du second barreau (68) en alignement coaxial avec le second axe (128), dans le but de faire varier la distance entre les extrémités du second barreau (68), le long du second axe, sous l'effet
de l'excitation de cette seconde structure de bobine (88).
25. Dispositif selon la revendication 24, carac-
térisé en ce que le premier barreau (66) est constitué par une première matière à magnétostriction; et le second barreau (68) est constitué par une seconde matière à magnétostriction, différente de la première matière à magnétostriction.
26. Dispositif selon la revendication 25, carac-
térisé en ce que la première matière à magnétostriction possède une première constante de déformation; et la seconde matière à magnétostriction possède une seconde constante de déformation, de signe opposé à celui de la
première constante de déformation.
27. Dispositif selon la revendication 26, dans lequel la valeur absolue de la première constante de déformation est inférieure à celle de la seconde constante de déformation, caractérisé en ce qu'il comprend également un élément en métal conducteur de l'électricité enroulé autour du second barreau (68), de fagon à réduire la valeur absolue de la constante de déformation effective du second barreau entouré par l'élément en métal, à une valeur inférieure à la valeur absolue de la seconde constante de
déformation.
28. Dispositif selon l'une quelconque des reven-
dications 26 ou 27, caractérisé en ce que le premier bar-
reau (66) est en nickel; et le second barreau (68) est en
Permendur 2V.
29. Dispositif selon la revendication 28, carac-
Z563920
térisé en ce que les premiers éléments rayonnants (102, 106) vibrent dans la direction du premier axe (126) pour générer des premières ondes acoustiques de pression; et les seconds éléments rayonnants (104, 108) vibrent dans la direction du second axe (128) pour générer des secondes ondes acoustiques de pression qui sont déphasées par
rapport aux premières ondes acoustiques de pression.
30. Procédé de génération d'ondes acoustiques de cisaillement dans une formation souterraine (10) traversée par un sondage (12) ayant un axe central (28), caractérisé en ce que: on place dans le sondage (12) au moins une section de barreau (66, 68, 224) ayant une extrémité extérieure et un axe longitudinal qui rencontre l'axe central (28) et l'extrémité extérieure, chacune de ces sections de barreau comportant une surface rayonnante acoustique (102, 104, 106, 108, 230) fixée à son extrémité extérieure, de façon que cette surface soit traversée par l'axe longitudinal associé à la section de barreau à laquelle la surface est fixée, et de façon que cette surface soit dirigée vers l'extérieur, c'està-dire vers la formation (10); et on fait varier rapidement la longueur de chaque section de barreau (66, 68, 224) le long de son axe longitudinal, d'une manière telle que des ondes acoustiques de pression se propagent dans la formation (10) à partir de la surface
rayonnante (102, 104, 106, 108, 230), ces ondes acousti-
ques atteignant l'interface entre le sondage (12) et la
formation (10) dans la direction de l'axe longitudinal.
31. Procédé de génération d'ondes acoustiques
de cisaillement dans une formation souterraine (10) tra-
versée par un sondage (12) ayant un axe central (28), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on dispose dans le sondage (12) un ensemble de barreaux (66, 68) ayant chacun un axe longitudinal (126,
128) qui rencontre l'axe central (28), une extrémité exté-
rieure et une surface rayonnante acoustique (102, 104, 106, 108) fixée à l'extrémité extérieure de façon que cette surface soit de façon générale dirigée vers l'extérieur, c'est-à-dire vers la formation (10), d'une manière telle que cette surface soit traversée par l'axe longitudinal (126, 128) qui est associé au barreau (66, 68) auquel la surface est fixée; (b) on allonge simultanément au moins un premier barreau de l'ensemble des barreaux (66, 68),
tout en raccourcissant au moins un second barreau de l'en-
semble, pendant un premier intervalle de temps; (c) on raccourcit ensuite simultanément ledit premier barreau de l'ensemble de barreaux (66, 68), en allongeant au moins un autre barreau de l'ensemble de barreaux pendant un second intervalle de temps; et (d) on répète alternativement les opérations (a) et (b) de façon à générer une première onde acoustique de pression au moyen dudit premier barreau de l'ensemble de barreaux.(66, 68) , et à générer une seconde onde acoustique de pression au moyen dudit autre barreau de l'ensemble de barreaux (66, 68), ces première et seconde ondes acoustiques de pression se propageant dans la formation à partir des surfaces rayonnantes (102, 104, 106, 108) en étant notablement déphasées l'une par rapport à l'autre, de façon que chaque onde de pression atteigne l'interface entre le sondage (12) et la formation (10) dans la direction de l'axe longitudinal (126, 128) qui est
associé au barreau (66, 68) générant cette onde de pres-
sion.
32. Procédé selon la revendication 31, caracté-
risé en ce que les première et seconde ondes sont dépha-
sées de 180 .
33. Procédé selon la revendication 31, caracté-
risé en ce que chacun des premiers barreaux de l'ensemble
des barreaux (66, 68) est placé entre des barreaux diffé-
rents parmi les seconds barreaux de l'ensemble de barreaux.
34. Procédé selon la revendication 33, caracté-
risé en ce qu'on accomplit l'opération consistant à faire
varier la longueur dudit premier barreau avec une amplitu-
de et une fréquence suffisantes pour produire une onde acoustique de cisaillement dans la formation, à partir des
ondes acoustiques de pression.
35. Procédé selon la revendication 34, caracté- risé en ce que chaque barreau de l'ensemble de barreaux (66, 68) s'étend longitudinalement dans la direction d'un
axe longitudinal différent (126, 128), et chaque axe lon-
gitudinal différent définit un angle aigu o par rapport à
l'axe central (28).
36. Procédé selon la revendication 35, caractéri-
sé en ce que chaque axe longitudinal différent (126, 128) de l'ensemble de barreaux (66, 68) définit un angle (3 avec un axe adjacent parmi les différents axes longitudinaux, et
en ce que tous ces angles P sont pratiquement égaux.
37. Procédé selon la revendication 36, caractéri-
sé en ce que l'ensemble de barreaux (66, 68) sont consti-
tués par une matière à magnétostriction, et les opérations
consistant à allonger et à raccourcir l'ensemble de bar-
reaux s'effectuent en excitant électriquement de façon
périodique l'ensemble de barreaux (66, 68).
38. Procédé selon la revendication 36, caractéri-
sé en ce que l'ensemble de barreaux (140, 142, 144, 146)
consiste en une matière piézoélectrique, et les opéra-
tions consistant à allonger et à raccourcir l'ensemble de barreaux s'effectuent en excitant électriquement de façon
périodique l'ensemble de barreaux (66, 68).
39. Procédé selon la revendication 35, caractéri-
sé en ce que l'allongement et le raccourcissement de l'en-
semble de barreaux (66, 68) est effectué à une cadence suffisante pour générer les première et seconde ondes acoustiques de pression à une fréquence dans la gamme
d'environ 3 kHz à environ 14 kHz.
40. Dispositif générateur d'ondes acoustiques prévu pour l'utilisation dans des opérations de diagraphie acoustique d'un sondage, caractérisé en ce qu'il comprend: un mandrin (222) en alignement coaxial par rapport à un axe central (28), ce mandrin définissant une surface extérieure
de mandrin; un élément rayonnant acoustique (230) en ali-
gnement coaxial avec l'axe central (28) et placé autour du
mandrin (222) en définissant une surface intérieure d'élé-
ment rayonnant, ces surfaces intérieure et extérieure définissant en outre entre elles une région annulaire
(232); et une structure de barreau (224) reliant le man-
drin (222) et l'élément rayonnant (230), de façon à pro-
duire, sous l'effet d'une excitation électrique, un mouve-
ment oscillant de l'élément rayonnant par rapport au man-
drin (222), dans des directions transversales par rapport
à l'axe central (28).
41. Dispositif selon la revendication 40, carac-
térisé en ce que le mandrin (222) définit en outre une région annulaire qui est pratiquement transversale par rapport à l'axe central et qui s'étend entre la surface
extérieure du mandrin et une surface intérieure cylindri-
que qui se trouve à l'intérieur du mandrin, et la structu-
re de barreau comprend: un barreau (224) partiellement disposé à l'intérieur du mandrin (222), dans la région transversale pratiquement annulaire, ce barreau s'étendant
dans la direction d'un axe longitudinal qui est pratique-
ment perpendiculaire à l'axe central (28), et ce barreau ayant une extrémité intérieure (228A) accouplée au mandrin, et une extrémité extérieure (228B) accouplée à la surface
intérieure de l'élément rayonnant (230).
42. Dispositif selon la revendication 41, carac-
térisé en ce que le mouvement oscillant de l'élément rayon-
nant (230) s'effectue dans les directions de l'axe longitu-
dinal du barreau (224).
43. Dispositif selon la revendication 42, carac-
térisé en ce que le barreau (224) est constitué par une
matière à magnétostriction.
44. Dispositif selon la revendication 43, carac-
térisé en ce que la structure de barreau comprend en outre une bobine électrique (226) qui est placée autour du
barreau pour produire l'excitation électrique.
45. Dispositif selon la revendication 41, carac- térisé en ce que le barreau (224) est constitué par une
matière piezoélectrique.
46. Dispositif selon la revendication 41, carac-
térisé en ce que ladite surface extérieure du mandrin
(222) est cylindrique.
47. Dispositif constituant une source d'ondes acoustiques, ayant un axe central, destiné à générer des ondes acoustiques à 2N p8les, en désignant par N un nombre entier qui n'est pas inférieur à un, pour l'utilisation
dans des opérations de diagraphie acoustique d'une forma-
tion souterraine, caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble de structures de rayons (66, 68; 150, 152, 154, 156; 204, 206, 208, 210) ayant chacune une extrémité extérieure, et chacune d'elles s'étendant radialement vers l'extérieur à partir d'un emplacement adjacent à l'axe central (28) et le long d'un axe longitudinal respectif transversal par rapport à l'axe central, chacune de ces structures de rayons (66, 68; 150, 152, 154, 156; 204, 206, 208, 210) étant conçue de façon à osciller le long de
son axe longitudinal respectif sous l'effet d'une excita-
tion électrique; et un ensemble d'éléments rayonnants acoustiques (102, 104, 106, 108; 157; 204A, 206A, 208A, 210A), chacun d'eux étant fixé à une extrémité extérieure d'une structure respective différente parmi l'ensemble de structures de rayons; et chaque élément rayonnant ayant une surface rayonnante respective faisant face radialement vers l'extérieur, en direction de la formation (10),pour
faire propager dans la formation une onde acoustique res-
pective émise par chaque surface d'élément rayonnant, sous l'effet de l'oscillation de chacune des structures de
2563920'
rayons (66, 68; 150, 152, 154, 156; 204, 206, 208, 210).
48. Dispositif selon la revendication 47, carac-
térisé en ce que la projection de chaque axe longitudinal respectif (126, 128; 204C, 206C, 210 C) sur un premier plan perpendiculaire à l'axe central (28) définit un angle par rapport à la projection sur le premier plan de chacun des axes longitudinaux immédiatement adjacents à chaque axe
longitudinal respectif, et chaque axe longitudinal respec-
tif définit un angle C avec l'axe central (28).
49. Dispositif selon la revendication 48, carac-
térisé en ce qu'il comprend 2N structures de rayons (66,
68; 150, 152, 154, 156; 204, 206, 208, 210).
50. Dispositif selon la revendication 49, carac-
térisé en ce que P= 360 /(2N).
* 51. Dispositif selon la revendication 50, carac-
térisé en ce que l'oscillation de chaque structure de rayon (66, 68; 150, 152, 154, 156; 204, 206, 208, 210) est déphasée par rapport à l'oscillation d'une structure de rayon différente immédiatement adjacente à chaque
structure de rayon considérée.
52. Dispositif selon la revendication 51, carac-
térisé en ce que le mouvement déphasé est déphasé de 180 .
53. Dispositif selon la revendication 52, carac-
térisé en ce que o est inférieur à 90 .
54. Dispositif selon la revendication 53, carac-
térisé en ce que l'ensemble de structures de rayons (204, 206, 208, 210) comprend: un premier ensemble de barreaux constitués par une première matière à magnétostriction ayant une première constante de déformation; et un second ensemble de barreaux constitués par une seconde matière à
magnétostriction ayant une seconde constante de déforma-
tion dont le signe diffère de celui de la première constan-
te de déformation, chacun des barreaux desseconds ensembles
étant disposé entre une paire différente de barreaux adja-
cents du premier ensemble.
55. Dispositif selon la revendication 54, carac-
térisé en ce qu'il comprend en outre des bobines électri-
ques (204B, 206B, 208B, 210B) placées autour de chacun des barreaux du premier ensemble et de chacun des barreaux du second ensemble, pour appliquer l'excitation électrique à
l'ensemble des structures de rayons.
56. Dispositif selon la revendication 53, carac-
térisé en ce que chaque structure de l'ensemble de struc-
tures de rayons est constituée par une matière piezoélec-
trique.
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