FR2711247A1 - Procédé et appareil de diagraphie de puits de sondage. - Google Patents

Abstract

L'instrument de mesure par réseau différentiel (10) selon l'invention détermine des paramètres sélectionnés d'une formation terrestre entourant un puits de sondage (14). Un groupe prédéterminé d'électrodes est adapté pour dériver des premier et second potentiels différentiels. Lesdits potentiels différentiels sont dérivés en réponse à un courant provenant d'une électrode de source (32) et circulant de manière globalement verticale dans une orientation globalement parallèle à l'axe du puits de sondage dans la formation jusqu'à des électrodes successives du groupe prédéterminé d'électrodes de mesure sélectionnées. Une pluralité de valeurs représentatives des paramètres de formation sélectionnés corrélées à une pluralité des premier et second potentiels différentiels peuvent fournir un profil des paramètres sélectionnés sur une distance radiale croissante à partir du puits de sondage.

Description

Cette invention concerne un appareil électrique de diagraphie de puits et

des procédés pour déterminer des paramètres sélectionnés d'une formation terrestre entourant un puits de sondage. L'invention est applicable en 5 particulier au domaine de la détermination de la résistivité et/ou de la conductivité d'une formation. A partir d'une mesure de résistivité, la saturation en hydrocarbure de la formation peut être déterminée. La formation qui est diagraphiée est pénétrée par un puits de sondage contenant un fluide de forage, et des fluides de la formation ont une résistivité (Rm) différente de la résistivité de la formation adjacente. Dans une zone envahie dans laquelle le fluide de forage a pénétré, la zone envahie a une résistivité (Rxo) différente de la15 résistivité vraie (Rt) de la formation. La mesure de Rt pour la formation est dépendante des effets de Rm et Rxo couplés avec les variations du diamètre (Dbh) du puits de sondage, et du rayon (Rinv) de la zone envahie. Certains instruments électriques de diagraphie ont été développés pour obtenir de meilleures mesures de Rt, tels que les diagraphes électriques non- convergents (diagraphes de mesure de résistivité classiques). Un autre type est constitué par les diagraphes électriques convergents (diagraphes latéraux pour mesurer la résistivité) qui utilisent des courants convergents pour commander les chemins empruntés par le courant de mesure. Toutefois, les diagraphes convergents ont rencontrés du succès dans la mesure des résistivités de formations non- contaminées, non- affectées par une infiltration de boue, tandis que les30 diagraphes non-convergents ont été utilisés avec succès dans la mesure des résistivités proches de la formation dans la zone envahie, mais aucun outil n'a été capable seul de fournir des mesures précises de résistivité sur une portion significative de la profondeur radiale de la

2 2711247

formation entourant le puits de sondage et incluant la zone envahie et les zones non-contaminées. Selon un aspect de l'invention, il est fourni un procédé pour déterminer des paramètres sélectionnés d'une formation terrestre entourant un puits de sondage conformément aux étapes suivantes consistant à: injecter un courant électrique d'une valeur prédéterminée dans la formation entourant le puits de sondage au niveau d'une position présélectionnée unique dans le puits de sondage;10 dériver des premier et second potentiels différentiels dans un groupe prédéterminé de positions de mesure sélectionnées qui sont espacées de manière uniforme et verticale, à partir de la source du courant électrique, dans l'axe du puits de sondage; dériver une pluralité desdits premier et15 second potentiels différentiels en les dérivant au niveau de positions successives d'une pluralité dudit groupe prédéterminé des positions de mesure sélectionnées, lesdites positions successives desdits groupes prédéterminés de positions de mesure sélectionnées étant20 espacées de manière uniforme et verticale à des distances croissantes de ladite source du courant électrique dans l'axe du puits de sondage; dans lequel lesdits premier et second potentiels différentiels sont dérivés en réponse à un courant provenant de ladite source et circulant de25 manière globalement verticale dans une orientation globalement parallèle à l'axe du puits de sondage dans la formation jusqu'à des positions successives desdits groupes prédéterminés de positions de mesure sélectionnées et dont une pluralité des premier et second potentiels30 différentiels peuvent être corrélés à une pluralité de valeurs représentatives des paramètres de formation sélectionnés. Selon un second aspect de l'invention, il est fourni un appareil pour déterminer des paramètres sélectionnés d'une formation terrestre entourant un puits de sondage,

3 2711247

comprenant un instrument portant une seule électrode de source pour injecter un courant électrique d'une valeur prédéterminée dans la formation entourant le puits de sondage, et un réseau d'une pluralité d'électrodes de5 mesure espacées de manière uniforme et verticale à partir de ladite source d'électrode le long du corps, ou mandrin, de l'instrument, un groupe prédéterminé d'électrodes espacées de manière uniforme et verticale étant adaptées pour dériver des premier et second potentiels différentiels10 dans le groupe prédéterminé d'électrodes, dans lequel des électrodes successives d'une pluralité du groupe prédéterminé d'électrodes de mesure sélectionnées, espacées de manière uniforme et verticale à des distances croissantes à partir de l'électrode de source dans l'axe du15 puits de sondage, sont adaptées pour dériver une pluralité des premier et second potentiels différentiels dans le groupe prédéterminé d'électrodes. Les premier et second potentiels différentiels sont dérivés en réponse à un courant provenant de l'électrode de source et circulant de20 manière globalement verticale dans une orientation globalement parallèle à l'axe du puits de sondage dans la formation jusqu'à des électrodes successives des groupes prédéterminés d'électrodes de mesure sélectionnées et dont une pluralité des premier et second potentiels25 différentiels peuvent être corrélés à une pluralité de valeurs représentatives des paramètres de formation

sélectionnés. La pluralité de valeurs représentatives des paramètres de formation sélectionnés peuvent fournir un profil des paramètres sélectionnés sur une distance radiale30 croissante à partir du puits de sondage.

Cet appareil et ce procédé peuvent être conçus, selon une forme de réalisation, de façon à fournir une meilleure détermination de la résistivité des zones envahies (Rxo) et des zones non-contaminées (Rt) dans un ensemble plus étendu35 de conditions de puits, ce qui consécutivement produira un

4 2711247

volume poreux et une valeur de saturation plus prévisibles.

De plus, cet appareil et ce procédé sont capables de fournir une visualisation plus complète du profil de résistivité dans la zone envahie et les zones non-5 contaminées afin de fournir des données physiques supplémentaires de pétrographie au propriétaire du puits.

Par exemple, l'on peut déterminer de manière plus précise des paramètres dérivés de la résistivité, tels qu'une résistivité de zone rincée, une résistivité de zone non-10 contaminée, un rayon de zone d'invasion et une saturation de fluide, sur un ensemble plus étendu de conditions

d'invasion. L'on peut ainsi fournir une meilleure détermination de la saturation mobile et résiduelle en pétrole et une définition plus précise des unités15 hydrauliques.

Pour une meilleure compréhension de l'invention et afin de montrer comment ceci peut être mis en oeuvre, il sera maintenant fait référence aux dessins annexés, dans lesquels:20 La Fig.l est une vue en élévation latérale, partiellement en coupe verticale, d'un instrument de diagraphie par réseau différentiel opérant dans un puits de sondage. La Fig.2 est une vue schématique d'une distribution de champ électrique à partir d'une source ponctuelle disposée dans un milieu formé de couches cylindriques, symétrique axialement, et composé de deux milieux homogènes concentriques ayant des résistivités différentes. La Fig.3 est un diagramme montrant une densité de charges et une distribution de charges cumulées le long de la jonction des deux milieux homogènes concentriques montrés à la Fig.2 pour des valeurs prédéterminées du rapport Rext/Rint. La Fig.4 est un diagramme montrant la distribution de densité de charges superficielles cumulées le long de la

2711247

jonction des deux milieux homogènes concentriques montrés à la Fig.2 pour une valeur prédéterminée du rapport Rext/Rint. La Fig.5 est un diagramme montrant la distribution de premières différences normalisées le long de l'axe de résistivité pour des valeurs présélectionnées de contrastes de conductivité et des diamètres de zone interne de la zone interne montrée à la Fig.2. La Fig.6 est une vue schématique d'une portion de la formation entourant le puits de sondage, incluant la mesure de résistivité (Rm) pour le fluide de puits de sondage, montrant le diamètre (Dbh) du puits de sondage, le diamètre (Dxo) de la zone envahie de la formation ayant un résistivité (Rxo), et la résistivité Rt de la formation

non-contaminée.

La Fig.7 est une vue en élévation latérale d'une première forme de réalisation de l'instrument de diagraphie

de mesure de résistivité par réseau différentiel montrant la distribution du réseau d'électrodes et un écartement20 relatif.

La Fig.8 est une vue en élévation latérale d'une seconde forme de réalisation de l'instrument de diagraphie

de mesure de résistivité par réseau différentiel montrant la distribution du réseau d'électrodes et un écartement25 relatif.

La Fig.9A est un diagramme des valeurs de sensibilité pour les premières différences dans une couche résistive de formation utilisant l'instrument de mesure de résistivité par réseau différentiel.30 La Fig.9B est un diagramme des valeurs de sensibilité pour les secondes différences dans un milieu axialement symétrique utilisant l'instrument de mesure de résistivité par réseau différentiel. La Fig.9C est un diagramme des valeurs de sensibilité pour la conductance différentielle calculée dans un milieu

6 2711247

axialement symétrique utilisant l'instrument de mesure de

résistivité par réseau différentiel.

La Fig.10A est un diagramme des valeurs de sensibilité pour les premières différences dans une couche résistive de formation utilisant l'instrument de mesure de résistivité par réseau différentiel. La Fig. 10B est un diagramme des valeurs de sensibilité pour les secondes différences dans une couche résistive de

formation utilisant l'instrument de mesure de résistivité10 par réseau différentiel.

La Fig.10C est un diagramme des valeurs de sensibilité de la conductance différentielle calculée dans une couche résistive de formation utilisant l'instrument de mesure de résistivité par réseau différentiel.15 La Fig.ll est un diagramme montrant l'effet irrégulier dû à la zone non-contaminée dans une formation résistive pour toutes les mesures de l'instrument de mesure de résistivité par réseau différentiel. La Fig.12 est un diagramme montrant les effets irréguliers dûs à la zone non-contaminée dans une formation conductrice pour toutes les mesures de l'instrument de mesure de résistivité par réseau différentiel. La Fig.13 est un bloc- diagramme schématique des circuits électroniques utilisés dans l'interprétation de données pour déterminer les première et seconde différences et la conductance différentielle utilisées avec l'instrument de mesure de résistivité par réseau différentiel. En se référant maintenant à la Fig.l, il sera décrit

un instrument de mesure de résistivité par réseau différentiel 10 selon un exemple de la présente invention.

L'instrument 10 est montré comme étant disposé dans un puits de sondage 14 pénétrant une formation terrestre 16, et est supporté par un câble métallique 18. Le câble 18 est35 supporté et guidé par une roue de poulie 20 suspendue à une

7 2711247

structure de puits 22 en place à la surface terrestre 24 au-dessus du puits 14. Le câble 18 est stocké sur un tambour de câble 26 qui est commandé au niveau de la surface afin de faire descendre et monter l'instrument de5 mesure par réseau différentiel 12 dans le puits 14 à une vitesse de diagraphie prédéterminée. Des ordres pour commander le fonctionnement de l'instrument 12 et les données recueillies par l'instrument sont transmis électriquement à travers le câble 18 et via un câble

d'interconnexion 30 vers un boîtier électronique 28 situé à la surface.

L'instrument 10 comprend un mandrin, ou corps, allongé 12, une seule électrode de source 32 située près de l'extrémité supérieure de l'enveloppe de l'instrument, et plusieurs groupes d'électrodes de mesure identiques 34, 34' et 34" distribuées uniformément le long de l'axe du mandrin de l'outil, qui permettent d'effectuer un grand nombre de mesures à chaque profondeur de diagraphie comme cela sera décrit davantage ci-après.20 La Fig.2 montre un milieu formé de couches cylindriques, axialement symétrique, et composé de deux milieux homogènes concentriques (45 et 47) avec des résistivités Rint et Rext, respectivement. Supposons qu'une source ponctuelle 40 est placée au niveau de l'axe de25 symétrie des formations et injecte dans le milieu un courant électrique ayant une intensité prédéterminée. Les lignes de courant électrique 50 ont tendance à suivre un chemin sphérique au voisinage de la source. La distorsion du champ de courant électrique, causée par la concentration30 des charges au niveau de la jonction 48 entre les deux milieux 45 et 47, amène le courant à tourner et à circuler

dans la direction de l'axe de symétrie. Après une certaine distance, les lignes de courant pénètrent dans la formation et reviennent à l'infini vers l'électrode de retour.

8 2711247

Néanmoins, trois zones disposées verticalement dans le chemin de courant peuvent être identifiées. Les trois zones sont: la zone 42 proche de l'électrode dans laquelle des courants circulent dans toutes les directions, la zone 5 intermédiaire (connue également comme la zone S ou la zone de conductance) 44 dans laquelle des courants circulent verticalement et de manière globalement parallèle à l'axe de symétrie avec une certaine fuite dans la formation, et la zone lointaine 46 dans laquelle des courants circulent10 nettement dans la formation pour revenir à l'infini. Le chemin des courants est essentiellement gouverné par la distribution des charges au niveau de la jonction 48. La vitesse à laquelle la concentration superficielle des charges décroît avec la distance par rapport à la source15 dépend du contraste des conductivités des deux milieux. Plus le contraste est élevé et plus le taux de décroissance est faible, et plus la zone lointaine est éloignée. Comme cela apparaîtra, la zone en 52 est une zone à travers laquelle le champ de courant électrique comprend des lignes20 qui se déplacent verticalement à travers les milieux de formation et de manière globalement parallèle à l'axe de symétrie. La mesure de ces lignes de courant à partir de l'électrode de source jusqu'aux électrodes de mesure espacées verticalement fournira des mesures qui sont25 reliées à la résistivité réelle, et fournira l'occasion d'obtenir des mesures de "sondage" pour déterminer des mesures de résistivité dans des profondeurs radiales croissantes à l'intérieur de la zone. La Fig.3 montre les distributions modélisées de densité de charges et des valeurs de charges cumulées pour un diamètre de jonction Dint de 60 pouces (1 pouce = 2,54 cm) et un contraste de résistivité Rext/Rint de 10, 100, 1000, sous la forme des courbes 54 à 54', 56 à 56' et 58 à 58'. Comme cela apparaîtra, tandis que le contraste s'accroît, la valeur de densité de charges superficielles diminue à un taux plus faible, ce qui signifie que les charges cumulées ont besoin de distances plus longues pour atteindre, par exemple, 95% de la valeur. La distance à laquelle les valeurs cumulées atteignent 95% peut être 5 considérée comme correspondant à la fin de la zone de conductance (zone S), et, par conséquent, au début de la zone lointaine. Cela montre que plus le contraste est grand et plus la zone est longue. Cet effet est également visible à la Fig.4 qui montre, pour un contraste Rext/Rint de 10, les courbes cumulées 60, 61, 62, 63 et 64 jusqu'à 95% pour des diamètres de la zone conductrice interne égaux à 30, , 90, 120 et 240 pouces, respectivement. L'analyse des résultats pour différents contrastes et différents diamètres de jonction nous permet de dire que la longueur15 de la zone S est approximativement proportionnelle au diamètre de la zone conductrice interne et à la racine carrée du contraste de résistivité entre les zones externe et interne. L'effet des trois zones différentes sur un "outil latéral", à savoir, composé d'une électrode de source et d'une paire d'électrodes de tension, utilisé pour mesurer la différence de tension, est visible à la Fig.5, qui montre, pour un ensemble de quatre zones conductrices internes ayant des diamètres de 60, 90, 120 et 240 pouces, 25 et un ensemble de contrastes de conductivité ("C"), avec Cint égal à 1, et Cext ayant des valeurs 0,4, 0,1, 0,04 et 0,01 (courbes 66, 68, 70 et 72, respectivement), la première différence normalisée (conductivité apparente) comme une fonction de la distance par rapport au point de30) source. Les portions des courbes 66, 68, 70 et 72 sont essentiellement caractérisées par trois zones mentionnées ci-dessus: la zone proche dans laquelle des résistivités apparentes sont très peu affectées par la région résistive externe; la zone intermédiaire (zone S) montrée au niveau35 des portions en pente des courbes 66', 68', 70' et 72' dans

2711247

laquelle des conductivités apparentes décroissent presque linéairement avec la distance (dans un tracé log-log); et la zone lointaine dans laquelle la solution asymptotique est atteinte et o les conductivités apparentes fournissent le contraste de conductivité réelle. Nous pouvons voir que les régions asymptotiques, c'est-à-dire les zones lointaines, sont atteintes à différentes profondeurs en fonction des contrastes de résistivité et du diamètre de la zone interne.10 La Fig.6 représente un modèle cylindrique idéalisé typique de la formation entourant le puits de sondage 14 pénétrant une formation terrestre 16. Le puits de sondage a un diamètre connu Dbh, le fluide de puits de sondage dans le puits de sondage 14 a une résistivité Rm, tandis que la15 zone envahie par le fluide du puits de sondage est montrée sous la forme d'une zone hachurée en croix 15 ayant une résistivité Rxo. Le rayon de la zone envahie 15 est INV, et le diamètre de la zone envahie est Dinv. La zone non- contaminée de la formation 16 est la zone au-delà de la20 zone contaminée 15 et a une résistivité Rt. En se référant à la Fig.2, il existe une corrélation entre la zone proche et les zones S, comme définies par les lignes de champ de courant se déplaçant verticalement dans les milieux (formation) et globalement parallèles à l'axe de symétrie de l'outil, et la zone envahie 15 à la Fig.6. En fonction de l'écartement de l'électrode de source et des électrodes restantes du réseau, et de la résistivité de la formation, la zone proche et la zone S tomberont généralement à l'intérieur de la zone envahie, et donc cela fournira30 l'occasion de mesurer plus précisément les paramètres de la formation de la zone envahie afin de déterminer Rxo et finalement de mesurer la résistivité de la formation de la zone noncontaminée Rt. En se référant maintenant aux Figs.7 et 8, deux formes de réalisation de l'instrument de mesure par réseau Il 2711247 différentiel 10 et 10' seront également décrites. A la Fig.7, l'instrument 10 inclut un mandrin 12 portant une seule électrode de source 32 et une pluralité d'électrodes de mesure 33, 35, 36, 37, etc. espacées verticalement avec5 des incréments égaux le long de l'axe du mandrin 12. Le nombre choisi des électrodes de mesure est de 36, ce qui, en incluant l'électrode de source, fait un total de 37 électrodes qui sont repérées de 1 à 37 à la Fig.7. Dans la forme de réalisation de la Fig.7, un groupe 34 de trois électrodes successives 33, 35 et 36 sont utilisées pour mesurer des première et seconde différences de potentiel, D1 et D2 respectivement. En fonctionnement, l'électrode de source 32 injecte un courant électrique d'une valeur prédéterminée dans la formation et celui-ci est reçu par15 des groupes verticaux inférieurs successifs de trois électrodes, comme en 34' et 34". Dans la forme de réalisation montrée à la Fig.7, les 36 électrodes de mesure produisent 12 mesures provenant des groupes successifs d'électrodes 34, 34', 34", etc. afin de mesurer les20 première et seconde différences de potentiel, ainsi: en 34 - Dl(l) et D2(2), en 34'- Dl(i) et D2(j), et en 34" - D1(12) et D2(12). En utilisant le groupe d'électrodes repéré 34', la première électrode de mesure disposée verticalement est repérée j-1(33'), l'électrode centrale25 est repérée j(35'), et la troisième électrode, ou électrode inférieure, est repérée j+l(36'). La première différence de potentiel Dl(i) est calculée comme étant: Di(J) = (Vj + 1 - Vj - 1)/2.. (1) et, D2(j) peut être calculée par: D2(J) = Vj + 1 - 2Vj + Vj - 1... (2) La conductance différentielle Dcj est déterminée comme étant: DCJ = D2(i)/[D2(j)]... (3) Par conséquent, chaque unité de mesure fournit des première et seconde différences (D1 et D2) à chaque niveau

12 2711247

de profondeur. La conductance différentielle (DC) est

également disponible.

A la Fig.8, une seconde forme de réalisation de l'instrument de mesure par réseau différentiel 10' sera décrite. L'instrument 10 inclut un mandrin 12 portant une seule électrode de source 32 et une pluralité d'électrodes de mesure 33, 35, 36, 37, etc. espacées verticalement avec des incréments égaux le long de l'axe du mandrin 12. Le nombre choisi d'électrodes de mesure est de 36, ce qui, en10 incluant l'électrode de source, fait un total de 37 électrodes qui sont repérées de 1 à 37. Dans la seconde forme de réalisation montrée à la Fig.8, un groupe 34 de trois électrodes successives 33, 35 et 36 sont utilisées pour mesurer des première et seconde différences de15 potentiel, D1 et D2 respectivement. En fonctionnement, l'électrode de source 32 injecte un courant électrique d'une valeur prédéterminée dans la formation et celui- ci est reçu par des groupes verticaux inférieurs successifs de trois électrodes 35, 36 et 37, comme en 38, et d'électrodes20 39, 33" et 35", comme en 38'. Chaque groupe d'électrodes suivant recouvrira le groupe d'électrodes précédent avec au moins une électrode de mesure commune. Dans la forme de réalisation montrée à la Fig.8, les 36 électrodes de mesure produisent 34 mesures provenant de groupes successifs25 d'électrode 34, 38, 34', 38', 34", etc. afin de mesurer les première et seconde différences de potentiel, ainsi: en 34 - Di(l) et D2(1), en 38 - D1(2) et D2(2), en 34' - Di(j) et D2(Ji), en 38' - D1(33) et D2(33), et en 34" - D1(34) et D2(34).30 Un sondage est constitué par la mesure d'une caractéristique en fonction de la profondeur. Dans la diagraphie de la résistivité électrique, celle-ci peut être constituée par une série de lectures de la résistivité électrique effectuées avec un écartement des électrodes successivement plus grand tandis qu'un point dans le réseau

13 2711247

est maintenu fixe pour obtenir une information de la résistivité par rapport à la profondeur. A partir des commentaires ci-dessus relativement aux Figs.1 à 8, il apparaîtra qu'un sondage peut être réalisé dans la zone 5 proche et/ou la zone S dans lesquelles les lignes de courant induites se déplacent de manière globalement verticale dans les milieux (formation), dans une direction globalement parallèle à l'axe de symétrie à travers la source ponctuelle (le puits de sondage). Le nombre de10 mesures effectuées sera déterminé par le nombre de groupes d'électrodes dans le réseau, et tandis que la distance jusqu'aux groupes inférieurs d'électrodes de réception s'accroit verticalement, le champ de courant électrique pénètre davantage dans les milieux (formation) (cf. Fig.2),15 et, par conséquent, les mesures suivantes avec des écartements croissants, du court ("S") au plus long ("L"), représenteront des mesures corrélées aux mesures de résistivité réelle sur une distance radiale croissante de la formation.20 La profondeur d'investigation pour chaque unité de mesure dans le réseau d'électrodes (1 à 37) est définie comme étant le diamètre d'invasion qui correspond au point d'inflexion des effets irréguliers, c'est-à-dire, le point pour lequel la sensibilité par rapport au diamètre25 d'invasion atteint sa valeur maximum. Des sensibilités ont été utilisées pour évaluer les mesures effectuées par le réseau d'électrodes. Dans ce cas, trois types de mesures ont été analysées: un premier différentiel de potentiel de tension (D1), un second différentiel de potentiel30 (D2), et la conductance différentielle (DC). Les sensibilités ont été calculées pour la configuration en réseau différentiel et en considérant des modèles terrestres décrits par des frontières cylindriques et mixtes. Les Figs.9A à 9C montrent la sensibilité pour le35 réseau différentiel dans un milieu formé de couches

14 2711247

cylindriques, ayant les paramètres suivants: Dbh = 8 pouces, INVr = 20 pouces, Rm = 1, Rxo = 10 et Rt = 100 (1 pouce = 2,54 cm). Les courbes représentent les sensibilités de l'ensemble des trois types de mesures relativement au 5 diamètre de puits de sondage Dbh (80, 80' et 80"), au rayon d'invasion INVr (82, 82' et 82"), à la résistivité de zone envahie Rxo (84, 84' et 84") et la résistivité de zone non- contaminée Rt (86, 86' et 86"). Une analyse des Figs. 9A à 9C, montre de manière graphique quelques caractéristiques exceptionnelles des différentes mesures: (a) Les mesures courtes de D1 et D2 ont une sensibilité élevée au diamètre de puits de sondage Dbh. Au

contraire, les mesures de DC ont une sensibilité très15 faible au diamètre de puits de sondage Dbh.

(b) Les mesures de D1 et D2 requièrent des écartements plus grands (distances à partir de la source), afin d'être

sensibles aux paramètres d'invasion, que les mesures de DC. En conséquence, les mesures longues de DC sont plus20 sensibles à Rt que les mesures de D1 et D2.

(c) Les valeurs maxima des sensibilités de DC correspondant aux différents paramètres de roche sont atteintes à des positions différentes. L'analyse de sensibilité est étendue au cas de frontières mixtes (combinées de manière cylindrique avec des milieux formés de couches horizontales) aux Figs.10A à C qui montrent les sensibilités d'une couche résistive (H) de 24 pouces ayant les paramètres suivants: Dbh = 8 pouces, INVr = 20 pouces, Rm = 1, Rxo = 10 et Rt = 100. Les courbes représentent les sensibilités de l'ensemble des trois types de mesures relativement à la résistivité de zone envahie Rxo (90, 90' et 90"), la résistivité de zone non-contaminée Rt (92, 92' et 92"), Rsh (94, 94' et 94"), le diamètre de puits de sondage Dbh (96, 96' et 96"), le35 rayon d'invasion INVr (98, 98' et 98") et l'épaisseur de la

2711247

couche H (100, 100' et 100"). Comme cela apparaîtra, les

mesures D1 et D2 sont sensibles essentiellement à la résistivité de rebord Rsh, comme montré en 94 et 94'. Au même moment, les mesures DC sont presque insensibles à la5 résistivité de rebord Rsh (94") et très sensibles aux paramètres d'invasion INVr (98") et Rxo (90").

Le comportement des sensibilités calculées dans une situation de couche mince, comme montré aux Figs.10A à 10C, est confirmé en regardant l'effet irrégulier dû à la zone10 non-contaminée dans les deux cas, résistif et conducteur. Les Figs.ll et 12 montrent ces résultats pour des couches résistive et conductrice, respectivement. Il apparaîtra que dans une couche résistive mince (Fig.ll), différentes mesures en 102 se déplaçant d'un "écartement court" ("S") à15 un "écartement plus long" ("L") sont affectées différemment par la zone non-contaminée. En fait, les effets irréguliers

sont différents de façon remarquable. Toutefois, ce comportement n'apparaît pas dans le cas d'une couche conductrice (Fig. 12) danslaquelle toutes les mesures en20 104 sont presque affectées de façon égale par la zone non- contaminée.

La Fig.13 est un bloc-diagramme schématique des fonctions fondamentales de commande électrique et de mesure, c'est-à-dire, la commande de courant électrique de25 source, la mesure de D1 et D2 et le calcul de DC, si cela est souhaité. Dans le puits, la source de courant électrique et les fonctions de mesure de D1 et D2 sont logées, comme montré en 12', dans le mandrin, ou logement, 12 de l'outil de l'instrument de mesure par réseau différentiel 10. L'électrode de source 32 est connectée par un conducteur 111 à une source de courant ajustable 110 pour ajuster le courant de source injecté par l'électrode de source 32. La source de courant ajustable 110 est interconnectée à un câble 18 en 112 pour la connexion au35 circuit électronique de surface 28. Le courant total

16 2711247

appliqué par la source ajustable 110 aux électrodes 32 est surveillé par un circuit de surveillance 114 qui est connecté entre des points de mesure A et B dans le conducteur 111 en connectant des conducteurs 115 et 116. La5 sortie du circuit de surveillance 114 est interconnectée en

118 au câble 18 pour une connexion au circuit électronique de surface 28.

Le circuit électronique 28 est situé à la surface, typiquement dans un chariot, ou traîneau, (non représenté) situé sur le site du puits, et comprend un circuit de commande de courant d'électrode de source 134 pour commander automatiquement le courant électrique d'électrode de source appliqué à l'électrode de source 32 et injecté dans la formation. Le circuit de commande 134 est15 interconnecté au câble 18 en 133, et reçoit une lecture du courant total fourni à l'électrode 32 en provenance du circuit de surveillance 114 (dans le puits) via une interconnexion 135 au câble 18. Chaque groupe d'électrodes 33, 35, et 36 comprend une paire de circuits associés de calcul de D1, 120 et 120'. Le circuit 120 est interconnecté aux bornes d'électrodes de mesure 33, 35 et 36 par des conducteurs 121 et 122, respectivement. Le circuit 120' est interconnecté aux bornes d'électrodes de mesure 35 et 36 par des conducteurs25 122, 122' et 123, respectivement. Une sortie de chaque circuit 120 et 120' est interconnectée au câble 18 en 124 et 124' afin d'envoyer les valeurs de Dl et D2 vers le circuit électronique de surface 28. Une seconde sortie des circuits de D1, 120 et 120', est appliquée au circuit de30 calcul de D2, 130, par des conducteurs 126 et 126', respectivement. La sortie D2 du circuit 130 est interconnectée au câble 18 en 132 pour une application au circuit électronique de surface 28. Le circuit électronique de surface 28 inclut un circuit de calcul de DC, 136, qui35 reçoit les valeurs de D1 et D2 en provenance des circuits

17 2711247

de puits 120, 120' et 130 via des interconnexions 137 et 139 au câble 18 afin de calculer la valeur de DC en accord avec l'équation (3). Les valeurs de D1, D2 et DC peuvent être fournies séparément de manière externe au circuit 28 via des connexions 137, 137' et 140, respectivement. Comme décrit ci-dessus, les valeurs de D1, D2 et DC sont corrélées aux résistivités réelles de la zone envahie, Rxo, et peuvent représenter une gamme de résistivités déterminées sur une profondeur radiale croissante afin de10 fournir un profil d'image de la formation. La conversion des valeurs de D1, D2 et DC en des valeurs de résistivité vraie est accomplie de manière plus avantageuse au moyen de la technique bien connue de "l'inversion" ou de "l'inversion aux moindres carrés" ou de "l'identification de système" dans le domaine du traitement de données. De plus, des réseaux neuronaux ou d'autres outils

d'intelligence artificielle pourraient être utilisés afin d'obtenir le même résultat. Comme cela apparaît à la Fig.13, un processus d'inversion montré en 145 convertira20 les valeurs de Dl, D2 et DC en Rxo et Rt.

De nombreuses variantes et modifications peuvent être effectuées dans la structure décrite ici, sans s'écarter de la présente invention. Par conséquent, il doit être clair que les formes de l'invention décrites ici et montrées dans25 les figures des dessins annexés sont données seulement en exemple et ne sont pas destinées à limiter l'étendue de l'invention.

18 2711247

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour déterminer des paramètres sélectionnés d'une formation terrestre entourant un puits de sondage conformément aux étapes suivantes consistant à: (a) injecter un courant électrique d'une valeur prédéterminée dans la formation entourant le puits de sondage au niveau d'une position présélectionnée unique dans le puits de sondage;10 (b) dériver des premier et second potentiels différentiels dans un groupe prédéterminé de positions de mesure sélectionnées qui sont espacées de manière uniforme et verticale, à partir de la source du courant électrique, dans l'axe du puits de sondage;15 (c) dériver une pluralité desdits premier et second potentiels différentiels en les dérivant au niveau de positions successives d'une pluralité dudit groupe prédéterminé de positions de mesure sélectionnées, lesdites positions successives desdits groupes prédéterminés de20 positions de mesure sélectionnées étant espacées de manière uniforme et verticale à des distances croissantes de ladite source du courant électrique dans l'axe du puits de sondage; (d) dans lequel lesdits premier et second potentiels différentiels sont dérivés en réponse à un courant provenant de ladite source et circulant de manière globalement verticale dans une orientation globalement parallèle à l'axe du puits de sondage dans la formation jusqu'à des positions successives desdits groupes30 prédéterminés de positions de mesure sélectionnées et dont une pluralité des premier et second potentiels différentiels peuvent être corrélés à une pluralité de valeurs représentatives des paramètres de formation sélectionnés.35 ]9

19 2711247

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de valeurs représentatives des paramètres de

formation sélectionnés peuvent fournir un profil des paramètres sélectionnés relativement à une distance radiale5 croissante à partir du puits de sondage.

3. Appareil pour déterminer des paramètres sélectionnés d'une formation terrestre entourant un puits de sondage, comprenant:10 (a) un instrument ayant une seule électrode de source pour injecter un courant électrique d'une valeur prédéterminée dans la formation entourant le puits de sondage, (b) un réseau d'une pluralité d'électrodes de mesure espacées de manière uniforme et verticale à partir de ladite source d'électrode le long du corps de l'instrument, un groupe prédéterminé de celles-ci étant adaptées pour dériver des premier et second potentiels différentiels dans le groupe prédéterminé d'électrodes,20 (c) dans lequel des électrodes successives d'une pluralité dudit groupe prédéterminé d'électrodes de mesure sélectionnées, espacées de manière uniforme et verticale à des distances croissantes à partir de l'électrode de source dans l'axe du puits de sondage, sont adaptées pour dériver25 une pluralité desdits premier et second potentiels différentiels dans ledit groupe prédéterminé d'électrodes, (d) dans lequel lesdits premier et second potentiels différentiels sont dérivés en réponse à un courant provenant de ladite électrode de source et circulant de30 manière globalement verticale dans une orientation globalement parallèle à l'axe du puits de sondage dans la formation jusqu'à des électrodes successives desdits groupes prédéterminés d'électrodes de mesure sélectionnées et dont une pluralité des premier et second potentiels35 différentiels peuvent être corrélés à une pluralité de

2711247

valeurs représentatives des paramètres de formation sélectionnés.

4. Appareil selon la revendication 3, dans lequel la pluralité de valeurs représentatives des paramètres de formation sélectionnés peuvent fournir un profil des paramètres sélectionnés relativement à une distance radiale

croissante à partir du puits de sondage.