FR2572536A1 - Procede et systeme de mesure de proprietes electriques d'une roche - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE L'APPLICATION DE LA SPECTROSCOPIE DANS LE DOMAINE DES TEMPS A LA MESURE DE PROPRIETES ELECTRIQUES D'UNE ROCHE. ON PLACE LA ROCHE A MESURER 3 EN CONTACT DIRECT AVEC UNE FACE PRATIQUEMENT PLANE D'UNE CELLULE D'ECHANTILLON 1. UN GENERATEUR 12 LANCE UNE IMPULSION DE TENSION DANS UNE LIGNE COAXIALE 11, 13, 20 CONNECTEE A LA CELLULE D'ECHANTILLON. L'IMPULSION TRAVERSE LA CELLULE D'ECHANTILLON ET SE REFLECHIT SUR LA ROCHE 3. ON ANALYSE L'IMPULSION DE TENSION INCIDENTE ET LE SIGNAL DE TENSION REFLECHI POUR DETERMINER LA CONDUCTIVITE ET LA CONSTANTE DIELECTRIQUE DE LA ROCHE SUR UNE GAMME DE FREQUENCE ETENDUE. APPLICATION A LA PROSPECTION PETROLIERE.

Description

La présente invention concerne des procédés et des systèmes travaillant

dans le domaine des temps pour mesurer des propriétés électriques en haute fréquence de roches et

de formations rocheuses. L'invention porte plus particuliè-

rement sur des procédés et des systèmes travaillant dans le domaine des temps dans lesquels une impulsion de tension est réfléchie par une roche et le signal réfléchi est analysé dans le domaine des temps pour déterminer des propriétés électriques en haute fréquence de la roche, telles que la

conductivité et la constante diélectrique.

Il existe un grand nombre d'applications indus-

triellement importantes pour des procédés permettant de me-

surer les propriétés électriques de roches. A titre d'exem-

ple, l'importance des mesures de constante diélectrique en haute fréquence dans le domaine de la prospection et de la production pétrolières est mise en évidence par l'apparition récente d'appareils de diagraphie destinés à des mesures de

constante diélectrique dans le domaine des fréquences, fonc-

tionnant à environ 20 MHz et à 1,1 GHz. On peut utiliser la

mesure de la constante diélectrique complexe (également ap-

pelée "permittivité diélectrique complexe") et de la conduc-

tivité de roches pour évaluer des propriétés importantes de réservoirs, comme la porosité, la saturation en pétrole/gaz

et la composition minérale. Des mesures de constante dié-

lectrique en haute fréquence, en particulier dans la gamme allant du mégahertz au gigahertz, sont spécialement utiles du fait qu'elles procurent une information concernant le

réservoir qui est moins affectée par la salinité de la sau-

mure que celle qu'on peut obtenir en utilisant des disposi-

tifs à basse fréquence tels que des dispositifs de diagra-

phie à induction.

Dans toute la description et les revendications,

on utilisera le terme "roche" pour désigner de façon géné-

rale les masses minérales ou les agrégats, comprenant les -

roches associées à une matrice rigide, les argiles associées à une matrice semi-rigide et des roches poreuses saturées par

un liquide, un gaz ou un mélange de gaz et de liquide quel-

conque. On a développé des techniques travaillant dans le domaine des fréquences pour mesurer les propriétés diélectri- ques de roches. A titre d'exemple, la communicationdeiWharton et col. intitulée "Electromagnetic Propagation Logging: Advances in Technique and Interpretation", Paper SPE 9267 présentée à la conférence "SPE Annual Technical Conference and Exhibition", Dallas, Texas, 21-24 septembre 1980 décrit

un dispositif de diagraphie pour un sondage capable de mesu-

rer la durée de propagation et l'atténuation d'une onde élec-

tromagnétique d'une fréquence de 1,1 GHz, entre deux récep-

teurs disposés dans un sondage. Le document précité décrit la détermination de la constante diélectrique d'une formation souterraine adjacente au sondage par l'analyse de la durée de

propagation et de l'atténuation mesurées. On trouve la des-

cription d'un système de laboratoire destiné à la détermina-

tion de la permittivité diélectrique complexe et de la con-

ductivité, dans un article de Rau, et col. intitulé 'Measu-

rement of Core Electrical Parameters at Ultrahigh and Micro-

wave Frequencies", Journal of Petroleum Technology, novembre

1982, pages 2689-2700. Cet article décrit la technique con-

sistant à faire réfléchir sur un échantillon de roche usiné

(ou à transmettre à travers-cet échantillon), une onde élec-

tromagnétique ayant une fréquence sélectionnée dans la gamme

de 100 MHz à 2 GHz. Le porte-échantillon décrit dans l'arti-

cle précité consiste en une ligne de transmission coaxiale rigide emplie d'air, avec des connecteurs coaxiaux standards à chaque extrémité. On doit usiner l'échantillon de roche mesuré pour qu'il s'ajuste étroitement dans l'espace compris entre les conducteurs central et extérieur de la ligne de transmission coaxiale, et on doit couper l'échantillon à une longueur précise connue. La communication de G. S. Huchital,

et col. intitulée "The Deep Propagation Tool (A New Electro-

magnetic Logging Tool)", Paper SPE 10988, présentée à la conférence "56th Annual Fall Techo Conference", 1981,

décrit un dispositif de diagraphie électromagnétique fonc-

tionnant à une fréquence dans la gamme des dizaines de mé-

gahertz. Le dispositif de Huchital et col. mesure le dépha-

sage et l'atténuation d'une onde électromagnétique se pro-

pageant entre des récepteurs disposés dans un sondage.

L'article de J.P. Poley et col. intitulé "Use of

V.H.F. Dielectric Measuree--i:s for Borehole Formation Ana-

lysis", paru dans The Log Analyst, (mai-juin 1978) pages

8-30; et la communication de R.P. Mazzagatti et col. in-

titulée "Laboratory Measurement of Dielectric Constant Near MHz", présentée à la conférence SPE Soth Annual Technical Conferenceand Exhibition", San Francisco, Californie, 5-8 octobre 1983, décrivent également des techniques du domaine des fréquences pour mesurer des propriétés diélectriques de

roches. Poley, et col. décrivent des techniques pour effec-

tuer des mesures à des fréquences sélectionnées dans la gamme de 1,5 kHz à 500 MHz, et dans la gamme de 300 MHz à 2,4 GHz. Pour des mesures dans la gamme de 1,5 kHz à 500 MHz, Poley, et col. décrivent la mesure d'échantillons de

roche en forme de disque placés entre les électrodes à pla-

ques parallèles d'un porte-échantillon. Pour des mesures dans la gamme de 300 MHz à 2,4 GHz, Poley, et col. décrivent

la mesure d'échantillons usinés disposés dans la région an-

nulaire comprise entre les conducteurs d'une ligne de trans-

mission coaxiale. Mazzagatti, et col. décrivent la mesure d'échantillons de roche cylindriques maintenus entre les

plaques parallèles d'un support de cellule, par la détermi-

nation du coefficient de réflexion d'une onde électromagné-

tique (ayant une fréquence sélectionnée dans la gamme 2-100 MHz), lorsqu'on fait réfléchir l'onde électromagnétique sur

l'échantillon de roche.

Les techniques du domaine des fréquences des types

mentionnés ci-dessus permettent la détermination de la cons-

tante diélectrique complexe à une seule fréquence pour chaque

mesure. Pour mesurer la conductivité et pour extraire l'in-

formation de constante diélectrique sur une gamme de fréquen-

ces étendue, les techniques du domaine des fréquences classi-

ques exigent d'effectuer des mesures multiples, à chaque fré- quence parmi un certain nombre de fréquences différentes, ce qui demande beaucoup de temps. Dans le cas de dispositifs de

diagraphie diélectrique classiques du type mentionné ci-des-

sus, il est particulièrement long et difficile d'effectuer des mesures à plusieurs fréquences différentes, du fait que chacune de ces mesures exige l'utilisation d'un dispositif différent. Les techniques de laboratoire classiques du type mentionné ci-dessus exigent en outre l'opération-longue et

difficile consistant à usiner des échantillons à l'état so-

lide pour qu'ils s'ajustent exactement dans des cellules d'échantillons, cette opération étant suivie par la collecte

de données à diverses fréquences.

Le procédé de l'invention n'est pas une technique du domaine des fréquences. Il consiste au contraire en une technique spectroscopique diélectrique dans le domaine des

temps, qui permet de déterminer en une seule mesure la va-

riation en fonction de la fréquence de la constante diélec-

trique complexe d'une roche sur une gamme de fréquence étendue, d'environ 1 MHz à plusieurs gigahertz, ainsi que

la conductivité de la roche. Dans toute la description, on

désignera quelquefois cette spectroscopie dans le domaine

des temps par l'abréviation "SDT". La SDT facilite la dé-

termination des propriétés électriques d'un échantillon à partir de mesures en temps réel de courants transitoires qui suivent l'application d'une impulsion de tension à

l'échantillon. La théorie de la SDT est exposée dans l'ou-

vrage Fourier, Hadamard, and Hilbert Transforms in Chemis-

try, publié par A.G. Marshall, pages 183-206 (Plenum Press,

New York et Londres 1982).

On a appliqué des techniques de SDT à la détermi-

nation de propriétés électriques de liquides. On pourra par exemple voir à cet égard l'article de U. Kaatze, et col., intitulé "Dielectric Relaxation Spectroscopy of Liquids: Frequency Domain and Time Domain Experimental Methods", J. Phys. E: Sci. Instrum., 13, 1980, pages 133-134; et l'article de M. J. C. Van Gemert intitulé "High-Frequency Time Domain Methods in Dielectric Spectroscopy", Phillips Res. Repts., 28, 1973, pages 530-572. De façon similaire, on a appliqué des techniques de SDT à la mesure de propriétés

électriques de poudres comprimées dans une cellule d'échan-

tillon consistant en une ligne coaxiale. On pourra voir à cet égard l'article de B. C. Bunker, et col. intitulé "A Study of the Rate of Intervalence Electron Transfer Using Time Domain Reflectometry", J. Am. Chem. Soc., 103, 1981,

pages 4254-4255; et l'article de B. C. Bunker, et col. in-

titulé "Electron-Transfer Rates in Mixed-Valence Europium Sulfide by Time Domain Reflectometry", J. Am. Chem. Soc.,

104, 1982, pages 4593-4598.

L'utilisation d'une technique de SDT pour mesurer

des propriétés diélectriques d'un schiste bitumineux a éga-

lement été décrite dans l'article de M. F. Iskander, intitu-

lé "A time Domain Technique for Measurement of the Dielec-

tric Properties of Oil Shale During Processing", Proceedings of the IEEE, 9, n .6, juin 1981, pages 760-762. L'article

d'Iskander et col. décrit l'utilisation d'un petit conden-

sateur shunt constituant la terminaison d'une section de li-

gne coaxiale utilisée en tant que porte-échantillon. L'échan-

tillon à mesurer est placé de façon à emplir un espace situé entre le conducteur intérieur de la ligne coaxiale et une plaque de métal de terminaison. La taille des échantillons qu'on peut mesurer dans le système d'Iskander- et col. est

donc limitée par la taille de l'espace compris entre le con-

ducteur intérieur et la plaque de métal de terminaison du porteéchantillon. Il serait ainsi impossible d'utiliser en pratique le système d'Iskander et col. pour mesurer les

propriétés d'échantillons de roche (ou de formations rocheu-

ses) trop grands pour tenir dans le porte-échantillon d'un

tel système.

L'invention consiste en un procédé et un système de mesure de propriétés électriques de roches par l'utilisa- tion de la spectroscopie dans le domaine des temps. La roche

à caractériserest placée en contact direct avec la face pra-

tiquement plane d'une cellule d'échantillon. L'extrémité de la cellule d'échantillon qui est opposée à la face plane est connectée électriquement à une ligne coaxiale. La face plane de la cellule d'échantillon comporte une région conductrice

centrale qui est connectée électriquement au conducteur in-

térieur de la ligne coaxiale, et une région conductrice ex-

térieure qui est connectée électriquement au conducteur ex-

térieur de la ligne coaxiale.

On lance dans la ligne coaxiale une impulsion de tension émise par un générateur d'impulsions, de façon que cette impulsion se propage vers la cellule d'échantillon et

traverse la cellule d'échantillon jusqu'à la roche. On dé-

tecte un signal de tension de retour réfléchi par la roche,

lorsque ce signal se propage en sens inverse vers le géné-

rateur d'impulsions. On détermine à partir du signal de tension de retour détecté des propriétés électriques de la roche telles que la constante diélectrique, la conductivité et le temps de relaxation diélectrique. On peut également déterminer à partir du signal de tension de retour détecté la porosité, la saturation en eau et la teneur en argile de

la roche.

On peut mettre en oeuvre le procédé de façon au-

tomatique en utilisant un système spécialement conçu com-

prenant une cellule d'échantillon du type décrit. Dans un mode de réalisation, la cellule d'échantillon, la ligne coaxiale, le générateur d'impulsions de tension et les

moyens de détection du signal de tension de retour sont dis-

posés dans un sondage traversant une formation souterraine, de façon à mesurer des propriétés électriques de la formation souterraine. Dans un autre mode de réalisation, le système

est prévu pour caractériser-des échantillons de roche en la-

boratoire, par des mesures simples et non destructives qu'on peut répéter rapidement. 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 r schéma d'un mode de réalisation

préféré du système de mesure automatisé de l'invention.

La figure 2 est une coupe d'un mode de réalisation préféré de la cellule d'échantillon de l'invention, ainsi que d'un échantillon et d'un plateau d'échantillon, montrant une manière selon laquelle on peut utiliser la cellule

d'échantillon pour mesurer les propriétés d'un échantillon.

La figure 3 est une coupe de la cellule d'échantil-

lon représentée sur la figure 2, selon la ligne 3-3 de la

figure 2.

La figure 4(a) est un graphique représentant une impulsion de tension, V (t), du type lancé vers une roche o par le générateur d'impulsions de l'invention, et un signal de tension de retour, V(t), résultant de réflexions de

l'impulsion de tension Vo(t) sur la roche.-

La figure 4(b) est un graphique représentant un

signal, Vo(t) - V(t), ayant une amplitude égale à la diffé-

rence entre les amplitudes des signaux V o(t) et V(t).

La figure 5 est une représentation graphique des facteurs de la formation, déterminés conformément au procédé de l'invention, pour 41 échantillons de grès, en fonction de

la porosité des échantillons, déterminée indépendamment.

La figure 6 est une vue en élévation de la cellule d'échantillon de l'invention et d'un échantillon consistant

en une carotte poreuse, illustrant une manière selon laquel-

le on peut utiliser le procédé de l'invention pour contrôler

la position d'un front de fluide conducteur au fur et à me-

sure de sa progression dans l'échantillon.

La figure 7 est un graphique représentant la con-

ductivité d'un échantillon poreux, mesurée conformément au procédé de l'invention, en fonction du temps, lorsqu'un front de fluide conducteur progresse dans la région mesurée de l'échantillon; et La figure 8 est un schéma d'un mode de réalisation du système de l'invention prévu pour la mesure de propriétés électriques d'une formation souterraine traversée par un

sondage.

La figure 1 représente schématiquementunmode de

réalisation préféré du système de mesure automatisé de l'in-

vention. Le système de la figure 1 est capable d'effectuer

un échantillonnage à une voie ou à deux voies. Pour l'échan-

tillonnage à deux voies, une cellule d'échantillon 1 est placée en contact électrique avec la roche 3 à caractériser,

et une cellule d'échantillon 2 est placée en contact élec-

trique avec un échantillon de référence 4. L'échantillon de

référence 4 peut être un échantillon de roche ou un échan-

tillon d'une matière autre qu'une roche. Les cellules d'échantillon 1 et 2 sont du type qu'on décrira ci-après en détail en relation avec les figures 2 et 3. Le générateur

d'impulsions 12 lance une impulsion de tension dans une li-

gne coaxiale 11. L'impulsion de tension se propage dans la ligne coaxiale 11 et elle est divisée dans un diviseur de puissance 10 en deux impulsions de tension pratiquement identiques. L'une des impulsions de tension se propage par la ligne coaxiale 13, l'échantillonneur 6 (qu'on appelle également quelquefois ici "détecteur"), la ligne coaxiale

20 et la cellule d'échantillon 1, jusqu'à la roche 3;l'au-

tre impulsion se propage jusqu'à l'échantillon de référence 4 en passant par la ligne coaxiale 9, l'échantillonneur 8 (qu'on appelle également quelquefois ici "détecteur"), la

ligne coaxiale 22 et la cellule d'échantillon 2. Les impul-

sions de tension sont détectées pendant leur propagation dans l'un des échantillonneurs 6 et 8, et le signal de sortie

de chaque échantillonneur est appliqué à l'oscilloscope 14.

Les impédances de la ligne 20 et de la cellule 1 ainsi que celles de la ligne 22 et de la cellule 2 sont adaptées. Pour l'échantillonnage à une seule voie, l'une des lignes coaxia- les 9 et 13 est déconnectée du diviseur de puissance 10 et l'autre de ces lignes coaxiales est directement connectée

(court-circuitée) à la ligne coaxiale 11.

Dans un but de simplicité, la description qui suit

portera uniquement sur la voie de mesure comprenant la cel-

lule d'échantillon 1. On notera que la description s'applique

également à la voie de mesure contenant la cellule d'échan-

tillon 2. La roche 3 a en général des caractéristiques de propagation différentes de celles de la cellule d'échantillon 1, et elle représente donc une désadaptation d'impédance par rapport à la cellule d'échantillon 1. L'impulsion de tension incidente au niveau de la roche 3, Vo(t),est partiellement réfléchie et partiellement transmise à la jonction entre la cellule d'échantillon 1 et la roche 3. Un grand nombre de teles réflexions se produisent ensuite sur les surfaces avant

et arrière de la roche. Les composantes réfléchies de l'im-

pulsion de tension se propagent en sens inverse sous la for-

me du signal de tension V(t), en traversant la cellule d'échantillon 1, la ligne 20 et l'échantillonneur 6, pour atteindre l'oscilloscope 14 dans lequel le signal V(t) est traité et visualisé. On décrira ci-après l'aspect du signal

de tension V(t) en relation avec les figures 4(a) et 4(b).

Le signal V(t) et l'impulsion de tension incidente Vo(t) sont analysés conformément à la technique de spectroscopie dans le domaine des temps, qu'on décrira ci-après en relation avec les figures 4(a) et 4(b). Une telle analyse révèle la conductivité, le temps de relaxation diélectrique et la constante diélectrique complexe de la roche 3 sur une gamme de fréquence étendue, qui peut s'étendre d'environ 1 MHz ou

moins jusqu'à quelques gigahertz ou plus.

On peut effectuer l'analyse en utilisant un ordina-

teur 16 connecté à l'oscilloscope 14. Des moyens d'enregis-

trement 18 peuvent être connectés à l'oscilloscope 14 et à l'ordinateur 16 pour enregistrer le signal qui est visualisé dans l'oscilloscope, l'information de sortie de l'ordinateur

16, ou les deux.

On peut sélectionner parmi des composants du com-

merce des composants appropriés pour le système de la figure 1, à l'exception des cellules d'échantillon 1 et 2. On a trouvé qu'un oscilloscope du type 7854 fabriqué par Tektronix, Inc., avec un tiroir d'échantillonnage 7Sll et un tiroir de SDT 7512, convient pour l'oscilloscope 14. On a également

trouvé que des têtes d'échantillonnage Tektronix, Inc., mo-

dèle S6, conviennent pour les échantillonneurs 6 et 8, et un générateur d'impulsions Tektronix, Inc. modèle S52 ou S54 convient pour le générateur d'impulsions 12. On peut utiliser pour l'ordinateur 16 un ordinateur graphique Tektronix, Inc.

modèle 4054, avec une mémoire auxiliaire TRANS ERA de 256K.

On peut employer pour les moyens d'enregistrement 18 un dé-

rouleur de bande numérique Tektronix, Inc. modèle 4924. Selon une variante, dans un mode de réalisation à une seule voie,

on peut utiliser un appareil de Tektronix, Inc. appelé "TDR-

Cable Tester", tel que le modèle 1502 et 1503, pour remplir les fonctions de l'oscilloscope 14, de l'échantillonneur 16 et du générateur d'impulsions 12, directement connecté à

l'échantillonneur 6 par une ligne coaxiale.

Le mode de réalisation préféré des cellules d'échantillon 1 et 2 (représentées sous forme synoptique sur la figure 1) est représenté par la cellule d'échantillon 52 sur la figure 2. La figure 3 est une coupe selon la ligne

3-3 de la cellule d'échantillon 52 de la figure 2. La cellu-

le d'échantillon 52 comprend un conducteur intérieur 54, un

conducteur extérieur 58 et une matière diélectrique d'espa-

cement 60. Le conducteur extérieur 58 est coaxial par rap-

port au conducteur intérieur 54. La cellule d'échantillon 52 comporte à une extrémité une face 56 pratiquement plane. Le conducteur intérieur 54 et le conducteur extérieur 58 se terminent au niveau de la face 56, de façon que les surfaces

terminales des conducteurs 54 et 58 forment des régions con-

ductrices de la face 56. Ces deux régions conductrices sont séparées par une région emplie par la matière diélectrique d'espacement 60. La face 56, vue d'une position située sur l'axe longitudinal de la cellule d'échantillon 52, présente le même aspect que la coupe de la cellule d'échantillon 52 qui est représentée sur la figure 3. On peut aisément placer la cellule d'échantillon 52 en contact électrique avec une roche en amenant la face 56 de la cellule d'échantillon 52

en contact avec la surface de la roche.

Bien que sur la représentation de la figure 3, le conducteur extérieur 58 entoure complètement le conducteur

intérieur 54, il faut noter que, selon une variante, le con-

ducteur extérieur 58 peut avoir une forme telle qu'il entou-

re d'une manière générale coaxiale le conducteur intérieur

54, sans cependant entourer complètement le conducteur inté-

rieur 54. A titre d'exemple, le conducteur extérieur 58 peut entourer le conducteur intérieur de façon coaxiale dans trois quadrants seulement de la face 56, de façon qu'un

rayon tracé sur la face 56 et dirigé vers l'extérieur à par-

tir du centre du conducteur intérieur 54, ne rencontre pas

le conducteur extérieur 58 dans un quadrant de la face 56.

Selon une variante, le conducteur extérieur 58 peut être

constitué par au moins deux secteurs séparés d'un corps cy-

lindrique, de façon que la région conductrice extérieure de la face 56 soit constituée par au moins deux régions courbes séparées, chacune d'elles formant une partie d'une région annulaire entourant de façon coaxiale la région conductrice intérieure.

Il faut également noter qu'il n'est pas obliga-

toire que la face pratiquement plane 56 soit strictement plane, comme le montre la figure 2. A la place, cette face

peut être courbe (comme c'est le cas pour la face de la cel-

lule d'échantillon 154 représentée sur la figure 6, qui est du même type général que la cellule d'échantillon 52), ou peut avoir touteautre forme non plane. On utilisera dans

toute la présente demande, y compris dans les revendications,

l'expression "face pratiquement plane", pour désigner une face de cellule d'échantillon qui est suffisamment lisse pour pouvoir être placée en contact avec un échantillon de roche intéressant ayant un aspect général lisse, de manière

que les deux régions conductrices de la face soient en con-

tact électrique avec l'échantillon.

L'extrémité de la cellule d'échantillon 52 qui est opposée à la face 56 est connectée à l'extrémité d'une ligne coaxiale (non représentée sur la figure 2), d'une manière classique (représentée sur la figure 8, en considérant la connexion électrique entre la cellule d'échantillon 110 et la ligne coaxiale 115), de façon que le conducteur intérieur 54 soit connecté électriquement au conducteur intérieur de la ligne coaxiale, et que le conducteur extérieur 58 soit connecté électriquement au conducteur coaxial extérieur de la ligne coaxiale. La matière diélectrique d'espacement 60, la configuration géométrique coaxiale de la cellule et la manière particulière selon laquelle la cellule d'échantillon 52 est connectée à la ligne coaxiale, doivent être choisies de façon que l'impédance de la cellule 52 soit adaptée à

celle de la ligne coaxiale qui lui est connectée. On a trou-

vé que le "Teflon" convient pour l'utilisation en tant que ma-

tière d'espacement 60.

Il faut noter que le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre en utilisant une ligne électrique qui

n'est pas une ligne coaxiale, à la place de la ligne coaxia-

le utilisée dans le mode de réalisation décrit ci-dessus. Il

est essentiel que la ligne électrique employée ait deux con-

ducteurs électriques distincts. Une paire de fils pourrait convenir. De façon similaire, il n'est pas obligatoire que la cellule d'échantillon de l'invention comporte des régions conductrices intérieure et extérieure incorporées dans sa face pratiquement plane, comme c'est le cas pour la cellule

d'échantillon 52 représentée sur les figures 2 et 3. Il suf-

fit au contraire que la face pratiquement plane de la cellu- le d'échantillon de l'invention ait seulement deux régions conductrices distinctes de forme quelconque, chaque région

conductrice étant connectée électriquement à l'un particu-

lier des deux conducteurs de la ligne électrique. Les deux régions conductrices de la cellule d'échantillon doivent être séparées mutuellement par une substance diélectrique,

qui peut être une matière d'espacement solide, comme du "Te-

flon", ou une matière diélectrique gazeuse telle que l'air.

Il faut également noter que bien que la cellule d'échantillon 52 soit représentée sous une forme comportant une partie de grand diamètre (la partie adjacente à la roche ) et une partie de petit diamètre (la partie séparée de la roche 50 par la partie de grand diamètre), il entre dans le

cadre de l'invention que la cellule d'échantillon ait n'im-

porte quelle forme, à condition qu'elle comporte une face

pratiquement plane, cette face comprenant deux régions con-

ductrices séparées par une matière diélectrique. A titre d'exemple, la cellule d'échantillon peut être cylindrique et avoir ainsi un diamètre pratiquement constant sur toute sa longueur. Il faut en outre noter que le diamètre (ou les diamètres si la cellule d'échantillon est constituée par au moins deux parties ayant chacune un diamètre différent, ou si son diamètre varie sur toute sa longueur) de la cellule d'échantillon de l'invention peut être supérieur, inférieur ou identique au diamètre de la ligne électrique (qui peut être une ligne coaxiale), à laquelle elle est connectée. En fait, la cellule d'échantillon de l'invention peut être constituée par la partie d'extrémité de la ligne électrique elle-même, à condition que la face d'extrémité de la ligne

électrique soit pratiquement plane et que cette face d'ex-

* trémité comprenne deux régions conductrices séparées par une

matière diélectrique.

Il peut être souhaitable d'utiliser le système de l'invention pour mesurerles propriétés électriques de roches saturées par un liquide, aussi bien que de roches sèches. La

figure 2 montre comment on peut utiliser la cellule d'échan-

tillon 52 pour mesurer les propriétés électriques d'une roche saturée par un liquide 72. Le liquide 72 est contenu dans un récipient 68. La roche 50 est immergée dans le liquide 72 et repose sur le fond du récipient 68. Un plateau 70 soumis à l'action d'un ressort applique la roche 50 contre la face 56 de la cellule d'échantillon 52, pour faciliter les mesures désirées. On notera qu'on peut utiliser le plateau 70 et le

récipient 68 pour faciliter les mesures sur la roche 50, in-

dépendamment du fait que la roche 50 soit saturée par un li-

quide ou que le récipient 68 contienne un liquide 72.

On examinera en relation avec les figures 4(a) et

4(b) la manière selon laquelle on analyse les données mesu-

rées, conformément à l'invention. La figure 4(a) montre une

impulsion de tension, Vo(t), du type que le générateur d'im-

pulsions de l'invention lance dans une ligne coaxiale en di-

rection d'une roche. On supposera pour les besoins de l'exa-

men des figures 4(a) et 4(b) que la roche est un diélectrique et est caractérisée par une conductivité (. La figure 4(a) montre également un signal de tension de retour, V(t), du type résultant de réflexions de l'impulsion de tension Vo(t) dans une roche placée en position adjacente à la face plane de la cellule d'échantillon de l'invention. Les signaux V(t) et V0(t) sont détectés dans l'un des échantillonneurs 6 et 8 (représentés sur la figure 1) et ils sont ensuite visualisés et/ou enregistrés. Les signaux Vo(t) et V(t) peuvent être dilatés par l'oscilloscope 14 (représenté sur la figure 1), avant d'être visualisés ou enregistrés, de

façon à donner des signaux ayant une échelle de temps appro-

priée pour permettre l'analyse. Si le signal Vo(t) est généré de façon à avoir un temps de montée suffisamment court,

l'analyse de Fourier de V (t) et du signal de tension de re-

o tour V(t) fournit une information concernant la constante

diélectrique sur une bande étendue, comprenant une informa-

tion de haute fréquence, qui équivaut à l'information qu'on ne peut déterminer qu'en mettant en oeuvre un grand nombre de fois de façon séparée des techniques classiques dans le domaine des fréquences. A titre d'exemple, si Vo(t) a un o temps de montée inférieur à 50 picosecondes, la mise en

oeuvre de l'invention conduit à l'acquisition d'une informa-

tion concernant la constante diélectrique à des fréquences

allant jusqu'à 10 GHz. On trouve dans le commerce des géné-

rateurs d'impulsions appropriés capables de produire des im-

pulsions de tension ayant un temps de montée de l'ordre de 50 picosecondes. De façon générale, l'invention permet l'acquisition d'une information relative à la constante diélectrique sur une gamme de fréquences (qu'on appelle quelquefois ici la "fenêtre" de fréquence du système de l'invention), allant d'environ (Tw)., en désignant par T w l w la durée de l'impulsion Vo(t), jusqu'à environ (2T 1-, en

désignant par Tr le temps de montée de l'impulsion Vo(t).

Dans ce paragraphe et le suivant, on supposera

que l'impulsion de tension Vo(t) de la figure 4(a) se pro-

page en traversant l'échantillonneur 6, puis la ligne coa-

xiale 20, et ensuite la cellule d'échantillon 1. La jonc-

tion entre la cellule d'échantillon 1 et la roche 3 repré-

sente une désadaptation d'impédance qui provoque une ré-

flexion initiale au niveau de cette jonction d'une première

fraction de l'énergie contenue dans l'impulsion Vo(t). Cet-

te première fraction d'énergie réfléchie apparaît sous la forme de la "pointe" négative relativement courte dans le

signal de retour V(t). On peut comprendre le fait que l'am-

plitude de la pointe dans V(t) soit négative, en notant que V0 (t) serait réfléchie vers l'arrière avec un déphasage de 180 par un court-circuit, et en notant que la réflexion initiale sur la roche est similaire à une réflexion sur un

court-circuit dans la ligne coaxiale 20.

La partie du signal de retour V(t) qui se trouve à droite de la pointe négative sur la figure 4(a) représente une montée lente jusqu'à une valeur de tension asymptotique Vs o Cette partie est due aux réflexions de l'énergie de l'impulsion de tension Vo(t) à l'intérieur de la roche, après la transmission initiale de cette énergie au-delà de la jonction entre la cellule d'échantillon et la roche. Pour

un échantillon de roche ayant une conductivité finie diffé-

rente de zéro, ô, Vo sera inférieure à- V et supérieure à o -Vo, avec Vo(t) -> V lorsque t -.o. Lorsque î augmente, la valeur de Vo diminue vers -V. Pour une roche ayant une o

conductivité égale à zéro, Vx est égale à V. Dans ce der-

o nier cas, la valeur du signal représenté sur la figure 4(b), ayant une amplitude égale à V (t) - V(t), tend vers zéro o

lorsque ta.

En analysant les signaux V(t) et Vo(t), on déter-

- mine de la manière suivante la constante diélectrique et la conductivité de la roche. Il faut noter que dans toute la

description ainsi que dans les revendications, on-utilise

l'expression "mesurer la constante diélectrique d'un échan-

tillon de roche", ainsi que des variantes de cette expres-

sion, pour indiquer qu'on mesure la constante diélectrique de la roche à chaque fréquence intéressante dans la fenêtre de fréquence du système qui est employé. Pour calculer la constante diélectrique à chaque fréquence dans la fenêtre de fréquence du système, les signaux V(t) et Vo(t) sont

soumis à une transformation de Fourier (ou bien on applique.

des transformations de Fourier unilatérales ou de "Laplace" aux signaux V(t) et V (t)). Il est plus commode d'accomplir o

la transformation de Fourier de façon numérique sur les si-

gnaux de somme et de différence Vo(t)-V(t) et Vo(t)+V(t), que d'effectuer une transformation de Fourier directe sur les signaux individuels Vo(t) et V(t). On peut calculer de -17 façon numérique la Transformée de Fourier Discrète du signal de différence Vo(t) - V(t), de façon à obtenir la quantité N

Vo(W)- V(w) = t (cos(wn t) - jsin(wnA t)) (V (n a t) -

n=0 V(n At)) à chaque fréquence w dans la fenêtre de fréquence du système, et dans cette quantité N At est l'intervalle de temps sur lequel s'étend le signal Vo0 (t) - V(t), et At est un petit incrément de temps sélectionné. On peut accomplir de façon numérique la Transformation de Fourier de Samulon du signal Vo(t) + V(t), de façon à obtenir la quantité: N jw(Vo(w) + V(w)) = (0/sin0)ej0L (cos (wnAt) - jsin(wnAt))i n=l (Vo(n At) + V(n At) - (V o(nt - t) + V(nAt - At))), o oA j ctp)+j.L dans laquelle 0 = w2 et (0/sin0)ej = 0cot() + j0. La

constante diélectrique ú (w) est alors donnée par l'expres-

sion: (w) = c/d(Vo(w) - V(w))/(jw(Vo( w) + V(w))) xcoth(x) = o o (wd (W 1/2 (w)-j E"(w), dans laquelle x = j(wd ( (w)/2)) est la longueur effective de la cellule d'échantillon représentant la profondeur de pénétration, dans l'échantillon de roche, du champ électrique dû à l'impulsion de tension V (t). On o

peut mesurer la longueur effective de la cellule d'échantil-

lon, d, en mesurant la conductivité, c, d'un échantillon de référence de conductivité connue, en appliquant le procédé de l'invention à l'échantillon de référence, et en résolvant ensuite par rapport à d l'équation de conductivité Ec (V -o V+o arsd d (VoV)/(Vo+V,), qu'on envisagera ci-après de

façon plus détaillée.

Dans une variante de la technique décrite ci-dessus pour mesurer la constante diélectrique d'une roche, on peut

mesurer une impulsion réfléchie Vr(t) provenant d'un échan-

tillon de référence (comme par exemple en utilisant la voie de mesure comprenant la cellule d'échantillon 2 dans le sys-

tème représenté sur la figure 1), au lieu de l'impulsion in-

cidente V (t), et on peut l'utiliser, avec l'impulsion ré-

o fléchie V(t) (qui est réfléchie par l'échantillon de roche intéressant), pour déterminer la constante diélectrique 9(w) d'un échantillon de roche intéressant. Dans un tel cas, la transformée de Fourier Vr(w) de l'impulsion réfléchie

VR(t) est liée à la transformée de Fourier, Vo0(W) de l'im-

pulsion incidente Vo(t), par la relation VR(w) = (1 - jx)/

(1 + jx) Vo0(W). La constante diélectrique M(w) de l'échan-

tillon de roche intéressant est donnée dans ce cas par l'ex-

pression suivante: ú = ú+e(w) + ((1+X2 E*(w)) úe(w)/(i-X2 x *(w) ú*(w") xcoth(x) (w) R D R 1 D R 1 -= ú(w) xcoth(x), dans laquelle XD = wd (w) 2 XD c' R est la constante diélectrique de l'échantillon de référence à la fréquence w, x est défini ci-dessus et ç_(w) est donné par:

ú1(w) = (c/djw) (VR(w) - V(w))/(VR(w) + V(w)).

i

Le facteur xcoth(x) tient compte d'effets de pro-

pagation et il est donné par la relation 1 X2 *()_1 X4 w2 xcoth(x) = 1 - x (w) - 4- X ( &(w))2, plus ou moins

3 D 4 XD

de termes d'ordre supérieur en XD. Pour des fréquences w dans la gamme qui présente un intérêt pratique, c'est-à-dire

pour w ne dépassant pas quelques gigahertz, xcoth(x) est ap-

proximativement égal à 1 - 1 (wd/c)2 ú(w). Avec cette appro-

ximation, (w) et approximativement gal 3(w), avec: ximation, ú. (w) est approximativement égal à FC(w), avec

2 2

E 3(W) = (úM() + E 2(W)(1 -30 *(w)))/(1 + xD 2(w)).

Pour des fréquences inférieures à 1 GHz, le terme X2 est de D

façon caractéristique négligeable.

A des fréquences inférieures à environ 1-3 GHz, l'expression de ú3(w) qui est donnée au paragraphe précé--

dent sera une bonne approximation de la constante.diélectri-

que réelle de la roche, ú*(w). A des fréquences supérieures à environ 1-3 GHz, l'expression décrite pour a (w) ne tient pas bien compte de l'existence de réflexions multiples dans les lignes coaxiales du système de mesure. Pour générer une estimation, E*(w), de la constante diélectrique de la roche, (w), qui tienne compte correctement de telles réflexions multiples, on doit corriger la valeur approchée, ú 3(w), de la façon suivante: 1 5 E(w) a ú *(w) + A(w) ({E*3w) - &*(w)) - C(w))/(1-B(w) (ú3(w) - E (w))) et dans cette expression A(w), B(w) et C(w) sont des constantes d'étalonnage déterminées en mettant en oeuvre le procédé de l'invention sur trois échantillons de référence ayant des constantes diélectriques connues, et en substituant ensuite, pour chaque fréquence w intéressante, chacune des trois constantes diélectriques connues pour ú4(w) dans l'équation ci-dessus, et en résolvant les trois équations simultanées pour déterminer les trois paramètres

inconnus A(w), B(w) et C(w).

On peut déterminer la conductivité d'un échantillon de roche sans effectuer une transformation de Fourier (ou de

Laplace) sur les signaux mesurés Vo(t) et V(t)), en identi-

fiant la conductivité, d, par la relation 0 = K (Vo0 - V)/ (V0 + Vc) dans laquelle K est une constante d'étalonnage pour la cellule d'échantillon qui est employée. La constante

d'étalonnage K est égale à E c/d, en désignant par c la vi-

tesse de la lumière dans le vide, par E la permittivité du

vide (E = 8,85 X 10 10 farad/m), et par d la longueur ef-

fective de la cellule d'échantillon. On peut mesurer la

constante d'étalonnage K et la longueur effective de la cel-

lule d'échantillon, d, pour un mode de réalisation quelcon-

que de la cellule d'échantillon de l'invention; en appli-

quant le procédé de l'invention à un échantillon de conduc-

tivité connue, et en résolvant ensuite la première équation

de ce paragraphe par rapport à la constante d'étalonnage-in-

connue, K. En analysant des données mesurées conformément à l'invention, on peut extraire une information supplémentaire

concernant l'échantillon de roche mesuré (en plus de la con-

ductivité et de la constante diélectrique de la roche). A titre d'exemple, on peut déterminer le temps de relaxation -1 de la roche, t =(2iTfr), en identifiant la fréquence de relaxation, fr, de la manière suivante. On obtient tout

d'abord des signaux V(t) et Vo(t) et on les traite de la ma-

nière décrite ci-dessus pour extraire la constante diélec-

- trique de la roche à des fréquences contenues dans la fené-

tre de fréquence du système employé. Après avoir ainsi

traité les signaux V(t) et Vo(t), on observe qu'aux fré-

quences basses (inférieures à fr), lorsque la fréquence

augmente la composante imaginaire de la constante diélectri-

que de la roche augmente également. A des fréquences élevées (supérieures à fr), la composante imaginaire de la constante r

diélectrique diminue lorsque la fréquence augmente. On iden-

tifie la fréquence de relaxation, fr' comme étant la fré-

quence minimale au-dessus de laquelle la composante imagi-

naire de la constante diélectrique diminue lorsque la fré-

quence augmente.

En mesurant la conductivité d'une roche saturée

par un liquide de conductivité connue, conformément au pro-

cédé de l'invention, on peut déterminer la porosité de la roche (qui peut par exemple être une carotte extraite d'une formation souterraine), en introduisant les conductivités mesurées dans des relations empiriques connues (comme la Loi d'Archie: b/) = 02, dans laquelle b est la conductivité du liquide et r est la conductivité mesurée de l'échantillon r de roche saturé), liant cette conductivité avec la porosité, et en résolvant ensuite les équations obtenues par rapport à

la porosité. On peut déterminer de façon similaire la satura-

tion en eau d'une roche (telle qu'une carotte extraite d'une formation souterraine) en exploitant des relations empiriques connues entre la conductivité et la saturation en eau, et en mesurant deux fois la conductivité de la roche conformément

au procédé de l'invention, une fois lorsque la roche est sa-

turée avec l'eau de la formation, et une seconde fois lorsque

l'échantillon est sec.

A titre d'exemple, on a mesuré la conductivité d'échantillons consistant en carottes de grès en utilisant le système représenté sur la figure 1, avec une cellule d'échantillon plane du type représenté sur les figures 2 et

3. On a extrait les carottes d'un sondage traversant un ré-

servoir de pétrole. On a mesuré tout d'abord des carottes sèches et propres et on a ensuite répété les mesures après avoir saturé les carottes avec un liquide (saumure) ayant une conductivité connue. On a calculé pour chaque carotte

le facteur de formation F=o-/6b, dans lequel or est la con-

r b r

ductivité mesurée de la carotte saturée et. est la con-

ductivité de la saumure. En représentant graphiquement le facteur de formation mesuré, F, en fonction de la porosité, 0 (déterminée indépendamment des mesures de SDT effectuées conformément à l'invention), pour chaque échantillon, on a établi que Les échantillons étaient bien caractérisés par une loi du type Loi d'Archie, à savoir F = r/-b = A + B0C r b

en désignant par A, B et C des constantes et avec la cons-

tante C égale à 1,74. La figure 5 montre cette représenta-

tion graphique.

On peut mettre en oeuvre le procédé de l'invention un certain nombre de fois pendant une durée sélectionnée,

pour contrôler des changements éventuels des propriétés dié-

lectriques et de la conductivité de la roche mesurée. A titre d'exemple, on peut répéter le procédé un certain nombre de fois pour contrôler en temps réel des propriétés électriques telles que la conductivité et la constante diélectrique

d'échantillons se présentant sous la forme de carottes (ex-

traits d'une formation souterraine), pendant des expériences

de saturation par un liquide. La figure 6 est une représenta-

tion en élévation d'une carotte poreuse 150, de forme généra-

le cylindrique, avec la cellule d'échantillon 154 placée en

position adjacente à sa surface de forme générale cylindri-

que. La cellule d'échantillon 154 est du type envisagé ci-

dessus en relation avec les figures 2 et 3. Pendant une expé-

rience de saturation par un liquide, on peut faire circuler un fluide conducteur (tel que de la saumure), ou un fluide non conducteur, à travers l'échantillon ou carotte 150, de la gauche vers la droite. On peut lancer de façon répétitive des impulsions de tension vers l'échantillon 150 à travers

la cellule d'échantillon 154, à des intervalles de temps sé-

lectionnés, et on peut déterminer la conductivité et/ou la

constante diélectrique (ou seulement la constante diélectri-

que, dans le cas o on utilise un fluide non conducteur) de l'échantillon 150, dans la région adjacente à la cellule d'échantillon 154, conformément à l'invention, de façon à contrôler la position fonction du temps du front du fluide, 156. La figure 7 illustre la façon selon laquelle on peut mesurer conformément à-l'invention la conductivité de la partie de l'échantillon 150 qui est adjacente à la cellule

d'échantillon 154 de la figure 6. On verra qu'on peut égale-

ment effectuer les mesures de constante diélectrique mention-

nées ci-dessus, et traiter les données résultantes, d'une

manière identique à celle décrite dans le reste de ce para-

graphe en relation avec des données de conductivité mesurées.

La figure 7 représente une courbe tracée de façon à passer par un certain nombre de points de données (non représentés), chaque point de données représentant la conductivité mesurée

de la partie de l'échantillon 150 qui est adjacente à la cel-

lule d'échantillon 154, à un instant particulier pendant la période intéressante. En notant que la conductivité de

l'échantillon 150 lorsqu'il est sec est notablement infé-

rieure à sa conductivité lorsqu'il est saturé par le fluide conducteur, on peut aisément déterminer l'instant, T, auquel le front du fluide 156 est passé au niveau de la cellule

d'échantillon 154.

En plaçant un ensemble de cellules d'échantillon, chacune d'elles étant similaire à la cellule d'échantillon

154, à divers emplacements le long de la surface de l'échan-

tillon 150, on peut aisément contrôler la progression du front du fluide 156. On déterminerait de la manière décrite ci-dessus en relation avec la cellule d'échantillon 154 l'instant auquel le front du fluide 156 passe au niveau de

chacune des cellules d'échantillon.

Dans un mode de réalisation, on utilise le procédé de l'invention pour mesurer des propriétés électriques d'une formation de roche souterraine traversée par un sondage. La figure 8 représente schématiquement un mode de réalisation du système de l'invention prévu pour effectuer des mesures sur une telle formation de roche souterraine. Le sondage 104 traverse une formation de roche souterraine 100. Une sonde de diagraphie 106 contient un générateur d'impulsions 118, un échantillonneur 114, une ligne coaxiale 116 et une partie d'une ligne coaxiale 115. Une cellule d'échantillon 108 s'étend hors de la sonde 106 de façon à pouvoir être placée

en contact direct avec la paroi 102 du sondage, avec les-

surfaces d'extrémité du conducteur extérieur 112 et du con-

ducteur intérieur 110 en contact électrique avec la formation de roche 100. La partie de la cellule d'échantillon 108 qui

est opposée à la paroi 102 du sondage est connectée électri-

quement à la ligne coaxiale 115, de façon que le conducteur extérieur 112 soit connecté au conducteur extérieur 121 de la ligne coaxiale 115 et que le conducteur intérieur 110

soit connecté au conducteur intérieur 119 de la ligne coa-

xiale 115. Une matière diélectrique d'espacement 111 sépare le conducteur intérieur 110 et le conducteur extérieur 112 de la cellule d'échantillon 108. La ligne coaxiale 115 est connectée à l'échantillonneur 114 à l'intérieur de la sonde 106. La sonde 106 est suspendue dans le sondage 104 à une profondeur désirée, d'une manière classique, et elle est ensuite positionnée d'une manière classique de façon à maintenir un contact électrique stable entre la cellule

d'échantillon 108 et la paroi 102 du sondage. On peut ef-

fectuer des mesures à la profondeur désirée, et reposition-

ner la sonde à une autre profondeur désirée pour effectuer des mesures ultérieures. On pourra consulter le brevet des E.U.A. no 3 895 289 en ce qui concerne un procédé classique

de suspension et de positionnement de la sonde de diagra-

- phie 106.

Des lignes 120 et 122 sont prévues de façon à connecter le générateur d'impulsions et l'échantillonneur 114 à l'oscilloscope 124 qui se trouve à la surface de la

terre, de façon générale au-dessus du sondage 104. Des si-

gnaux transmis par la ligne 120 ordonnent au générateur d'impulsions 118 de lancer une impulsion de tension qui traverse la ligne coaxiale 116, l'échantillonneur 114 (dans lequel elle est détectée), la ligne coaxiale 115 et la cellule d'échantillon 108. Le signal de tension qui est réfléchi à partir de la formation de roche 100 et traverse la cellule d'échantillon 108 et la ligne coaxiale 115 est détecté par l'échantillonneur 114. Les signaux détectés dans l'échantillonneur 114 sont transmis par la ligne 122

à l'oscilloscope 124, pour être traités de la manière dé-

crite ci-dessus en relation avec la figure 1.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits

et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (35)

REVENDICATIONS

1. Procédé de détermination de propriétés électri-

ques d'une roche, employant une ligne électrique (20, 115) ayant un premier conducteur (119) et un second conducteur (121), et une cellule d'échantillon (1, 52, 108) ayant une face pratiquement plane (56) comprenant une première région conductrice de l'électricité (54, 110) connectée au premier conducteur de la ligne électrique, et une seconde région conductrice de l'électricité (58, 112) connectée au second conducteur de la ligne électrique, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la face pratiquement plane (56) de la cellule d'échantillon (1, 52, 108) en contact avec la roche (50, 100); (b) on génère une impulsion de tension qui se propage initialement dans une première direction dans la ligne électrique (20, 115) vers la roche (50, 100); (c) on détecte l'impulsion de tension pendant sa propagation dans la première direction dans la ligne électrique; et (d) on détecte un signal de tension de retour qui est réfléchi par

la roche (50, 100) vers la ligne électrique (20, 115), pen-

dant la propagation de ce signal de tension de retour dans la ligne électrique, dans une seconde direction opposée à

la première direction.

2. Procédé de détermination de propriétés électri-

ques d'une roche, employant une ligne coaxiale (20, 115)

ayant un conducteur intérieur (119) et un conducteur exté-

rieur coaxial (121), et une cellule d'échantillon (1, 52, 108) ayant une face pratiquement plane (56) qui comprend une région conductrice centrale (54, 110) connectée au conducteur

intérieur (119) de la ligne coaxiale, et une région conduc-

trice extérieure (58, 112) connectée électriquement au con-

ducteur extérieur (121) de la ligne coaxiale, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la face pratiquement plane de la cellule d'échantillon (1, 52, 108) en contact avec la roche (50, 100); (b) on génère une impulsion de tension qui se propage initialement dans une première direction dans la ligne coaxiale (20, 115) vers la

roche (50, 100); {c) on détecte l'impulsion de tension pen-

dant sa propagation dans la première direction dans la ligne coaxiale; et (d) on détecte un signal de tension de retour réfléchi par la roche (50, 100) vers la ligne coaxiale (20, ), pendant la propagation du signal de tension de retour dans la ligne coaxiale, dans une seconde direction opposée

à la première direction.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté-

risé en ce que la roche (100) est une partie d'une formation souterraine traversée par un sondage (104), et on accomplit

les opérations (a), (b), (c) et (d) à au moins un emplace-

ment sélectionné dans le sondage (104).

4. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une première ligne coaxiale

(20) ayant un conducteur intérieur et un conducteur exté-

rieur coaxial, une seconde ligne coaxiale ayant un conduc-

teur intérieur et un conducteur extérieur coaxial, une pre-

mière cellule d'échantillon (1) ayant une face pratiquement plane (56), comprenant une région conductrice centrale (54)

connectée électriquement au conducteur intérieur de la pre-

mière ligne coaxiale (20), et une région conductrice exté-

rieure (58) connectée électriquement au conducteur extérieur coaxial de la première ligne coaxiale (20), et une seconde

cellule d'échantillon ayant une face pratiquement plane com-

prenant une région conductrice centrale connectée électri-

quement au conducteur intérieur de la seconde ligne coaxiale

et une région conductrice extérieure connectée électrique-

ment au conducteur extérieur coaxial de la seconde ligne coaxiale, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la face pratiquement plane (56) de la première cellule d'échantillon (1) en contact avec la roche (3); (b) on génère une première impulsion de tension qui se propage vers la roche (3) dans une première direction dans la première ligne coaxiale (20); (c) on détecte un premier signal de tension de retour réfléchi par la roche

(3) vers la première ligne coaxiale (20), pendant la propa-

gation du premier signal de tension de retour dans la pre-

mière ligne coaxiale, dans une seconde direction opposée à la première direction; (d) on place la face pratiquement plane de la seconde cellule d'échantillon en contact avec un échantillon de référence (4); (e) on génère une seconde impulsion de tension qui se propage vers l'échantillon de référence (4) dans une troisième direction, dans la seconde

ligne coaxiale; et (f) on détecte un second signal de ten-

sion de retour réfléchi par l'échantillon de référence (4) vers la seconde ligne coaxiale, pendant la propagation de ce second signal de tension de retour dans la seconde ligne

coaxiale, dans une quatrième direction opposée à la troi-

sième direction.

5. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une ligne électrique (20,

) ayant un premier conducteur (119) et un second conduc-

teur (121), et une cellule d'échantillon (1, 52, 108) ayant une face pratiquement plane (56) qui comprend une première région conductrice (54) connectée électriquement au premier conducteur de la ligne électrique (20, 115), et une seconde région conductrice (58) connectée électriquement au second conducteur de la ligne électrique (20, 115), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la face pratiquement plane (56) de la cellule d'échantillon (1, 52, 108) en contact avec la roche (3, 50, 100); (b) on génère une impulsion de tension qui se propage initialement vers la roche (3, 50, 100) dans une première direction dans la ligne électrique (20, 115); (c) on détecte. l'impulsion

de tension pendant sa propagation dans la première direc-

tion dans la ligne électrique; (d) on détecte un signal de tension de retour qui est réfléchi par la roche (3, 50,

100) vers la ligne électrique (20, 115), pendant la propa-

gation de ce signal de tension de retour dans la ligne élec-

trique, dans une seconde direction opposée à la première di-

rection; et (e) on visualise l'impulsion de tension détectée

et le signal de tension de retour.

6. Procédé de détermination de propriétés élec- triques d'une roche, employant une ligne électrique (20, 115) ayant un premier conducteur (119) et un second conducteur (121), et une cellule d'échantillon (1, 52, 108) ayant une face pratiquement plane (56) qui comporte une première région

conductrice (54) connectée électriquement au premier conduc-

teur de la ligne électrique, et une seconde région conductri-

ce (58) connectée électriquement au second conducteur de la

ligne électrique, caractérisé en ce qu'il comprend les opé-

rations suivantes: (a) on place la face pratiquement plane (56) de la cellule d'échantillon (1, 52, 108) en contact avec la roche (3, 50, 100); (b) on génère une impulsion de tension qui se propage initialement vers la roche (3, 50, ) dans une première direction dans la ligne électrique (20, 115); (c) on détecte l'impulsion de tension pendant sa

propagation dans la première direction dans la ligne élec-

trique; (d) on détecte un signal de tension de retour qui

est réfléchi par la roche (3, 50, 100) vers la ligne élec-

trique, pendant la propagation de ce signal de tension de retour dans la ligne électrique, dans une seconde direction opposée à la première direction; et (e) on détermine la conductivité et la constante diélectrique de la roche (3, , 100) à partir de l'impulsion de tension et du signal de

tension de retour.

7. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une ligne coaxiale (20, 115)

ayant un conducteur intérieur (119) et un conducteur exté-

rieur coaxial (121), et une cellule d'échantillon (1, 52, 108) ayant une face pratiquement plane (56) comprenant une

région conductrice centrale (54, 110) connectée électri-

quement au conducteur intérieur (119) de la ligne coaxiale, et une région conductrice extérieure (58, 112) connectée électriquement au conducteur extérieur coaxial (58, 121) de la ligne coaxiale, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la face pratiquement plane de la cellule d'échantillon (1, 52, 108) en contact avec la roche (3, 50, 100); (b) on génère une impulsion de tension qui se propage initialement vers la roche (3, 50, ) dans une première direction, dans la ligne coaxiale;

(c) on détecte l'impulsion de tension pendant sa propaga-

tion dans la première direction dans la ligne coaxiale (20, ); (d) on détecte un signal de tension de retour qui

est réfléchi par la roche (3, 50, 100) vers la ligne coa-

xiale, pendant la propagation de ce signai de tension de retour dans la ligne coaxiale, dans une seconde direction

opposée à la première direction; et (e) on visualise l'im-

pulsion de tension détectée et le signal de tension de re-

tour.

8. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une ligne coaxiale (20, 115)

ayant un conducteur intérieur (119) et un conducteur exté-

rieur coaxial (121), et une cellule d'échantillon (1, 52, 108) ayant une face pratiquement plane (56), comprenant une

région conductrice centrale (54, 110) connectée électrique-

ment au conducteur intérieur de la ligne coaxiale, et une

région conductrice extérieure (58, 112) connectée électri-

quement au conducteur extérieur coaxial de la ligne coaxia-

le, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivan-

tes: (a) on place la face pratiquement plane de la cellule d'échantillon (1, 52, 108) en contact avec la roche (3, 50,

100); (b) on génère une impulsion de tension qui se propa-

ge initialement vers la roche (3, 50, 100) dans une premiè-

re direction dans la ligne coaxiale; (c) on détecte l'im-

pulsion de tension pendant sa propagation dans la première direction dans la ligne coaxiale; (d) on détecte un signal de tension de retour qui est réfléchi par la roche (3, 50, ) vers la ligne coaxiale (20, 115), pendant la propagation de ce signal de tension de retour dans la ligne coxiale, dans une seconde direction opposée à la première direction; et (e) on détermine la conductivité et la constante diélectrique de la roche à partir de l'impulsion de tension et du signal de

tension de retour.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 5 à 8, caractérisé en ce que l'impulsion de tension a

un temps de montée inférieur à environ 50 picosecondes.

10. Procédé selon l'une des revendica-

tions 6 et 8, dans lequel la roche est saturée avec un li-

quide de conductivité connue, caractérisé en ce qu'il com-

prend en outre l'opération (f) qui consiste à déterminer la porosité de la roche (3, 50, 100) à partir de la conductivité

connue du liquide et de la conductivité de la roche détermi-

née dans l'opération (e).

11. Procédé selon l'une des revendica-

tions 6 et 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre

l'opération (f) qui consiste à déterminer le temps de rela-

xation diélectrique de la roche (3, 50, 100) à partir de

l'impulsion de tension et du signal de tension de retour.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 5 à 8, caractérisé en ce que la roche (100) est une partie d'une formation souterraine traversée par un sondage (104), et les opérations (a), (b),(c) et (d) sont accomplies

dans le sondage (104).

13. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une ligne électrique (20, ) ayant un premier conducteur (119), un second conducteur (121), et une surface d'extrémité pratiquement plane (56)

comprenant une premiere région conductrice (54, 110) oonnec-

tée électriquement au premier conducteur de la ligne élec-

trique, et une seconde région conductrice (58, 112) séparée

de la première région conductrice par une matière diélectri-

que (60, 111) et connectée électriquement au second conduc-

teur de la ligne électrique, caractérisé en ce qu'il comprend

les opérations suivantes: (a) on place la surface d'extrémi-

té pratiquement plane (56) de la ligne électrique en contact avec la roche (3, 50, 100); (b) on génère une impulsion de tension qui se propage initialement vers la roche (3, 50, ) dans une première direction, dans la ligne électrique; (c) on détecte l'impulsion de tension pendant sa propagation dans la première direction dans la ligne électrique; et (d) on détecte un signal de tension de retour réfléchi par la

roche (3, 50, 100) vers la ligne électrique, pendant la pro-

pagation de ce signal de tension de retour dans la ligne électrique, dans une seconde direction opposée à la première direction.

14. Procédé de détermination de. propriétés élec-

triques d'une roche, employant une ligne coaxiale (20, 115) ayant un conducteur intérieur (119), un conducteur extérieur coaxial (115) et une surface d'extrémité pratiquement plane (56), comprenant une région conductrice centrale (54, 110) connectée électriquement au conducteur intérieur de la ligne coaxiale, et une région conductrice extérieure (58, 112) séparée de la région conductrice intérieure par une matière

diélectrique (60, 111) et connectée électriquement au con-

ducteur extérieur de la ligne coaxiale, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la

surface d'extrémité pratiquement plane (56) de la ligne coa-

xiale en contact avec la roche (3, 50, 100); (b) on génère une impulsion de tension qui se propage initialement vers la roche (3, 50, 100) dans une première direction dans la

ligne coaxiale; (c) on détecte l'impulsion de tension pen-

dant sa propagation dans la première direction dans la ligne coaxiale; et (d) on détecte un signal de tension de retour qui est réfléchi par la roche (3, 50, 100) vers la ligne coaxiale, pendant la propagation de ce signal de tension de retour dans la ligne coaxiale, dans une seconde direction

opposée à la première direction.

15. Procédé selon l'une des revendica-

tions 13 et 14, caractérisé en ce que la roche (100) est une partie d'une formation souterraine traversée par un sondage, et les opérations (a), (b) , (c) et (d) sont accomplies à au moins un emplacement sélectionné dans le sondage (104).

16. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une première ligne coaxiale (20) ayant un conducteur intérieur et un conducteur extérieur coaxial, une seconde ligne coaxiale (22) ayant un conducteur intérieur et un conducteur extérieur coaxial, la première ligne coaxiale ayant une surface d'extrémité pratiquement plane (56) comprenant une région conductrice centrale (54)

connectée électriquement au conducteur intérieur de la pre-

mière ligne coaxiale (20), et une région conductrice exté-

rieure (58) connectée électriquement au conducteur extérieur coaxial de la première ligne coaxiale (20), et la seconde ligne coaxiale ayant une surface d'extrémité pratiquement plane comprenant une région conductrice centrale connectée électriquement au conducteur intérieur de la seconde ligne coaxiale (22) et une région conductrice extérieure connectée électriquement au conducteur extérieur coaxial de la seconde ligne coaxiale (22), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la surface d'extrémité pratiquement plane (56) de la première ligne coaxiale (20) en contact avec la roche (3, 50); (b) on génère une première impulsion de tension qui se propage vers la roche (3, 50) dans une première direction dans la première ligne coaxiale (20); (c) on détecte un premier signal de tension de retour

réfléchi par la roche (3, 50) vers la première ligne coaxia-

le (20), pendant la propagation du premier signal de tension de retour dans la première ligne coaxiale (20), dans une seconde direction opposée à la première direction; (d) on

place la surface d'extrémité pratiquement plane de la secon-

de ligne coaxiale (22) en contact avec un échantillon de ré-

férence (4); (e) on génère une seconde impulsion de tension qui se propage vers l'échantillon de référence (4) dans une troisième direction dans la seconde ligne coaxiale (22); et (f) on détecte un second signal de tension de retour qui

est réfléchi par l'échantillon de référence (4) vers la se-

conde ligne coaxiale (22), pendant la propagation du second signal de tension de retour dans la seconde ligne coaxiale (22), dans une quatrième direction opposée à la troisième direction.

17. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une ligne électrique (20,

) ayant un premier conducteur (119) et un second conduc-

teur (121), cette ligne électrique ayant une surface d'ex-

trémité pratiquement plane (56) qui comprend une première région conductrice (54, 110) connectée électriquement au premier conducteur de la ligne électrique, et une seconde région conductrice (58, 112) connectée électriquement au second conducteur de la ligne électrique, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la surface d'extrémité pratiquement plane (56) de la ligne électrique en contact avec la roche (3, 50, 100);(b) on génère une impulsion de tension qui se propage initialement dans une première direction dans la ligne électrique, vers

la roche (3, 50, 100); (c) on détecte l'impulsion de ten-

sion pendant sa propagation dans la première direction dans

la ligne électrique; et (d) on détecte un signal de ten-

sion de retour réfléchi par la roche (3, 50, 100) dans la

ligne électrique (20, 115), pendant la propagation du si-

gnal de tension de retour dans la ligne électrique, dans une seconde direction opposée à la première direction; et

(e) on visualise l'impulsion de tension détectée et le si-

gnal de tension de retour détecté.

18. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une ligne électrique (20,

) ayant un premier conducteur (119), un second conduc-

teur (121), et une surface d'extrémité pratiquement plane

(56), comprenant une première région conductrice (54) con-

nectée électriquement au premier conducteur de la ligne électrique (20, 115), et une seconde région conductrice (58, 112), séparée de la première région conductrice par une matière diélectriqUe (60, 111), et connectée électriquement au second conducteur de la ligne électrique, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la

surface d'extrémité pratiquement plane (56) de la ligne élec-

trique en contact avec la roche (3, 50, 100);-(b) on génère une impulsion de tension qui se propage initialement dans une première direction dans la ligne électrique (20, 115) vers la roche (3, 50, 100); (c) on détecte l'impulsion de tension

pendant sa propagation dans la première direction dans la li-

gne électrique; (d) on détecte un signal de tension de re-

tour réfléchi par la roche (3, 50, 100) vers la ligne élec-

trique (20, 115), pendant la propagation de ce signal de ten-

sion de retour dans la ligne électrique, dans une seconde

direction opposée à la première direction; et (e) on déter-

mine la conductivité et la constante diélectrique de la roche (3, 50, 100) à partir de l'impulsion de tension et du signal

de tension de retour.

19. Procédé de détermination de. propriétés élec-

triques d'une roche, employant au moins une ligne coaxiale (20, 22, 115) ayant un conducteur intérieur (119) et un

conducteur extérieur coaxial (121),-et une cellule d'échan-

tillon (1, 2, 52, 108) pour chaque ligne coaxiale, chaque

cellule d'échantillon (1, 2, 52, 108) ayant une face prati-

quement plane (56) comprenant une région conductrice cen-

trale (54, 110) connectée électriquement au conducteur inté-

rieur (119) de l'une des lignes coaxiales, et une région conductrice extérieure (58, 112) connectée électriquement

au conducteur extérieur coaxial (121) de cette ligne coaxia-

le, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivan-

tes: (a) on place la face pratiquement plane (56) de chaque cellule d'échantillon (1, 2, 52, 108) en contact avec la

roche (3, 50, 100); (b) on génère dans chaque ligne coaxia-

le (20, 22, 115) un ensemble d'impulsions de tension, d'une manière telle que toutes les impulsions de tension soient générées pendant une durée sélectionnée, et les impulsions de tension générées dans chaque ligne coaxiale se propagent initialement vers la roche (3, 50, 100); (c) on détecte chaque impulsion de l'ensemble d'impulsions de tension dans chaque ligne coaxiale (20, 22, 115), pendant la propagation de l'impulsion de tension vers la roche (3, 50, 100) dans la ligne coaxiale; (d) on détecte dans chaque ligne coaxiale

un ensemble de signaux de tension de retour qui sont réflé-

chis par la roche (3, 50, 100) vers la ligne coaxiale, pen-

dant la propagation de ces signaux de tension dans la ligne coaxiale, à partir de la roche, chaque signal de tension de retour résultant de réflexions d'une impulsion différente de l'ensemble d'impulsions de tension générées dans la ligne coaxiale (20, 22, 115); et (e) on détermine, à partir de

chaque impulsion de tension et du signal de tension de re-

tour associé à cette impulsion de tension, la conductivité et la constante diélectrique d'une région de la roche (3, , 100), à un instant compris pendant la durée au cours de

laquelle se sont produites les réflexions donnant lieu au si-

gnal de tension de retour.

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'on utilise une ligne coaxiale (20) et une cellule

d'échantillon associée (1).

21. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la roche (100) est une partie d'une formation souterraine traversée par un sondage (104), et on accomplit

les opérations (a), (b), (c) et (d) à au moins un emplace-

ment sélectionné dans le sondage (104).

22. Procédé de détermination de- propriétés élec-

triques d'une roche, employant une première ligne coaxiale

(20) ayant un conducteur intérieur et un conducteur exté-

rieur coaxial, une seconde ligne coaxiale (22) ayant un conducteur intérieur et un conducteur extérieur coaxial, une

première cellule d'échantillon (1, 52) ayant une face prati-

quement plane (56) qui comprend une région conductrice cen-

trale (54) connectée électriquement au conducteur intérieur de la première ligne coaxiale (20), et une région conductri- ce extérieure (58) connectée électriquement au conducteur extérieur coaxial de la première ligne coaxiale (20), et une

seconde cellule d'échantillon (2) ayant une face pratique-

ment plane comprenant une région conductrice centrale con-

nectée électriquement au conducteur intérieur de la seconde ligne coaxiale (22) et une région conductrice extérieure connectée électriquement au conducteur extérieur coaxial de

la seconde ligne coaxiale (22), caractérisé en ce qu'il com-

prend les opérations suivantes: (a) on place la face prati-

quement plane (56) de la première cellule d'échantillon (1, 52)--en contact avec la roche (3, 50); (b) on génère une

première impulsion de tension qui se propage dans une pre-

mitre direction dans la première ligne coaxiale (20) vers la roche (3, 50) ; (c) on détecte un premier signal de tension

de retour réfléchi par la roche (3, 50) vers la première li-

gne coaxiale (20), pendant la propagation du premier signal de tension de retour dans la première ligne coaxiale (20), dans une seconde direction opposée à la première direction;

(d) on place la face pratiquement plane de la seconde cellu-

le d'échantillon (2) en contact avec un échantillon de réfé-

rence (4); (e) on génère une seconde impulsion de tension qui se propage dans une troisième direction dans la seconde ligne coaxiale (22), vers l'échantillon de référence (4) ô (f) on détecte un second signal de tension de retour qui est réfléchi par l'échantillon de référence (4) vers la seconde ligne coaxiale (22), pendant la propagation du second signal de tension de retour dans la seconde ligne coaxiale (22), dans une quatrième direction opposée à la troisième direction; et (g) on détermine la constante diélectrique de la roche (3, 50) à partir du premier signal de tension de retour et du

second signal de tension de retour.

23. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une ligne coaxiale (20) ayant un conducteur intérieur et un conducteur extérieur coaxial, une cellule d'échantillon (1, 52) ayant une face pratique- ment plane (56), comprenant une région conductrice centrale (54) connectée électriquement au conducteur intérieur de la ligne coaxiale (20), et une région conductrice extérieure

(58) connectée électriquement au conducteur extérieur coa-

xial de la ligne coaxiale (20), caractérisé en ce qu'il com-

prend les opérations suivantes: (a) on place la face prati-

quement plane (56) de la cellule d'échantillon (1, 52) en contact avec la roche (3, 50); (b) on génère une première

impulsion de tension qui se propage dans une première direc-

tion dans la ligne coaxiale (20) vers la roche (3, 50);

(c) on détecte un premier signal de tension de retour réflé-

chi par la roche (3, 50) vers la ligne coaxiale (20), pen-

dant la propagation du premier signal de tension de retour

dans la ligne coaxiale (20), dans une seconde direction op-

posée à la première direction; (d) on place la face prati-

quement plane (56) de la cellule d'échantillon (1, 52) en contact avec un échantillon de référence (4); (e) on génère une seconde impulsion de tension qui se propage dans une

troisième direction dans la ligne coaxiale (20) vers l'échan-

tillon de référence (4); (f) on détecte un second signal de

tension de retour qui est réfléchi par l'échantillon de ré-

férence (4) vers la ligne coaxiale (20), pendant la propaga-

tion du second signal de tension de retour dans la ligne coaxiale, dans une quatrième direction opposée à la troisième direction; et (g) on détermine la constante diélectrique de la roche (3, 50) à partir du premier signal de-tension de

retour et du second signal de tension de retour.

24. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une première ligne coaxiale (20) ayant un conducteur intérieur et un conducteur extérieur coaxial, une seconde ligne coaxiale (22) ayant un conducteur intérieur et un conducteur extérieur coaxial, une première cellule d'échantillon (1, 52) ayant une face pratiquement plane (56) comprenant une région conductrice centrale (54)connectée électriquement au conducteur intérieur de la pre-

mière ligne coaxiale (20), et une région conductrice exté-

rieure (58) connectée électriquement au conducteur extérieur coaxial de la première ligne coaxiale (21), et une seconde cellule d'échantillon (2) ayant une face pratiquement plane

comprenant une région conductrice centrale connectée élec-

triquement au conducteur intérieur de la seconde ligne coa-

xiale (22) et une région conductrice extérieure connectée électriquement au conducteur extérieur coaxial de la seconde ligne coaxiale (22), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la face pratiquement plane de la première cellule d'échantillon (1) en contact avec la roche (3, 50); (b) on génère une première impulsion de tension qui se propage dans une première direction dans la première ligne coaxiale (20) vers la roche (3, 50); (c) on détecte un premier signal de tension de retour qui est

* réfléchi par la roche (3, 50) vers la première ligne coa-

xiale (20), pendant la propagation de ce premier signal de tension de retour dans la première ligne coaxiale,(20), dans une seconde direction opposée à la première direction; (d) on place la face pratiquement plane de la seconde cellule

d'échantillon (2) en contact avec un échantillon de réfé-

rence (4); (e) on génère une seconde impulsion de tension qui se propage dans une troisième direction dans la seconde ligne coaxiale (22) vers l'échantillon de référence (4);

(f) on détecte un second signal de tension de retour réflé-

chi par l'échantillon de référence (4) vers la seconde ligne coaxiale (22) , pendant la propagation de ce second signal de tension de retour dans la seconde ligne coaxiale (22),

dans une quatrième direction opposée à la troisième direc-

tion; et (g) on visualise le premier signal de tension de -

retour détecté et le second signal de tension de retour dé-

tecté.

25. Procédé de détermination de propriétés élec-

triques d'une roche, employant une ligne coaxiale (20) ayant un conducteur intérieur et un conducteur extérieur coaxial, une cellule d'échantillon (1, 52) ayant une face

pratiquement plane comprenant une région conductrice cen-

trale (54) connectée électriquement au conducteur intérieur

de la ligne coaxiale (20), et une région conductrice exté-

rieure (58) connectée électriquement au conducteur exté-

rieur coaxial de la ligne coaxiale (20), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: (a) on place la face pratiquement plane (56) de la cellule d'échantillon (1, 52) en contact avec ta roche (3, 50); (b) on génère une première impulsion de tension qui se propage dans une

première direction dans la ligne coaxiale (20) vers la ro-

che (3, 50); (c) on détecte un premier signal de tension de retour qui est réfléchi par la roche (3, 50) vers la ligne coaxiale (20), pendant la propagation de ce premier signal de tension de retour dans la ligne coaxiale (20), dans une seconde direction opposée à la première direction; (d) on place la face pratiquement plane de la cellule

d'échantillon (1, 52) en contact avec un échantillon de ré-

férence (4); (e) on génère une seconde impulsion de ten-

sion qui se propage dans une troisième direction dans la ligne coaxiale vers l'échantillon de référence (4); (f) on détecte un second signal de tension de retour réfléchi par l'échantillon de référence (4) vers la ligne coaxiale, pendant la propagation de ce second signal de tension de retour dans la ligne coaxiale, dans une quatrième direction opposée à la troisième direction; et (g) on visualise le premier signal de tension de retour détecté et le second

signal de tension de retour détecté.

26. Système de mesure de propriétés électriques

d'une roche, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une li-

gne électrique allongée (11, 13, 20) comportant un premier conducteur et un second conducteur, et une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité se terminant

par une face pratiquement plane qui comprend une première ré-

gion conductrice connectée électriquement au premier conduc- teur et une seconde région conductrice séparée de la première région conductrice par une région de matière diélectrique,

cette seconde région conductrice étant connectée électrique-

ment au second conducteur; (b) un générateur d'impulsions (12) connecté electriquement à la seconde extrémité de la

ligne électrique, et capable de lancer une impulsion de ten-

sion dans la ligne électrique (11, 13, 20); (c) un détecteur (6) connecté électriquement à la ligne électrique (11, 13,

) à un premier emplacement situé entre la première extrémi-

té et la seconde extrémité, pour détecter des signaux de ten-

sion qui se propagent dans la ligne électrique en passant par le premier emplacement; et (d) un oscilloscope (14) connecté au détecteur (6) et capable de transformer les signaux de tension détectés dans le détecteur en signaux modifiés ayant

une échelle de temps sélectionnée, et de visualiser les si-

gnaux modifiés.

27. Système de mesure de propriétés électriques d'une roche, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une ligne électrique allongée (11, 13, 20) ayant un premier conducteur et un second conducteur, et une première extrémité et une seconde extrémité; (b) une cellule d'échantillon (1, 52) connectée électriquement à la première extrémité de la ligne électrique (11, 13, 20), cette cellule d'échantillon (1, 52)

ayant une face pratiquement plane (56) comprenant une pre-

mière région conductrice (54) connectée électriquement au premier conducteur et une seconde région conductrice (58) séparée de la première région conductrice par une région de matière diélectrique (60), cette seconde région conductrice étant connectée électriquement au second conducteur; (c) un générateur d'impulsions (12) connecté électriquement à la

seconde extrémité de la ligne électrique (11, 13, 20) et ca-

pable de lancer une impulsion de tension dans la ligne élec-

trique; (d) un détecteur (6) connecté électriquement à la ligne électrique (11, 13, 20) à un premier emplacement situé entre la première extrémité et la seconde extrémité, pour

détecter des signaux de tension qui se propagent dans la li-

gne électrique en passant par le premier emplacement; et

(e) un oscilloscope (14) connecté au détecteur (6) et capa-

ble de transformer les signaux de tension détectés dans le détecteur en signaux modifiés ayant une échelle de temps

sélectionnée, et de visualiser les signaux modifiés.

28. Système selon - l'une des- revendica-

tions 26 et 27, caractérisé en ce qu'il comprend en outre

des moyens (18) destinés à l'enregistrement des signaux mo-

difiés.

29. Système selon l'une des revendica-

tions 26 et 27, caractérisé en ce que le générateur d'im-

pulsions (12) est capable de lancer dans la ligne électri-

que (11, 13, 20) une impulsion de tension ayant un temps de

montée inférieur à environ 50 picosecondes.

30. Système selon la revendication 26, caractéri-

sé en ce que la ligne électrique (115, 116), le générateur

d'impulsions (118) et le détecteur (114) sont conçus de fa-

çon à être placés dans un sondage (104) traversant la roche

à caractériser (100).

31. Système selon la revendication 27, caractéri-

sé en ce que la ligne électrique (115, 116), la cellule d'échantillon (108), le générateur d'impulsions (118) et le détecteur (114) sont conçus de façon à être placés dans un

sondage (104) traversant la roche à caractériser (100).

32. Système selon l'une des revendica-

tions 26 et 27, caractérisé en ce que la ligne électrique

(11, 13, 20) est une ligne coaxiale, avec le second conduc-

teur disposé autour du premier conducteur et en position coaxiale par rapport à celui-ci, et les première et seconde

régions conductrices (54, 58) sont disposées de façon coa-

xiale, avec la seconde région conductrice (58) entourant la

première région conductrice (54).

33. Système de mesure de propriétés électriques d'une roche, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une ligne coaxiale allongée (11, 13, 20; 115, 116) ayant un

conducteur intérieur (119) et un conducteur extérieur coa-

xial (121), et une première extrémité et une seconde extré-

mité; (b) une cellule d'échantillon (1, 52, 108) connectée électriquement à la première extrémité de la ligne coaxiale (11, 13, 20; 115, 116), cette cellule d'échantillon ayant une face pratiquement plane (56) qui comprend une région conductrice centrale (54, 110) connectée électriquement au

conducteur intérieur (119), une région conductrice exté-

rieure (58, 112) connectée au conducteur extérieur (121),

et une matière diélectrique d'espacement (60, 111) qui sé-

pare la région conductrice centrale par rapport à la région conductrice extérieure; (c) un générateur d'impulsions (12, 118) connecté électriquement à la seconde extrémité de la ligne coaxiale, et capable de lancer une impulsion de tension dans la ligne coaxiale; (d) un détecteur (6, 114) connecté électriquement à la ligne coaxiale (11, 13, 20; , 116) en un premier emplacement situé entre la première

extrémité et la seconde extrémité, pour détecter des si-

gnaux de tension qui se propagent dans la ligne coaxiale

en passant par le premier emplacement; et (e) un oscillos-

cope (14, 124) connecté au détecteur (6, 114) et capable de

transformer les signaux de tension détectés dans le détec-

teur en signaux modifiés ayant une échelle de temps sélec-

tionnée, et de visualiser les signaux modifiés.

34. Système selon la revendication 33, caracté-

risé en ce que le générateur d'impulsions (12, 118) est ca-

pable de lancer dans la ligne coaxiale une impulsion de

tension ayant un temps de montée inférieur à environ 50 pi-

cosecondes.

35. Système selon la revendication 33, caractérisé

en ce que la ligne coaxiale (115, 116), la cellule d'échan-

tillon (108), le générateur d'impulsions (118) et le détec-

teur (114) sont conçus pour être disposés dans un sondage (104) traversant la roche à caractériser (100).