FR2611919A1 - Sonde de diagraphie equipee de patins de mesure a large champ d'observation angulaire - Google Patents

Sonde de diagraphie equipee de patins de mesure a large champ d'observation angulaire Download PDF

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Abstract

AFIN D'ACCROITRE LE CHAMP D'OBSERVATION ANGULAIRE D'UNE SONDE DE DIAGRAPHIE 10 UTILISABLE NOTAMMENT EN PENDAGEMETRIE, IL EST PROPOSE D'EQUIPER CETTE SONDE DE PATINS DE MESURE 14 FORMES CHACUN DE DEUX VOLETS INDEPENDANTS 14A, 14B. LES VOLETS D'UN MEME PATIN SONT ARTICULES SUR UN ELEMENT CENTRAL QUI EST MAINTENU EN PERMANENCE PARALLELE A L'AXE XX DU CORPS DE SONDE 12, ET ILS SONT APPLIQUES CONTRE LA PAROI D'UN FORAGE A PAR DES RESSORTS A LAMES 22. CHACUN DES VOLETS 14A, 14B PORTE UN RESEAU D'ELECTRODES 24. LES VOLETS 14A, 14B D'UN MEME PATIN DE MESURE ETANT DECALES CIRCONFERENTIELLEMENT L'UN PAR RAPPORT A L'AUTRE, LE CHAMP D'OBSERVATION ANGULAIRE EST ACCRU SANS QUE LE DIAMETRE DE LA SONDE APRES REPLI DES PATINS SOIT ARGUMENTE.

Description

SONDE DE DIAGRAPHIE EQUIPEE DE PATINS DE MESURE A LARGE CHAMP
D'OBSERVATION ANGULAIRE
DESCRIPTION
L'invention concerne une sonde de diagraphie destinée à
L'étude des formations géologiques traversées par un forage.
Pour comparer la résistivité en différents points de La paroi d'un forage, notamment pour la pendagemétrie, on introduit dans le forage une sonde équipée de patins de mesure munis sur Leurs faces externes d'électrodes ou de transducteurs destinés à être appliques contre la paroi. Cette sonde est suspendue à un c&ble qui assure également la transmission des signaux
électriques entre La sonde et un équipement de surface.
La mesure proprement dite s'effectue normalement lors de la remontée progressive de la sonde dans le forage. Les patins sont alors appliqués contre les parois du forage par des moyens
élastiques tels que des ressorts à lames.
Une sonde fonctionnant selon ce principe est décrite dans le document USA-4 614 250. Cette sonde comprend quatre patins de mesure réguLièrement répartis autour du corps de sonde,
chacun de ces patins étant rigide et réalisé en une seuLe pièce.
Par aiLLeurs, on connaÂt une sonde de diagraphie de ce type comprenant deux patins de mesure adjacents destinés à fournir une image des caractéristiques stratigraphiques des formations géologiques qu'ils traversent. A cet effet, ces deux patins sont équipés chacun d'un réseau d'électrodes réparties de teLle sorte que Le déplacement vertical de La sonde dans le forage permet d'obtenir une image complète sur la Largeur du réseau d'électrodes. Dans La zone balayée par chaque patin, on détecte ainsi des événements ayant sensiblement La taille des électrodes. Pour des raisons économiques, les sondes de diagraphie sont généralement conçues de façon à pouvoir être utilisées dans tous les forages existants, dont les diamètres varient en pratique entre 15,2 cm (6 pouces) et 50,8 cm (20 pouces). Le diamètre de ces sondes après repli des patins doit donc être légèrement inférieur au diamètre minimal d'un forage. En pratique, on impose à la sonde repliée un diamètre maximal d'environ 12,7 cm (5 pouces). En raison de cet impératif dimensionnel, Le champ d'observation angulaire d'une sonde du type décrit dans le document US-A- 4 614 250, équipée de deux patins adjacents portant chacun un réseau d'électrodes, est relativement étroit, môme pour un forage de diamètre peu important. En effet, les deux patins fournissent dans deux directions perpendiculaires deux images disjointes de largeur limitée à la largeur du réseau. En pratique, le champ d'observation de cette sonde est d'environ 22X dans un forage d'environ 20,3 cm de diamètre (8 pouces). Dans ces conditions, des informations de première importance pour l'exploitation du forage, telles que des singularités à caractère vertical ou subverticales des caractéristiques stratigraphiques des formations géologiques traversées, peuvent ne pas être détectées. Pour remédier à cet inconvénient, on procède souvent à plusieurs passes successives de la sonde dans un mime forage en décalant celle-ci angulairement autour de son axe d'une passe à l'autre. Cependant, cette opération permet rarement d'obtenir Le résultat recherché car les forages présentent le plus souvent une section elliptique qui tend à orienter la sonde selon une direction privilégiée qui reste la môme d'une passe à l'autre. De plus, la nécessité de procéder à plusieurs passes successives de la sonde dans un mime forage est pénalisante pour l'exploitant
car elle accroit d'autant la durée d'immobilisation du forage.
Une amélioration évidente des résultats serait obtenue en équipant une sonde de diagraphie de quatre patins munis d'un réseau d'électrode. Cependant, le champ d'observation angulaire resterait inférieur à 50% dans un forage d'environ 20,3 cm de
diamètre (8 pouces), ce qui est insuffisant.
L'invention a précisément pour objet une sonde de diagraphie équipée de patins d'un type nouveau permettant d'obtenir une image omnidirectionnelle des caractéristiques stratigraphiques des formations géologiques traversées par un forage sur un champ d'observation angulaire très accru par rapport aux sondes existantes, sans changer Le diamètre maximal
de la sonde après repli des patins.
A cet effet, il est proposé une sonde de diagraphie comprenant un corps de sonde allonge, des patins de mesure répartis autour du corps de sonde, des bras articulés reliant les patins au corps de sonde en maintenant Les patins parallèles à la direction Longitudinale du corps, et des moyens élastiques appliquant aux patins une force tendant à écarter ces derniers du corps de sonde. Conformément à l'invention, cette sonde est caractérisée en ce que chaque patin de mesure est constitué d'un élément central sur lequel s'articulent, parallèlement à la direction Longitudinale, deux volets latéraux de mesure disposés de part et d'autre de l'élément central et décalés l'un par rapport à l'autre selon ladite direction longitudinale, de manière à former deux séries adjacentes de volets, les volets de l'une des séries étant décalés circonférentiellement par rapport
aux volets de l'autre série.
Le champ d'observation angulaire d'une sonde ainsi réalisée atteint 100% dans un forage de diamètre inférieur ou égal à environ 17,8 cm de diamètre (7 pouces) et 88X dans un forage d'environ 20,3 cm de diamètre (8 pouces), sans qu'il soit
nécessaire de procéder à plusieurs passes.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, chacun des volets porte un réseau d'électrodes sur sa face extérieure, les réseaux des deux volets de chaque patin définissant deux zones d'observation angulaire décalées circonférentiellement L'une par rapport à l'autre et ne présentant pas de discontinuité entre elles. Un réseau
d'électrodes peut également être prévu sur l'élément central.
De préférence les moyens élastiques comprennent des
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ressorts à lames, une première extrémité de chaque ressort étant fixée sur le corps de sonde, la deuxième extrémité de ce ressort étant reliée aux deux volets de L'un des patins par des biellettes articulées. Une bonne application de chacun des voLets contre la paroi du forage est ainsi assurée Lors de La mesure. Afin de permettre aux volets de s'escamoter complètement lorsque la sonde est introduite dans le forage, la sonde peut également comprendre des moyens pour commander automatiquement Le repli des volets contre le corps de sonde, lorsque la distance séparant chaque patin du corps de sonde est inférieure à une valeur donnée, égale par exemple à environ
2,5 cm C1 pouce).
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, L'élément central de chaque patin est monté aux extrémités de deux bras articulés parallèles, supportés par le corps de sonde de façon à pouvoir pivoter autour de deux axes parallèles entre eux et orthogonaux à l'axe du corps de sonde, les moyens de commande de repli des patins agissant sur l'un de ces deux bras articulés. Deux modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure I est une vue en coupe verticale représentant de façon schématique une partie d'un forage dans lequel a été introduite une sonde de diagraphie conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en bout et schématique de La sonde représentant en trait plein les patins en position repliée, et ces patins étant également représentés en traits mixtes lorsqu'ils sont déployés dans un forage d'environ 17,8 cm de diamètre (7 pouces), - les figures 3a et 3b sont deux vues développées représentant respectivement les patins de la sonde lorsqu'ils sont repliés et lorsqu'ils sont déployés dans un forage d'environ 17,8 cm de diamètre (7 pouces),
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- La figure 4 est une vue en coupe partielle représentant à plus grande échelle La Liaison entre L'un des patins de mesure et Le corps de La sonde de la figure 1, ces différents éléments étant représentés en trait plein en position repliée et en traits mixtes dans Leur position déployée, - La figure 5 est une vue en bout, en coupe partielle, illustrant Le repli de l'un des patins contre Le corps de sonde, depuis la position déployée représentée en trait plein jusqu'à La position repliée représentée en traits mixtes, et - Les figures 6a et 6b sont des vues développées semblables aux figures 3a et 3b, illustrant un deuxième mode de
réalisation de la sonde selon l'invention.
Le figure 1 représente de façon schématique une partie d'un forage A tel qu'un forage pétrolier traversant des formations géologiques dont on désire obtenir une image selon un champ d'observation angulaire aussi grand que possible. Ce forage A peut être vertical, comme on l'a représenté sur la figure 1, ou présenter une inclinaison plus ou moins forte par rapport à La verticale. Dans ce forage A a été introduit un dispositif de pendagemétrie dont seule l'extrémité inférieure est représentée sur la figure 1. De façon classique, ce dispositif est suspendu à un câble (non représenté) relié à un équipement de surface (non représenté), Le cible assurant également la transmission des signaux électriques entre l'équipement de surface et le dispositif. Le dispositif de pendagemétrie se présente sous La forme d'un corps allonge, généralement de section circulaire, dont le diamètre approximativement constant n'excède pas dans sa partie La plus large environ 12,7 cm (5 pouces). Cette caractéristique permet d'introduire Le dispositif dans tous les forages existants, dont Les diamètres varient d'environ 15,2 cm
(6 pouces) à environ 50,8 cm (20 pouces).
Le dispositif de mesure est formé de différents étages superposes. Parmi ces étages se trouvent généralement, en partant du haut, un étage de télémétrie assurant l'interface entre le cable et un étage électronique, un étage d'inclinométrie (détermination de L'inclinaison et de l'orientation du dispositif par rapport à un référentiel terrestre, au moyen d'accéléromètres et de magnétomètres), L'étage électronique déjà cité (production de signaux d'excitation et de commande, en Liaison avec l'équipement de surface et traitement des signaux de mesure) et
une sonde de pendagemétrie.
L'invention concerne exclusivement la sonde, de sorte que seule cette sonde a été représentée sur la figure 1, o elle
est désignée de façon générale par la référence 10.
La sonde 10 comporte un corps de sonde 12, d'axe longitudinal XX', constituant la partie inférieure du corps allongé du dispositif de mesure. Dans le mode de réalisation des figures I à 5, le corps 12 de la sonde porte quatre patins de mesure 14 situés au même niveau et régulièrement répartis autour
de l'axe XX'.
Les patins 14 sont reliés au corps de sonde 12 de façon à pouvoir être escamotés contre une partie inférieure 12a, de diamètre réduit, de ce corps ou à être appliqués contre les parois du forage A. L'escamotage des patins permet à la sonde de satisfaire aux conditions de diamètre maximal imposées pour l'introduction du dispositif dans un forage de diamètre quelconque. Au contraire, l'application des patins de mesure contre les parois du forage est nécessaire à L'obtention de
mesures satisfaisantes.
Selon l'invention, chacun des patins 14 comprend deux volets de mesure indépendants constituant un volet supérieur 14a et un volet inférieur 14b. Les volets 14a et 14b d'un mume patin sont articulés sur un élément central, constitué par un axe commun 26 dans le mode de réalisation représenté sur Les figures
2 et 3.
Chacun des axes 26 portant les patins 14 est relié au corps de sonde 12 par deux bras articulés parallèles entre eux, constituant un bras supérieur 16 et un bras inférieur 18. Les bras 16 et 18 portant les axes 26 sont placés dans deux plans perpendiculaires entre eux passant par l'axe XX' du corps de sonde et disposés symétriquement par rapport à cet axe. Les axes 26 et les bras articulés 16 et 18 forment ainsi avec le corps de sonde 12 quatre paralllogrammes déformables permettant de maintenir en permanence les axes 26 parallèles à l'axe XX' du corps de sonde, quelle que soit la distance séparant les patins
du corps de sonde.
Le repli des patins contre la partie inférieure de petit diamètre 12a du corps de sonde est assuré par une centrale de commande hydraulique 20 logée dans la partie supérieure du corps 12. La centrale 20 agit sur l'extrémité supérieure des bras articulés 16 d'une manière qui sera décrite plus en détail ultérieurement.
On notera simplement à ce stade de La description que
l'action de la centrale 20 sur les bras supérieurs 16 est telle que ces bras sont couplés par paires diamétralement opposées, de telLe sorte que les bras 16 opposés sont toujours écartés de façon symétrique par rapport au corps de sonde. Au contraire, l'écartement des bras de l'une des paires est indépendant de L'écartement des bras de l'autre paire. Cet agencement permet aux patins de rester en contact avec les parois du forage, même dans le cas o ceLui-ci présente une section ovale, tout en assurant
un centrage du corps de sonde par rapport à ce forage.
La centrale hydraulique 20 peut notamment être réalisée de La manière décrite dans le document US-A-4 614 250. Pour plus
de détail, on se reportera donc à La description qui en est faite
dans ce document.
IL est à noter que la centrale 20 n'est pas essentielLe à l'invention. En effet, une sonde simplifiée peut être conçue de telle sorte que les patins soient maintenus repliés par un système du type verrou, ce système étant déverrouillé à distance
lorsque la sonde a été placée dans le forage.
L'application des patins 14 contre la surface de la paroi A du forage est assurée par des ressorts à lames 22
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interposés entre Le corps de sonde 12 et Les volets 14a et 14b constituant chacun des patins de mesure. L'extrémité supérieure
des ressorts 22 est fixée directement sur Le corps de sonde 12.
La Liaison entre l'extrémité inférieure de ces ressorts et chacune des paires de volets sera décrite en détail ultérieurement. Les ressorts 22 sont situés dans les mimes plans
que les bras 16 et 18.
L'utilisation des ressorts à Lames 22 permet d'appLiquer les patins 14 contre la paroi du forage avec une force de rappel sensiblement constante quelle que soit La distance séparant ces patins du corps de sonde. Les patins 14 diamétralement opposés étant disposés symétriquement par rapport à l'axe XX' du corps de sonde, on assure ainsi l'application des patins 14 contre la paroi du forage avec une force de rappel
pratiquement uniforme d'un patin à l'autre.
Chacun des volets de mesure 14a et 14b porte sur sa face extérieure un réseau d'électrodes ou de transducteurs 24 disposés de façon à fournir une image de la zone de la paroi du forage balayée par ce réseau lorsque les volets se déplacent à vitesse constante à l'intérieur de ce forage. La forme des électrodes et la configuration du réseau peuvent être
quelconques, à condition que ce résultat soit obtenu.
Ainsi, et uniquement à titre d'exemple, les électrodes 24 peuvent être circulaires et disposées en plusieurs rangées superposées, les électrodes des différentes rangées étant décalées angulairement les unes par rapport aux autres autour de
l'axe XX' de la sonde.
Lorsqu'elles sont en contact avec la paroi du forage, les électrodes permettent de mesurer la résistivité de la formation géologique située en regard du volet 14a ou 14b portant
ces électrodes.
Les liaisons électriques permettant d'alimenter les électrodes 24 à partir de l'étage électronique du dispositif de pendagemétrie, ainsi que les liaisons électriques par lesquelles les signaux délivrés par les électrodes sont transmis à ce mime
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étage électronique, sont réalisées de façon connue par un c blage reliant chacun des patins au corps de sonde, ce câblage pénétrant
dans les patins et dans le corps par des traversées étanches.
Une description plus détaillée des patins 14 va
maintenant itre faite en référence aux figures 2 et 3. La face extérieure de chacun des volets de mesure 14a et 14b portant les électrodes 24 présente, en section selon un plan perpendiculaire à l'axe XX' de la sonde, La forme d'un arc de cercle dont le rayon est choisi afin de permettre une bonne application de cette face contre la paroi du forage, quel que soit le diamètre de ce dernier. En pratique, ce rayon est généralement égal à la valeur moyenne du rayon des forages dans
lesquels la sonde peut être utilisée.
Comme le montrent bien les figures 2, 3a et 3b (voir notamment la position déployée représentée en traits mixtes sur la figure 2), les deux volets 14a et 14b de chacun des patins de mesure s'étendent respectivement de part et d'autre de leur axe d'articulation commun 26. De façon plus précise, tous les volets supérieurs 14a s'étendent dans une même direction circonférentielle (par exemple le sens inverse des aiguilles d'une montre lorsque la sonde est vue de dessous) et tous les volets inférieurs s'étendent dans la direction circonférentielle opposée (par exemple le sens des aiguilles d'une montre en vue de dessous). De plus, La longueur circonférentielle de tous les volets 14a et 14b est la même. Cette longueur est choisie aussi grande que possible afin que le balayage circonférentiel des
électrodes portées par chaque volet soit maximal.
La longueur circonférentielle des volets est cependant limitée par la nécessité de pouvoir les replier à l'intérieur d'un cercle n'excédant pas le diamètre maximal autorisé (généralement voisin de 12,7 cm). Dans cette position, représentée en traits pleins sur la figure 2, l'extrémité libre de chaque volet supérieur 14a vient affleurer l'extrémité du volet supérieur adjacent monté sur l'axe 26. De même, l'extrémité libre de chaque volet inférieur 14b vient alors affleurer
l'extrémité du volet inférieur adjacent monté sur L'axe 26.
Cet agencement est rendu possible par Le fait que les volets supérieurs 14a sont décalés parallèlement à L'axe XX' du corps de sonde, par rapport aux volets inférieurs 14b. PLus précisément, Les hauteurs des volets 14a et 14b étant Les mêmes, chacun des volets 14a est monté sur La moitié supérieure de L'axe de pivotement 26 correspondant, alors que le volet inférieur 14b
du même patin est monté sur la moitié inférieure de cet axe.
Les réseaux d'électrodes 24 de chacun des volets 14a et 14b d'un même patin de mesure définissent ainsi deux zones d'observation angulaire décalées circonférentiellement l'une par rapport à l'autre et ne présentant pas de discontinuité entre elles. Grâce à la configuration qui vient d'être décrite, chacun des patins de mesure 14 présente une zone d'observation angulaire pratiquement double de celle des patins fixes et en une seule pièce utilisés actuellement, sans que l'encombrement radial après repli des patins en soit augmenté. En effet, comme on l'a représenté sur la figure 3b et en traits mixtes sur la figure 2, lorsque les patins sont déployés, les volets 14a et 14b qui les constituent forment deux séries de volets décalées selon l'axe XX' l'une par rapport à l'autre, les volets de chaque série étant décalés angulairement autour de cet axe par rapport aux volets de l'autre série. Au contraire, lorsque les patins sont repliés (figure 3a et trait plein sur la figure 2), les volets supérieur 14a et inférieur 14b de deux patins de mesure 14 adjacents occupent pratiquement le mime secteur angulaire autour de L'axe XX'. Ainsi, le champ d'observation angulaire de la sonde de diagraphie selon l'invention est de 100% lorsque le diamètre du forage est d'environ 17,8 cm (7 pouces), comme l'illustre la figure 3b et, en traits mixtes, la figure 2. Un recouvrement de la mesure, atteignant 42% lorsque la sonde est fermée, est même obtenu pour des forages de diamètre inférieur. De plus, le champ
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d'observation angulaire reste très éLevé pour des forages de plus grand diamètre. Par exemple, il atteint 88% pour un forage
d'environ 20,3 cm de diamètre (8 pouces).
De plus, le fait que Les deux volets 14a et 14b formant chacun des patins de mesure de la sonde soient articulés librement autour de l'axe 26 correspondant permet à ces patins de s'adapter automatiquement à la courbure du forage. Une bonne application des patins sur la paroi du forage garantissant la
qualité de la mesure est ainsi assurée.
Une description plus détaillée du montage des patins 14
sur le corps de sode 12 va maintenant Itre faite en référence
aux figures 4 et 5.
Les extrémités de chacun des axes de pivotement 26 sont fixées respectivement sur un support -supérieur 28 et sur un
support inférieur 30.
Chacun des supports 28 est articulé à l'extrémité du bras supérieur 16 par un axe 32 orthogonal à l'axe XX' du corps de sonde 12. L'extrémité opposée du bras supérieur 16 est montée de façon pivotante sur le corps de sonde 12 par un axe 34 (figure
5) parallèle à l'axe d'articulation 32 de ce bras.
De façon comparable, chacun des supports inférieurs 30 est articulé à l'extrémité du bras inférieur 18 correspondant par un axe 36 orthogonal à l'axe XX' du corps de sonde et parallèle à
l'axe d'articulation 32 du bras supérieur 16 correspondant.
L'extrémité opposée du bras 18 est articulée sur le corps de sonde par un axe (non représenté) parallèle à l'axe
d'articulation 36 de ce bras.
Les axes d'articulation des bras 16 et 18 portant un môme patin 14,sur le corps de sonde 12 et sur l'axe de pivotement 26 correspondant,sont disposés de telle sorte que les bras 16 et 18 forment avec le corps 12 et l'axe 26 un parallélogramme déformable. De cette manière, chacun des axes 26 reste
constamment parallèle à l'axe XX' du corps de sonde.
Comme on l'a mentionné précédemment, le repli des patins dans leur position escamotée est commandé par la centrale hydraulique 20 Logée dans le corps de sonde. L'actionnement de cette centrale hydraulique a pour effet de déplacer selon l'axe XX' du corps de sonde deux tiges de commande 40a et 40b (figure ) imbriquées l'une dans l'autre et logées dans ce corps 12. Ces tiges 40a et 40b commandent indépendamment le pivptement de chacune des paires de bras supérieurs 16 diamétralement opposé s,
autour de leurs axes 34.
Un exemple de coopération possible entre les tiges 40a et 40b et chacune des paires de bras opposés 16 a été décrit en détail dans le document USA-4 614 250. Cette partie de la sonde est classique et ne fait pas partie de l'invention. Elle ne sera
donc pas décrite en détail.
On rappellera simplement que dans l'exemple de réalisation décrit dans le document précité, chacune des tiges 40a et 40b présente deux tétons diamétralement opposés, désignés respectivement par les références 42a et 42b sur la figure 5. Ces tétons 42a et 42b sont orientés radialement par rapport à l'axe XX' du corps de sonde et pénètrent dans des rainures 44 orientées perpendiculairement à cet axe XX' et formées dans chacun des bras supérieurs 16. De façon plus précise, chacun des bras 16 présente en section la forme d'un U et chacune des fentes est formée sur
la face interne d'un prolongement de l'une des branches du U au-
delà de l'axe d'articulation 34.
Grâce à l'agencement qui vient d'être décrit, on comprend que le déplacement de chacune des tiges 40a et 40b parallèlement à l'axe XX' a pour effet de faire pivoter la paire
de bras 16 qui lui correspond autour des axes 34.
Comme on l'a mentionné précédemment, l'application des patins contre la paroi est assurée par des ressorts à lames 22 dont une extrémité est fixée sur le corps de sonde 12. Comme l'illustrent en particulier les figures 4 et 5, chacun des ressorts à lames 22 agit indépendamment sur les deux volets 14a et 14b du patin de mesure correspondant par l'intermédiaire de
deux biellettes 46a et 46b.
De façon plus précise, l'extrémité libre du ressort à lame 22 porte un embout 47 articulé par un axe 48 orthogonal à l'axe XX' du corps de sonde sur une pièce intermédiaire 50. Une première extrémité de chacune des bieLLettes 46a et 46b est montée pivotante sur cette pièce 50 par des axes 52a et 52b orientés paraLLèlement à l'axe XX' du corps de sonde. Les extrémités opposées des bieLLettes 46a et 46b sont reliées respectivement aux volets 14a et 14b par des axes 54a et 54b
orientés également parallèlement à l'axe XX'.
De cette manière, chacun des ressorts à lames 22 applique indépendamment sur chacun des volets 14a et 14b constituant le patin de mesure correspondant, une force de rappel tendant à écarter ces volets du corps de sonde et à les appliquer
contre la paroi du forage.
Lorsque le repli des voLets contre la partie de petit diamètre du corps de sonde est commandé par la centrale hydraulique 20 à l'encontre de cette force de rappeL, les volets 14a et 14b de chacun des patins de mesure restent normalement déployés sous l'effet du pivotement de ces volets autour de l'axe 26 résultant de l'action du ressort à lames 22. Afin d'assurer le repli complet des volets, il est donc souhaitable de prévoir des
moyens de repli particuliers qui vont maintenant être décrits.
Dans L'exemple de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, ces moyens de repli comprennent, pour chacun des patins de mesure 14, un ergot 56 de commande de repli. Cet ergot 56 est solidarisé de l'embout 47 fixé à l'extrémité libre du ressort à
lames 22 correspondant.
Lors du repli des patins, chacun des ergots.56 vient en appui contre un doigt 58 formé sur l'un des volets 14a et 14b du patin correspondant (le volet 14b sur la figure 5). Ce doigt 58 fait sailLie à l'extrémité circonférentielle du volet située du c8té de l'axe d'articuLation 26, par rapport à l'axe 54b par
lequel la biellette 46b agit sur ce volet.
Sous l'effet de la venue en contact des ergots 56 sur Les doigts 58 au cours de l'escamotage des patins, les volets 14b pivotent autour des axes 26, pour se rabattre contre la partie 12a du corps de sonde. Un mouvement analogue des volets 14a est obtenu grice à La liaison de ces volets avec les volets 14b réalisée par les biellettes 46a et 46b et la pièce intermédiaire 50. La distance entre les axes de pivotement 26 des patins et l'axe XX' du corps de sonde pour laquelle les ergots 56 viennent en contact avec les doigts 58 est choisie de telle sorte qu'un repli total des volets soit obtenu lorsque la distance
entre les axes 26 et l'axe XX' est minimale.
Comme l'illustre la figure 5, deux phases doivent donc
être distinguées lors du repli des patins.
Dans une première phase au cours de laquelle les ergots 56 restent éloignés des doigts 58, la distance séparant les axes 26 de l'axe XX' du corps de sonde diminue sans qu'aucun pivotement des volets 14a et 14b autour des axes 26 ne se produise. Les volets sont alors écartés du corps de sonde sous l'action des ressorts à lames 22. Cette phase correspond au
déplacement D sur la figure 5.
Dans une deuxième phase du repli des patins, les axes 26 continuent à se rapprocher du corps de sonde sous l'action de la centrale de commande hydraulique 20, comme on l'a illustré en D' sur la figure 5. Cependant,les ergots 56 sont alors en appui sur les doigts 58, de sorte que les volets 14a et 14b pivotent autour de leurs axes 26 pour se rabattre contre la partie 12a du corps de sonde, comme on l'a décrit précédemment. Ce pivotement
est schématisé par les flèches F sur la figure 5.
En pratique, le déplacement D' correspond par exemple à environ 2,5 cm (1 pouce). En d'autres termes, si le diamètre de la sonde après repli des patins est d'environ 12,7 cm (5 pouces), la deuxième phase du repli des patins débute lorsque ceux-ci sont
inscrits dans un diamètre d'environ 17,8 cm (7 pouces).
La description qui vient d'Itre faite en référence aux
figures 1 à 5 concerne un mode de réalisation dans lequel la sonde comprend quatre patins de mesure 14 formés chacun de deux volets 14a, 14b articulés sur un axe commun 26. Cette réalisation ne doit cependant pas être considérée comme limitative, aussi bien en ce qui concerne le nombre des patins 14 qu'en ce qui concerne la réalisation de la pièce intermédiaire supportant les
deux volets de chaque patin.
Cette remarque est illustrée par les figures 6a et 6b, qui sont des vues développées représentant un autre mode de réalisation de la sonde selon l'invention, les patins étant respectivement en position repliée et en position déployée. Pour simplifier, les éléments analogues à ceux du mode de réalisation des figures 1 à 5 sont désignés par les mêmes références
numériques, augmentées de 100.
Sur les figures 6a et 6b, on voit que la sonde ne comprend que trois patins de mesure 114. Conformément à l'invention, chacun de ces patins 114 comprend deux volets de
mesure 114a et 114b, ainsi qu'un élément central 126.
Les volets 114a et 114b présentent une configuration et une disposition relative- analogues à celles des volets 14a et 14b du mode de réalisation des figures 1 à 5. Il en est de mime pour
les réseaux d'électrodes 124 portés par ces volets.
En revanche, l'élément central n'est pas constitué ici par un axe commun sur Lequel s'articulent les volets, mais par
une pièce 126 présentant une certaine largeur circonférentielle.
Par conséquent, l'articulation des volets 114a et 114b sur cette pièce 126 s'effectue autour de deux axes ou charnières parallèles, représentés schématiquement en 126a et 126b. Comme l'axe 26 dans le mode de réalisation précédent, ces charnières 126a et 126b sont maintenues constamment parallèles à L'axe longitudinal du corps de sonde par les bras supportant les patins. Les figures 6a et 6b montrent que, dans ce mode de réalisation, la largeur circonférentielle de la pièce 126 permet de placer sur la face extérieure de cette pièce deux jeux d'électrodes 124 identiques aux électrodes portées par les volets
114a et 114b et disposées dans le prolongement de ces électrodes.
L'articulation des pièces 126 sur les bras 116 et 118 s'effectue de la même manière que dans Le mode de réalisation décrit précédemment. En revanche, les extrémités des ressorts à lames (non représentés) assurant le déploiement des patins 114 peuvent être fixées directement sur les pièces 126. Le déploiement des volets 114a et 114b peut être commandé par exemple par des ressorts de torsion montés sur les charnières
126a et 126b.
Pour assurer le repli automatique des volets contre Le corps de sonde lorsque la distance séparant les pièces 126 du corps de sonde devient inférieure à une valeur donnée, on peut alors avoir recours à des ergots fixes, portés par le corps de sonde, venant en appui contre des languettes prolongeant les
volets 114a et 114b au-delà de leurs charnières 126a et 126b.
La comparaison des figures 6a et 6b fait apparaître que ce deuxième mode de réalisation procure les mêmes avantages que
le précédent.
De façon plus précise, on voit sur la figure 6a que l'encombrement de la sonde repliée reste inchangé par rapport à celui des sondes existantes. Cependant, comme l'illustre la figure 6b, la sonde déployée permet d'obtenir une image panoramique sur un champ d'observation angulaire très important atteignant 100% pour un forage de diamètre inférieur ou égal à
environ 17,8 cm (7 pouces).
La description qui précède fait apparaître clairement
qu'une sonde de mesure conforme à l'invention permet en une seule passe un champ d'observation angulaire des parois d'un forage très sensiblement accrue par rapport aux sondes existantes. De plus, les deux séries de volets de mesure constituées par les volets supérieurs 14a et par les volets inférieurs 14b sont immédiatement adjacentes, de sorte qu'on n'a pas à craindre une rotation de la sonde autour de son axe entre les passages des
électrodes associés à ces deux séries de volets.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemple mais
en couvre toutes les variantes.
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Ainsi, les ressorts à Lames appliquant Les patins contre les parois du forage pourraient être constitués par des
moyens élastiques d'un type différent.
Dans le cas o l'on utilise des ressorts à lames, on a vu que La liaison entre ces ressorts et les patins peut être assurée de différentes manières. Dans une autre variante de réalisation, non représentée, des pièces analogues aux pièces 50 des figures 4 et 5 comportent deux tiges cylindriques paralLèles à l'axe du corps de sonde et logées dans des rainures en T formées sur les faces internes des volets, selon une direction circonférentielle. En variante, les moyens permettant de commander le repLi des volets contre le corps de sonde à la fin de L'escamotage des patins peuvent être supprimés, si l'encombrement
de La sonde repliée est acceptable en l'absence de tels moyens.
Ces moyens de commande de repli peuvent aussi avoir une
structure différente de l'ensemble ergots 56-doigts 58 décrit.
Ils peuvent notamment comprendre des ergots formés sur les embouts 47 et agissant en un point quelconque d'une partie des volets située du c8té des axes de pivotement 26, par rapport aux axes d'articulation 54a et 54b des biellettes sur les volets. Les ergots peuvent aussi être formés directement sur le corps de sonde. Enfin, dans un mode de réalisation non représenté, chaque patin comprend deux volets articulés par un axe commun sur un éLément central servant de support mécanique aux volets. Cet élément central est articulé aux extrémités des bras, de la mime
manière que dans Les modes de réalisation décrits précédemment.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Sonde de diagraphie comprenant un corps de sonde (12) allongé, des patins de mesure (14, 114) répartis autour du corps de sonde, des bras articulés (16, 18; 116, 118) reliant Les patins au corps de sonde en maintenant les patins parallèles à la direction longitudinale du corps, et des moyens élastiques (22) appliquant aux patins une force tendant à écarter ces derniers du corps de sonde, caractérisée en ce que chaque patin de mesure est constitué d'un élément central (26, 126) sur lequel s'articulent, parallèlement à La direction Longitudinale, deux volets latéraux de mesure (14a, 14b; 114a, 114b) disposés de part et d'autre de l'élément central et décalésl'un par rapport à l'autre selon ladite direction longitudinale, de manière à former deux séries adjacentes de volets, les volets (14a, 114a) de l'une des séries étant décalés circonférentiellement par rapport aux
volets (14b, 114b) de l'autre série.
2. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des volets (14a, 14b; 114a, 114b) porte un réseau d'électrodes (24, 124) sur sa face extérieure, les réseaux des deux volets de chaque patin définissant deux zones d'observation angulaire décalées circonférentiellement l'une par rapport à
l'autre et ne présentant pas de discontinuité entre elles.
3. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1
et 2, caractérisée en ce que l'élément central (126) porte un
réseau d'électrodes (124) sur sa face extérieure.
4. Sonde selon la revendication 3, caractérisée en ce que les volets latéraux (114a, 114b) s'articulent autour de charnières respectivement disposées de part et d'autre de
l'élément central (126).
5. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 et
2, caractérisée en ce que les deux volets latéraux de mesure (14a, 14b) s'articulent autour d'un axe d'articulation commun (26).
6. Sonde selon La revendication 5, caractérisée en ce que l'élément central est constitué par L'axe d'articulation
commun (26).
7. Sonde selon L'une quelconque des revendications 1 à
6, caractérisée en ce que les moyens élastiques comprennent des ressorts à lames (22), une première extrémité de chaque ressort étant fixée sur le corps de sonde (12), La deuxième extrémité de ce ressort étant reliée aux deux voLets (14a, 14b) de L'un des
patins par des bieLlettes articulées (46a, 46b).
8. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à
7, caractérisée en ce que La sonde comprend de plus des moyens (56) pour commander automatiquement Le repli des voLets (14a, 14b) contre Le corps de sonde (12), Lorsque La distance séparant Les patins (14a, 14b) du corps de sonde (10) est inférieure à une
valeur donnée.
9. Sonde selon L'une queLconque des revendications 1 à
8, caractérisée en ce que L'élément central (26, 126) de chaque patin (14, 114) est monté aux extrémités de deux bras articulés (16, 18), paralLèLes et de même Longueur, supportés par Le corps de sonde (12) de façon à pouvoir pivoter autour de deux axes (34, 38) parallèles entre eux et orthogonaux à L'axe du corps de sonde.
10. Sonde selon L'une queLconque des revendications 1 à
9, caractérisée en ce que La sonde comprend de plus des moyens (20) de commande de repli des patins (14) contre Le corps de sonde (12) agissant à l'encontre de la force exercée par les
moyens élastiques (22).
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