FR2585848A1 - Procede d'interpretation de la repartition d'impedances d'une formation terrestre - Google Patents

Abstract

UN PROCEDE POUR SYNTHETISER LA REPONSE VRAIE CARACTERISTIQUE D'UNE COMBINAISON D'OUTILS DE DIAGRAPHIE ELECTRIQUE DIFFERENTS DANS DIVERSES CONDITIONS DIFFICILES DE TROUS DE SONDAGE CONSISTE: 1A DETERMINER DES VALEURS D'IMPEDANCES D'UNE FORMATION TERRESTRE PENETREE PAR UN TROU DE SONDAGE REMPLI D'UNE BOUE DE FORAGE DE RESISTIVITE RM ET 2A MANIPULER SELECTIVEMENT LES VALEURS D'IMPEDANCE EN TANT QU'IMPEDANCES D'ENTREES D'UNE MATRICE DE FACON A SYNTHETISER LE FONCTIONNEMENT DE DIVERS OUTILS SUR UN INSTRUMENT DE PROFONDEUR ASSOCIE AVEC UNE PRECISION SURPRENANTE. CHACUNE DES MATRICES D'IMPEDANCES EST ASSOCIEE A UNE COLLECTION DE MATRICES REPEREES PAR RAPPORT A L'UNE D'UNE SERIE D'INCREMENTS D'ANALYSE DE PROFONDEURS FINIES EN RECOUVREMENT DE LA FORMATION MESUREE LE LONG DU TROU DE SONDAGE. CHAQUE INCREMENT D'ANALYSE DEPEND DE LA LONGUEUR L DU RESEAU D'ELECTRODES POUR DEFINIR DES MARQUEURS DE PROFONDEUR PROFOND ET PEU PROFOND ET EST EGALEMENT REPERE PAR RAPPORT A LA PROFONDEUR DANS LE TROU DE SONDAGE D'UN ENSEMBLE D'ELECTRODES MEDIAN-CENTRAL DU RESEAU A L'INSTANT DU RECUEIL DES DONNEES.

Description

La présente invention concerne des procédés de diagraphie électrique de

fond de sondage et un appareil pour les

mettre en oeuvre, et plus particulièrement un procédé de traite-

ment de données de tension et de courant enregistrées à titre de précurseur pour fournir systématiquement une interprétation améliorée de la résistivité d'une formation terrestre dans et autour du trou de sondage même si les données de précurseur ont été mesurées par un déplacement en continu d'un réseau à plusieurs électrodes utilisant une paire d'électrodes de courant d'extrémité activées séquentiellement et une multiplicité d'électrodes de

potentiel équidistantes.

Selon un aspect de l'invention, le traitement des

données de sondage implique l'utilisation d'une matrice d'impé-

dance inverse repérée par rapport à une série d'incréments d'analyse de profondeurs prédéterminés mais en recouvrement, pour produire une série de réponses de synthèse qui peuvent être associées à un nombre étonnamment grand dû réseaux produits par ordinateur. A partir des réponses de synthèse, une comparaison

peut facilement être effectuée quant aux réponses de réseaux simi-

laires dans des conditions connues de trous de sondage et de for-

mations et, en conséquence, la résistivité vraie (Rt) de la forma-

tion ainsi que la résistivité (Rxo) de la zone explorée peuvent

être déterminées. Selon un autre aspect de l'invention, cette com-

paraison implique de modifier la matrice d'impédance inverse de

façon à simuler des changements latéraux et verticaux de la résis-

tivité de la formation similaires à ceux fournis par plusieurs réseaux de diagraphie focalisés modernes mais pour lequels une

base de données servant de comparaison a été produite au préalable.

A partir d'une connaissance de la distribution de ten-

sion dans une formation terrestre pénétrée par un trou de sondage résultant d'une circulation de courant imposée dans la formation, la saturation en hydrocarbure de la formation peut être

déterminée. Des matrices rocheuses sont généralement non con-

ductrices de l'électricité. Mais, si la formation est poreuse et contient des fluides, du courant peut être amené à circuler dans

la formation et la répartition de tension le long du trou de son-

dage peut être mesurée. L'impédance de la formation est liée à sa capacité d'empêcher la circulation de courant dans la formation et se mesure en ohms. La résistivité de la formation est également associée à la capacité de celle-ci d'empêcher une circulation de courant mais est mesurée non pas en ohms mais en ohm-mètre2 par mètre ou ohm-mètre. Ainsi, la résistivité d'une formation est l'impédance (en ohms) d'un cube d'un mètre par un mètre par un mètre de la formation quand le courant circule entre les faces opposées du cube. Les résistivités tombent dans la gamme de 0,2 à 1000 ohms-mètre dans la plupart des formations terrestres

perméables auxquelles on est habitué.

Puisque la formation à diagraphier est pénétrée par un trou de sondage contenant un fluide ayant une résistivité autre que celle de la formation adjacente, la résistivité apparente (Ra)

obtenue peut différer de la résistivité vraie (Rt) de la forma-

tion. Ainsi, la présence du trou de sondage rempli d'un fluide ayant une résistivité (Rm) différente de celle de la formation, le fait que le filtrat de fluide de forage pénètre dans la formation

dans une certaine mesure et fait s'écouler en dehors de la for-

mation de l'eau et des hydrocarbures pour établir une résistivité (Rxo) à nouveau différente de celle de la formation, et le fait

que les électrodes de mesure peuvent interférer avec des for-

mations adjacentes, perturbent les résultats finals.

Certains procédés de diagraphie électrique pallient ces perturbations en raison de nouvelles conditions de trous de sondage. Par exemple, des analyses de résistivité classiques (analyses non focalisées) fournies par des outils de surveillance électriques (ES) classiques, fournissent de bonnes estimations de la résistivité seulement dans des lits homogènes épais ayant des porosités supérieures à 15 pour cent. Dans le cas de lits plus

minces, ces outils peuvent fournir des résultats sûrs si l'inva-

sion par le filtrat est peu profonde, si la résistivité vraie est faible ou modérée et si la résistivité de la zone évacuée est

égale ou inférieure à la résistivité vraie a mesurer.

Des mesures supplémentaires plus évoluées ont été mises en oeuvre pour se concentrer sur l'accroissement des propriétés de focalisation des outils électriques pour pallier les perturbations susmentionnées. Par exemple, des familles d'outils de résistivité ont été développées dans le dernier quart de siècle, ces familles utilisant des courants focalisant pour commander les trajets empruntés par le courant de mesure. Parmi ces outils figurent les outils de diagraphie à focalisation incluant les outils focalisés sphèriquement. Ces outils utilisent des courants fournis à des électrodes spéciales sur les outils et leurs lectures sont moins affectées par les conditions du trou de sondage et la présence de

lits adjacents.

Mais, dans une mesure essentielle, les deux types d'analyse ne se sont pas avérés suffisamment flexibles dans les diverses conditions de trous de sondage que l'on rencontre dans les champs de production actuels, à terre ou en mer. Par exemple, les

analyses ES classiques ont une structure trop étendue pour per-

mettre à un utilisateur de déterminer la réponse focalisante

d'outils électriques indépendamment de l'agencement d'électrodes.

Inversement, les analyses électriques focalisées sont formulées de

façon trop stricte pour fournir de tels résultats indépendants.

Ainsi, des mesures insuffisantes sont fournies et conduisent à des résultats de caractéristique focalisantes allant au-delà de la configuration initiale. En outre, des facteurs d'étalonnage pour des outils focalisés profonds et peu profonds semblent être choisis de sorte que leurs réponses sont égales à la résistivité vraie d'une formation dans des formations non envahies ayant des contrastes de résistivité formation/boue dans une gamme de 10 à 1, à 100 à 1, normalisés pour un trou de sondage d'un diamètre de huit pouces (20 cm). Ainsi, pour que l'utilisateur ait l'option d'essayer différentes réponses focalisantes indépendamment de l'agencement d'électrodes, il. doit prévoir un procédé de

diagraphie complètement différent.

Une telle proposition est exposée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 076 138 intitué "Electrical Logging" de R.B. Stelzer, dans lequel un outil à réseau d'électrodes multiples est utilisé pour fournir des mesures de tensions et de courants

qui peuvent être disposées sous forme matricielle dans un. ordina-

teur numérique en fonction de la profondeur le long du trou de sondage. Dans ce brevet, la genèse du format matriciel est décrite en terme d'un réseau 2 x 3 divisé en six sous-matrices dont l'une est un réseau carré dont les entrées se sont avérées,

de façon étonnante, être indépendantes de tout agencement ulté-

rieur d'électrodes à synthétiser. La sous-matrice carrée susmen-

tionn é comprend des rangées qui peuvent être remplies de valeurs

de données de sondage brutes, par exemple pour identifier la ten-

sion à une position de profondeur commune, et des colonnes de valeurs qui peuvent identifier une réponse en tension pour une série d'électrodes de tension (incluant l'électrode émettant le courant), en fonction de l'emplacement d'une électrode de courant commune. On estime que cette proposition est la première à

reconnaître que les données de diagraphie d'électrodes (c'est-à-

dire le courant, la résistance, et la tension) pourraient être

combinées en un tel format matriciel.

Dans des opérations de sondage, une électrode de courant montée au fond est alimentée en continu tandis que la sonde est déplacée dans le trou de sondage. Des mesures de tension absolue pour chaque série d'électrodes de détection en surface (incluant l'électrode émettant le courant) sont détectées et enregistrées par rapport à une électrode de référence de tension éloignée en surface. Une électrode de retour de courant est également montée sur la bride de l'outil, située de façon appropriée par rapport aux autres électrodes, et le courant en provenance de l'électrode

émettrice est également mesuré et enregistré. En divisant les ten-

sions absolues mesurées par le courant mesuré correspondant en accord avec la loi d'Ohm sous forme matricielle, une matrice de résistances R entre des valeurs arbitraires de tension et de

courant de synthèse peut être établie. (A partir d'ici des quan-

tités matricielles seront soulignées). En principe, une telle

matrice de résistances est adaptée à effectuer une synthèse sen-

siblement des réponses de diagraphie électrique classique par manipulation des éléments matriciels. Ces opérations impliquent spécifiquement une sous-matrice comme cela sera exposé plus en détail ci- après, et cela est très important dans la mise en oeuvre du processus selon cette proposition en raison de sa propriété fondamentale de permettre à des courants de synthèse d'être déterminés de façon unique à partir de la tension correspondante

ou inversement.

Egalement, il est important dans la mise en oeuvre pra-

tiquede cette proposition de reconnaître qu'il sera généralement

nécessaire de résoudre des systèmes d'équations impliquant la sous-

matrice susmentionnée, ou, ce qui est équivalent, de calculer avec précision l'inverse mathématique de la sous-matrice pour simuler des réponses d'outils focalisés modernes. Ainsi, la solution de l'inverse de cette sous-matrice sera généralement nécessaire pour la synthèse d'outils modernes focalisés et en particulier pour la synthèse de combinaisons d'électrodes nouvelles et jusqu'à présent

inconnues requérant des relations tension-courant arbitraires.

Ainsi, la proposition ci-dessus s'applique seulement aux cas pour lesquels il est possible de produire l'inverse de la sous-matrice avec une précision suffisante. Mais l'expérience a montré que dans de nombreuses applications de champ, ces résultats ne sont pas possibles. Le problème est lié aux contraintes numériques imposées par le processus de mesure qui entraîne finalement une précision limitée finie des mesures de tension et est apparu avec régularité dans les situations de terrain pour lesquelles le contraste de résistivité formation/boue est supérieur à i00 à 1 (c'est-a-dire dans des cas o des fluides de forage salés sont utilisés; dans lesquels la formation non envahie a une faible porosité; et dans lesquels il existe une saturation en hydrocarbures modérée à

forte). On estime que l'impossibilité pour la proposition de four-

nir des résultats précis est liée au fait que, dans le cas de tels contrastes élevés, le potentiel temd à varier très lentement d'une électrode à une autre. Ainsi, il était impossible de préserver la précision requise pour résoudre avec précision la variation progressive impliquée. En conséquence, pour manipuler ensuite des valeurs de potentiel matricielles, par exemple, quand des calculs à virgule flottante spécifient des différences de potentiel entre des électrodes adjacentes, le procédé de la proposition n'est pas satisfaisant. De façon plus récente, une seconde proposition a été mise en avant dans le brevet américain 4 087 741 intitué "Downhole Geoelectric Remote Sensing Method" de I.R. Mufti, dans lequel un outil à réseau d'électrodes multiples est décrit pour la détection

des anomalies de résistivité latérale loin du trou de sondage.

Typiqtèment, de telles anomalies sont des dômes de sel. Ce système utilise le principe de superposition pour réaliser la synthèse de divers outils à quatre électrodes à la manière d'outils de diagraphie électrique très espacés (ULSEL) voir R.J. RUNGE ET AL, "Ultra-Long Spaced Electric Log (ULSEL)", THE LOG ANALYST, vol. 10

n 5, Septembre-Octobre 1969.

Plus particulièrement, dans cette proposition, un réseau à électrode de courant montée de façon centrale (c'est-à-dire une électrode de courant avec des électrodes de tension disposées de façon symétrique en dessus et en dessous de l'électrode de

courant) est disposé sur une bride de très grande longueur.

L'électrode de courant est alimentée en continu à basse fréquence tandis que la bride est déplacée dans le trou de sondage. Des

différences de tension entre les électrodes de détection adjacen-

tes en dessus et en dessous de l'électrode de courant sont mesurées et enregistrées. Le but exclusif de cet outil est de synthétiser divers outils à quatre électrodes et à longue portée pour la détection d'anomalies latérales. Puisque les électrodes de détection de tension sont non uniformément espacées et puisque des quantités associées à la résistance du point d'alimentation (c'est-à-dire l'impédance du point d'alimentation au niveau des

électrodes d'émission de courant) ne sont pas mesurées, cette pro-

position n'entraîne pas le type de formulation matricielle prévu ou bien par la première proposition mentionnée ou bien par la

présente invention. Ainsi, alors que la seconde proposition per-

mettra des calculs de potentiel au niveau d'électrodes données en présence de certains courants arbitraires au niveau d'autres

électrodes, elle ne permettra pas de calculs inverses, c'est-à-

dire le calcul d'un courant à une position d'électrode donnée pour des potentiels donnés au niveau d'autres positions d'électrodes par l'intermédiaire d'une matrice d'impédances mesurée. Elle ne peut en conséquence être utilisée ou bien en principe ou bien en pratique pour synthétiser d'autres types d'outils de diagraphie

concernés de façon générale.

Dans une demande de brevet parallèle, la demanderesse a

décrit en détail la façon d'utiliser la matrice d'impédances per-

fectignnée fournie par des électrodes de courant émettant en bout et séquentiellement activées en relation avec une multiplicité d'électrodes de potentiel d'un réseau en déplacement. Ces étapes

comprenaient une sous-étape de détermination de valeurs de résis-

tivité de synthèse qui ont été formulées en utilisant des tensions

de synthèse produites à partir des valeurs de tension et de cou-

rant mesurées à titre précurseur. Puisque les valeurs de potentiel de synthèse sont basées en partie sur des différences de potentiel entre les paires voisines d'ensemble d'électrodes, les premières sont étonnamment précises pour tous les types de conditions de trou de sondage y compris celles o les contrastes de résistivité

entre la formation et la boue de forage sont supérieurs à 100/1.

Toutefois, il existe encore un besoin d'associer avec précision les différences de réponses d'un réseau autrement que par génération d'une série de valeurs de résistivité de synthèse pour tenir compte -de façon systématique- des variations de réponse de tels réseaux en fonction, par exemple, d'une invasion du filtrat de boue de forage et de contrastes de résistivité

différents dans et autour du trou de sondage pénétrant la for-

mation étudiée.

Selon la présente invention, il est décrit un procédé pour synthétiser les caractéristiques de réponse vraie d'une combinaison d'outils de diagraphie électrique différents centres par rapport au trou dans une variété de conditions difficiles de trous de sondage, ce procédé consistant à (Il) déterminer des valeurs d'impédance d'une formation terrestre pénétrée par un trou de sondage rempli d'une boue de forage d'une résistivité (Rm) et (2 ) traiter de façon sélective les valeurs d'impédance en tant qu'entrées d'impédance d'une matrice de façon à synthétiser les actions de différents outils centres dans le trou pour un

incrément de profondeur associé, avec une précision surprenante.

Chacune des matrices d'impédances est associée à une collection de matrices repérée par rapport à l'un d'une série d'incréments d'analyse de profondeur finie en recouvrement de la formation mesurée le long du trou de sondage. Chaque incrément d'analyse dépend de la longueur L du réseau d'électrodes pour définir des marqueurs de profondeur peu profonds et profonds tout en étant repérés de façon centrale par rapport à la profondeur dans le trou d'un ensemble d'électrodes médian-central du réseau au moment du

recueil des données.

D'une façon plus détaillée, pour produire une indication vraie de la résistivité de la formation (Rt), même si la formation est espacée du trou de sondage par une zone envahie de résistivité (Rxo) d'une étendue latérale inconnue due à l'invasion du filtrat de boue de forage, les étapes suivantes sont mises en oeuvre séquentiellement: (1 ) Un réseau de M ensembles d'électrodes centrés sur le trou, avec un espacement incrémentiel régulier entre électrodes "a", est d'abord étalonné pour obtenir des ensembles de facteurs d'étallonnage normalisés par rapport à des motifs d'initialisation connus et associés à la réponse en courant dans une zone de résistivité connue de la réponse, les ensembles d'électrodes ayant

un indice de numéro d'ordre interne connu, ces ensembles de fac-

teurs d'étalonnage étant adressables en fonction des conditions du

trou de sondage incluant des conditions du trou de sondage dif-

ficiles ainsi que par un type de réseau focalisé à ordinateur de synthèse; (2 ) Ensuite, un réseau de terrain est disposé dans le trou de sondage, le réseau comprenant un ensemble d'électrodes d'extrémités peu profonde et profonde activées par un courant comprenant chacun une électrode de courant et une électrode de potentiel, et une série d'ensembles d'électrodes intermédiaires

comprenant chacun seulement une électrode de mesure de potentiel.

La profondeur absolue d'au moins un ensemble d'électrodes est con-

nue de façon continue par un niveau de référence de profondeur prédéterminée mesuré à partir de la surface de la terre; (3 ) Alors, le réseau est déplacé de façon continue le long du trou de sondage, et séquentiellement mais rapidement, du courant en provenance de la première et de l'autre des électrodes de courant des ensembles d'électrodes d'extrémité peu profondes et profondes, de valeur connue, est injecté à travers la boue de forage de résistivité (Rm) et la zone envahie de résistivité Rxo et ainsi dans la formation de résistivité Rt; (4 ) Pendant l'injection de courant à partir de l'une puis de l'autre des électrodes de courant, le potentiel absolu de chaque électrode de courant ainsi que les différences de potentiel entre les paires adjacentes d'électrodes de potentiel est mesuré de façon rapide, les mesures de potentiel pouvant être repérées par rapport à des postes de diagraphie communs d'une succession de

postes de diagraphie équidistants situés le long du trou de son-

dage ayant une distance incrémentielle d'espacement "a", o a" est la distance entre les ensembles d'électrodes; (5 ) Alors, les valeurs d'impédance sont calculées à partir des valeurs de potentiel de différences et absolues mesurées et de leurs courants d'injection associés, chaque valeur

étant repérée par rapport à des numéros de repérage internes con-

nus d'électrodes actives de courant et de potentiel utilisées dans les mesures; (6 ) Ensuite, les valeurs d'impédance sont repérées à

nouveau pour former des entrées d'impédance d'une série de collec-

tions des matrices modifiées en recouvrement îZ, chaque collec-

tion aZ étant associé à un segment prédéterminé de la formation égal dans son étendue verticale aux postes de diagraphie M et comprenant M x M entrées d'impédance, o M est le numéro le plus grand de repères de numérotation des ensembles d'électrodes constituant le réseau; (7 ) Alors, chaque collection de matrices aZ est inversé pour former la collection de matrices modifiées inverses àIZ-1 selon les techniques d'inversion de matrices classiques (8 ) Après que les paramètres de réponses focalisées par ordinateur ont été produits en utilisant la collection de matrices

inverses Z-1 de l'étape (7) en relation avec les mêmes con-

figurations d'initialisation de tension de l'étape (1), des ensembles des facteurs d'étalonnage, également selon l'étape (1),

sont recherchés jusqu'à ce que le produit d'un ensemble par-

ticulier de facteurs d'étalonnage par les paramètres de réponse de l'étape (7) pour tous les types de réseaux d'outils de synthèse

soit essentiellement une constante, d'o il résulte que la con-

ditiot'de trou de sondage difficile est déduite même en présence de contrastes de résistivité vraie par rapport à la résistivité de boue élevés et indépendamment du fait que les ensembles de synthèse de configuration de potentiel aient été utilisés comme éléments d'initialisation des paramètres de réponses focalisées

par ordinateur produits ensuite.

Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail

dans la description suivante de modes de réalisation particuliers

faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles:

La figure 1 est une vue en coupe partielle d'une for-

mation terrestre pénétrée par un trou de sondage contenant un réseau de diagraphie électrique et illustrant un procédé pour traiter des estimations de répartition d'impédance de la formation terrestre latérale au trou de sondage incluant un mode de

réalisation de l'invention dans lequel les estimations sont obte-

nues par un réseau de diagraphie se déplaçant en continu par rap-

port au trou de sondage tandis que des mesures de courant et de potentiel prennent place au niveau d'une série de postes de diagraphie repérés pour des positions de profondeurs correspondant à des profondeurs fixes en unités d'écart entre électrodes; La figure 2 représente un détail de l'ensemble d'électrodes d'extrémité de la figure 1 illustrant des détails de construction des électrodes de courant et de potentiel constituant cet ensemble;

La figure 3 est'une vue en coupe prise selon la ligne 3-

3 de la figure 1 illustrant comment des mesures détectées fournies

par le réseau peuvent être utilisées pour déduire les caractéris-

tiques de résistivité de la formation en fonction de la distance de décalage même si la formation a subi une invasion par le filtrat de boue de forage; La figure 4 illustre schématiquement le procédé selon la

présente invention pour indiquer de façon systématique la réparti-

tion d'impédance en tant que matrice d'impédance utilisant un

réseau d'ensembles de 5 électrodes dans lequel les caractéris-

tiques de repérage des affichages finaux sont détaillées; ; Les figures 5 et 6 sont des représentations schématiques des éléments de circuit en surface et au fond pour mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention; La figure 7 est un graphique des formes d'onde au niveau des électrodes de courant des ensembles E1 et EM du réseau de la figure 1; La figure 8 est un réseau équivalent artificiel simulant une formation terrestre pour illustrer la correspondance univoque des admittances de ce réseau et de la matrice d'impédance inverse _Z-1 selon la présente invention;

La figure 9 est un graphique du facteur pseudo-

géométrique pour des réseaux différents focalisés par ordinateur en fonction du diamètre d'invasion utilisant une configuration d'initialisation de tension et de réponse en courant normalisée et une succession de conditions de trous de sondage connues; Les figures 10 à 28 sont des graphiques de facteurs d'étalonnage en fonction de contrastes de résistivité montrant comment des ensembles de tels facteurs sont uniques pour un état de trou de sondage choisi de façon à permettre leur détection

selon le procédé de la présente invention.

Dans la description qui suit, des Eléments analogues

sont repérés dans le texte et les figures par les mêmes références numnriques. Les dessins ne sont pas à l'échelle et certaines caractéristiques de l'invention peuvent être exagérées en ce qui concerîMe leur échelle ou leur fonctionnement dans un but de clarté

ou de concision.

La figure 1 représente un trou de sondage 8 pénétrant une formation souterraine 9. On suppose que le trou de sondage 8 contient une boue de forage 10. L'objet de la boue de forage 10 est d'écarter des débris de la tête de forage pendant le forage du

trou de sondage 8 ainsi que d'éviter l'écrasement du trou de son-

dage pendant le forage et la production de la formation 9. Egale- ment, suspendu dans le trou de sondage 8, se trouve un câble conducteur 12 de constitution classique, c'est-à-dire à brins

multiples d'acier flexible entrelacés avec une pluralité de con-

ducteurs électriques. Le câble 12 est suspendu dans le trou de sondagq 8 par une poulie 13 fixée à un derrick 14 à la surface de la terre 15 et par là à une unité de levage 16. Le but de l'unité de levage 16 est de faire descendre ou remonter le câble 12 dans

le trou de sondage 8.

A la surface de la terre 15, les signaux sur les conduc-

teurs électriques du câble 12 passent par un montage à contact

tournant (non représenté) sur l'organe de levage 16 vers un cir-

cuit à processeur de commande 17 dans un camion 18, par

l'intermédiaire de conducteurs 19. Au fond, des signaux provien-

nent et sont fonction des caractéristiques opérationnelles du

réseau de diagraphie électrique 21 selon la présente invention.

RESEAU DE DIAGRAPHIE ELECTRIQUE 21

Au fond, le câble 12 est fixé au réseau de diagraphie 21 par l'intermédiaire d'une fiche filetée 22. Au dessus de la fiche 22 se trouve un centralisateur de surface 23. En dessous du réseau 21 se trouve un centralisateur de fond 24. Les centralisateurs 23 et 24 sont similaires dans leur constitution et comprennent chacun une série de bras 25 sollicités par des ressorts qui sont sollicités radialement vers l'extérieur en contact avec la paroi latérale 5 du trou de sondage 8. L'agencement des centralisateurs 23 et 24 est similaire aux centralisateurs utilisés dans divers types d'outils de diagraphie et d'inspection et a pour but de localiser le réseau de diagraphie 21 en coïncidence avec l'axe de

symétrie A-A du trou de sondage 8.

Le réseau de diagraphie 21 est de constitution cylindri-

que et comprend une structure support définie par un arbre 26.

L'arbre 26 a une surface externe 26a. A la surface 26a se trouve une série d'ensembles d'électrodes ayant un repère de numérotation interne El, E2, -.. EN+1...EM. Pour que les ensembles voisins soient isolés électriquement les uns par rapport aux autres, un matériau isolant est adapté entre chaque ensemble électrique El, E2...EM et la surface externe 26a de l'arbre 26, comme cela sera exposé ci-après. Horizontalement, le réseau 21 est divisé en trois parties: (i) une partie de surface 27 dans laquelle setrouve l'électrode de courant de retour 28 et l'électrode de potentiel de référence 29, le but de ces électrodes 28 et 29 étant de fermer la boucle de courant et de normaliser les mesures de potentiel, respectivement, comme cela est classique dans les techniques de diagraphie électrique. Si on le souhaite, les brins métalliques du câble 12 peuvent également être utilisés comme électrodes de référence ainsi que l'électrode de retour de courant, comme cela est également classique dans cette technique; (ii) une partie

médiane 30 qui contient des filetages 31 à son extrémité supé-

rieure pour engagement avec la section de surface 27. L'intérieur de la section médiane 30 est constitué d'une série d'éléments de mesure et d'asservissement qui seront décrits en détail ci-après sous la commande d'un circuit maitre de l'élément de processeur de commande 17 à la surface de la terre 15; et (iii) une partie de fond 33 sur laquelle se trouve la série d'ensembles d'électrodes

El, E2,...EM, précédemment mentionnée.

La figure 2 représente la constitution des ensembles

d'électrodes de terminaison E1 et EM, de façon plus détaillée.

Comme cela est représenté, chaque tel ensemble comprend un élément d'électrode de courant 34 et une électrode de détection de potentiel 35, toute deux de constitution annulaire qui s'adaptent aux deux extrémités d'un élément isolant 42. Entre les éléments 34 et 35 se trouve un élément isolant 41 qui fait partie de l'élément 42 et sert à maintenir les électrodes 34 et 35 hors de contact physique l'une avec l'autre. Les laments 34, 35 et 42 sont situés autour de la surface externe 26a de l'arbre 26 de

façon concentrique à l'axe de symétrie B-B.

On notera que, quand les éléments 35 et 34 sont fixés de la façon représentée en figure 1 de façon à fonctionner comme électrode de potentiel et de courant, respectivement, ils présentent des largeurs dans la direction verticale qui sont faibles en comparaison de l'écart axial "a" entre les ensembles d'électrodes et, en outre, ils sont disposés si près de l'électrode la plus proche que, dans des buts de résolution axiale, leur position axiale est équivalente aux profondeurs fixes

uniques dl et dv en figure 1.

En ce qui concerne les ensembles d'électrodes restants E2, E3,...EM-1, l'élément d'électrode de courant 34 n'est pas utilisé directement dans la présente invention. Seul l'élément d'électrode de détection de potentiel 35 doit être présent. Ainsi, l'élément d'électrode de courant 34 peut être considéré comme

enlevé des ensembles restants E2, E3...EM_1.

En ce qui concerne l'ordre de numérotation interne des ensembles d'électrodes, on notera que l'ensemble le moins profond est l'ensemble E1 et que l'ensemble le plus profond est l'ensemble EM et que la profondeur de tout ensemble des électrodes E1, E2...EM peut être déterminée par: Profondeur = dk + (p-l)a o p est 1, 2...M; dk est la profondeur absolue de l'ensemble d'électrodes le moins profond du réseau; et M est l'indice de

l'ensemble d'électrodes le plus profond du réseau.

FONCTIONNEMENT

En bref, selon la présente invention, le but du réseau de diagraphie 21 est de fournir une répartition d'impédance de la formation 9 de sorte que de telles valeurs préservent une relation bi-univoque entre toute combinaison ultérieure de tensions et de courants qui pourrait éventuellement être utilisée pour synthétiser les caractéristiques de réponse de tout nombre d'outils électriques différents pour une variété de conditions

difficiles et différentes de trous de sondage et de formations.

Pour atteindre un tel but, le réseau de diagraphie 21 est actionné de la façon représentée en figure 1 de sorte que, quand les valeurs du courant et du potentiel sont systématiquement recueillies en fonction de la profondeur, le circuit de processeur de commande 17 à la surface de la terre peut sélectivement traiter

de telles valeurs pour former des entrées d'une série de collec-

tions de matrices, chaque collection étant utile de façon redon-

dante pour des opérations de synthèse de différents outils de diagraphie. Le but en est de fournir une indication vraie des caractéristiques de la formation 9 même si la formation peut avoir été envahie par un filtrat de boue de forage dans et autour du trou de sondage selon une étendue inconnue comme de la façon illustrée en figure 3, que des ensembles de synthèse de potentiels ou des ensembles de valeurs de courant soient ultérieurement utilisés ou non comme éléments d'initialisation de réseaux

d'outils de synthèse focalisés par ordinateur.

Ainsi, comme le représente la figure 3, on notera que le trou de sondage 8 à diagraphier par le réseau de diagraphie 21 peut contenir une boue de forage 10 de résistivité Rm; que la boue de forage 10 peut élaborer un gâteau de boue 6 au niveau de la paroi latérale 5 du trou de sondage 8; et que le filtra de boue peut envahir la formation 9 selon une distance D en partant de l'axe du trou de sondage 8 créant par là des niveaux de

résistivité différents dans et autour du trou de sondage 8, c'est-

à-dire une zone de gâteau de boue de résistivité Rmc; une zone rincée 7 de résistivité Rxo et une zone de transition 11 d'une résistivité qui peut varier entre la résistivité de la zone rincée et celle de la formation 9, c'est-a-dire entre Rxo et Rt et qui,

pour le présent exposé, est appelé Rapp. Pour indiquer les change-

ments de résistivité latérale par rapport a la boue de forage 10, la zone rincée 7 et la formation 9, non seulement les valeurs du courant et du potentiel diagraphiées telles que fournies par le réseau de diagraphie 21 (en fonction de la profondeur) doivent être systématiquement recueillies et repérées, mais les valeurs d'impIdance calculées a partir de ces valeurs doivent également être repérées avec précision de sorte que, par suite, c'est-a-dire par exemple après que la diagraphie a été achevée, elles doivent être traitées sélectivement pour fournir différents niveaux de résistivité latérale indépendamment du fait que les éléments d'initialisation de réponse pour de telles manipulation sont ou non des ensembles artificiels de valeurs de courant ou de potentiel. De cette façon, les changements de résistivité latérale

mentionnés ci-dessus peuvent être facilement déterminés.

Pendant le recueil des données selon la figure 1, le réseau de diagraphie 21 se déplace dans le trou de sondage 8 à une vitesse constante. Les électrodes de courant de l'ensemble E1 et ensuite de l'ensemble EM sont séquentiellement activés de façon rapide. Des mesures prennent place à des instants o les ensembles d'électrodes El, E2...EM se sont déplacés avec précision d'une distance "a" égale au facteur d'espacement des ensembles d'électrodes, comme cela a été précédemment mentionné, et prennent place si rapidement par rapport à la vitesse du réseau 21 le long

du trou du sondage 8 qu'elles sont appelées "instantanés" par rap-

port à une série de postes de diagraphie communs équidistants dl, d2...dv le long du trou de sondage 8. Des mesures de potentiel commencent typiquement avec l'ensemble El et prennent place en séquences ordonnées par l'intermédiaire des ensembles restants E2, E3, etc. et se terminent par l'ensemble EM comme quand l'électrode de courant de l'ensemble E1 est actionnée. Quand l'électrode de courant de l'ensemble EM est alimentée, la séquence de mesure est la même, en commençant au niveau de l'ensemble E1 et en terminant au niveau de l'ensemble EM. Quand le réseau logique 21 est monté ou descendu dans le trou de sondage d'un poste de diagraphie, par exemple quand l'ensemble E1 est descendu du poste de diagraphie dl au poste d2, le processus de recueil se répète. Le résultat en est qu'une série de valeurs de courants et de potentiels sont systématiquement recueillies en fonction de la profondeur pour un traitement ultérieur comme cela sera exposé ci-après. Mais on notera que les valeurs de courant et de potentiel à traiter ont seulement trait à un aspect de formation si elles concernent toutes le même emplacement de recueil fixe. Ainsi, les valeurs doivent être repérées à un intervalle d'analyse de profondeur fixe particulier (égal à M postes de diagraphie comme cela sera

expliqué ci-dessous) qui empêche l'interaction de valeurs analo-

gues d'intervalles d'analyse de profondeur différente, d'une façon

qui est également exposée plus en détail ci-après.

La figure 4 illustre la façon dont le recueil systéma-

tique et le repérage prennent place pendant le fonctionnement.

Dans des buts de description, on suppose que le nombre d'ensembles

d'électrodes constituant le réseau de diagraphie 21 a été considérablement réduit, par exemple en passant du grand réseau de la figure 1 à un réseau de 5 électrodes comprenant des ensembles d'électrodes El, E2...E5, et le réseau 21 est représenté selon un nombre limité de positions instantanées dans le temps pendant son mouvement de descente dans le trou. Ainsi, seulement huit cycles de détection 1, 2...8 pour des positions de diagraphie A, B,...H seront décrits en détail. Pour chaque position de diagraphie, A, B ou H, le courant est séquentiellement injecté d'abord au moyen

de l'électrode de courant (non représenté) de l'ensemble d'électro-

des E1 et ensuite de l'électrode de courant de l'ensemble E5 d'une façon si rapide que, dans des buts de notation, les ensembles E1, E2,...E5 du réseau 21 occupent les mêmes postes de diagraphie pendant l'injection de courant par l'intermédiaire des ensembles E1 et E5 et des mesures ultérieures de potentiel au niveau des

ensembles El, E2...E5. Mais, après une période de départ, suf-

fisamment de valeurs de courant et de potentiel servant de précurseurs auront été produites pour former les entrées d'une collection de matrices 5 x 5 et c'est de ce point de vue que les matrices de collection 5 x 5 selon la présente invention sont présentées. En associant les valeurs de potentiel et de courant mesurées en matrices 5 x 5, il sera clair que des quantités de potentiel (à la fois absolues et différentielles) au niveau des électrodes de potentiel qui ne se trouvent pas en dessous de l'électrode de courant fourniront des entrées de matrices sur et audessus de sa diagonale tandis que celles collectées en dessous fourniront des entrées en dessous de sa diagonale. Sous cet aspect, l'ordonnée du graphique de la figure 4 est en unités de profondeur et les abscisses sont en unités de temps incrémentiel ou de cycles 1, 2...8. L'écart entre les ensembles E1... E5 est égal au facteur d'écart "a" de même que la distance entre les postes de diagraphie adjacents dl, d2.. *dv- En d'autres termes, bien que le réseau 21 se déplace de façon continue le long du trou de sondage 8, chaque position de diagraphie A, B,... H marque un instant auquel le recueil des valeurs de potentiel de phase et de courant prend place. On notera sous cet aspect que, pendant le

recueil des données selon la figure 4, le réseau est con-

tinuellement descendu. Le mouvement du réseau 21 prend place par suite du déroulement du câble 12 par l'unité de levage 16. Les valeurs recueillies sont transmises en surface par le câble 12 et par 1l à la surface terrestre 15 à partir de l'unité de levage 16 vers le circuit de processeur de commande 17. En raison de la grande quantité de données, le repérage des valeurs analysées est très important et dépend des positions de profondeur absolues et relatives de l'électrode de courant émettrice ainsi que des électrodes de mesure de potentiel constituant les ensembles

d'électrodes El, E2...E5.

Par exemple, pour des mesures effectuées quand le réseau 21 est à la position A de la figure 4, l'électrode de courant de

l'ensemble d'électrodes E1 est au niveau d'un marqueur de profon-

deur dk qui coincide avec le poste de diagraphie d1, tandis que l'électrode de courant de l'ensemble E5 et au niveau du marqueur

de profondeur dk+4a qui coïncide avec le poste de diagraphie d5.

Pour le réseau 21, chaque cycle de mesure 1, 2...5 requiert le recueil des valeurs analogiques suivantes: (1 ) 8 valeurs de potentiel, (2 ) 10 valeurs de potentiel absolues dont l'une est redondante, (3 ) 2 valeurs d'intensité de courant et (4 ) 2 paires de valeurs de commande associées à l'indication de distorsion de phase, c'est-à-dire indiquant la distorsion par l'intermédiaire d'une différence temporelle entre le courant ou la tension au niveau de l'électrode de courant de l'ensemble E1 ou E5 quand il est activé et celle au niveau de l'électrode de potentiel la plus éloignée des ensembles. Ces valeurs sont transmises en surface par le câble 12 et de là à la surface de la terre 15 à partir de l'unité de levage 16 vers le circuit de processeur de commande 17 pour mémorisation et traitement selon le procédé de la présente invention. Pour assurer que les adresses des valeurs de courant et de potentiel recueillies sont complètes, les repères suivants sont

2 5858548

enregistrés en fonction des valeurs de courant et de potentiel recueillies, à savoir (i) par des marqueurs de profondeur dk, dk+a dk+12a o le facteur "a" est l'écart incrémentiel entre des ensembles d'électrodes et dk est la profondeur absolue de l'électrode E1 au début du recueil de données, c'est-à-dire quand le réseau est placé à la position A associée au cycle de détection 1; (ii) par des postes de diagraphie d'électrodes numérotées de façon successive (dl, d2, d3...d13) associés à l'opération de diagraphie complète comme quand la position relative de chaque poste est concernée; (iii) par un certain nombre de postes de profondeur de balayage (Sdl, Sd2, etc.) associés à la profondeur de l'ensemble d'électrodes médian-central correspondant à des collections de matrices particulières concernées dont sept sont représentées en figure 4, situées à dk+6a, dk+7a....dk+12a. Ces valeurs peuvent être repérées selon plusieurs formats différents tandis que les données sont recueillies, les formats typiques étant les affichages 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52 et 53 et étant ensuite re-repérés sous un format de collection de matrices comme cela est présenté dans l'affichage 54. Il faut en outre noter que les affichages 46, 47...53 comprennent une autre étiquette d'annotation: à savoir que les valeurs décrites formant chaque

tel affichage doivent en outre être indexées pour indiquer la pro-

fondeur de l'électrode de courant de l'ensemble d'électrodes E1 ou E5 utilisée comme émetteur de courant pendant chacun des cycles de détection 1, 2, 3...8 qui donnent lieu aux affichages 46, 47 53. Ce système d'annotation peut également être mis en oeuvre selon un affichage de collection de matrices re-repérées 54 des valeurs d'impédance associées à ces mesures, comme cela sera

expliqué ci-après.

Ainsi, on suppose que les profondeurs absolues des postes de diagraphie numérotés sont connues, de sorte que, quand le réseau 21 est situé à la position A alors les ensembles

d'électrodes El, E2...E5 seront associés au repère de numérota-

tion interne 1, 2...5 d'ordre successif; ainsi, quand l'élec-

trode de courant de l'ensemble d'électrodes E1 est à la profondeur dk et que des mesures pour les ensembles d'électrodes associés sont effectuées, alors les valeurs de potentiel absolues et différentielles et l'intensité du courant seront indiquées par les repères suivants pendant la première moitié du cycle de détection: Vl,l(dk) V2,1(dk) V5,1(dk) d V2,1(dk) /.V3, 1(dk) V5,1(dk) Jl,l(dk) Pendant la seconde moitié du cycle de détection, quand l'électrode de courant de l'ensemble E5 est à la profondeur dk+4a et que des mesures au niveau des ensembles sont effectuées, alors les valeurs de potentiel absolues et différentielles et de l'intensité de courant seront indiquées de la façon suivante: V1,5(dk + 4a) V2,5(dk + 4a) V5,5(dk + 4a) /V2,5(dk + 4a) tlIV3,5(dk + 4a) aV5s,5(dk + 4a) J 5(dk + 4a) On notera en ce qui concerne les repères du potentiel absolu.que le premier indice concerne le numéro de repère interne du réseau à cinq électrodes pour lequel la mesure du potentiel prend place et que le second indice identifie le numéro de repère

interne de l'électrode de courant subissant une alimentation tan-

dis que l'adresse entre parenthèses concerne la profondeur absolue

à partir, par exemple, de la surface terrestre 15 jusqu'à la posi-

tion de l'électrode de courant subissant une activation. En ce qui concerne l'étiquette d'adresse mentionnée en dernier, le poste de diagraphie de l'électrode de courant, c'est-à-dire le poste de diagraphie (d5), pourrait également être utilisé comme moyen de remplacement puisque la profondeur absolue peut ensuite être calculée. On notera que les différences de potentiel sont mesurées entre les paires d'ensembles d'électrodes, c'est-à-dire entre les ensembles d'électrodes 1 et 2, 2 et 3, 3 et 4; etc.; ces valeurs sont également repérées de façon similaire à ce qui précède. C'est-à-dire selon ce qui suit: ÉVi,l (dk) o i = 2,...,5 AVi,5 (dk + 4a) o i = 2,...,5

On notera dans ce qui précède que le premier indice con-

cerne la position de la plus profonde de chaque paire d'ensembles d'électrodes et suppose que la valeur de normalisation pour former la valeur de potentiel de différence concerne l'ensemble d'électrodes ordonnées de façon décroissante. Ainsi les valeurs: /V2,1 (dk) et 4V2,5 (dk + 4a) indiquent que la différence de potentiel est mesurée entre les électrodes de potentiel des ensembles E1 et E2 numérotées de façon interne en tant que 1 et 2, respectivement, et que l'électrode de courant est positionnée au niveau d'ensembles numérotés ordonnées de façon interne 1 et 5, respectivement, tandis que les valeurs:

fkV4,1 (dk) et AV4,5 (dk + 4a)..

indiquent que la différence de potentiel est mesurée entre les ensembles E3 et E4 numérotés de façon interne en tant qu'ensembles

3 et 4 en figure 4, l'émetteur de courant étant associé aux ensem-

bles numérotés de façon interne 1 et 5, respectivement. On notera

que la description des valeurs susmentionnées, telles qu'établies

ci-dessus, comprend des entrées des colonnes 46a et 46b de l'affichage 46. Les intensités de courant sont représentées en

tant qu'entrées de la colonne 46c alors que les deux mesures tem-

porelles Tl(dk), T5(dk) et T5(dk+4a), Tl(dk+4a) associées à l'indication de distorsion de phase, s'il y en a, sont établies en

tant qu'entrées de la colonne 46d.

L'étape suivante du procédé selon la présente invention

* consiste à répéter les mesures décrites ci-dessus pour les posi-

tions B, C, D,...H en figure 4, c'est-à-dire avec l'électrode de courant de l'ensemble E1 à des emplacements de profondeur dk+a, dk+2a, dk+3a, dk+ 4a, dk+5a, dk+6a et dk+7a; et avec l'électrode de courant de l'ensemble E5 à des emplacements de profondeur dk+5a, dk+6a, dk+7a, dk+8a, dk+9a, dk+ 10a et dk+lla, les paires de valeurs de commande étant selon des coordonnées temporelles appropriées de façon à indiquer la présence (ou l'absence) d'une distorsion de phase, d'une façon établie ci-dessus. Ces valeurs occupent des entrées des colonnes 47a, 47b...47d de l'affichage 47; des colonnes 48a, 48b...48d de l'affichage 48; des colonnes 49a, 49b.. .49d de l'affichage 49; des colonnes 50a, 50b...50d de l'affichage 50; des colonnes 51a, 51b...51d de l'affichage 51; des colonnes 52a, 52b... 52d de l'affichage 52; et des

colonnes 53a, 53b...53d de l'affichage 53.

Le tableau I ci-après indique les mesures sous forme tabulaire par souci de clarté (Lp) T (Lp)5j

89 ZVHDIOEV =

(úP)1i (p) T (9p) TJ (9p) S (rP)Ta PM (Sp)TL (Sp) S

9 SOVHDIIV =

(Ip) l (Tp)l P9D (Lp)S 'Sftt (Lp)s'gAV (Lp)S'SAV (LPp)S (Lp)S'ZA'ú (Lp) r (Lps ZAVJ (5p) lú

O8"D _

(9p)Sr (Zp)Tr OLeD

(IP)I9

O9D (sp)T' SAV (úP)I tAV (Cp)T sA (Sp)l ZA V q8sD (9p) 'SAV (9p)S<rAV (9p) çiúAv (9p)5 zAq7 (Zp)l'SAv (ZP I' A v (Zp), 'Av (Zp)T ZAV qLtD (Sp)S 'SAV

(SP)S 'AV

(SP)S'EAV

(çp)gr (SP)S'ZAV (Tp>1 ' AV

(TP)I'CAV

(IP)T <ZAV

q9q I fnvaMIsv U 89h5885

(LP) <

(Lp) Sú A (Lp) <Tî (Lp)T<S1A (cp) T A

(úP)T<T

(9p) 5IA (9p)S'fft

(9P)SZ

(9p) < (rp)T A (zp) tS A (rP)T'rA (rP)TTA (Sp)S'TA (Sp) 'SA (Stp)S T (Tp)l TA (Ip)I'A (Ip)I ZA ( Ip) T A

(IP)éL

(TP)T<TA

oz çT S LiV Sf)VHOIffgV = C49a Vl,l(d4) V2,1(d4) V3,1(d4) V4,1(d4) V5, 1(d4) Vl,5(d8) V2,5(d8) V3,5(d8) V4,5(d8) V5,5(d8) C50a Vl,l(d5) V2,1(d5) V3,1(d5) V4,1(d5) V5,1(d5) Vl,5(d9) V2,5(d9) V3,5(d9) V4,5(dg9) V5,5(d9) C51a Vl,l(d6) V2,1(d6) V3,1(d6) V4,1(d6) V5,l(d6) V1,5(djo) V2,5(dlo0) V3, 5(dlo) V4,5(d10) V5,5(dlo) C49b V2, 1(d4) AV3,1(d4) AV4,1(d4) ZaV5,1(d4) ev2,5(d8) AV3,5(d8) úIV4,5(d8) 4V5,5(d8) C50b V3,1(d5) eV3>l(d5) V4,1(d5) 4V5,1(d5) AV2,5(d9) V3,5(d9) AV4,5(d9) AV5,5(d9) C51b AV2,1(d6) AV3,1(d6) gV4,1(d6) aV5,1(d6) aV2,5(dl0) AV3,5(dlo) AV4,5(do10) eV5,5(dlO) C49c Jl(d4) C49d Tl(d4) T5(d4) = AFFICHAGE 49 J5(d8) T5(d8) Tl(d8) C50c Jl(d5) C50d Tl(dS) T5(d5) = AFFICHAGE 50 J5(d9) T5(d9) Tl(d9) C51c C51d Jl(d6) Tl(d6) Ts(d6) = AFFICHAGE 51 J5(d10) T5(d1o0) Tl(dlo) C52a V 1,l(d7) V2, 1(d7) V3, 1(d7) S V4,1(d7) V5,1(d7) Vl,5(dll) V2,5(dll) V3,5(dll)

V4,5(44)

V5,5(d11) C53a Vl, (d8) V2,1(d8) V3,l(d8) V4,1(d8) V5,1(d8) Vl,5(dl2) V2, 5(d12) V35(d12) V4,5(d12) V5,5(d12)

LEGENDE:

C52b / V2,1(d7) V3,1(d7) AV4,1(d7) AV5,1(d7) AV2,5(dll) &V3,5(dll) aV4, 5(dll) 4V5,5(dll) C53b AV2,1(d8) V3,1(d8) tV4,1(d8) AV5,1(d8) V2,5(dl2) t V3,5(d12) CV4,5(d12) V5,5(d12) C52c Jl(d7) C52d Tl(d7) T5(d7) = AFFICHAGE 52 J5(dll) T5(dll) Tl(dll) C53c Jl(d8) C53d T1 (d8) T5(d8) = AFFICHAGE 53 J5(d12) T5(d12) Tl(d12) (d,)=(d, + 4a); (d,)=(d, + 5a); (d,)=(d, + 6a);

- '' - - - O K ' - -1 1C K

(d8)=(dk + 7a); et (d9)=(dk + 8a);

(dlO)=(dk + 9a); (dll)=(dk + lOa); (d12)=(dk + 11a).

A partir des valeurs mesurées indiquées ci-dessus d'intensité de potentiel et de courant, le rapport des valeurs mesurées associées au même ensemble de variables électriques de l'affichage 46, 47, 48...53 peut être déterminé en utilisant les repères et les équations suivantes, c'est-a-dire pour l'affichage 46: Zi,l(dk) = Vl,l(dk)/Jl(dk), i = 1,2,.., "5 /. Zl,l(dk) = LVl,l(dk)/Jl(dk), i = 2,3,...,5 Zi,5(dk + 4a) = Vi,5(dk + 4a)/J5 (dk + 4a), i = 1,2,...,5 LZi,5(dk + 4a) = L\Vi,5(dk + 4a)/J5 (dk + 4a), i = 2,3,...,5 Pour l'exemple présenté en figure 4, de telles entrées

sont présentées sous forme tabulaire dans le tableau II.

Zl,l(dl) Z2,1(dl) Z3,1(dl) Z4,1(dl) Z5,1(dl) Zl,l(d2) *Z, l(d2) Z3,1(d2) Z4,1(d2) Z5,1(d2) Zl,l(d3) Z2,1(d3) Z3,1(d3) Z4,1(d3) Z5,1(d3) AZ2,1(dl) aZ3,1(dl) 4Z4,1(dl) 4 Z5,1(dl)

TABLEAU II

Z1,5(d5) Z2,5(d5) Z3,5(d5) Z4,5(d5) Z5,5(d5) a Z2,1(d2) eZ3,1(d2) Z4,1(d2) AZ5,1(d2) aZ2,1(d3) AZ3, 1(d3) AZ4,1(d3) AZ5,1(d3) Z1,5(d6) Z2,5(d6) Z3, 5(d6) Z4,5(d6) Z5,5(d6) Zl,5(d7) Z2,5(d7) Z3,5(d7) Z4,5(d7) Z5,5(d7) AZ2, 5(d5) AZ3,5(d5) tAz4,5(d5) AZ5,5(d5) aZ2,5(d6) tZ3,5(d6) 4Z4,5(d6) 4Z5, 5(d6) 4Z2,5(d7) 4Z3,5(d7) AZ4,5(d7) 4z5,5(d7) DE

AFFICHAGE 46

DE

AFFICHAGE 47

DE

AFFICHAGE 48

Zl,l(d4) Z2,1(d4) Z3,1(d4) Z4,1(d4) Z5,1(d4) AZ2,1(d4) 4Z3,1(d4) AZ4,1(d4) àZ5,1(d4) AZ2,1(d5) AZ3,1(d5) AZ4,1(d5) Z5, 1(d5) tZ2,1(d6) aZ3, 1 (d6) AZ4,1(d6) àZsl(d6) Zl,l(d5) Z2,1(d5) Z3,1(d5) Z4,1(d5) Z5,1(d5) Zl,l(d6) Z2,1(d6) Z3,1(d6) Z4, 1(d6) ZS,l(d6) Z1,5(d8) Z2,5(d8) Z3,5(d8) Z4,5(d8) Z5,5(d8) Z1,5(d9) Z2,5(d9) Z3,5(d9) Z4,5(d9) Z5,5(dg) Zl,5(dlO) Z2,5(d10) Z3,5(dlo0) Z4,5(dl0) Z5,5(dlo) aZ2,5(d8) AZ3,5(d8) AZ4,5(d8) eZ5,5(d8) AZ2,5(d9) I Z3,5(d9) aZ4,5(d9) AZs,5(dg) aZ2,5(d1O) Z3,5(d10) aZ4,5(d10) AZ5,5(dlO) DE

AFFICHAGE 49

DE

AFFICHAGE 50

DE

AFFICHAGE 51

Zl,l(d7) Z2,1(d7) Z3,1(d7) Z4,1(d7) Z5,1(d7) Zl,l(d8) Z2,1(d8) Z3,1(d8) Z4,j 1(d8) Z5,1(d8) eZ2,1(d7) AZ3,1(d7) gZ4,1(d7) AZ5,1(d7) JZ2,1(d8) AZ3, 1(d8) AZ4,1(d8) 4LZ5, 1(d8) Zl,5(dll) Z2,5(dil) Z3,5(dll) Z4,5(dll) Z5, 5(dll) Zl,5(dl2) Z2,5(dl2) Z3,5(d12) Z4,5(dl2) Z5,5(dl2) aZ2,5(dll) AZ3, 5(dll) AZ4,5(dll) AZ5,5(dll) 4Z2,5(dl2) aZ3,5(dl2) Z4,5(di2) eZ5,5(dl2) DE

AFFICHAGE 52

DE

AFFICHAGE 53

LEGENDE: (dl)=dk; (d2)=dk+a; (d3)=dk+2a; (d4)=dk+3a; (d5)=dk+4a; (d6)=dk+ 5a; (d7)=dk+6a; (d8)=dk+7a; (d9)=dk+8a; (d10)=dk+9a; (dll)=dk+lOa; (d12) =dk+lla; Ainsi, de façon générale, pour une matrice fixe ayant MxM entrées (le plus grand ensemble numéroté de façon non révisée du réseau étant M, avec dans l'exemple ci-dessus M = 5) pour collecter des données sur le marqueur de profondeur dk+3Na, alors les données pour cette collection seront un sous-ensemble des quantités suivantes: (avec l'ensemble d'électrodes EM activées et l'ensemble E1 inactif) Vi,M(dk+(M- 2+r)a), Vi,M(dk+(M-2+r)a), i=1,2, r=l,2, i=2,3, r=1,2, ,M ,2M-2 ,M ,2M-2 JM(dk+(M-2+r)a), r=l,2,...,2M-2 (avec l'ensemble E1 activé et l'ensemble EM inactif) Vi,l(dk+(r-l)a), i=1,2,...,M r=l,2,...,2M-2 AVi,l(dk+(r-l)a), i=2,3,...,M r=l,2,...,2M-2 Jl(dk+(r-l)a), r=l,2,...,2M-2 Dans les quantités ci-dessus, le repère "r" représente un repure d'affichage identifiant des enregistrements particuliers impliqués dans la génération de la collection pour chaque paire d'activation de courant par affichage. Par exemple, pour les affichages 46, 47...53 pour former la collection de matrices 54

de la figure 4, on voit que, jusqu'à ce qu'il y ait huit afficha-

ges, il existe des données en nombre insuffisant pour produire une

collection sur la profondeur dk+6a.

Par suite, les résultats ci-dessus peuvent être re-

repérés sous forme de collection de matrices pour produire l'affichage 54 tel que mentionné précédemment. On notera sous cet aspect que les entrées de matrices présentées dans l'affichage 54 préservent la relation biunivoque entre les valeurs de courant et de potentiel recueillies par le réseau de diagraphie 21 pour les différentes positions de diagraphie de la figure 4. Ces entrées sont présentées sous forme tabulaire dans le tableau III et ont été annotées dans des buts de présentation dans le tableau II. En comparant les entrées des tableaux II et III on notera que la profondeur de balayage (Sdl) de la collection de matrices décrites coïncide avec le marqueur de profondeur dk+6a, c'est-à-dire quatre marqueur de profondeur en dessous de l'emplacement o l'ensemble médiancentral était initialement positionné quand la détection a pris place (c'est-à-dire au moment du cycle 1), tandis que le poste de profondeur d'analyse ultérieure Sd2 est à une profondeur

dk+7a qui est à un poste de diagraphie en dessous de Sdj.

TABLEAU III

C1 C2 C3 C4 C5

Z1,i(d5) Z2,1(d5) Z3,1(d5) Z4,1(d5) Z5,1(d5) R1 AZ2,1(d5) aZ5,5(d6) aZ4, 5(d7) AZ3,5(d8) AZ2,5(d9) R2 Z(Sdl) = Z3,1(d5) ûZ2,1(d6) aZ5,5(d7) tZ4, 5(d8) &Z3,5(d9) R3 AZ4,1(d5) 'Z3,1(d6) AZ2,1(d7) AZ5,5(dg) bZ4,5(d9) R4 aZ5,1(d5) IZ4,1(d6) AZ3,1(d7) AZ2,1(d8) AZ5,5(d9) R5 LEGENDE: d5 dk + 4a; d6 = dk + 5a; d7 = dk + 6a; d8 = dk + 7a; d9 = dk + 8a; Sdl = d7 = dk + 6a À La matrice du tableau III a ses colonnes repérées par Cl,...,C5 (en croissant de gauche à droite) et ses rangées repérées par R1,...,R5 (en croissant du haut vers le bas) ce qui est une notation de séquence d'indexation matricielle normale. En suivant cette convention pour le cas général o les dimensions de la matrice sont M x M (au lieu de 5 x 5) et en désignant les éléments de la matrice modifiée Z(Sdl) par les quantités (ÈkZ(dk+3Na))i,j, les éléments sont donnés par les formules suivantes (o dk+3Na = Sd1): (Premiers éléments de rangée) [A Z(dk+3Na)]l,j = Zjl(dk+2Na), j=1,...,M; (Eléments diagonaux et au-dessus de la diagonale) [ Z(dk+ 3Na)]i,j = ZM+i-jM[dk+(2N+j-l)a], i=2,...,M ji,.,M (Eléments sous la diagonale [A Z(dk+3NJa)]i,j = 4 Zl+ij,l[dk+(2.--j-l)a], i=2,...,M j=l,..., i-l Il faut noter dans les formules ci-dessus que les éléments sur et au dessus de la diagonale (c'est-a-dire les éléments diagonaux et supradiagonaux) à l'exception de la première rangée nécessitent des entrées en provenance du tableau II pour le cas o l'électrode EM fournit un courant pour le réseau au dessus d'un intervalle de profondeur dk+(2N+l)a à dk+ 4Na. On

notera que les premiers éléments de rangée sont obtenus par inver-

sion. Enfin, pour les éléments situés sous la diagonale de la matrice (éléments infra-diagonaux) il résulte de la discussion précédente que l'ensemble d'électrodes E1 doit fournir le courant pour le réseau pendant la détection sur l'intervalle de profondeur

allant de dk+2Na à dk+(4N-l)a.

Ainsi, les entrées recueillies constituant l'affichage 54 ont les cractéristiques communes suivantes: (i) elles sont liges à des valeurs de précurseurs mesurées dans la formation

adjacente au trou de sondage; (ii) elles sont repérées par rap-

port à une zone particulière dans la terre qui est définie par les valeurs extrêmes des variables de profondeur des entrées de la matrice, c'est-à-dire par exemple par les variables de profondeur des première et dernière entrées de la dernière rangée; (iii) elles sont également repérées par rapport à un élément de poste de profondeur de balayage particulier associé à la profondeur de la

position de l'electrode médiane-centrale.

Il faut rappeler que chacune des entrées formant la collection de matrices du tableau III représente le rapport de valeurs de potentiel et de courant mesurées choisies produites

systématiquement par le réseau 21 aux positions de diagraphie A...

H de la figure 4. Le repérage est le suivant: l'affichage 54 comprend une matrice 5 x 5 de valeurs d'impédances. Les rangées de la matrice sont désignées par Ri, R2...R5 alors que les colonnes sont désignées par C1, C2...C5. L'ordre croissant des entrées de

la matrice, pour la plus grande part est de gauche à droite.

Ainsi, pour toutes les entrées associées à des valeurs de différence de potentiel, les colonnes C1, C2...C5 croissent de

gauche à droite en fonction des augmentations ordonnées de profon-

deur de l'électrode de courant. Chacune des colonnes Cl, C2...C5 comprend également un identificateur numérique d'électrode de courant commun et un identificateur de profondeur commun associé au numéro de repère de l'électrode de courant commune de chaque colonne. Dans chacune des rangées R2, R3...Rs, on voit que les variables de profondeur des entrées augmentent en profondeur de gauche à droite selon l'observation, c'est-àdire en croissant à partir de la valeur de profondeur la plus petite pour l'entrée de gauchedes rangées et en terminant par la valeur de profondeur la

plus grande à la droite du tableau.

On notera également que les entrées infra-diagonales du tableau III parallèles a la diagonale principale ont des numéros de repères communs de courant et de potentiel mais augmentent de façon ordonnée en profondeur. La même chose peut être dit des entrées supra-diagonales si l'on décompte les indices des entrées d'impédance absolues constituant la rangée R1. Par suite du repérage des valeurs d'impédances mesurées telles qu'indiquées dans le tableau III, l'interprète peut facilement synthétiser des opérations de types différents de réseaux de diagraphie de façon à prévoir une multiplicité de configurations de pénétration de courant différentes et déterminer ainsi plus facilement les changements de résistivité en fonction de la distance latérale

dans la formation observée-

Il faut également noter que, alors que l'affichage 54 représente seulement une matrice 5 x 5, dans des opérations réelles il existe beaucoup plus d'éléments par collection de matrices. Par exemple, si l'ensemble d'électrodes non modifié numéroté en dernier du réseau de diagraphie est désigné par le numéro "M (M = 5 dans l'exemple ci-dessus) il existe alors M x M entrées par collection de matrices. Toutefois, on notera qu'une première rangée, habituellement la rangée RI, sera composée de valeurs d'impédances absolues et que les rangées restantes, à savoir R2, R3...RM, seront composées d'entrées d'impédances modifiées calculées en divisant les valeurs de différences de potentiel mesurées, déterminées à partir de paires adjacentes d'électrodes de potentiel du réseau de diagraphie, par le courant d'alimentation. En raison de l'existence et de la possibilité de traitement en utilisant le principe de superposition linéaire, la matrice présentée dans le tableau III a la propriété de pouvoir systématiquement associer tout ensemble arbitraire de courants

d'émission du réseau de diagraphie à une répartition correspon-

dante de potentiel différentiel sur tout nombre choisi d'électro-

des de potentiel du réseau (ou inversement) selon la formule: tV(dk+3Na) = nZ(dk+3Na) * J(dk+3Na) o:

(_) indique une matrice ou une quantité vectorielle; la profon-

deur dk+3Na correspond à celle de la profondeur de balayage

associée à une matrice particulière; et o AV et J sont des vec-

teurs colonnes M x 1 donnés par AV(dk+3Na) V1 (dk+2Na) AV2 (dk+(2N+l)a) aVM(dk+4Na) et J(dk+3Na) = J1 (dk+2Na) J2 (dk+(2N±l)a) JM (dk+4Na) En outre eZ (dk+3Na) est une matrice d'impédances de formation modifiée M x M analogue à celle de l'affichage 54 en

référence à la profondeur d'analyse dk+3Na.

MATERIEL DE SURFACE ET DE FOND

Pour assurer une commande précise du réseau de diagraphie, la présente invention telle que représentée en figure

1 envisage d'utiliser un circuit de commande en surface pour sur-

veiller des opérations de fond, c'est-à-dire d'utiliser un dispo-

sitif de commande dans un circuit de commande à processeur 17 d'un

camion 18 à la surface 15 de la terre pour commander le fonction-

nement d'un dispositif de commande asservi dans la partie médiane

dans le réseau de diagraphie 21 de la figure 1.

Les figures 5 et 6 représentent en détail de telles opérations dans lesquelles le circuit de surface est représenté en figure 5 et le circuit de fond en figure 6. Comme cela est représenté en figure 5, le circuit 17 comprend une horloge mattre 60 pour commander un circuit d'émissionréception 61, un circuit logique d'entrée mattre 63 et un circuit d'entrée-sortie (I/0) d'un ordinateur numérique 64 par l'intermédiaire de circuits logiques de synchronisation 65. Les données de diagraphie ayant un format et un type qui sera décrit ci-après passent vers le haut à partir du réseau de diagraphie 21 par le câble 12 passant sur la poulie 13 du derrick 14. Ensuite les données sont transmises par l'intermédiaire de l'unité de

levage 16 par le conducteur 19 vers le circuit de réception-

émission 61 et de là par le circuit logique d'entrée maitre 63 vers l'ordinateur numérique 64. Au niveau de l'ordinateur 64, les données peuvent être affichées en temps réel sur l'unité d'affichage 66 (par exemple pour vérifier la distorsion de phase) et, ensuite, après que des calculs d'impédance ont été effectués, la matrice finale est enregistrée sur l'enregistreur 67. Puisque les données de diagraphie sont initialement sous une forme qui est incompatible avec un traitement par ordinateur, elles doivent d'abord être démultiplexées au niveau du circuit logique d'entrée maître 63 (c'est-à-dire transformées d'une forme série en une

forme parallèle) et ensuite repérées par des marqueurs de profon-

deur appropriés en provenance du codeur de profondeur 62 fixé à l'unité de levage 16. Pour fournir des longueurs de mots et de blocs convenables aux données compatibles avec un traitement dans l'ordinateur 64, le circuit logique maître 63 est commandé soigneusement en utilisant le circuit logique de synchronisation

en relation avec l'horloge maître 60.

En ce qui concerne le codeur de profondeur 62, on notera que, en fonctionnement, ce codeur de profondeur ne fournit pas seulement la profondeur absolue d'un emplacement de référence du réseau 21 par rapport à la surface terrestre 15 (de préférence sur

la base de la profondeur de l'ensemble d'électrodes le moins pro-

fond du réseau de diagraphie à chaque emplacement de diagraphie).

La profondeur associée aux mesures provenant des ensembles d'électrodes restant du réseau 21 de la figure 1 est déterminée par l'écart connu "a" entre les électrodes adjacentes E1...EM. En fonctionnement, l'horloge maître 60 fournit une série d'impulsions d'horloge qui sont appliquées au circuit logique 65

et de là aux circuits restants pour déclencher à temps le fonc-

tionnement de ces circuits. Chaque opération nécessite habituelle-

ment un certain nombre d'impulsions d'horloge et, en conséquence, la synchronisation pour réaliser l'une des diverses opérations est

un multiple exact des impulsions d'horloge. Par exemple, la lec-

ture du circuit logique d'entrée maître 63 est réalisée pendant un intervalle de temps spécifique qui est un multiple exact des impulsions d'horloge en provenance de l'horloge maître 60. Quand

l'un des sous-ensembles de circuit est invalidé, un nouveau sous-

ensemble est validé par les impulsions d'horloge pour réaliser de nouvelles opérations. Sous cet aspect, on notera que le circuit de commande de format 68 peut être soumis à des changements manuels pendant le transfert des données vers l'ordinateur 64. De

cette façon, le format des données peut être modifié pour satis-

faire diverses exigences d'interprétation survenant sur l'unité d'affichage en temps réel 66 et sur l'enregistreur de données 67

de la façon précédemment exposée.

Comme cela a été précédemment mentionné, la figure 6

représente en détail les circuits de fond.

Comme cela est représenté, une horloge 80, en relation avec un circuit logique de synchronisation et de commande 81, est utilisée pour commander le fonctionnement des ensembles d'électrodes El, E2...EM du réseau de diagraphie, désigné de façon générale par la référence 21 dans la figure, en relation avec et en réponse au circuit de synchronisation de surface du circuit de commande à processeur 17. De façon plus détaillée, on suppose que l'horloge 80 fonctionne en continu at qu'un signal d'initialisation 79 en provenance du circuit de surface 17 apparaît au niveau du circuit logique de synchronisation et de commande 81 et initialise le fonctionnement. On suppose également qu'au moyen du signal de démarrage 79 l'initialisation des

Eléments de circuits restants du circuit de fond prend place.

Ainsi, en utilisant un signal d'initialisation en provenance du circuit logique de synchronisation et de commande 81, Iest léments

suivants (tampon de format/émission 85; convertisseur analo-

gique/numérique (A/D) 86; circuit logique de commande de gain

87; et multiplexeur 89) sont correctement initialis6s pour com-

mencer à fonctionner.

; Simultanément, un compteur 90, associé à un générateur de courant 91, est initialisé et le fonctionnement commence pour

permettre l'injection de courant par l'intermédiaire du com-

mutateur de courant 95 vers les ensembles d'électrodes peu pro-

fond et profond E1 et EM, de façon séquentielle.

Ainsi, après activation du générateur de courant 91 pour injecter du courant dans la formation voisine par l'6lectrode de

courant Ec1 ou EcM, l'intensité du courant, ainsi que des poten-

tiels particuliers absolus et de différence au niveau des ensembles d'électrodes de potentiel E1...EM, sont mesurés et transmis vers les circuits d'acquisition de données. Plus particulièrement les potentiels absolus et les potentiels de différences sont tous transmis au multiplexeur 89, au convertisseur A/D 86 et au tampon de format/4mission 85 par l'intermédiaire de circuits d'échantillonnage-maintien 88a, 88b... 88m et 84b, 84c 25...84m en utilisant des amplificateurs à gain binaire particuliers faisant partie d'une série d'amplificateurs désignés d'une façon générale par les références 97 et 98. On notera que des comd

parateurs 83b et 83c sont connectas de façon permanente aux sor-

ties d'amplificateurs 97a et 97m, respectivement. De cette façon, des mesures de phase entre l'électrode de courant d'alimentation et l'électrode de potentiel d'un ensemble 1éloign: peuvent être obtenues. Sous cet aspect, il faut rappeler que le gain associé ces mesures de fond est utilisé pour accroftre la précision, c'esta-dire pour indiquer correctement l'amplitude des mesures

d6tect6es amplifiées par des amplificateurs particuliers 97 et 98.

Mais, pour éviter de surcharger les amplificateurs individuels 97 et 98, le gain doit être modifié selon le signal à amplifier. Le gain de chaque amplificateur est commandé par le circuit logique

de commande de gain 87 sur la base de l'amplitude du signal pen-

dant le cycle de mesure précédent. L'information de gain en pro- venance de chaque amplificateur est transmise au tampon de format/émission 85 ainsi que la sortie du convertisseur A/D 86

et devient une partie du mot de données finales.

INTENSITE DU COURANT

p: En figure 6, on voit que l'intensité du courant est mesurée par un amplificateur de gain binaire 100 dont le gain est également commandé par le circuit logique de commande de gain 87

et dont la sortie est fournie au multiplexeur 89 par l'intermé-

diaire du circuit d'échantillonnage-maintien 88z. Pour une gamme de courant utile de 500 microampères à 10 ampères, la résistance 101 dans le trajet du courant ne doit pas dépasser 0,1 ohm, entraînant une entrée de tension vers l'amplificateur 100 dans une gamme de 50 microvolts à un volt. Ainsi, son gain programmable s'effectue par paliers binaires dans une gamme de 5 à 100 000 et nécessite que la valeur mesurée soit augmentée par un code de gain

à au moins 15 bits.

MESURES DE PHASE

Pour obtenir la phase des potentiels au niveau de cer-

tains ensembles d'électrodes, les durées d'intervalles entre des passages à zéro du signal en fonction de la référence de phase, c'est-à-dire le début de l'onde sinusoïdale de courant sont mesurées. Le contenu du compteur 90 sert de référence de phase et est chargé dans des registres de phase 92b et 92c à l'instant précis o les comparateurs 83b et 83c détectent un passage à zéro des signaux de potentiel correspondants. Dans le mode de réalisation décrit, seule la phase de l'ensemble d'électrodes éloignées et de l'ensemble au niveau duquel le courant est injecté est souhaitée. Tout changement de comptage indique dans un

registre de phase donné est directement proportionnel à la distor-

sion de phase fournissant une indication directe de fiabilité des

mesures associées.

MESURES DE POTENTIELS ABSOLU ET DIFFERENTIEL

Pour fournir une intensité de courant au niveau de l'électrode Ec! de l'ensemble d'électrodes El, ce qui suit doit avoir lieu de façon séquentielle: d'abord, le compteur 90 est remis à zéro par l'intermédiaire d'un signal de remise à zéro en provenance du circuit logique de synchronisation et de commande

81. Les impulsions d'horloge à l'entrée du compteur 90 incré-

mentent son contenu jusqu'à ce qu'un cycle de courant complet soit produit. Le convertisseur numérique/analogique D/A à table de référence de sinus 102 convertit alors le contenu du compteur 90 pour produire une succession de valeurs de courant discrètes dont les amplitudes individuelles varient sinusoldalement en fonction du temps. Après amplification par un amplificateur 103, le courant

variant sinusoldalement subit un effet de porte dans le com-

mutateur de courant 95 vers l'électrode de courant Ec1 de l'ensemble d'électrodes E1 et de là dans la formation voisine de la façon précédemment décrite. Sous cet aspect, on suppose que les ensembles d'électrodes qui constituent le réseau de diagraphie général qui est maintenant décrit ont des impédances internes pratiquement infinies de sorte qu'ils consomment un courant

négligeable à partir du milieu environnant et, qu'ils sont physi-

quement constitués de petites bagues comme cela a été précédemment

décrit de sorte que leur présence ne tend pas à modifier notable-

ment le champ de potentiel au voisinage de la surface externe du réseau. En outre, le courant en provenance de l'électrode de courant doit bien sûr revenir pour fermer le circuit de mesure et ceci est effectué au moyen d'une électrode de retour disposée de façon éloignée 28 (figure 1). L'électrode de retour 28, dans des

buts pratiques, apparatt comme située à l'infini.

Alors, des mesures sont effectuées quant aux potentiels absolus au niveau de tous les ensembles (par rapport à l'électrode

de réfrence 29 de la figure 1) en même temps que tous les poten-

tiels de différence au niveau de toutes les paires adjacentes d'électrodes de potentiel Epl, Ep2...EpM des ensembles d'électrodes El, E2.. EM constituant le réseau 21. Ainsi, les potentiels absolus au niveau des électrodes de potentiel Epl, Ep2 À.. EPM sont indiqués par l'intermédiaire d'amplificateurs 97a,

97b...97m alors que les différences de potentiel des paires adja-

centes d'électrodes de potentiel Epl, Ep2...EpM sont mesurées au

moyen des amplificateurs de gain binaire 98b, 98c...98m.

Par suite, le processus de détection se répète en utili- sant le circuit de porte 95 pour activer l'ensemble d'électrodes suivant par un courant, à savoir l'électrode de courant EcM de l'ensemble EM. Le potentiel absolu est mesuré au niveau de toutes les électrodes Epl, Ep2...EpM au moyen des amplificateurs 97a, 97b...97m, tandis que les différences de potentiel des paires adjacentes d'électrodes Epl, EP2...EpM sont mesurées au moyen des amplificateurs 98b, 98c...98m de façon similaire comme cela a été exposé ci-dessus. Le processus de détection complet se répète après que le réseau se soit déplacé d'un poste de diagraphie vers

le haut ou vers le bas.

La figure 7 représente graphiquement l'amplitude du courant en fonction du temps au niveau des électrodes de courant

Ec1 et EcM des ensembles d'électrodes E1 et EM, respectivement.

Comme cela est représenté, des durées de mesure typi-

ques 110 et 111 représentent des excursions d'amplitude en fonc-

tion du temps du courant émis par les électrodes de courant par rapport aux axes des temps 112 et 113. On voit que les périodes de mesures 110 et 111 sont séparées dans le sens temporel par une période inactive beaucoup plus longue. Plus particulièrement, on notera que chaque période de mesure est séparée dans le temps de la période de mesure voisine d'une durée telle que le réseau se

sera déplacé d'une distance verticale incrémentielle égale au fac-

teur d'écart "a" entre des ensembles d'électrodes du réseau. On notera également que la période inactive 114 commence à un instant qui est incrémentiellement égal à 2T après le début de la période

de mesure 110.

La vitesse de déplacement en continu du réseau peut s'écrire de la façon suivante: V = f a/2T o f est le paramètre de parcours fractionnel, "a" et T étant définis ci-dessus. Le paramètre f est la fraction estimée de l'écart "a" dont le réseau est autorisé à se déplacer pendant un

cycle de mesure sans introduire d'erreur notable dans les posi-

tions d'électrodes verticales. Typiquement, on peut exiger que f = 0,05 ou moins, ce qui, par exemple pour "a" = 5 pouces (12,5 cm), fixe la relation entre la fréquence électrique du courant (fréquence = l/période = 1/T) et la vitesse du réseau se déplaçant de façon continue. Comme cela est bien connu dans la technique de la diagraphie électrique, la fréquence électrique doit être au

plus de quelques dizaines de hertz pour un réseau ayant les dimen-

sions types de la présente invention, par exemple de l'ordre de 30 hertz au moins, ce qui permet une vitesse de diagraphie d'environ

1125 pieds à l'heure (337,5 mètres à l'heure).

Il faut noter que, alors que des périodes inactives, dont la période 114 de la figure 7 est typique, peuvent être utilisées pour des tâches telles qu'une transmission de données, des changements adaptatifs du gain d'amplificateurs, etc., il est

également possible de continuer à acquérir des données supplémen-

taires de la façon soulignée ci-dessus en continuant à actionner

séquentiellement les électrodes de courant des ensembles E1 et EM.

De telles données peuvent être utilisées dans divers processus de renforcement de signal pour fournir des estimations d'impédance

amiéliorées en fonction du bruit environnant.

Il faut noter que, tandis que le cycle de détection se répète, à la surface de la terre 15, les mesures sont annotées et ensuite traitées pour fournir des entrées d'impédances d'une série de collections finies de matrices en recouvrement associée à une série d'intervalles de profondeur. Ainsi, chaque collection d'entrées d'impédances est repérée par rapport à l'intervalle de profondeur choisi médian-central qui dépend de la longueur active du réseau d'électrodes (entre des électrodes E1 et EM) qui définit les limites de profondeur peu profonde et profonde de chaque telle collection. Il reste maintenant à indiquer brièvement comment les données peuvent être mesurées et ensuite transmises en surface sur la base des enregistrements de données divisés en mots et en blocs

compatibles avec l'ordinateur 64. Une brave description du format

de détection et de transmission va être effectuée ci-après.

FORMAT DE DETECTION, DE TRANSMISSION ET DE BANDE

Un enregistrement de données comprend une information de profondeur fournie par le codeur de profondeur 62 de la figure 5 suivie de données recueillies par le réseau 21 de la figure 1 comme cela a été souligné précédemment. Plus particulièrement, l'outil étant à une profondeur présélectionnée, l'information de profondeur est envoyée à un ordinateur numérique 64 par l'intermédiaire du circuit logique

d'entrée maitre 63 et un signal de départ pour l'outil est trans-

mis par l'intermédiaire du circuit de réception-émission 61. Comme cela a été précédemment décrit, le signal de départ initialise le processus de détection de données, d'o il résulte que (i) des données de potentiel absolu, (ii) des données de potentiel différentiel, (iii) des données d'intensité de courant et (iv) des données de phase sont transmises séquentiellement par le tampon de

format/émission 85 selon une séquence prédéterminée vers le cir-

cuit de processeur de commande 17, comme cela est indiqué en

figure 6.

Chaque mot de données consiste en la sortie à 16 bits en

provenance du convertisseur analogique/numérique A/D plus un maxi-

mum de 16 bits pour le code de gain correspondant. Les mesures au niveau des électrodes sont indexées en gain. Des gains doivent être établis par paliers binaires de 10 à 3500 pour des mesures de potentiel absolu (exigeant un code de gain à 9 bits); de 10 à 200 000 pour des mesures de différence de potentiel (exigeant un code de gain à 15 bits); et de 5 à 100 000 pour des mesures de courant (exigeant un code de gain à 15 bits). Les mesures de phase ne

nécessitent pas de code de gain.

La quantité de données contenue dans un enregistrement de données tel que présenté ci-dessus est déterminée par le nombre

d'ensembles d'électrodes actifs sur l'outil. Par exemple, en sup-

posant que 73 ensembles d'électrodes actifs sont utilisées, alors, chaque fois qu'une électrode de courant est activée, ceci fournit 73 potentiels absolus, 72 potentiels différentiels, I intensité de courant et 2 mesures de phase et, de façon correspondante, 146 codes de gain. Puisque deux activations d'électrodes de courant

surviennent séquentiellement (c'est-à-dire au niveau des élec-

trodes Ec1 et EcM1) pour chaque poste de profondeur, il en résulte: 2 (148 + 146)e(16) = 9408 bits

d'informations par enregistrement de données.

La présente invention n'interdit bien sûr pas la possibilité de recueillir l'enregistrement de données susmentionnées de façon répétée tandis que l'outil se déplace entre des postes de profondeur pour permettre l'utilisation de procédés de traitement de renforcement de signal pour réduire les effetsdu bruit d'environnement sur la qualité des éléments d'impédance. Simultanément au traitement en temps réel des données acquises, il est possible de transférer les informations à un dispositif de mémoire telle qu'une bande magnétique pour un accès ultérieur dans le traitement. Le format particulier que l'on

choisit dans ce but est quelque peu arbitraire mais doit éventuel-

lement être dicté par commodité par rapport aux caractéristiques du dispositif d'enregistrement et à la nature du traitement ultérieur.

Dans des buts d'identification complète, les enregistre-

ments de données sont précédés par des informations d'en-tête qui, en plus des informations habituelles décrivant le temps, le site,

etc., doivent également contenir des données contenant des paramè-

tres tels que l'écart entre électrodes "a", le diamètre du man-

drin, le nombre d'électrodes actives utilisées pour détecter les données, l'emplacement de l'électrode de référence de potentiel, etc.

Dans des buts de clarté, on répètera les points sui-

vants: 1 Puisque les ensembles d'électrodes E1 et EM sont sépares, formant des première et seconde bagues, ils occupent pratiquement la même coordonnée de profondeur. Ainsi, la distance axiale entre les bagues et les dimensions des bagues sont très

petites en comparaison de la distance entre des ensembles d'élec-

trodes adjacents de sorte que, dans le contexte du présent exposé, ces ensembles occupent le même emplacement général de profondeur,

tel que défini précédemment.

2 Pour traiter les quantités en fonction de plusieurs variables différentes de façon rapide, les ensembles d'électrodes E1, E2 -...EM sont numérotés en utilisant le processus de repérage

défini précédemment, en commençant en haut du mandrin et en ter-

minant au point le plus profond du mandrin dans le trou de son- dage. L'ensemble d'électrodes médian-central est numéroté N+l et l'ensemble d'électrodes placé le plus profondément est numéroté

2N+1 = M. En conséquence, une fois que M est établi, la numérota-

tion des ensembles d'électrodes est simple. Si on suppose que M = 73, alors N+l est égal à 37 et les ensembles d'électrodes au dessus de l'ensemble médian-central seront El, E2...E36 et

ceux situés en dessous seront E37, E38...E73.

3 Les quantités de potentiel mesurées sont également repérées, selon les lignes précédemment décrites. Ainsi, le courant d'électrode étant émis par un ensemble particulier à la position dk, les potentiels absolus et différentiels des ensembles El, E2...EM sont repérés sur la base de l'ordre de numérotation interne des ensembles actifs comme cela a été décrit précédemment, dk apparaissant comme la variable pour désigner la profondeur de poste occupé par l'électrode émettant le courant.

En déplaçant de façon continue le réseau vers le haut ou vers le bas selon le trou de sondage, tandis que le réseau est amené à répéter le processus de détection au niveau de chaque poste de diagraphie, on voit qu'une série de mesures d'impédances peut être effectuée, repérée par rapport à la position d'électrode de courant et à la position d'électrodes de potentiel. Ensuite, ces valeurs peuvent être repérées à nouveau pour former une

collection de matrices d'entrée d'impédances associées à une for-

mation voisine du trou de sondage pénétrant dans cette formation en cours d'étude de façon normalisée par rapport à la profondeur de la zone de traversée de la matrice; au numéro du poste d'analyse; ainsi qu'à la profondeur de la position de l'ensemble

d'électrodes médian-central.

Il faut noter que, en raison du principe de super-

position linéaire, les collections de matrices d'impédances four-

nies par le procédé selon la présente invention présentent la propriété de pouvoir être associées à un ensemble arbitraire de

courant provenant des M électrodes vers la distribution de poten-

tiels absolus et de potentiel différentiels sur les M électrodes, par rapport à l'électrode de référence éloignée précédemment mentionnée. Enfin, on notera que les collections d'impédances selon la présente invention peuvent comprendre de façon systématique un nombre extrêmement grand d'entrées, c'est-à-dire, si la dernière

électrode est désignée par un "M", alors il y aura M x M entrées.

* Toutefois, une seule rangée consiste en valeurs d'impédance obte-

nues à partir des mesures de potentiels absolus au niveau des ensembles d'électrodes du réseau. En conséquence, le plus grand

nombre d'entrées consiste en valeurs d'impédances calculées à par-

tir de différences de potentiels entre des paires adjacentes d'ensembles d'électrodes, c'est-à-dire égal à M - 1 rangées d'entrées. Ces entrées définissent une matrice d'impédances de

formation modifiée repérée de la façon précédemment décrite.

UTILISATION FINALE DES DONNEES

Pour déterminer avec précision la résistivité de la for-

mation en fonction de la distance latérale à partir du trou de

sondage, on suppose que les entrées d'impédance améliorées de cha-

que collection de matrices ont été déterminées selon les étapes exposées ci-dessus. On suppose également que la matrice inverse comprenant chaque collection a été produite. Alors, sur la base du principe de superposition, tout ensemble arbitraire de différences de tension entre des ensembles d'électrodes adjacents pour une réponse en courant correspondante peut être associé par cette matrice d'impédances inverse déterminée de cette façon. Ainsi, pour une succession de différences de tensions d'excitation entre un nombre choisi d'ensemble d'électrodes simulant différents réseaux d'outils focalisés, des réponses en courant correspondantes peuvent s'exprimer sous forme d'un système d'équation linéaire dont les termes comprennent des vecteurs de colonnes LVJ et la matrice inverse Z-1, c'est-à-dire: J = z-1 av o (_) indique une matrice ou une quantité vectorielle AVT = [Vi(V2-V1)(V2-V3)... (VIM-VM-1)], et jT = [J1,J2,j3............. JM]

o ?vT et JT sont les transposés des vecteurs àV et J, respec-

tivement. Alors que l'on a suggéré dans l'art antérieur la manière (i) d'utiliser les inverses de la relation ci-dessus, c'est-à-dire la façon d'associer une série de tensions de synthèse calculées en produisant un ensemble de vecteurs de courant à la matrice de

résistances de la formation en cours d'étude (voir Stelzer, docu-

ment cité) et (ii) de construire un réseau équivalent simulant chaque formation terrestre impliquant la matrice de résistances inverses pour aider à étalonner les outils électriques (voir THE LOG ANALYST - Mai, Juin 1979 "A Theory of Equivalent Artificial

Networks Simulating The Subsurface Formations, and Their Applica-

tion In Electric Well Logging", Zoltan Barlai), personne pour autant qu'on le sache, n'a envisagé un procédé pour associer de

façon systématique une caractéristique déterminable d'une for-

mation autre que les configurations de tensions de synthèse, de

façon générale ou en particulier, pour l'utiliser à la détermina-

tion d'une caractéristique de formation (ou succession de caracté-

ristiques) en fonction de l'invasion de la boue de filtration et de contrastes différents de résistivité dans et autour du trou de sondage. Par exemple, dans le document de Stelzer, la résistivité

apparente d'un réseau de synthèse choisi est déterminée par com-

binaison linéaire des valeurs de tension de synthèse normalisées divisées par une quantité produite par combinaison linéaire des inverses des distances linéaires effectives absolues parmi les diverses électrodes. Ces résultats surviennent seulement après que

les tensions de synthèse ont été calculés sur la base de la pro-

duction de différents ensembles de configurations de courant avec une matrice de résistances déterminée au préalable de la formation en cours d'étude. En outre, en supposant que les rayons effectifs des électrodes du réseau de diagraphie sont négligeables, alors on peut dire que la résistivité est une fonction directe des entrées de tensions de synthèse. Mais l'expérience indique que bien souvent b d'autres facteurs ont un effet important sur la réponse du réseau, en particulier quand il existe une invasion importante de boue de filtration et des contrastes de résistivité très différents dans

et autour du trou de sondage.

La figure 8 représente un réseau terminal artificiel équivalent qui simule de façon unique une formation terrestre sur une longueur équivalente égale à M postes de diagraphie le long d'un trou de sondage pénétrant la formation en cours d'étude et représente la correspondance unique des admittances de ce réseau et de%.entrées de chaque collection de matrices d'impédances inverses telle que fournie par le réseau d'électrodes et le circuit de surface de la figure 1, même quand une invasion de filtrat de boue de la formation est notable. Ainsi, la figure 8 montre que chaque collection de matrices d'impédances inverses représente un réseau terminal équivalent qui simule avec précision la formation terrestre en cours d'étude même dans des conditions de diagraphie difficiles. Comme cela est représenté, le circuit comprend un réseau

d'admittances localisées 140 et 144 reliant les bornes Pi, P2...

P2N+l les unes aux autres et à une borne de masse 145, respec-

tivement. Les bornes de ce circuit correspondent aux M postes de diagraphie qui définissent l'intervalle d'analyse concerné, P1 correspondant au poste le plus supérieur et P2*1- correspondant au poste le plus inférieur. Le nombre total d'admittances distinctes dans le circuit est (N+l)(2N+l). Il s'ensuit que, s'il existe M postes d'électrodes sur la zone concernée, alors il existe M (= 2N+1) bornes interconnectant les admittances localisées à la borne

de masse 145.

Si des courants arbitraires d'intensités J1, J2...JM sont appliqués aux bornes P1, P2... P2N+i et que les tensions de noeud correspondantes sont définies comme V1, V2...VM, alors l'application des lois de Kertchoff à chaque borne fournit l'ensemble d'équations suivantes: J1i Yl,lvi

J2 = Y2,1(V2-V1)

+Y1,2(Vl-V2) + -- + YI,M(V1-VM)

+Y2,2V2 +., + Y2,M(V2-VM)

JM = YMl(VM-Vl) +YM,2(VM-V2) + -- + YM,MVM

o la définition Yi,j = Yj,i est implicite.

'; Cet ensemble d'équations peut être redisposé de façon évidente pour conduire au système suivant: J1 - Y1V1 -Yl,2V2 - - Yl,MVM

J2 =-Y2,1V1 +Y2V2 - *- - Y2,MVM

15....

JM = -YM,1Vl YM,2V2 - ' + YMVM o les termes diagonaux de la matrice sont obtenus en sommant

toutes les admittances de connexion à partir de la borne corres-

pondante jusqu'à la rangée (ou colonne) donnée, c'est-à-dire

yp = Y1p,2 + - +YpM, p=l,2,...,M.

Par souci de simplicité et de clarté des notations dans ce qui suit, on suppose que les coefficients Yi et Yij sont en outre remplacés par des X selon le processus suivant: Xij = -Yij, i non égal à j; Xi,i = Yi; de sorte que le système d'équations ci-dessus peut se réécrire de façon commode de la façon suivante: J1 = Xl,lvl

J2 = X2,1V1

+X1,2V2 +...

+X2,2V2 +...

+ X1, MVM

+ X2,MVMI

JM = X14M,V1 +XM,2V2 +... + XM,MVM

Cet ensemble d'équations concerne des tensions absolues; toute-

fois, on souhaite les mettre sous une forme impliquant des ten-

sionsde différence entre bornes adjacentes. Dans ce but, et suivant la notation utilisée préc&demment, il est possible d'exprimer ces tensions de différence Vj selon les relations: LaVj = Vj - Vjl, j=1,2,3,...,M Vp = V1 + V2+ AV3 +... + Vp, p=2,3,...,M Ceci permet alors au système d'équations ci-dessus de se réécrire comme suit: J1= U, lv1 J2 = U2, lvl

JM = UM,1V1

+U1,2eV2 +... + Ul,MAV

+U2,2AV2 +... + U2,M AV

+ +UM,2 AV2 +... + UMl,M AVM oa Up,q = Xpq + Xp,q+l. + + Xp,M, p,q = 1,2,.

,M Le système précedent d'équations donne le résultat souhaité, c'est-àdire qu'en notation matricielle on a la forme suivante: J = U* av oó: AvT = [Vl(V2-Vl)(V3-V2)... (VM-Vi-l)]..DTD: JT = (J1,J2, - JM)

et les éléments de la matrice U sont des combinaisons linéaires uniques simples des admittances localisées de circuits de

paramètres Yi,j (selon les X).

En conséquence, en supposant que l'inverse de la matrice d'impédance modifiée AZ fournie par le réseau de diagraphie de la figure 1 existe, alors, à partir de la relation U = Az-1 les admittances Yi,j peuvent être déterminées de façon unique pour amener le circuit équivalent en correspondance biunivoque avec

l'inverse de la matrice d'impédance modifiée.

Ceci signifie que l'exposé des diverses propriétés du réseau de diagraphie peut être effectué en termes de circuit équivalent. Ainsi, selon la présente invention, la correspondance parfaite et unique, entre la matrice d'admittance du circuit de la figure 8 et la matrice d'impédance inverse fournie par l'appareil

de la figure 1 peut être utilisée de la façon suivante pour four-

nir un procédé systématique de détermination d'une série de carac-

téristiques de réponses, d'o il résulte qu'une invasion de filtrat et des contrastes entre r4sistivités différentes dans et autour du trou de sondage peuvent atre pris en compte. Ainsi, la présente invention décrit un procédé pour synthétiser les caractéristiques de réponses vraies d'une combinaison d'outils de diagraphie électrique différents centrés par rapport au trou, selon diverses conditions difficiles de trous de sondage telles que fournies par (1) détermination des valeurs d'impédance d'une formation terrestre pénétrée par un trou de sondage remplie d'une boue de forage de résistivité (Rm), et (2) traitement sélectif des valeurs d'admittance résultantes en tant qu'entrées d'une matrice inverse de façon à synthétiser le fonctionnement d'outils différents centres sur le trou pour un incrément de profondeur associé avec une précision surprenante, dans lequel chacune des matrices d'impédances inverses est associée a une collection de matrices repérées par rapport à l'un d'une série d'incréments d'analyse de profondeur finie en recouvrement de la formation mesurée le long du trou de sondage. Chaque incrément d'analyse dépend de la longueur L du réseau d'électrodes pour définir des marqueurs de profondeur peu profonds et profonds tout en étant repérés de façon centrale par rapport à la profondeur dans le trou de sondage d'un ensemble d'électrodes médian-central du réseau au

moment du recueil des données.

Pour fournir une indication vraie de la résistivité de la formation (Rt), même si la formation est séparée du trou de sondage par une zone envahie de résistivité (Rxo) d'étendue latérale inconnue due à une invasion de filtrat de boue de forage, le procédé selon la présente invention spécifie les étapes suivan- tes: (i) D'abord, un réseau de M ensembles d'électrodes centrés sur le trou d'écart incrémentiel entre électrodes égal à

"a" est étalonné pour fournir des ensembles de facteurs d'étalon-

nage rormalisés par rapport a des configurations d'initialisation de tension connue dans une zone de résistivité de réponse connue, ces ensembles d'électrodes portant un repère de numérotation ordonné de façon interne connu et comprenant chacun une électrode

de courant et une électrode de potentiel, les ensembles de fac-

teurs d'étalonnage étant chacun adressable en fonction des con-

ditions du trou de sondage incluant lesdites conditions de trou de sondage difficiles ainsi que par un type de réseau focalisé à l'ordinateur de synthèse; (ii) Ensuite, un réseau de terrain est placé dans le trou de sondage comprenant des ensembles d'électrodes terminales peu profond et profond activés séquentiellement, comprenant chacun une électrode de courant et une électrode de potentiel, et une série d'ensembles d'électrodes intermédiaires comprenant une

électrode de mesure de potentiel seulement, et dans lequel la pro-

fondeur absolue d'au moins un ensemble d'électrodes est connue en continu par rapport à un niveau de référence de profondeur prédéterminée mesuré a partir de la surface terrestre; (iii) Ensuite, le réseau est déplacé en continu le long du trou de sondage et, séquentiellement mais rapidement, du courant en provenance de l'une et de l'autre des électrodes de courant des ensembles d'électrodes d'extrémité peu profond et profond, d'une valeur connue, est injecté dans la boue de forage de résistivité

(Rm) et la zone envahie de résistivité Rxo et par là dans la for-

mation de résistivité Rt; (iv) Pendant l'injection de courant en provenance de

l'une et ensuite de l'autre des électrodes de courant, le poten-

tiel absolu au niveau de chaque électrode de potentiel ainsi que

les différences de potentiel entre les paires adjacentes d'élec-

trodes de potentiel sont mesurés de façon rapide, les mesures de potentiel pouvant être repérées par rapport à des postes de diagraphie communs d'une série de postes de diagraphie équidis- tants situés le long du trou de sondage ayant une distance incrémentielle d'écart de "a", o "a" est la distance entre les ensembles d'électrodes; (v) Alors, des valeurs d'impédance en provenance des valeurs de potentiel absolues et de différence mesurées et leurs courants d'injection associés, sont calculées, chaque valeur étant repérée par rapport au numéro de repérage interne connu des électrodes actives de courant et de potentiel utilisées dans les mesures; (vi) Ensuite, les valeurs d'impédance sont re-repérées en entrées d'impédances d'une série de collections de matrices modifiée en recouvrement aZ, chaque collection AZ étant associée à un segment prédéterminé de la formation égal dans son étendue verticale aux M postes de diagraphie, et comprenant M x M entrées d'impédances o M est le numéro le plus élevé du repère de numérotation des ensembles d'électrodes constituant le réseau et dans lequel le rapport du nombre d'entrées d'impédances de différence aux entrées absolues est d'environ M-l/l; (vii) Ensuite, chaque matrice modifiée àZ est inversée pour former une matrice inverse modifiée Z-1 selon des techniques classiques d'inversion matricielle; (viii) Alors, des paramètres de réponse focalisées par ordinateur sont produits en utilisant la matrice inverse 4Z-1 de

l'étape (vii) en relation avec les mêmes configurations d'initiali-

sation de tension que dans l'étape (i); et (ix) Enfin, les ensembles de facteurs d'étalonnage de l'étape (i) sont recherchés jusqu'à ce que les produits de l'ensemble particulier de facteurs d'étalonnage et des paramètres de réponses de l'étape (viii) pour tous les réseaux d'outils de synthèse soient essentiellement une constante, d'o il résulte que la condition de trou de sondage difficile est déduite même en présence de contrastes élevés de résistivité vraie par rapport à la résistivité de boue et indépendamment du fait que des ensembles de synthèse de configurations de potentiel ont été utilisés comme

initiateurs des paramètres de réponse focalisés ultérieurs pro-

duits par ordinateur. Maintenant que l'on a brièvement décrit l'invention de

la façon exposée ci-dessus, les étapes nécessitant des explica-

tions supplémentaires vont être décrites ci-après plus en détail.

ETAPE (i) Dans cette étape, on notera que, pour étalonner un réseau de M ensembles d'électrodes centrés sur le trou par rapport à une série de facteurs d'étalonnage repérés pour des conditions de trou de sondage différentes et une réponse de réseau, le nombre d'ensembles d'électrodes du réseau doit être adapté à celui

utilisé pour recueillir les données de diagraphie dans le champ.

Dans cet exemple, M est supposé être égal à 73, le facteur d'écart a est de 5 pouces (12,5 cm), le diamètre du mandrin est de 3,75

pouces (9,4 cm), et le diamètre du trou est de 8 pouces (20 cm).

Ainsi, la longueur active totale L du réseau est de 30 pieds (9

mètres). En outre, différents contrastes de résistivité et diver-

ses distances d'invasion de filtrat différentes peuvent être supposés et des ensembles de facteurs d'étalonnage doivent être produits avec de tels facteurs repérés pour différentes conditions de trous de sondage, ainsi que pour des motifs d'initialisation de

tension normalisés et une réponse en courant associée.

Plus particulièrement, une série de contrastes de résistivité entre la formation et la boue est d'abord supposée dans un trou de sondage de 20 cm avec des conditions connues d'invasion et des réponses caractéristiques de réseau d'outils de synthèse calculées en appliquant des techniques de résolution

appropriées aux problème de valeurs frontières bien connu décri-

vant des motifs de courants et de tensions dans des milieux conducteurs. Sous cet aspect, on se référera à V.N. Dakhnov, (1962). 'Geophysical Well Logging", traduit par G. V. Keller,

Quarterly of the Colorado School of Mines, vol. 57, N 2, Chap. 3.

Dans ce contexte, les configurations du réseau d'outils sont basées sur la supposition que le réseau fondamental comprend M ensembles d'électrodes également espacés et qu'il peut être alimenté par une série de motifs d'initialisation de tensions pour fournir une réponse en courant en présence de différents

contrastes boue/formation.

Ensuite, des ensembles de facteurs d'étalonnage pour tous tels motifs d'initialisation de tensions pour les M ensembles sont déterminés de sorte que le produit des réponses calculées et de l'ensemble des facteurs d'étalonnage est égal à la résistivité

caractéristique désirée généralement prise comme Rt.

Le nombre maximum d'ensembles de facteurs d'étalonnage est directement associé au nombre de combinaisons de réseaux différentes selon: K = (M + l) / 2 o K est le nombre maximal d'ensembles mémorisés de facteurs d'étalonnage par combinaison de réseaux et M est le nombre

d'ensembles d'électrodes.

Si on suppose sous cet aspect que les facteurs d'étalonnage sont désignés par le symbole kq, alors les résultats exposés ci-dessus sont définis par une série de relations ayant la forme: Raq = kqRq, q = 1,2,...,N+l=K o Raq représente maintenant la réponse en résistivité apparente de la formation supposée et Rq est la valeur de résistance brute q calculée. Les facteurs d'étalonnage peuvent être déterminés en posant: Raq = Rt, q = 1,2,...,N+l par exemple, pour fournir la réponse de résistivité souhaitée pour

la formation particulière.

Selon la présente invention, les réseaux d'outils de synthèse souhaités peuvent être décrits en supposant que le réseau de la figure 8 simule la formation en cours d'étude et que tout réseau d'outils donné à synthétiser est placé et actionné de sorte

que l'ensemble d'électrodes médian-central est choisi comme élec-

trode de mesure de courant, c'est-à-dire au niveau de l'ensemble

médian-central (NIl) et que l'intensité du courant dans la for-

mation voisine concernée est déterminée quand des ensembles choisis de potentiels existent aux bornes P1, P2.. PM du circuit dela figure 8. Les réponses dépendant de la profondeur seront ainsi initialement caractérisées par la rapport VN+i/JN+l et le courant JN+l sera déterminé par la relation suivante: J1+1 = YN+I,I(VN+1-V1l) +...+YN+1,N+iVN+1+.-+YN+ 1,M(VN+1-VM) On notera ainsi que la détermination ci-dessus du courant JN+ l implique seulement l'admittance par rapport à la masse de la (N+l)-ième borne de la figure 8, et les admittances de la (N+l)-ième borne et les bornes restantes. Ainsi, diverses admittances ou combinaisons de cellesci peuvent être isolées en imposant des répartitions appropriées sur lez ensembles

d'électrodes du réseau.

Par exemple, on suppose qu'une série de vecteurs de potentiels linéairement indépendants S_, û.. S'N' Su+1 sont imposés sur les ensembles d'électrodes du réseau de diagraphie

ayant la distribution représentée dans le tableau IV.

TABLEAU IV

2ll0 lo iliI 1 !oI Io I3

1-1 1-1 1-1 1-1 1-1

1-1 1-1 1-1 1-1 1.1

o1 1 I 1 I 1 1 1 I I1 Io

3o... Nl.......+l..... N+1... NI....

oiI. I. I l 11 S1 I|lI S2 O O3=11... SN O = 1N+1= 1 loi 11 111 i. i 111 loi loi Il! 111 111 o- 1-1 1-1 11Il 10 1 Io 1-1 11i lot 1lo 1li 111 iii Ili Ili Ili Ili iI1 Légende: contient 1 valeur de potentiel unitaire S2 contient 3 valeurs de potentiel unitaire SN contient 2N-1 valeurs de potentiel unitaire

SN+, contient 2N+l valeurs de potentiel unitaire.

Comme cela est représenté, chaque vecteur est symétrique

par rapport. l'ensemble N+l et a des amplitudes unitaires indivi-

duellqs égales ou bien à ZERO ou bien à UNE unité. La répartition

des UNS dans toute colonne M x l de tout vecteur S se fait se-

lon 2p-1 o p = 1, 2,..., N+l Alors que le vecteur S comprend seulement un potentiel unique d'amplitude UN (au niveau de l'ensemble N+1) pour une

distribution de bloc de 1 x 1 par rapport à l'ensemble N+l, le vec-

teur S2 a une longueur de distribution de trois définissant une distribution en bloc de 3 x l par rapport au même ensemble, alors que le vecteur S3 a une distribution en bloc de 5 x 1 au même

emplacement.

D'autre part, pour les vecteurs _N et SN+i, o N = 36 si

M = 73, les distributions en blocs sont 71 x 1 et 73 x 1, respec-

tivement, comme le montre le tableau IV.

Tandis que chacun des vecteurs de potentiel caractéris-

tiques du tableau IV est appliqué, un à la fois, en partant du vecteur SN+ l des valeurs de courant correspondantes peuvent être séquentiellement déterminées pour le réseau d'électrodes

synthétisé. Dans des buts d'annotation selon la présente inven-

tion, la composante de courant résultante est appelée le courant

de mesure pour le vecteur de potentiel correspondant de la distri-

bution désignée, c'est-à-dire appelée J(SN+i) o SN+i désigne le

vecteur de potentiel à partir duquel le courant est déterminé.

Ainsi, pour calculer le courant de mesures au niveau de l'électrode N+1, en partant du vecteur SN+1, c'est-à-dire pour des tensions UN identiques sur tous les ensembles d'électrodes, la (N+l)-ième rangée du produit de la matrice d'admittances par le vecteur de potentiel conduisent: J(SN+1) =YN+1,N+l

o J(SN+1) indique que le courant de mesure est en réponse au vec-

teur de potentiel SN+1.

La quantité YN+i,N+l peut être appelée l'auto-admittance du (N+l)-iême ensemble d'électrodes dans la formation particulière concernée. De même, pour la distribution de potentiel décrite par SN, la (N+l)-ième rangée du produit de la matrice d'admittances et du vecteur SN donne: J(SN) =YN+1,1 + YN+l,N+l + YN+1,M et, en outre, pour le vecteur SN1, la (N+l)-ième rangée du produit de la matrice d'admittances et du vecteur de potentiel SN égale J(SN+i) =YN+il,l + YN+1,2 + YN+,N+il + YN+I,M-1 + YN+1,M Le motif est facilement reconnu; à savoir que chaque

courant de mesure est tout simplement la somme de l'auto-

admittance de l'électrode N+l plus toutes les admittances le reliant aux autres électrodes ayant un potentiel nul (basé sur des ZEROS dans l'ordre de distribution du vecteur de potentiel). Il s'ensuit facilement que l'expression générale pour le courant de mesure est donné par: J(Sq) Yl,N+ lq = N+l et N-(q-l) N J(Sq) = S YN+l,i = S YN+1,i+N+l + YN+,N+Il, q=1,2,.. .,N i=l i=q Puisque la distribution du vecteur de potentiel caractéristique est telle que toutes les composantes non nulles ont une valeur UN, l'inverse des courants de mesure J(S.q) peut être rendu égal à la résistance de la formation terrestre pour laquelle la synthèse survient, à savoir de sorte que: Rq = 1/J(S) et

,<R2<R3 --.. RN-1 RN <RN+

Les inégalités de résistances sont basées sur le fait qu'avec l'indice q croissant de la résistance terrestre (Rq), qui représente la réponse du qième réseau d'outils synthétisés, moins de trajets de courant sont impliqués avec moins de trajets de longueur courte de sorte qu'une réponse latérale plus profonde en résulte. Ainsi, les ordres croissants de Rq représentent des

ordres croissants successifs de réponse plus profonde dans la for-

mation modélisée. En outre, pour une succession de Rq, des ensembles de paramètres de réponses peuvent, à leur tour, être calculus. Le résultat en est que l'interprète est muni d'un procédé systématique par lequel la résistivité d'une formation et la profondeur d'invasion de boue de forage dans et autour du trou

de sondage sur la base de telles caractéristiques, peuvent facile-

ment être déterminées.

La figure 9 représente graphiquement la relation entre des numéros de repère croissants de réponses de réseaux d'outils synthétisés et de profondeur de réponses en provenance de

l'intérieur d'une formation environnante.

Comme cela est représenté, le facteur pseudo-géométrique

G pour des réseaux de synthèse différents est représenté en fonc-

tion du diamètre d'invasion (Di) d'un filtrat de boue selon les motifs d'initialisation de tension établis dans le tableau IV. Un profil raide simple sépare la zone envahie (Rxo) de la zone non envahie (Rt), comme cela est classique dans des calculs de ce

type.

Sous cet aspect, le facteur pseudo-géométrique G est défini comme de façon usuelle par la relation Gq = (Raq-Rt)/(Rxo-Rt) o les termes Rt et Rxo sont tels que précédemment définis. Le terme Raq désigne la résistivité apparente des réseaux synthétisés après que les facteurs d'étalonnage ont été choisis. Dans cet exemple, dans des buts de construction des courbes de la figure 9, des multiplieurs constants kq ont été déterminés de sorte que la résistivité apparente de chaque réseau pourrait être rendue égale à Rt dans le cas o le rapport Rt/Rm est de 100/1 avec un trou de

sondage de 20 cm et sans invasion.

Les courbes de la figure 9 montrent clairement la ten-

dance des réponses produites par l'ordinateur à être sélectives en profondeur, les courbes croissant le plus lentement 150a, 150b

d caractérisant les réponses les plus profondes et les cour- bes 150p, 150q...150z caractérisant les réponses peu profondes.

On notera que les courbes 150a et 150s constituent une approxima-

tion des réponses des diagraphies latérales profondes (LLd) et des diagraphies latérales peu profondes (LLs), respectivement, diagraphies couvertes par des repères possédés par, et étant le produit d'outils focalisés mis à disposition par Schlumberger Inc. Houston Texas, actuellement couramment utilisés dans la technique de diagraphie électrique. Ces courbes 150a et 150s ainsi que les courbes supplémentaires de la figure 9 montrent les avantages en matière d'étendue et de résolution du procédé selon la présente

invention.

Les figures 10 à 28 sont des graphiques de facteurs d'étalonnage pour une série de contrastes de résistivité différents montrant comment des ensembles de tels facteurs sont

uniques à une condition de trou de sondage choisie.

Sous cet aspect, les courbes de la figure 10 recouvrent un cas très simple qui sert à illustrer le concept. Dans cette

figure, une série de courbes 170 représente le facteur d'étalon-

nage logarithmique (kq) en fonction du logarithme du rapport Rt/Rm. La formation modèle sur laquelle sont basés les calculs consiste simplement en un trou de sondage de 20 cm dans un milieu par ailleurs homogène. Ainsi, il n'y a pas d'invasion. En outre, la longueur du réseau est de neuf mètres et la longueur de

l'ensemble des électrodes est M (o M = 73).

Plus en détail,les courbes 170 indiquent qu'il existe des ensembles de facteurs d'étalonnage tels que les ensembles a, 170b, 170c..., qui peuvent être associés de façon unique à des paramètres concernés de la formation. Dans ce cas illutratif très simple, il existe bien sûr un seul paramètre concerné, à savoir Rt qui peutit être déterminé de façon unique si la résistivité Rm de la boue est connue. On notera également que i'ordonnée de droite est étiquetée par des entiers 1 à 37 représentant les outils de lecture le moins profond et le plus profond du réseau précédemment décrit qui ont été schématiquement

simulés en utilisant les configurations de réponse et d'initiali-

sation exposées dans le tableau IV. Les facteurs d'étalonnage kq ont été calculés sur la base de l'hypothèse suivante: si les réponses brutes de l'outil, à savoir les Rq sont données selon un contraste de résistivité connu, alors leurs produits par les kq (qui correspondent au contraste de résistivité connue) fourniront des résistivités apparentes qui sont strictement égales au Rt corregspondant dans un trou de sondage de 20 cm. Alors, de façon

claire, si les données brutes sont disponibles à partir d'une con-

dition inconnue, c'est-R-dire si les Rq sont disponibles à partir d'une formation terrestre que l'on pense être envahie, dans ce cas, on doit seulement considérer les courbes de la figure 10 pour déterminer quel ensemble de facteurs d'étalonnage amène les résistivités apparentes résultantes R être toutes égales à une certaine valeur constante, ce qui permet de déduire l'état du trou

de sondage, c'est-à-dire Rt.

Sous cet aspect, on voit que, au delà de contrastes de 1/1 (entrée de contraste de diagraphie égale à 0,0) les réponses des outils focalisés par ordinateur à lecture plus profonde, par

exemple pour des repères d'outils allant de 10 à 37, ont des fac-

teurs d'étalonnage qui ne dépendent pas tous fortement du

contraste. D'autre part, la réponse des outils focalisés par ordi-

nateur à lecture moins profonde indique la présence de facteurs

d'étalonnage qui dépendent fortement du contraste.

Les figures 11 à 28 indiquent en outre les aspects d'interprétation de la présente invention, par exemple sous des conditions de trou de sondage impliquant des degrés croissants

d'invasion de filtrat de boue.

Si on souhaite tenir compte d'une invasion simple dans le modèle de formation sur lequel les facteurs d'étalonnage doivent être basés, alors le nombre de paramètres est augmenté, c'est-à-dire que les facteurs d'étalonnage dépendront maintenant non seulement de Rt mais aussi de Rxo, Di et Rm pour un diamètre de trou de sondage fixe. Dans un tel cas, les courbes des figures 11 à 28 sont représentatives, étant des tracés de facteurs d'étalonnage (logarithmiques) en fonction du logarithme du rapport Rt/Rxo pour divers diamètres d'invasion (profil en paliers). On

notera que le rapport de Rxo à Rm est fixé comme étant de 10/1.

Ces courbes représentent alors une base de données qui peut être

utilisée de la façon indiquée ci-dessus pour déduire les caracté-

ristiques d'invasion de la formation. Ainsi, l'état du trou de sondage se déduit en recherchant les facteurs d'étalonnage pour déterminer l'ensemble qui, quand il est multiplié par les réponses brutes; correspondantes, donne des résistivités apparentes qui sont toutes égales à la même valeur constante, les facteurs d'étalonnage ayant été déterminés de façon à conduire à la valeur

de Rt dans un tel cas.

Alors, de façon quelque peu plus générale, le procédé suppose la génération d'une base de données dans laquelle des ensembles de facteurs d'étalonnage associés a différents états de trous de sondage (comme les ensembles 170a, 170b... de la figure ou plus généralement des ensembles du type contenus en figures

11 à 28) ont été calculés pour un réseau de diagraphie de configu-

ration particulière par lequel les entrées de matrices d'impédance doivent être obtenues sur le lieu d'opération. Sous cet aspect, le réseau A 73 électrodes a précédemment été indiqué comme étant la configuration d'outil normale pour des opérations sur le lieu de travail. On supposera également que de tels ensembles de facteurs

d'étalonnage peuvent être mémorisés en une série de tables de fac-

teurs indexée par des indices d'outils 1 à 37 associés à des motifs en blocs unitaires de lxl, 3xl, 5xl, 7xl...71xl et 73xl,

respectivement, dans l'ordinateur numérique du processeur de com-

mande 17 de la figure 1. Ces tableaux sont repérés de sorte que les entrées dans les tables sont annotées par la configuration d'outil et le motif de réponse en courant et d'initialisation de tension, c'est-a-dire que la configuration d'outil a été fixée selon la distribution des vecteurs de potentiel par rapport au réseau, de la façon précédemment exposée. En d'autres termes, ces entrées de tables, c'est-à-dire les facteurs d'étalonnage, doivent

tenir compte de divers états du trou de sondage et de la for-

mation, par exemple de divers états d'invasion ainsi que de divers

états de non-invasion précédemment mentionnés.

ETAPES (ii) - (vi) Après que la série de tables de facteurs d'étalonnage a été produite dans laquelle les ensembles de facteurs d'étalonnage sont adressés et annotés comme cela a été exposé ci-dessus en relation avec le procédé de la présente invention, le réseau de diagraphie selon la présente invention est localisé dans le trou

de sondage 8 de la figure 1. Ensuite, une diagraphie de la for-

mation de la façon précédemment décrite prend place d'o il résulte la production d'une succession de collections de matrices d'impédances modifiées AZ, chacune étant associée à un segment prédéterminé de la formation terrestre en cours d'étude. Comme cela a été précédemment indiqué, chaque collection de matrices comprend M x M entrées, M étant l'ensemble d'électrodes de numéro le plus élevé du réseau. Dans l'exemple d'un réseau à 73

électrodes, M est égal à 73.

ETAPES (vii) à (ix) Après que les collections de matrices modifiées ont été déterminées, chacune est inversée pour former une collection de matrices inverses modifiées AZ-l en utilisant des techniques classiques d'inversion de matrices. Par exemple, l'expérience a indiqué que des techniques de solution d'équations bien connues et classiques, telle que l'élimination gaussienne suffisent pour résoudre de façon satisfaisante le problème de l'inversion. Sous cet aspect, on se référera par exemple à "Linear Algebra and Its

Application", Gilbert Strang, Academic Press, 1976.

Ensuite, une succession de réponses produites par ordi-

nateur est créée en utilisant les matrices inverses modifiées obtenues à Z-1 normalisées à une réponse en courant particulière et des motifs de tension similaires à ceux utilisés pour produire les tables de facteurs de l'étape (i), comme cela a été précédemment décrit. Ainsi, en utilisant les données fournies par le réseau disposé sur le lieu de travail, une succession de valeurs de réponse Rq est produite, ces valeurs de réponse étant associées à un segment de formation égal à M postes de diagraphie le long du

trou de sondage quand la diagraphie de la formation prend place.

Enfin, les valeurs (Rq) obtenues sont comparées aux tables de fac-

teurs contenant les ensembles de facteurs d'étalonnage. La recherche est terminée (indiquant les paramètres de la formation concernée) quand certains critères de meilleure sélection sont atteints. Par exemple, pour un ensemble donné de valeurs Rq, la série de tables contenant les facteurs d'étalonnage est séquentiellement examinée jusqu'à ce que la production d'un ensemble prédéterminé de facteurs d'étalonnage dans une table de facteurs particulière fournisse le résultat désiré, c'est-à-dire

que les produits des valeurs Rq et de l'ensemble choisi de fac-

teurs d'étalonnage kq sont constants et égaux pour les 37 réponses d'outils focalisés par l'ordinateur. Si la sortie des résultats de recherche est sous forme graphique, les valeurs Raq étant en ordonnée et les numéros de repère d'outils 1 à 37 en abscisse, alors une meilleure adaptation des données avec le procédé selon

la présente invention prend place quand un ensemble donné de fac-

teurs d'étalonnage multipliés par les valeurs Rq (= Raq) s'approche d'une ligne droite horizontale. Mais il faut souligner que les tables de facteurs d'étalonnage peuvent être augmentées par addition d'autres conditions de formation et/ou de trous de sondage. Sous cet aspect, des tables supplémentaires peuvent être annotées avec les autres variables comme cela est présenté dans

les figures 11 à 28.

La figure 11, par exemple, illustre le fait qu'une table de facteurs peut facilement être construite pour une formation terrestre présentant des lits épais avec une résistivité de boue

de 0,1 ohm-mètre (Rm) et une résistivité de zone envahie de 1 ohm-

mètre (Rxo). Les facteurs d'étalonnage sont tracés en ordonnée et la résistivité de contraste de la formation et de la zone envahie

est tracée en abscisse pour un diamntre d'invasion de 20 cm.

Les figures 12 à 28 représentent la façon dont même plu-

sieurs tables de facteurs pour le même trou de sondage mais des conditions de formation différentes de celles de la figure il peuvent être construites, les variations du diamètre d'invasion Di étant prises en compte, c'est-à-dire quand ce diamètre croit progressivement, par exemple de 10 pouces (25 cm) en figure 12 à pouces (62 cm) en figure 16 et enfin à 120 pouces (300 cm) en figure 28. On notera que pour une invasion modérée à profonde, les courbes indiquent une forte dépendance des facteurs d'étalonnage décrits sur l'amplitude du contraste entre la résistivité de la

formation et celle de la zone envahie, c'est-à-dire Rt/Rxo. Ega-

lement, quand la distance latérale augmente dans les figures, les

réponses des outils focalisés par ordinateur à lecture plus pro-

fonde jouent un rôle progressivement accru et ajoutent notablement au nobre de facteurs d'étalonnage disponibles pour l'étape de

réalisation de produit et augmentent ainsi notablement la fiabili-

té des résultats finaux. Une clef à toutes ces analyses est le fait que les ensembles particuliers de facteurs d'étalonnage pour des réseaux d'outils, en combinaison, peuvent être liés de façon unique à des paramètres de formation concernés et peuvent être utilisés pour fournir une indication étonnamment précise de ces paramètres.

Il est noté que les facteurs d'étalonnage sont bien con-

nus dans la technique de diagraphie électrique. Par exemple, pour les outils focalisés classiques qui fournissent des courbes de

réponses 150a et 150s de la figure 9, quand les facteurs d'étalon-

nage sont.choisis de sorte que leur réponse soit approximativement

égale à la résistivité vraie (Rt) de la formation dans des for-

mations non envahies présentant des contrastes de résistivité formation/boue dans la gamme de 10/1 à 100/1 normalisés pour un trou de sondage de 20 cm, il faut noter que de tels outils sont câblés. Ainsi, une fois que leurs facteurs d'étalonnage sont

déterminés, ils restent fixes à moins qu'une modification de con-

ception nécessite des changements, dans le cas par exemple o un changement prend place dans l'écart ou la dimension des électrodes

de tels outils. Mais puisque les caractéristiques de fonction-

nement selon la présente invention ne dépendent pas de la concep-

tion mais sont facilement calculées en utilisant les étapes du procédé selon la présente invention telles qu'établies ci-dessus,

ces dernières peuvent plus facilement être associées à des con-

ditions de trous de sondage différentes et offrent ainsi une clef

à la détermination des paramètres de formation concernés.

Bien que des modes de réalisation préférés de l'invention aient été décrits en détail, on notera que la présente invention n'est pas limitée à de tels modes de réalisation et que de nombreuses variantes apparaîtront à l'homme de l'art et qu'ainsi la présente invention doit être interprétée de la façon

* la plus large possible dans le cadre des revendications ci-après.

Claims (27)

REVENDICATIONS

1. Procédé de synthèse des caractéristiques de réponse

vraie d'une combinaison de différents outils de diagraphie élec-

trique centrés sur un trou de sondage dans une variété de con-

ditions de trous de sondage difficiles comprenant (1 ) la déter-

mination des valeurs d'impédance d'une formation terrestre pénétrée par un trou de sondage rempli d'une boue de forage de résistUvité (Rm), et (2 ) le traitement sélectif des valeurs d'impédances en tant qu'entrées d'impédances d'une matrice de façon à synthétiser le fonctionnement de différents outils centrés sur le trou pour un incrément de profondeur associé avec une

précision surprenante, dans lequel chacune des matrices d'impé-

dances est associée à une collection de matrices repérée par rap-

port à l'un d'une série d'incréments de balayage de profondeur finie en recouvrement de la formation mesurée le long du trou de sondage, chaque incrément d'analyse dépendant de la longueur L du réseau d'électrodes pour définir des marqueurs de profondeur peu profond et profond ainsi qu'étant repéré de façon centrale par rapport à la profondeur dans le trou de sondage d'un ensemble d'électrodes médian-central du réseau à l'instant du recueil de données, et fournit ainsi une indication vraie de la résistivité de la formation (Rt), même si la formation est espacée du trou de sondage par une zone envahie de résistivité (Rxo) d'étendue latérale inconnue due à l'invasion du filtrat de boue de forage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (i) Etalonner un réseau de M ensembles d'électrodes centres sur un trou d'écart incrémentiel égal entre électrodes "a" pour fournir des ensembles de facteurs d'étalonnage normalisés par

rapport à des motifs de tensions connus et à des réponses en cou-

rant associées dans une zone de résistivité connue de réponse, ces ensembles d'électrodes ayant un repère de numérotation connu ordonné de façon interne, ces ensembles de facteurs d'étalonnage étant chacun adressables en fonction des états du trou de sondage et comprenant des conditions difficiles de trou de sondage ainsi que par un type particulier de réseau focalisé par ordinateur de synthèse;

(ii) Positionner un réseau d'essai dans le trou de son-

dage, ce réseau comprenant M ensembles, mais les ensembles d'extrémités peu profond et profond comprenant chacun des élec- trodes de courant ainsi que des électrodes de mesure de potentiel et les ensembles intermédiaires comprenant chacun seulement une électrode de mesure de potentiel; et la profondeur absolue d'au moins un ensemble d'électrodes étant connue de façon continue par rapport à un niveau de référence de profondeur prédéterminée mesuré' à partir de la surface terrestre; (iii) Déplacer en continu le réseau le long du trou de sondage et injecter séquentiellement mais rapidement du courant à partir de la première et de l'autre des électrodes de courant des ensembles d'électrodes terminaux peu profond et profond, d'une valeur connue dans la boue de forage de résistivité (Rm) et la zone envahie de résistivité (Rxo), et par là dans la formation de résistivité (Rt); (iv) Pendant l'injection de courant en provenance de

l'une puis de l'autre des électrodes de courant, mesurer le poten-

tiel absolu de chaque électrode de potentiel ainsi que les différences de potentiel entre des paires adjacentes d'électrodes de potentiel d'une façon rapide, de sorte que les mesures de potentiel peuvent être repérées par rapport à des postes de

diagraphie communs d'une série de postes de diagraphie équidis-

tants situés le long du trou de sondage à une distance d'écart incrémentiel "a", o "a" est la distance entre des ensembles d'électrodes; (v) Calculer des valeurs d'impédance à partir des

valeurs mesurées de potentiel absolu et de potentiel de differen-

ces et de leurs courants d'injection associés, chaque valeur étant repérée par rapport à des numéros de repérage internes connus d'électrodes actives de courant et de potentiel utilisées pour les mesures; (vi) Re-repérer les valeurs d'impédances en entrées d'impédances d'une série de collections de matrices modifiées en recouvrement, chaque collection étant associée à un segment prédéterminé de la formation, égal en étendue verticale à M postes de diagraphie, et comprenant M x M1 entrées d'impédances, M étant le nombre le plus élevé de repères de numérotation des ensembles d'électrodes constituant le réseau et le rapport du nombre d'entrées d'impédances de différences par rapport aux entrées absolues étant d'environ M-l/1; (vii) Inverser chaque collection de matrices modifiées; (viii) Produire des paramètres de réponse focalisés par ordinateur en utilisant les motifs de tension similaires de l'étape (i); et (ix) Rechercher des ensembles de facteurs d'étalonnage

de l'étape (i), d'o il résulte que la condition de trou de son-

dage difficile peut être déduite même en présence de contrastes élevés de résistivité vraie par rapport à la résistivité de boue et indépendamment du fait que des ensembles de synthèse de motifs de potentiel ont été utilisés comme éléments d'initialisation des paramètres de réponse focalisés par ordinateur produits ultérieurement.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de M ensembles d'électrodes comprend les ensembles El, E2...EM et que leur ordre de repérage interne commence par l'ensemble E1 et se termine par l'ensemble EM, o E1 est l'ensemble le moins profond du réseau et EM est l'ensemble le plus profond par rapport à la surface de la terre, et en ce que les

ensembles E1 et EM comprennent des électrodes de courant.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur L du réseau comprenant les ensembles d'électrodes E1, E2...EM est la distance verticale séparant l'ensemble d'électrodes le moins profond E1 de l'ensemble le plus profond

EM le long du trou de sondage.

4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la longueur L du réseau définit également une zone de formation qui est associée -en profondeuraux entrées d'impédances calculées de

chaque matrice M! x 'I de l'étape (vi).

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les entrées de chaque matrice M x M comprennent M colonnes et M rangées d'entrées d'impédances dans lesquelles les colonnes sont

constituées d'entrées d'impédances absolues Z et d'entrées d'impé-

dances de différences modifiées L4Z, et en ce que les entrées d'impédances de différences modifiées aZ dans chaque colonne sont chacune associées Z une erofcndeur commune dans la formation associée a la profondeur instantanée de l'électrode de courant

d'extrémité activée tandis que les données sont recueillies.

; 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les colonnes de chaque matrice M x M sont associées à une électrode de potentiel dont le repère de numérotation interne change de façon connue de rangée à rangée le long de chaque colonne.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacune des rangées de chaque matrice M x M est associée à une électrode de potentiel dont le repère de numérotation interne change de façon connue de colonne à colonne le long de chaque rangée.

8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce

que M est égal à 5.

9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel les colonnes de la matrice 5 x 5 sont constituées d'entrées d'impédances absolues Z et d'entrées d'impédances de différences modifiées LEZ, caractérisé en ce que les colonnes sont munies d'un ordre de changement de numérotation connu qui commence par un et se termine par cinq et en ce que chacune des colonnes de la matrice comprend au moins une Électrode de courant d'extrémité ordonnée de façon interne connue, à partir d'o provient le courant d'alimentation par lequel chaque entrée d'impédance a été calculée, et les rangées de la matrice 5 x 5 sont munies d'un

ordre de changement de numérotation qui commence par un et se ter-

mine par cinq dans lequel chacune des cinq rangées comprend une électrode de courant d'ordre interne commun à partir de laquelle provient le courant d'alimentation par lequel chaque impédance

d'entrée a été déterminée.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les indices des entrées d'impédances absolues Z et les entrées d'impédances de différences 4Z de la matrice 5 x 5 pour les ensembles numérotés de façon interne E1, E2, E3...E5 sont selon l'ordre suivant: Zl,l(d5) Z2,1(d5) Z3, 1(d5) Z4,1(d5) Z5,1(d5) AZ2,1(d5) 4 Z5,l(d6) LZ4,1(d7) AZ3,1(d8) eZ2,1(d9) AZ3,1(d5) tZ2,1(d6) \Z5 1(d7) aZ4 j(d8) \Z4,1(d9) àZ(Sdl) =4Z4,1(d5) AZ3, 1(d6) 4Z2,1(d7) aZ5,1(d8) aZ4,1(d9) a Z5,1(d5) aZ4,1(d6) Z3,1(d7) aZ2, 1(d8) AZ5,1(d9) o d5, d6, d7, d8 et d9 sont la profondeur de l'électrode de

courant terminal activée quand les données sont recueillies.

11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel

lt'tape (i) est en outre caractérisée par la génération d'ensem-

bles de facteurs d'étalonnage pour différentes combinaisons de réseaux en supposant une configuration de réseaux comprenant M ensembles d'électrodes également espacés excités Far une succession

de motifs de tension différents, ainsi qu'en fonction de diffé-

rents contrastes de résistivité boue/formation.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape additionnelle consistant à mémoriser les facteurs d'étalonnage produits en fonction des contrastes de résistivité boue/formation et desdites différentes combinaisons de réseaux.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce

que le nombre maximum d'ensembles mémorisés de facteurs d'étalon-

nage est lié au nombre de combinaisons de réseaux différentes selon:

K = (M1-1)/2

o K est le nombre maximum d'ensembles mémorisés de facteurs

d'étalonnage par combinaison de réseaux.

14. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'étape (viii) comprend la multiplication de chaque ensemble de facteurs d'étalonnage de l'étape (i) de façon bi-univoque par des paramètres de réponse individuels de l'étape (vii) normalisés selon des configurations d'initialisation de tensions similaires

de l'étape (i) pour former une succession de valeurs de nor-

malisation et choisir à titre de meilleure adaptation une suc-

cession particulière qui contient des valeurs d'amplitude

essentiellement constante.

15. Procédé de synthèse des caractéristiques de réponse

vraie d'une combinaison de différents outils de diagraphie élec-

trique centrés sur un trou de sondage dans une variété de con-

ditions difficiles de trous de sondage comprenant (1 ) la détermination de valeurs d'impédance de chaque formation terrestre pénétrée par un trou de sondage rempli de boue de forage de résistivité (Rm) et (2 ) la manipulation sélective des valeurs d'impédance en tant qu'entrées d'impédances d'une matrice de façon à synthétiser le fonctionnement de différents outils centrés sur un trou pour un incrément de profondeur associé, avec une précision surprenante, comprenant: un procédé pour fournir lesdites entrées d'impédances pour une série de collections de matrices, chaque collection de matrices étant repérée par rapport à l'un d'une série d'incréments d'analyse de profondeurs finies en recouvrement de la formation mesurés le long du trou de sondage, chaque incrément d'analyse dépendant de la longueur L du réseau d'électrodes pour définir des marqueurs de profondeur peu profond et profond tout en étant repérés de façon centrale par rapport à la profondeur dans le trou de sondage d'un ensemble d'électrodes médian-central du réseau à

l'instant du recueil de données, et pour fournir ainsi une indica-

tion vraie de la résistivité de la formation (Rt) même si la forma-

tion est espacée du trou de sondage par une zone envahie de résis-

tivité (Rxo) d'étendue latérale inconnue due à une invasion du fil-

trat de Louc de forage dc scrte que la synth.-èse reut survenir indépen-

damment de l'ensemble de valeurs de potentiel ou de courant qui est ultérieurement utilisé comme élément d'initialisation de réponse, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (i) fixer rigidement un réseau d'ensembles d'électrodes centre sur le trou d'écart incrémentiel égal entre électrodes "a" à un câble de diagraphie, ces ensembles d'électrodes portant un repère de numérotation ordonné de façon interne connue, et des ensembles d'électrodes peu profond et profond comprenant chacun une électrode de courant d'extrémité et une électrode de potentiel d'extrémité, tous les ensembles d'électrodes intermédiaires comprenant seulement une électrode de mesure de potentiel; (ii) positionner le réseau d'ensembles d'électrodes dans le trou de sondage, la profondeur absolue d'au moins un ensemble d'électrodes étant connue de façon continue par rapport à un niveau;de référence de profondeur prédéterminée mesuré à partir de la surface terrestre; (iii) déplacer en continu le réseau le long du trou de sondage et injecter séquentiellement mais rapidement du courant à partir de la première et de l'autre des électrodes de courant des

ensembles d'électrodes peu profond et profond, d'une valeur con-

nue dans la boue de forage de résistivité (Rm) et dans la zone envahie de résistivité (Rxo), et de là dans la formation de résistivité (Rt); (iv) pendant l'injection de courant séquentielle mais

rapide en provenance des ensembles d'extrémité, mesurer le poten-

tiel absolu au niveau de chaque électrode de potentiel de tous les ensembles d'électrodes ainsi que les différences de potentiel

entre les paires adjacentes d'électrodes de potentiel si rapide-

ment que les mesures sont associées à une succession de postes de diagraphie équidistants situés le long du trou de sondage ayant une distance incrémentielle d'écart a, o a" est la distance entre les ensembles d'électrodes; (v) Calculer des valeurs d'impédance à partir des

valeurs mesurées de potentiel absolu et de potentiel de diffé-

rences et de leurs courants d'injection associés, chaque valeur

étant repérée par rapport à des numéros de repérage internes con-

nus d'électrodes actives de courant et de potentiel utilisées pour les mesures; (vi) Re-repèrer les valeurs d'impédances en entrées

d'impédances d'une série de collections de matrices en recouvre-

ment, chaque collection étant associée à un segment prédéterminé de la formation, égal en étendue verticale à M postes de diagraphie, et comprenant M x M entrées d'impédances, M étant le nombre le plus élevé de repères de numérotation des ensembles d'électrodes constituant le réseau et le rapport du nombre d'entrées d'impédances de différences par rapport aux entrées absolues étant d'environ M-1/1; d'o il résulte que chaque matrice M x M est étonnamment utile pour déduire la résistivité vraie de la formation même en présence de contrastes élevés entre la résistivité vraie et la résistivité de boue et indépendamment du fait que des ensembles de synthèse de potentiel ou des

ensembles de valeurs de courant sont ou non utilisés ultérieure-

ment comme éléments d'initialisation de réponse générés ensuite,de

réseaux d'outils de synthèse focalisés par ordinateur.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le réseau de M ensembles d'électrodes comprend les ensembles El, E2...EM et que leur ordre de repérage interne commence par

l'ensemble E1 et se termine par l'ensemble EM, o E1 est l'ensem-

ble le moins profond du réseau et EM est l'ensemble le plus pro-

fond par rapport à la surface de la terre, et en ce que les

ensembles E1 et EM comprennent des électrodes de courant.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la longueur L du réseau comprenant les ensembles d'électrodes El, E2...EM est la distance verticale séparant l'ensemble d'électrodes le moins profond E1 de l'ensemble le plus profond

EM4 le long du trou de sondage.

18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel la longueur L du réseau définit également une zone de formation qui est associée -en profondeuraux entrées d'impédances calculées de

chaque matrice M x M de l'étape (vi).

19. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que les entrées de chaque matrice M x M comprennent M colonnes et M rangées d'entrées d'impédances dans lesquelles les colonnes sont constituées d'entrées d'impédances absolues Z et d'eRtrées d'impédances de différences modifiéesûZ, et en ce que les entrées d'impédances de différences modifiées aZ dans chaque colonne sont chacune associées à une profcndeur ccmrune dans la fo:mation associée à la profondeur instantanée de l'électrode de courant

d'extrémité activée tandis que les données sont recueillies.

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que les colonnes de chaque matrice M x M sont associées à une électrode de potentiel dont le repère de numérotation interne change de façon connue de rangée à rangée le long de chaque colonne.

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que chacune des rangées de chaque matrice M x M est associée à une électrode de potentiel dont le repère de numérotation interne change de façon connue de colonne à colonne le long de chaque rangée.

22. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce

que M est égal à 5.

23. Procédé selon la revendication 22, dans lequel les colonnes de la matrice 5 x 5 sont constituées d'entrées d'impédances absolues Z et d'entrées d'impédances de différences modifiées &Z, caractérisé en ce que les colonnes sont munies d'un ordre de changement de numérotation connu qui commence par un et se termine par cinq et en ce que chacune des colonnes de la matrice comprend au moins une électrode de courant d'extrémité ordonnée de façon interne connue, a partir d'o provient le courant d'alimentation par lequel chaque entrée d'impédance a été calculée, et les rangées de la matrice 5 x 5 sont munies d'un

ordre de changement de numérotation qui commence par un et se ter-

mine par cinq dans lequel chacune des cinq rangées comprend une électrode de courant d'ordre interne commun à partir de laquelle provient le courant d'alimentation par lequel chaque impédance

d'entrée a été déterminée.

24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que les entrées d'impédance de la matrice 5 x 5 sont chacunes

identifiées par un premier indice associé à l'électrode de poten-

tiel de numéro interne a partir de quoi la valeur de potentiel absolu ou de potentiel de différence, par laquelle l'entrée d'impédance a été calculée, a été initialement associée, suivie d'une virgule et ensuite d'un second indice associé à l'électrode de courant médiane-centrale numérotée de façon interne à partir d'o provenait le courant d'excitation associé au calcul d'impédance.

25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que les indices des entrées d'impédances absolues Z et les entrées d'impédances de différences aZ de la matrice 5 x 5 pour les ensembles numérotés de façon interne E1, E2, E3.

E5 sont selon l'ordre suivant: Zl,l(d5) Z2,1(d5) Z3,1(d5) Z4,1(d5) Z5, 1(d5) AZ2,1(d5) eZ5,1(d6) 4Z4,1(d7) AZ3,1(d8) AZ2,1(d9) 6Z(Sdl) = 4Z3 1(d5) AZ2,1(d6) AZ5,1(d7) AZ4,1(d8) eZ4,1(d9) 6Z4,1(d5) 8Z3,1(d6) 4Z2, 1(d7) aZs51(d8) aZ4,1(d9) eZ5,1(d5) aZ4,1(d6) aZ3,1(d7) AZ2,1(d8) àZ5, 1(d9) o d5, d6, d7, d8 et d9 sont la profondeur de l'électrode de..CLMF: courant terminal activée quand les données sont recueillies.

26. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que les colonnes de la matrice M x M sont constituées d'entrées d'impédances absolues Z et d'entrées d'impédances de différences modifiées Z et en ce que les colonnes sont munies d'un ordre de numérotation croissant séquentiellement qui commence par 1 et se termine par M, o M est un nombre entier égal au nombre total

d'ensembles d'électrodes constituant le réseau, et en ce que cha-

cune des M colonnes de la matrice comprend au moins une électrode de courant ordonnée de façon interne d'o provient le courant d'excitation par lequel chaque entrée d'impédance Z a été calculée, et en ce que les rangées sont munies d'un ordre de numérotation croissant séquentiellement qui commence par 1 et se termine par M, chacune des colonnes comprenant une électrode de potentiel ordonnée de façon interne changeante d'o une valeur de potentiel absolu ou de potentiel de différence associée à chaque

impédance d'entrée Z a été déterminée.

27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que les entrées d'impédances Z sont chacune idrn-tifies Far un premier indice associé à l'électrode de potentiel numérotée de façon interne à partir de laquelle la valeur de potentiel absolu ou de potentiel de différence par laquelle l'entrée d'impédance a été calculée, a été initialement associée, suivie d'une virgule

puis d'un second indice associé à l'électrode de courant médiane-

centrale numérotée de façon interne à partir de laquelle provenait

le courant d'excitation pour le calcul d'impédances.