FR2693002A1 - Procédé et dispositif pour déterminer les caractéristiques physiques d'un écoulement d'eau. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour l'étude d'un écoulement d'eau le long d'un puits, à partir d'un spectre général g(t) de nombres de gammas détectés en une zone de détection, pendant un durée donnée de détection, en fonction du temps, lesdits gammas résultant de l'activation d'atomes d'oxygène par des neutrons émis par une source. Le procédé selon l'invention comprend les étapes consistant à: - extraire dudit spectre général g(t) un spectre particulier f(t) représentatif dudit écoulement; - multiplier ledit spectre particulier f(t) par une fonction h(t) représentative d'une part de la décroissance temporelle de l'émission des gammas, et d'autre part du temps de passage des atomes d'oxygène devant la source et dans la zone de détection; - intégrer le produit f(t) h(t) dans le temps entre deux instants t1 et t2 appartenant à ladite durée de détection, le résultat de ladite intégration contenant de l'information relative à la qualité d'écoulement d'eau.
Description
Procédé et dispositif pour déterminer les caractéristiques
iphysiaues d'un écoulement d'eau.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer les caractéristiques physiques d'un écoulement d'eau, et plus particulièrement le débit d'un écoulement d'eau auquel il n'est pas possible d'accéder directement, comme par exemple dans une conduite, ou un écoulement d'eau provenant d'un puits destiné à la
production d'hydrocarbures.
La présente invention peut avantageusement être appliquée au domaine de l'exploitation de puits d'hydrocarbures, faisant appel, soit aux techniques de diagraphie de production (en langue anglaise "logging"), destinées à l'étude des puits de production d'hydrocarbures, soit aux techniques d'injection de puits, en vue de déterminer
l'étanchéité de tels puits.
La présente invention permet d'obtenir des informations qualitatives et/ou quantitatives relatives à un écoulement d'eau, soit dans le puits (que ce soit à l'intérieur de la conduite de production ou à l'extérieur de cette dernière), soit à la surface dans une conduite reliant le puits à un réservoir de stockage et véhiculant un mélange d'eau et
d'hydrocarbures (plus éventuellement un gaz).
Dans le domaine des techniques de diagraphie de puits (logging), afin de consolider un puits, on dispose une conduite métalliqueappelée tubage (dénommée en anglais "casing") à l'intérieur du puits, et du ciment est injecté dans l'espace annulaire entre la formation terrestre entourant le puits et le tubage Des perforations sont ensuite faites au travers du tubage et du ciment, au niveau de la zone des formations terrestres susceptibles de produire des hydrocarbures, en vue de permettre aux hydrocarbures de s'écouler vers la surface, au travers d'une colonne de production préalablement disposée à
l'intérieur du tubage et coaxialement à ce dernier.
Il est de la plus haute importance -de connaître les zones d'entrée et de sortie de fluide depuis et vers le puits, ainsi que de s'assurer de l'étanchéité de l'espace
annulaire rempli de ciment entre le casing et la formation.
Cependant, les formations terrestres contiennent d'autres fluides que des hydrocarbures, notamment de l'eau et quelquefois du gaz Or, les propriétaires-exploitants de puits d'hydrocarbures sont intéressés par la production d'hydrocarbures, et éventuellement de gaz, la production d'eau constituant une gêne et une perte sur le plan de l'exploitation Cependant, il arrive relativement fréquemment que des écoulements d'eau indésirables, apparaissent dans le ciment, suivant une direction longitudinale parallèle au puits, entre le casing et la formation Ce phénomène met en communication, de façon inopportune, des formations disposées à différentes profondeurs, c'est-à-dire à différentes pressions, et ainsi permet à l'eau provenant d'une première formation de se mélanger avec les hydrocarbures provenant d'une autre
formation, située à une autre profondeur dans le puits.
L'invention peut être également mise en oeuvre dans le cadre de puits de production, et plus particulièrement dans les puits dits "d'injection" qui regroupent différentes familles de puits Dans une première famille, on injecte un fluide à haute pression dans un premier puits afin de provoquer le déplacement des hydrocarbures dans les formations terrestres vers un second puits, voisin du premier, et qui devient le puits de production Une seconde famille de puits d'injection est destinée à recevoir, en vue de leur stockage, soit des fluides résultant de la production d'hydrocarbures, telle que de l'eau salée, soit des déchets liquides Dans ces deux familles de puits d'injection, il est important de s'assurer de l'étanchéité de tels puits, afin d'empêcher que les fluides qui sont injectés contaminent les sources souterraines d'eau potable (nappe phréatique) Une telle contamination est généralement due à des fractures ou passages dans la partie annulaire remplie de ciment et/ou dans la formation à proximité de la paroi du puits Les puits d'injection sont généralement soumis à cet effet, à des analyses, préalablement à l'injection, et de plus à des visites de
vérification périodiques.
L'invention peut également être appliquée à la détermination de la quantité d'eau s'écoulant dans une
conduite véhiculant un mélange d'eau et d'hydrocarbures.
Tel est le cas par exemple d'une conduite débouchant d'un puits de production d'hydrocarbures et acheminant des hydrocarbures (éventuellement mélangé à de l'eau) vers un réservoir de stockage L'exploitant du puits a donc tout intérêt à s'assurer que le fluide sortant du puits est bien constitué en totalité d'hydrocarbures, et dans la négative,
de connaître la quantité d'eau mélangée à l'hydrocarbure.
Ainsi, on comprend de ce qui précède que l'invention est avantageusement applicable à la détermination d'informations relatives à un écoulement d'eau, lorsque l'écoulement a lieu dans des conditions physiques rendant une mesure directe impossible, comme dans un puits d'hydrocarbures ou dans une conduite véhiculant un mélange
eau et hydrocarbures dans des proportions indéterminées.
Parmi les différentes méthodes qui ont été proposées jusqu'à ce jour, pour détecter et déterminer les caractéristiques d'un écoulement d'eau dans un puits, que ce soit à l'intérieur du tubage ou entre ce dernier et la formation, la méthode nucléaire basée sur l'activation de l'oxygène semble prometteuse Cette méthode est connue depuis au moins 1967 dans son application aux diagraphies de puits de pétrole, comme en témoigne l'article "Advances In Nuclear Production Logging par P A WICHMANN et al, Transaction SPWLA ( 1967) La méthode est mise en oeuvre à l'aide d'un outil ou sonde comprenant une source nucléaire susceptible d'émettre des neutrons de haute énergie et un détecteur de rayonnement gamma Les neutrons émis par la source présentent une énergie telle qu'ils interagissent avec les atomes d'oxygène dans l'eau de façon à activer ces derniers, c'est-à-dire à les transmuter sous la forme d'azote N 16 instable Les atomes d'azote N 16 reviennent,
selon une loi exponentielle dans le temps, avec une demi-
vie de 7,13 secondes, à un état stable sous forme d'oxygène 016, qui va émettre des rayonnements gamma de 6,13 Mev et 7,12 Mev Cette réaction d'activation est également connue comme la réaction 016 (n,p)N 16 Le nombre de coups-dans le détecteur de rayonnement gamma (correspondant au nombre de gammas détectés) est proportionnel à la quantité totale
d'oxygène présente autour de la sonde, donc au débit d'eau.
Diverses tentatives ont été faites pour mettre en oeuvre des méthodes et réaliser des sondes opérationnelles, susceptibles d'être utilisées dans des puits d'hydrocarbures La plupart de ces méthodes reposent sur le rapport du nombre de gamma détectés par deux détecteurs de rayonnement gamma, longitudinalement espacés par rapport à
la source de neutrons.
Cependant, ces méthodes connues reposant sur deux
détecteurs, présentent des inconvénients.
Les mesures, requièrent des temps de mesure très longs dans le puits, jusqu'à plusieurs minutes; or le temps est un facteur extrêmement important dans le domaine de l'exploitation de puits d'hydrocarbures, pour des raisons pécuniaires Par ailleurs, ces mesures ne permettent d'obtenir que la vitesse moyenne de l'écoulement d'eau et non pas le débit massique De plus, ces méthodes nécessitent une calibration préliminaire, même pour la simple détermination de la vitesse de l'écoulement d'eau; en d'autres termes, on mesure la réponse à des conditions extérieures données de l'outil, c'est-à-dire différentes vitesses d'écoulement, débits et distances radiales de l'écoulement, afin d'obtenir un jeu de signaux de référence; ces mesures de référence, qui sont supposées correspondre à l'oxygène "stationnaire" par opposition à l'oxygène mobile représentatif de l'écoulement lui-même, sont ensuite soustraites des mesures réelles; la calibration peut être effectuée soit à l'aide d'un équipement de laboratoire spécialement construit à cet effet, soit dans une partie du puits supposée libre de tout écoulement d'eau mais cependant présentant des caractéristiques identiques à celles des parties du puits objet de l'inspection Cependant, l'opération de calibration nécessite beaucoup de temps et est donc coûteuse De plus, lorsqu'elle est effectuée dans le puits, elle présente une fiabilité relativement limitée puisque il n'y a aucun moyen de s'assurer que la région choisie comme référence est effectivement représentative et libre de tout écoulement d'eau Enfin, les méthodes connues présentent des limitations quant à la gamme de vitesses de l'écoulement susceptible d'être détecté avec précision, et plus particulièrement pour les vitesses relativement faibles, en dessous par exemple de 0,016 mètre par seconde ( 3 pied par minute) Ceci résulte en partie des limitations découlant de la calibration décrite précédemment Ceci est d'autant plus désavantageux que les vitesses d'écoulement d'eau généralement rencontrée dans le puits sont souvent faibles, c'est-à-dire de l'ordre de ou inférieure à 0,016
mètre par seconde.
En outre, la méthode par activation de l'oxygène soulève une autre difficulté Les neutrons émis interagissent et donc activent tous les atomes d'oxygène présents autour de l'outil, c'est-à-dire "l'oxygène mobile" et "l'oxygène stationnaire" L'oxygène stationnaire se trouve principalement dans la formation terrestre et dans le ciment L'oxygène mobile est l'oxygène présent dans les fluides s'écoulant vers le bas ou vers le haut suivant la direction du puits Il est donc important de dissocier l'oxygène stationnaire de l'oxygène mobile, ce dernier étant le seul présentant un intérêt, puisque représentatif de l'écoulement d'eau. Des variantes de méthodes reposant sur l'activation de l'oxygène font appel à un seul détecteur, et reposent sur l'adaptation de la vitesse de déplacement de la sonde en fonction de la vitesse de l'écoulement d'eau, comme décrit par exemple dans l'article "Examples of détection of water flow by oxygen activation on pulsed neutrons logs" par W.H M De Rosset dans l'article CCC de SPWLA 27 Symposium Annuel de Logging, 9-13 Juin 1986 Cependant, cette méthode repose sur la connaissance préliminaire ou estimée de la vitesse de l'écoulement d'eau, et est de plus sensible à
l'espacement entre la source et le détecteur.
On connaît également, par la demande de brevet européen EP nô 421 844, ayant pour titre "Nuclear oxygen activation method and apparatus for detecting and quantifying water flow", une méthode et une sonde basées sur l'activation de l'oxygène, et visant à permettre la détermination de la vitesse d'un écoulement d'eau Selon la méthode décrite dans cette demande de brevet européen, à partir d'une représentation (de préférence graphique) du nombre de gammas détectés (ou du taux de comptage) en fonction du temps, on extrait une relation représentative de l'écoulement (oxygène mobile) Une caractéristique de cette relation permet, de façon simple, d'obtenir la vitesse de l'écoulement d'eau Il est prévu également de soustraire de la mesure, les comptes de rayonnement gamma constituant le bruit de fond" et composés principalement de rayons gamma produits par les éléments radioactifs présents dans le ciment et dans la formation terrestre En fonction de la durée d'émission de neutrons, ou durée d'irradiation et de la distance du détecteur à la source de neutrons, la
représentation graphique prend des formes différentes.
Cependant, la partie de la courbe représentative de l'écoulement est identifiable sur l'ensemble de la courbe
et peut être déduite de cette dernière.
La méthode proposée dans cette demande de brevet européen donne satisfaction Cependant, bien qu'il soit utile de connaître la vitesse de l'écoulement d'eau, l'information la plus recherchée en général est la quantité d'eau s'écoulant; à cet égard, le débit constitue un paramètre de choix La méthode décrite dans la demande de brevet européen mentionnée ci-dessus offre la détermination du débit massique de l'écoulement, à l'aide d'une formule faisant intervenir la vitesse de l'écoulement, mesurée par la méthode précédemment mentionnée Bien que constituant un complément d'information utile sur l'écoulement, la méthode proposée pour la détermination du débit présente certaines limites En effet, le débit repose entre autres paramètres, sur la vitesse qui est en fait une vitesse moyenne susceptible de constituer dans certains cas une approximation De plus, la mesure de la vitesse présente une précision relativement faible, pour les vitesses élevées (supérieures à 50 m/s) et faibles (inférieures à 0,01 m/s) Alternativement, il est proposé dans cette demande de brevet européen, une autre méthode pour la détermination du débit massique de l'écoulement, reposant sur l'établissement préliminaire d'une courbe de référence du taux de comptage de rayonnement gamma en fonction du débit Cette courbe de référence est établie avant la
mesure, dans une installation de laboratoire par exemple.
Ensuite, lors de la mesure réelle, on détermine le nombre total de rayonnements gamma représentatifs de l'écoulement, à partir de la courbe caractéristique de l'écoulement (nombre de gamma en fonction du temps) Le débit massique recherché est celui correspondant, sur la courbe de référence, au nombre de coups réels Cette méthode alternative suppose l'établissement d'une courbe de référence, ce qui alourdit la procédure et augmente les coûts. En conclusion, la méthode et ses variantes, proposées dans la demande de brevet européen mentionnée ci-dessus, bien que satisfaisante globalement, est susceptible d'amélioration. A cet effet, l'invention se propose de remédier aux
inconvénients des techniques antérieures mentionnées ci-
dessus, et propose une méthode et un dispositif (sonde) pour la détermination précise et fiable de la quantité d'eau (débit massique par exemple) d'un écoulement d'eau inaccessible directement A cette fin, selon l'invention, le procédé pour la détermination d'informations qualitatives et/ou quantitatives, relatives à un écoulement d'eau inaccessible, comprend les étapes consistant à: irradier ledit écoulement à l'aide d'une source de neutrons d'énergie suffisante pour que l'interaction entre les neutrons émis et les atomes d'oxygène dans l'eau, crée une réaction d'activation 016 (n,p)N 16; détecter les particules gamma émises lors de ladite réaction d'activation, en au moins une zone longitudinalement espacée de ladite source; compter, pendant une durée donnée (durée de détection), les nombres respectifs de particules gamma détectées pour chaque unité de temps de ladite durée de détection; établir le spectre général g(t) desdits nombres en fonction du temps, sur ladite durée de détection; extraire dudit spectre général g(t), un spectre particulier f (t) représentatif dudit écoulement; multiplier ledit spectre particulier f(t) par une fonction h(t) analytique et représentative d'une part de la décroissance temporelle de l'émission des gamma, et d'autre part du temps de passage des atomes d'oxygène devant la source et dans la zone de détection; intégrer le produit f(t) h(t) dans le temps, entre deux instants tl et t 2 appartenant à la durée de détection, le résultat de ladite intégration contenant de l'information
relative à l'écoulement d'eau.
Avantageusement, la fonction h(t)= e fit /t 2 et on déduit de l'intégration le débit massique de l'écoulement. De préférence, tl et t 2 sont tels que f(tl) et f<t 2) sont
peu différents de 0.
Selon un mode préféré de réalisation, la durée d'intégration (t 1, t 2) est de durée inférieure à la dite durée de détection et la durée
d'intégration est comprise entre 5 et 200 secondes.
Dans un mode de réalisation la durée de détection suit sensiblement immédiatement la durée d'irradiation, la durée d'irradiation est comprise entre 1/2 seconde et 80 secondes, et la durée de détection est comprise
entre 3 et 300 secondes.
De préférence l'étape d'irradiation comporte une succession d'impulsions
d'émission de neutrons, chaque impulsion présentant la forme d'un Dirac.
Le produit f(t) h(t) est multiplié par une fonction J(t) de correction destinée à prendre en ligne de compte la différence entre le spectre
d'émission réel et ladite succession d'impulsions de Dirac.
Dans un mode de réalisation, on détecte le rayonnement gamma en
plusieurs zones décalées longitudinalement par rapport à ladite source.
Le procédé comporte en outre une étape de correction du taux de comptage, pour tenir compte de l'activation des atomes d'oxygène, et l'étape de correction comprend une étape de filtrage en énergie des particules gamma détectées, de part et d'autre du pic d'énergie théorique ( 6,13 Mev) des particules gamma issues de la réaction d'activation de l'oxygène On décompose une section de l'écoulement en tranches longitudinales successives -de même longueur, on détecte pour chaque tranche de façon indépendante les gamma issus de ladite tranche, et on somme les résultats
des détections individuelles.
Dans un autre mode de réalisation, le procédé comporte en outre les étapes suivantes: déterminer la vitesse moyenne de l'écoulement d'eau à l'aide d'une caractéristique du spectre particulier f(t) (taux de comptage/temps) représentative de l'écoulement; multiplier par ladite vitesse moyenne, la quantité obtenue par intégration du produit f(t) h(t); multiplier le résultat ainsi obtenu par au moins une constante représentative des conditions géométriques et physiques des moyens de mesure; et
déduire du résultat le débit massique de l'écoulement d'eau.
L'invention concerne également un dispositif pour l'étude d'un écoulement d'eau le long d'un puits, comprenant: des moyens pour irradier ledit écoulement à l'aide d'une source de neutrons d'énergie suffisante pour que l'interaction entre les neutrons émis et les atomes d'oxygène dans l'eau, crée une réaction d'activation 016 (np) N 16; des moyens de détection des particules gamma émises lors de ladite réaction d'activation, et espacés longitudinalement de ladite source; des moyens de comptage, pendant une durée donnée (durée de détection) des nombres respectifs de particules gamma détectées pour chaque unité de temps de ladite durée de détection; des moyens pour établir le spectre général g(t) desdits nombres en fonction du temps, sur ladite période; des moyens pour extraire dudit spectre général g(t) un spectre particulier f(t) représentatif de l'écoulement, des moyens pour multiplier ledit spectre particulier f(t) par une fonction h(t) analytique représentative d'une part de la décroissance temporelle de l'émission des gamma, et d'autre part du temps de passage des atomes d'oxygène devant la source et les moyens de détection; des moyens pour intégrer le produit f(t) h(t) dans le temps entre deux instants t I et t 2 appartenant à ladite durée de détection, le résultat
de l'intégration contenant de l'information relative à l'écoulement d'eau.
De préférence les moyens d'irradiation sont aptes à émettre pendant la durée d'irradiation, une succession d'impulsions de neutrons, sensiblement équivalentes chacune à un Dirac Les moyens de détection sont disposés à une distance de la source, de l'ordre de 1 à 10 fois
le diamètre de la conduite.
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L'invention sera bien comprise à la lumière de la
description qui suit d'un exemple de réalisation de
l'invention, se référant aux dessins annexés dans lequel: la figure 1 représente schématiquement le principe de mesure selon l'invention; le figure 2 montre une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention appliqué à la diagraphie de puits d'hydrocarbures; la figure 3 montre un exemple de courbe résultant d'une mesure, montrant la relation entre le taux de comptage et le temps; la figure 4 montre une courbe similaire à celle de la figure 3, pour une durée d'irradiation supérieure; les figures 5 a et 5 b sont des représentations schématiques de courbes de nombre de coups en fonction du temps montrant l'apport respectif des nombres de coups en fonction de leur origine; la figure 6 montre trois courbes de nombre de coups en fonction du temps, pour trois impulsions d'émission de neutrons de durées différentes; et la figure 7 représente schématiquement un exemple de dispositif destiné à la détermination des paramètres de
calibration.
La figure 1 montre schématiquement le principe général de la mesure, reposant sur l'activation des atomes d'oxygène d'un écoulement d'eau, symbolisé par la flèche F, dans une conduite 1 Une source 2 de neutrons à haute énergie émet des neutrons selon un flux Jo dirigé transversalement par
rapport à la direction longitudinale de la conduite 1.
Ainsi, une section annulaire d'eau, de longueur Xl se trouve soumise à ce bombardement de neutrons Les atomes d'oxygène contenus dans l'eau sont activés et de ce fait passent à un état instable sous forme de N 16, qui revient radioactivement, selon une loi exponentielle décroissante dans le temps, à un état stable en émettant un rayonnement gamma d'une énergie de 7,12 Mev Cette réaction d'activation est généralement connue sous la forme 016 (n,p)N 16 La section annulaire de l'écoulement d'eau, portant la référence 3, porteuse d'atomes d'oxygène activé, se déplace à l'intérieur de la conduite et passe devant un détecteur 4 disposé à une distance X 3 de la source 2 La longueur, dans le sens longitudinal, de la section annulaire de détection, porte la référence X 2 Les atomes instables N 16 de la tranche d'eau 5 située en face du détecteur 4, émettent des rayons gamma qui sont détectés par le détecteur 4 Ainsi, le comptage de ce rayonnement gamma est représentatif de la quantité d'oxygène, et donc d'eau, dans la conduite Plus précisément, le nombre de "coups" dans le détecteur 4 correspondant à la détection de particules gamma, est proportionnel à la quantité d'oxygène. La figure 1 est volontairement schématique et n'a pour seul but que de montrer le principe général de la mesure basée
sur l'activation de l'oxygène.
L'invention, comme mentionné précédemment, pourra être appliquée à la détection et/ou la détermination de paramètres physiques d'un écoulement d'eau (tel que le débit) dans une conduite véhiculant un mélange d'hydrocarbures et d'eau Par exemple, la mesure peut être effectuée à l'extérieur d'une conduite amenant l'écoulement issu d'un puits d'hydrocarbures vers un réservoir de
stockage, à la surface.
Selon un autre exemple d'application, le dispositif et la méthode selon l'invention peuvent être mis en oeuvre dans une sonde de diagraphie, destinée à être descendue dans un
puits de pétrole en cours de production.
La figure 2 montre une représentation d'une telle sonde de diagraphie 10, susceptible d'être descendue dans un puits 12 d'hydrocarbures par l'intermédiaire d'un câble 14 La sonde 10 est du type à spectroscopie nucléaire, et peut être par exemple du type de celle décrite dans la demande de brevet américain n' 4,721,853 à laquelle on se reportera
pour une description plus détaillée.
Comme montré sur la figure 2, la sonde comprend une enveloppe métallique susceptible de résister aux hautes pressions et températures, et étanche au fluide 16 présent dans le puits 12 Ce dernier est muni d'un tubage d'acier 18 L'espace annulaire entre le tubage 18 et la paroi du puits 12, est rempli par du ciment, portant la référence 20 Pour des raisons de clarté et de simplification, aucune colonne de production (en langue anglaise 'tubingn) n'a été représenté aux dessins, bien que le puits 12 puisse être muni d'une telle colonne, comme il est connu dans l'art antérieur. La sonde de diagraphie 10 comporte une source de neutrons 22, et un détecteur 26 de rayonnement gamma disposé à une certaine distance, dans la direction longitudinale de la sonde, de la source 22 Un écran ou blindage 24 est disposé entre la source et le détecteur 26 afin d'éviter toute interférence de rayonnement direct entre le détecteur 26 et la source 22 A titre d'illustration, la source de neutrons 22 est du type "pulsée" susceptible d'engendrer des impulsions discrètes de neutrons rapides, par exemple de l'ordre de 14 Mev, et est de préférence du type de celle décrite, avec plus amples détails, dans les brevets américains nô 2,991,364 et N 3,546,512 La source 22 émet des neutrons d'un niveau d'énergie de 14 Mev supérieur au seuil de niveau d'énergie de 10,2 Mev nécessaire à l'activation des atomes d'oxygène Le fonctionnement de la source de neutrons 22 est commandée, de façon connue, par un circuit de commande de la source (non représenté, connu en lui-même), et qui peut être également du type de celui décrit dans les brevets mentionnés ci-dessus Le détecteur 26 peut être de tous types connus destiné à la détection de rayonnement gamma, tel qu'un détecteur à scintillation ou à base de cristal de germanate de bismuth (BGO), ou encore du type orthosilicate de gadolinium (GSO) Le détecteur 26 comprend de façon connue des tubes photomultiplicateurs, des alimentations haute tension pour le photomultiplicateur, et des discriminateurs/amplificateurs (ces éléments ne sont pas représentés aux dessins pour des raisons de clarté) On comprend également que d'autres sources d'alimentation, sont disposées dans la sonde 10 et destinées à alimenter et piloter la source de neutrons 22 et les autres circuits disposés dans la sonde La sonde 10 est alimentée en énergie par l'intermédiaire du câble 14 relié à une source d'énergie disposée en surface (non
représentée et connue en elle-même).
Les impulsions de sortie provenant du détecteur 26 sont appliquées à un circuit de comptage 32 o les signaux provenant des détecteurs sont comptés et stockés en mémoire et ensuite injectées dans un circuit de télémesure de sonde, portant la référence 34, ce dernier circuit assurant la transmission des informations vers la surface par l'intermédiaire du câble 14 Le circuit de commande du générateur de neutrons, le circuit 32 de comptage et de mémoire, les circuits de télémesure 34, sont similaires à ceux décrits dans le brevet américain US 4,721,853, mais ne sont pas décrits ici plus en détail pour des raisons de concision Les circuits sont conçus pour permettre l'émission de neutrons et la détection de particules ganmma y à un rythme déterminé et décrit plus en détail ci- après Le circuit de télémesure de sonde 34 peut être de toute construction connue et permet l'encodage, le multiplexage en temps ou tout autre étape de mise en forme des signaux porteurs d'informations A la surface, les signaux porteurs d'informations provenant du détecteur 36 sont amplifiés, décodés, démultiplexés et traités selon les règles de l'art dans un circuit de télémesure de surface, portant la référence 36 et de conception connue Les circuits de télémesure de sonde 34 et de surface 36 comportent également des circuits pour la réception et la transmission respectivement de messages de commande provenant de la surface, et à cet égard comprennent de façon avantageuse un
système de télémesure à transmission de données bi-
directionnelle susceptible de permettre un taux de
transmission d'informations d'au moins 10 Kbit par seconde. Les signaux issus des circuits de télémesure de surface 36 sont injectés
dans un circuit de comptage 38, disposé à la surface, destiné à accumuler les données, sous forme de coups" correspondant au nombre de gammas détectés, sur une période de temps donnée, lesdites données de comptage étant transférées à une mémoire tampon 40 Les données de comptage sont ensuite acheminées depuis la mémoire tampon vers un système d'acquisition 42 qui comprend de préférence un microprocesseur ou en alternative un ordinateur numérique tel que celui fabriqué par la Société Digital Equipment Corporation, Maynard Mass U S A sous la désignation commerciale PDP-ll Le système d'acquisition 42 traite les données de comptage provenant du détecteur et délivre à sa sortie des représentations de ces données qui sont enregistrées dans l'enregistreur 44 en fonction de la profondeur de la sonde dans le puits A cet effet, il est prévu une liaison 46 entre l'enregistreur 44 et un dispositif de mesure de la profondeur de la sonde, portant
la référence 47, et associé au câble 14.
Les figures 3 et 4 montrent une représentation graphique des données de comptage exprimées en fonction du temps, sur une période de temps donnée, par exemple de l'ordre de 60 secondes Ces courbes résultent du traitement des données issues du système d'acquisition 42 (figure 2) Le taux de comptage doit être compris comme le nombre de "coups" détectés pendant une unité de temps (de l'ordre de quelques millisecondes) divisé par la durée de ladite unité de temps L'échelle des taux de comptage indiquée sur les figures 3 et 4 est purement arbitraire A noter également que l'on pourrait porter en ordonnée, soit "le nombre de coups", soit les taux de comptage, ce qui implique un simple changement d'échelle et ne modifie en rien le principe de l'invention En conséquence, l'expression
"nombre de coups en fonction du temps" sera comprise ci-
après, à moins qu'il n'en soit spécifié autrement, comme
taux de comptage en fonction du temps.
Le principe de la mesure repose sur l'émission de neutrons sous forme d'impulsions rapprochées, sur une durée de l'ordre de quelques secondes, par exemple 2 secondes La durée d'émission de neutrons, ou d'irradiation, est interrompue et suivie sensiblement immédiatement par une durée dite de détection, de l'ordre de 10 à 200 secondes et de préférence comprise entre 50 et 80 secondes Sur les figures 3 et 4 respectivement, la durée d'irradiation ou d'émission de neutrons est comprise entre l'instant O et tl, et O et t'l Sur la figure 3, la durée d'émission est de 2 secondes tandis sur la figure 4 la durée d'émission est de l'ordre de 70 secondes Ainsi, on constate que la durée d'émission de neutrons influe, toute chose étant égale par ailleurs, sur la forme de la courbe du taux de comptage en fonction du temps Le fait que la détection ne commence qu'une fois arrêtée l'irradiation, correspond à un
mode préféré, mais non limitatif de l'invention.
Les figures 3 et 4 montrent chacune trois courbes, l'une en trait plein correspondant au nombre total de coups détectés, c'est-à-dire au total de particules gamma résultant de l'activation d'atomes d'oxygène (et éventuellement d'autres atomes susceptibles d'être activés) La courbe en trait discontinu 320 correspond au nombre de coups détectés et enregistrés représentatifs des atomes d'oxygène stationnaires, c'est-à-dire des atomes d'oxygène présents dans l'eau 'liée", c'est-à-dire présente dans les pores de la formation géologique proche de la sonde La courbe 350 délimitée par des traits pointillés correspond au nombre de coups représentatifs de l'oxygène mobile, c'est-à-dire représentatifs de l'écoulement sous investigation La courbe représentée en trait plein présente une première partie ascendante 310 jusqu'à l'instant tl, suivie d'une partie en forme générale de pic 330, suivie d'une décroissance exponentielle 340, et enfin une partie sensiblement horizontale 360 La courbe en trait discontinu 320 (représentative de l'oxygène stationnaire) est constituée d'une courbe en décroissance exponentielle partant de l'instant tl, c'est-à-dire sensiblement du début de la durée de détection La courbe exponentielle décroissante se prolonge par une partie sensiblement horizontale 360 qui correspond à l'arrière plan ou bruit de fond La partie de la courbe 330 constituée par le pic, délimite avec la courbe 320 en trait discontinu, une aire en gris qui inclut des informations concernant l'oxygène
mobile, c'est-à-dire représentatives de l'écoulement d'eau.
Sur la figure 4, la partie de la courbe représentative de l'écoulement délimite une aire, représentée en gris foncé, différente de celle représentée sur la figure 3, et prend la forme, sur la figure 4, d'une décroissance brusque (référence 410) prolongée par la partie finale de 1 'exponentielle décroissante (référence 420) représentative de l'oxygène stationnaire L'expression décroissance brusque signifie une courbe présentant une modification sensible de concavité ou de pente par rapport à la courbe exponentielle décroissante représentative de l'oxygène stationnaire La courbe en trait continu, représentative du nombre total de coups, est obtenue après mise en route de la source de neutrons pendant une durée suffisante pour permettre au taux de comptage d'aboutir à un niveau stabilisé dans le temps (partie horizontale 400 de la courbe sur la figure 4 et aboutissant au point A) Au point A de la courbe, correspond l'instant t'l de l'arrêt de la source de neutrons Le point B sur la figure 4 est déterminé par extrapolation 430, jusqu'à l'instant t'1 l, de
la courbe exponentielle décroissante (référence 420).
L'aire grisée sur la figure 4 représente la partie caractéristique de l'écoulement Cette aire est délimitée par, en partant du point A, la décroissance abrupte 410, la partie extrapolée de la décroissance exponentielle ( 430) et
le segment vertical AB correspondant à l'instant t'1 l.
Les figures 5 a et 5 b représentent des courbes similaires à celles montrées sur la figure 3 notamment, excepté que les courbes représentées sur les figures Sa et 5 b montrent schématiquement les taux de comptage pour chaque intervalle de temps de détection La période d'irradiation est d'environ 2 à 3 secondes Chaque histogramme des figures 5 a et Sb montre des parties hachurées respectivement 50 et 51 correspondant à la période d'irradiation, 52 et 53 correspondant au compte de bruit de fond, respectivement 54 et 55 correspondant à l'oxygène stationnaire, et enfin 56, 57 représentatif de l'écoulement Les zones hachurées 56 et 57 -délimitent des pics caractéristiques de l'écoulement et sont séparés de la zone hachurée respectivement 54 et 55 (oxygène stationnaire) par une courbe exponentielle
décroissante portant les références respectives 58 et 59.
L'homme de l'art pourra trouver des informations complémentaires et de plus amples détails concernant les éléments mentionnées ci-dessus, dans la demande de brevet
européen n' 421 844, mentionnée précédemment.
Le procédé et le dispositif selon l'invention seront
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décrits ci-après en détail.
L'invention comprend les étapes suivantes: on immobilise la sonde dans le puits à une profondeur correspondant à une zone à inspecter; la source de neutrons est activée pendant quelques secondes puis arrêtée; on détecte, sensiblement immédiatement après l'arrêt de l'émission de neutrons, le rayonnement gamma résultant de l'activation des atomes d'oxygène; on engendre un spectre temporel (taux de comptage en fonction du temps), du type de ceux montrés sur les figures 3, 4, Sa ou 5 b, et on extrait de ce spectre temporel la contribution d'une part du bruit de fond, et d'autre part de l'oxygène stationnaire (délimité sur le spectre temporel par l'exponentielle décroissante) On obtient ainsi la partie caractéristique du spectre, portant les références respectives 330, 410, 56 et 57 sur les figures 3, 4, Sa et b; on multiplie la partie caractéristique du spectre temporel, constituée d'une fonction du temps f(t), par une fonction h(t) = e Ét/t 2, on intègre dans le temps, sur une période de temps donnée (t 1, t 2), le produit ainsi obtenu, on multiplie le produit obtenu par des constantes de calibration représentatives de facteurs géométriques notamment; le résultat ainsi obtenu est égal au débit massique de l'écoulement d'eau dans la conduite sous investigation. Les étapes mentionnées ci- dessus peuvent être exprimées par la formule mathématique suivante: Q _ f (t) >dt/t 2 a
3 5 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ( 1
o J est le flux de neutrons émis par la source, Q est le débit massique, f (t) est la fonction représentant la partie caractéristique de l'écoulement du spectre, > est la constante de désexcitation de N,6 ( t = 0,0975-1), t représente le temps, et Ctool est une constante représentative de la sonde. La constante Ctool est déterminée par un dispositif de calibration, par exemple dans un laboratoire, préalablement aux mesures, tel que décrit sur la figure 7 schématiquement Le dispositif comprend un tube 70 de longueur, par exemple, d'environ 2 à 3 mètres, et dans lequel sont disposés, sensiblement aux extrémités respectives du tube 70, d'une part une source de neutrons 71 et un détecteur de gamma 72 Le dispositif de calibration comprend également un fourreau en forme générale d'anneau cylindrique, dont l'ouverture centrale est de taille complémentaire au tube 70 Le fourreau 73 est constitué d'une matière neutre, telle qu'une matière plastique, et définit une cavité 74 entourant, sur une certaine longueur, dans le sens longitudinal du tube 70, ce dernier La cavité 74 est remplie d'eau Le fourreau 73 est susceptible d'être déplacé dans le sens longitudinal depuis une première position proche de la source, telle que représentée sur la figure 7, vers une seconde position entourant le détecteur 72 En position de départ, le
fourreau est disposé de manière à entourer la source 71.
Celle-ci est activée et émet des neutrons pendant une à-
deux secondes A cet instant, ou sensiblement immédiatement suivant cet instant, le détecteur de rayonnement gamma est mis en route Puis le fourreau 73 rempli d'eau est déplacé le long' du tube 70 jusqu'à atteindre la position dans laquelle il entoure, et même dépasse sensiblement le détecteur 72 Durant toute la période de détection on détecte et on compte les rayonnements gamma émis par les
atomes d'oxygène activés dans la cavité remplie d'eau 74.
On enregistre les taux de comptage en fonction du temps et on obtient un spectre temporel tel que celui représenté sur l'une des figures 3, 4, Sa ou 5 b On répète l'opération pour une vitesse de déplacement du fourreau différente de la première On obtient donc deux spectres temporels différents desquels il est aisé d'obtenir une constante Ctool caractéristique du détecteur de gamma et de la source de neutrons (c'est-à-dire à peu de chose près l'ensemble de la sonde), puisque toutes choses sont égales par ailleurs
d'une mesure à l'autre.
Afin d'augmenter la fiabilité des résultats obtenus, et notamment de l'affranchir de l'aspect statistique des mesures nucléaires, l'émission suivie de la détection sont répétées selon des cycles successifs A titre d'exemple, on pourra répéter la mesure une dizaine de fois A titre d'alternative, la mesure sera répétée jusqu'à l'obtention
d'un seuil donné de statistiques.
De même, la durée de détection est donnée à titre d'exemple sensiblement égale à 60 secondes La durée de détection peut être ajustée, notamment réduite, dans le but de diminuer le temps nécessaire à la mesure et donc l'immobilisation de la sonde dans le puits A cet effet, le dispositif selon l'invention peut comporter des moyens de comparaison du taux de comptage, pour chaque instant à une valeur de taux de comptage de seuil, proche de O Ainsi, après avoir soustrait du taux de comptage total d'une part le tàux de comptage représentatif du bruit de fond, et d'autre part le taux de comptage représentatif de la décroissance exponentielle due à l'oxygène stationnaire (on obtient ainsi la courbe taux de comptage en fonction du temps représentatif de l'oxygène mobile), on compare les taux de comptage réels, pour chaque unité de temps de la durée de détection, audit seuil Dès que le taux de comptage est inférieur ou égal à la valeur de seuil, le dispositif de comparaison enregistre et mémorise la valeur de l'unité de temps correspondante On définit ainsi un intervalle de temps entre t 1 et t 2 au-delà et en-deça duquel le taux de comptage est négligeable (inférieur à la valeur de seuil) L'étape d'intégration, comme mentionné précédemment, sera donc réalisée sur une période de temps
comprise entre les instants t 1 et t 2.
La contribution du bruit de fond au taux de comptage total peut être calculée en déterminant la valeur du taux de comptage correspondant à la partie rectiligne sensiblement horizontale de la courbe taux de comptage en fonction du temps résultant du spectre total Selon l'exemple des figures 3 et 4, la partie rectiligne porte les références respectives 360 et 440 Egalement, en variante la contribution du bruit de fond peut être déterminée,
préalablement aux mesures, par calibration.
Egalement, un facteur de correction pourra être introduit pour tenir compte de la position de la sonde dans le puits,
selon que la sonde est centrée ou excentrée dans le puits.
Ce phénomène se produit principalement dans les puits inclinés, car la sonde se met en place dans la partie inférieure de la section droite du puits, par gravité La correction fait intervenir un facteur multiplicatif du type e-(Jn+Ig)r, o 1 N et súg sont les facteurs paramètres d'atténuation respectivement par les neutrons et les gamma
pbn= 10 3 m-1 et)&g= 3 m-l.
Il est important de noter que la méthode selon l'invention ne nécessite, en principe, la présence que d'un seul détecteur Cependant, il est possible, afin d'améliorer les mesures, de disposer des détecteurs disposés longitudinalement d'un même côté de la source Egalement, il est possible de prévoir, en fonction des applications, des détecteurs multiples disposés à une même distance de la source autour de la conduite inspectée, les détecteurs étant ainsi placés dans une même section annulaire coaxiale
à la conduite dans laquelle s'écoule l'eau.
Par ailleurs, l'invention a été décrite comme mettant en oeuvre une période d'irradiation de quelques secondes, interrompue, puis suivie immédiatement d'une période de détection Ceci représente le mode préféré Néanmoins, il est tout à fait possible de mettre en oeuvre l'invention selon une autre séquence, à savoir émettre pendant une durée relativement longue (de l'ordre de 30 à 100 secondes) des neutrons et démarrer la période de détection avant que la période d'irradiation ne soit terminée On obtient un spectre temporel du type de celui représenté sur la figure 4 Le temps d'activation doit être court par rapport au temps de transit de l'écoulement d'eau entre la source et le détecteur Il y a lieu de tenir compte également de la performance du générateur de neutrons, pour la
détermination de la durée du temps d'activation.
Avantageusement, le dispositif de l'invention comprend des moyens permettant de corriger la contribution au taux de comptage total, des rayonnements gamma résultant de l'activation d'atomes autres que les atomes d'oxygène, tels que des atomes de sodium ou aluminium A cet égard, il est judicieux de prévoir une correction lorsque l'écoulement
d'eau sous investigation comprend de l'eau salée.
Les effets de la présence d'eau salée dans l'écoulement peuvent être corrigés par une analyse spectroscopique, c'est-à-dire par discrimination d'énergie, des rayonnements gamma détectés Les rayons gamma issus de l'activation des atomes d'oxygène ont une énergie différente des rayons gamma résultant de l'activation des atomes de sodium par exemple Cette analyse spectroscopique est associée à l'utilisation d'un détecteur de rayons gamma sensible du type GSO Une autre solution, en l'absence de dispositif de traitement spectroscopique, consiste à déterminer la concentration en sel et à déduire du taux de comptage total la contribution des gammas résultant de l'activation des atomes de sodium La relation pré-établie des taux de comptage et de la concentration en sel est linéaire A titre expérimental le signal provenant de l'eau est sensiblement égal à celui provenant de l'eau douce
multipliée par a=l-0,022 (concentration 1 %).
-1 çE La précision de la méthode selon l'invention, pour la détermination du débit massique, est d'environ 15 % pour des débits supérieurs à 500 barils par jour (soit environ m 3/jour) et de l'ordre de 30 % pour des débits inférieurs à cette valeur. Le détecteur sera placé avantageusement à une distance de la source telle que le temps de transit soit d'un ordre de grandeur comparable au temps de désactivation ( 7,16 s) A titre d'exemple, le détecteur est à placer entre 30 et 500 cm de la source de neutrons En fonction de la vitesse de l'écoulement on pourra utiliser un détecteur éloigné ( 200 à 500 cm) pour les vitesses élevées, tandis qu'un détecteur
proche 30 à 200 cm sera utilisé pour les vitesses faibles.
De préférence, la source de neutrons et le détecteur sont collimatés de manière à respectivement émettre et détecter des rayonnements suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de l'écoulement d'eau objet
de l'inspection.
La méthode selon l'invention permet la détermination du débit massique ou du rapport eau/hydrocarbures de façon aisée et faisant intervenir des constantes de calibration
indépendantes de l'écoulement lui-même.
L'utilisation de plusieurs détecteurs permet d'augmenter les données de détection disponibles et de s'affranchir de phénomènes d'atténuation; cette solution doit être préférée à l'augmentation de la puissance d'émission de la source de neutrons.
Claims (24)
1 Procédé pour l'étude d'un écoulement d'eau le long d'un puits, comprenant les étapes consistant à: irradier ledit écoulement à l'aide d'une source de neutrons d'énergie suffisante pour que l'interaction entre les neutrons émis et les atomes d'oxygène dans l'eau, crée une réaction d'activation 016 (n,p)N,6; détecter les particules gamma émises lors de ladite réaction d'activation, en au moins une zone longitudinalement espacée de ladite source; compter, pendant sur une durée donnée (durée de détection), les nombres respectifs de particules gamma détectées pour chaque unité de temps de ladite durée; établir le spectre général g(t) desdits nombres en fonction du temps, sur ladite durée de détection; extraire dudit spectre général g(t), un spectre particulier f(t) représentatif dudit écoulement; multiplier ledit spectre particulier f(t) par une fonction h(t) représentative d'une part de la décroissance temporelle de l'émission des gamma, et d'autre part du temps de passage des atomes d'oxygène devant la source et dans la zone de détection; intégrer le produit f(t) h(t) dans le temps entre deux instants tl et t 2 appartenant à ladite duréee de détection, le résultat de ladite intégration contenant de
l'information relative à l'écoulement d'eau.
2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fonction h(t) = e St /t 2, o'Aest
la constante de désexcitation de N 16.
3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que tl et t 2 sont tels que f(tl) et
f (t 2) sont peu différents de zéro.
4 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que ladite durée d'intégration (tl, t 2)
est de durée inférieure à la dite durée de détection.
Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite durée d'intégration (tl, t 2)
est modulable en durée.
6 Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5,
caractérisé en ce que ladite durée d'intégration (tl, t 2)
est comprise entre 5 et 200 secondes.
7 Procédé, selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que l'on répète les étapes d'irradiation, de détection, de comptage et d'établissement du spectre, selon plusieurs cycles successifs, de manière à obtenir un spectre général g(t) résultant de l'accumulation des
mesures dérivées des étapes respectives précédentes.
8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que la durée de détection suit
sensiblement immédiatement la durée d'irradiation.
9 Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape d'irradiation présente une durée courte par rapport au temps de transit de
l'écoulement d'eau entre la source et la zone de détection.
10 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la durée d'irradiation est comprise entre 1/2 seconde et 80 secondes, et en ce que la durée de
détection est comprise entre 3 et 300 secondes.
11 Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'étape d'irradiation comporte une succession d'impulsions d'émission de neutrons, chaque
impulsion présentant la forme d'un Dirac.
-.0 T 1 2693002
12 Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le produit f(t) h(t) est multiplié par une fonction J(t) de correction destinée à prendre en ligne de compte la différence entre le spectre d'émission
réel et ladite succession d'impulsions de Dirac.
13 Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'étape de détection comporte une étape de correction de la variation éventuelle dans le
temps, du taux d'émission de la source de neutrons.
14 Procédé selon l'une des revendications 1 à 13,
caractérisé en ce que l'on détecte le rayonnement gamma en plusieurs zones décalées longitudinalement par rapport à
ladite source.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 14,
caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de correction du taux de comptage, pour tenir compte de
l'activation des atomes autres que des atomes d'oxygène.
16 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'étape de correction comprend une étape de filtrage en énergie des particules gamma détectées, de part et d'autre du pic d'énergie théorique ( 6,13 Mev) des particules gamme issues de la réaction
d'activation de l'oxygène.
17 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'on décompose une section de l'écoulement en tranches longitudinales successives de même longueur, on détecte pour chaque tranche de façon indépendante les gamma issus de ladite tranche, et on somme
les résultats des détections individuelles.
18 Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on place la source et l'on détecte les gamma à l'intérieur d'une conduite véhiculant l'écoulement objet de l'inspection, et en ce que l'on corrige ledit spectre temporel en fonction de la position transversale dans la conduite de la source et de la zone de détection. 19 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que qu'il comporte en outre les étapes de: déterminer la vitesse moyenne de l'écoulement d'eau à l'aide d'une caractéristique du spectre particulier f(t) (taux de comptage/temps) représentative de l'écoulement; multiplier par ladite vitesse moyenne, la quantité obtenue par intégration du produit f(t) h(t); multiplier le résultat ainsi obtenu par au moins une constante représentative des conditions géométriques et physiques des moyens de mesure; et déduire du résultat le débit massique de l'écoulement d'eau. Procédé pour l'étude d'un écoulement d'eau le long d'un puits, à partir d'un spectre général g(t) de nombres de gammas détectés en une zone de détection, pendant une durée donnée de détection, en fonction du temps, lesdits gammas résultant de l'activation d'atomes d'oxygène par des neutrons émis par une source, comprenant les étapes consistant à: extraire dudit spectre général g(t) un spectre particulier f(t) représentatif dudit écoulement; multiplier ledit spectre particulier f(t) par une fonction h(t) représentative d'une part de la décroissance temporelle de l'émission des gammas, et d'autre part du temps de passage des atomes d'oxygène devant la source et dans la zone de détection; intégrer le produit f(t) h(t) dans le temps entre deux instants tl et t 2 appartenant à ladite durée de détection, le résultat de ladite intégration contenant de
l'information relative à la quantité d'écoulement d'eau.
21 Dispositif pour l'étude d'un écoulement d'eau le long d'un puits, comprenant: des moyens pour irradier ledit écoulement à l'aide d'une source de neutrons d'énergie suffisante pour que l'interaction entre les neutrons émis et les atomes d'oxygène dans l'eau, crée une réaction d'activation 016 (n,P)N 16; des moyens de détection des particules gamma émises lors de ladite réaction d'activation, et espacés longitudinalement de ladite source; des moyens de comptage, pendant une durée donnée (durée de détection), des nombres respectifs de particules gamma détectées pour chaque unité de temps de ladite durée de détection; des moyens pour établir le spectre général g(t) desdits nombres en fonction du temps, pendant sur ladite durée de détection; des moyens pour extraire dudit spectre général g(t) un spectre particulier f(t) représentatif de l'écoulement; des moyens pour multiplier le spectre particulier f(t) par une fonction h(t) représentative d'une part de la décroissance temporelle de l'émission des gamma, et d'autre part du temps de passage des atomes d'oxygène devant la source et les moyens de détection; des moyens pour intégrer le produit f(t) h(t) dans le temps entre deux instants t I et t 2 appartenant à la durée de détection, le résultat de l'intégration contenant de
l'information relative à l'écoulement d'eau.
22 Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à
modifier la durée d'intégration.
23 Dispositif selon l'une des revendications 21 ou 22,
caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de calibration aptes à déterminer au moins une constante indépendante de l'écoulement, préalablement aux mesures relatives à l'écoulement.
24 Dispositif selon l'une des revendications 21 à 23,
caractérisé en ce que les moyens d'irradiation sont aptes à émettre pendant la durée d'irradiation, une succession d'impulsions de neutrons, sensiblement équivalentes chacune
à un Dirac.
Dispositif selon l'une des revendications 21 à 24,
caractérisé en ce que les moyens de détection comportent un
unique détecteur.
26 Dispositif selon l'une des revendications 21 à 25,
placé à l'extérieur et à proximité d'une conduite dans
laquelle circule un mélange d'eau et d'hydrocarbures.
27 Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que les moyens de détection sont disposés à une distance de la source, de l'ordre de 1 à 10 fois le diamètre de
ladite conduite.
28 Dispositif selon l'une des revendications 26 ou 27,
caractérisé en ce que les moyens de détection comportent au moins deux détecteurs de particules gamma, situés à la même distance de la source et disposés de part et d'autre de la conduite dans un plan transversal à la direction
longitudinal de cette dernière.
29 Dispositif pour l'étude d'un écoulement d'eau le long d'un puits, à partir d'un spectre général g(t) de nombre de gammas détectésen une zone de détection, pendant une durée donnée de détection, en fonction du temps, lesdits gammes résultant de l'activation d'atomes d'oxygène par des neutrons émis par une source,, comprenant: des moyens pour extraire dudit spectre général g(t) un spectre particulier f(t) représentatif dudit écoulement; des moyens pour multiplier ledit spectre particulier f(t) par une fonction h(t) représentative d'une part de la décroissance temporelle de l'émission des gammas, et d'autre part du temps de passage des atomes d'oxygène devant la source et dans la zone de détection; et des moyens pour intégrer le produit f(t) h(t) dans le temps entre deux instants tl et t 2 appartenant à ladite durée de détection, le résultat de ladite intégration
contenant de l'information relative à l'écoulement d'eau.
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Effective date: 20080229 |