FR2740169A1 - Procedes et dispositifs de mesure de caracteristiques d'une formation traversee par un trou de forage - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage. Une sonde (22), présentant un corps allongé (17) muni d'une électrode annulaire de courant (A0 ) et de deux électrodes annulaires de garde (A1 , A'1 ) est introduite dans le trou de forage (10). Une focalisation calculée est réalisée, à partir de deux modes de fonctionnement effectif qui mettent en oeuvre des émissions de courant à différentes profondeurs de pénétration dans les formations (11) traversées. Un dispositif pour ce procédé est également décrit.
Description
PROCEDES ET DISPOSITIFS DE MESURE DE CARACTERISTIQUES
D'UNE FORMATION TRAVERSEE PAR UN TROU DE FORAGE
DESCRIPTION
Domaine technique et art antérieur La présente invention se rapporte au domaine des outils de mesure, par exemple pouvant être utilisés dans les équipements de recherche et de production pétrolière. Plus spécifiquement, ce type d'activité nécessite, après forage d'un puits, d'y introduire des sondes ou capteurs, notamment électriques ou électromagnétiques, à l'aide desquels on réalise des mesures permettant de caractériser, entre autres, les fluides présents dans les terrains et les couches traversés par le forage, ainsi que le pendage de ces couches. On désigne par diagraphie tout enregistrement continu, en fonction de la-profondeur, des variations d'une caractéristique donnée des formations traversées
par un forage ou un sondage.
Une caractéristique importante à connaître dans un forage est notamment la résistivité de la formation terrestre traversée, que ce soit la résistivité globale ou la résistivité azimutale, c'est-à-dire suivant plusieurs directions perpendiculaires à l'axe du trou
de forage.
La résistivité, dont la connaissance est fondamentale pour le calcul de la saturation, peut être mesurée de différente façon. Mais, quel que soit l'outil retenu, le principe de mesure reste le même: - un courant est émis par une source émettrice (par exemple une électrode) dans les formations traversées,
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- un dispositif de mesure, situé à une certaine distance de la source, enregistre les réactions de la
formation traversée à ce signal.
Parmi les outils de type connu permettant de mettre en oeuvre une mesure de la résistivité des formations traversées, on connaît les outils de type "latérolog". Un tel outil est décrit par exemple dans le document EP-478 409, qui met en oeuvre une technique de
focalisation directe du courant d'investigation.
Le document EP-544 583 décrit également un tel outil et une technique de focalisation directe. Dans ce document, des modes d'investigation dits "profonds" (LLD) et "proches" (LLs) sont décrits. Des mesures sont produites, notamment des mesures de résistivité et de
résistivité azimutale de la formation traversée.
Les outils décrits- dans ces deux documents nécessitent de mettre en oeuvre une focalisation directe des courants d'investigation qui sont émis depuis la, ou les, électrode(s) annulaire(s) de courant dans la formation terrestre. Des moyens doivent donc être mis en oeuvre pour assurer cette focalisation. En général, ceci signifie qu'une boucle de rétroaction permet d'ajuster le, ou les, courant(s) de focalisation en fonction, par exemple, d'un signal représentatif d'un potentiel de focalisation. En théorie, ceci implique une amplification avec un gain infini, mais en pratique ce gain doit être limité pour assurer la stabilité. Notamment, lorsque l'on utilise des électrodes de mesure de potentiel de focalisation, ce qui est le plus souvent le cas, celles-ci ne sont pas, de ce fait, exactement au même potentiel, ce qui introduit une erreur dans la mesure. Bien que cette erreur soit très petite, notamment dans les outils
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standards de type "double latérolog", elle peut devenir importante lorsque l'espacement entre les électrodes de mesure de tension de focalisation est réduit afin
d'améliorer la résolution des dispositifs.
Exposé de l'invention L'invention propose des procédés et des dispositifs, par exemple pour la mesure de caractéristiques de formations, permettant d'éviter la mise en oeuvre d'une focalisation directe. Par ailleurs, les techniques exposées sont compatibles avec des arrangements d'électrodes existants déjà sur
certaines sondes.
L'invention a tout d'abord pour objet un procédé pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage, comportant: - l'introduction, dans le trou de forage, d'une sonde présentant un corps allongé, muni d'au moins une électrode annulaire de courant et d'au moins deux électrodes annulaires de garde, situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant, - l'émission, selon un premier mode de fonctionnement effectif de la sonde, dans la formation traversée, d'un courant i1 à partir d'une, ou des, électrode(s) annulaire(s) de garde située(s) sur un premier côté de la sonde par rapport à la ou aux électrode(s) de courant, et d'un courant i'1 à partir de l'autre, ou des autres électrode(s) annulaire(s) de garde, située(s) sur l'autre côté de la sonde par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, le courant Io,1 émis par l'électrode (ou les électrodes) annulaire(s) de courant étant égal à 0, - l'émission, selon un second mode de fonctionnement effectif, d'au moins un courant Io,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s)
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de courant vers les électrodes annulaires de garde, le courant total It, 2 émis depuis la sonde dans la formation étant égal à O, - la réalisation d'une focalisation calculée, à partir des deux modes de fonctionnement ci-dessus, pour simuler un mode de fonctionnement selon lequel il y a: * émission d'au moins un courant Io,c dans la formation traversée, à partir de l'électrode annulaire de courant, * focalisation du courant Io,c dans la formation, par l'émission de deux courants Il,c et I'lc à partir des deux électrodes annulaires de garde, situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant. Ce procédé ne nécessite aucune mise en oeuvre d'une focalisation directe, et ne met en oeuvre que la réalisation d'une focalisation par calcul. La simulation étant en général- réalisée par des appareils de calcul, en surface, l'outil de mesure mis en oeuvre se trouve considérablement simplifié. Par ailleurs, dans la mesure o il n'y a aucune focalisation directe lors des mesures, des moyens de commande et/ou de régulation de courant de focalisation ne sont pas à mettre en oeuvre. Sont ainsi évitées toutes les boucles
de rétroaction des courants de focalisation.
On réalise, avec ce premier procédé, une focalisation calculée dite "profonde", ou focalisation
calculée profonde (LLd).
L'invention a également pour objet un procédé pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage, comportant: - l'introduction, dans le trou de forage, d'une sonde présentant un corps allongé muni d'au moins une électrode annulaire de courant et:
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* sur un premier côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une première et une deuxième électrodes annulaires de garde, * sur l'autre côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une troisième et une quatrième électrodes annulaires de garde, - l'émission, selon un premier mode de fonctionnement effectif: * de courants, i2, i'2 à partir des première et troisième électrodes annulaires de garde vers les deuxième et quatrième électrodes annulaires de garde, * le courant I0,1 émis à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant, et le courant total It,l émis depuis la sonde dans la formation
étant tous deux égaux à 0.
- l'émission, selon un second mode de fonctionnement, d'au moins un courant Io,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant vers les électrodes annulaires de garde, le courant total It,2 émis depuis la sonde dans la formation étant
égal à 0.
- la réalisation d'une focalisation calculée, pour simuler un mode de fonctionnement selon lequel il y a: * émission d'au moins un courant IO,c dans la formation traversée, à partir de l'électrode annulaire de courant, * focalisation du courant Io,c dans la formation, par l'émission de deux courants Il,c et
I'l,c à partir des deux électrodes annulaires de garde.
Ce procédé, comme le premier, permet d'éviter la mise en oeuvre d'une technique de focalisation directe, en la remplaçant par une technique de focalisation calculée. Ce second procédé, comme le premier, est compatible avec des structures
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d'électrodes que l'on rencontre sur des sondes connues.
Par ailleurs, les deux procédés sont compatibles entre eux: il est possible de les mettre en oeuvre avec une
même structure d'électrodes, sur une même sonde.
Ce second procédé permet de réaliser une focalisation calculée dite "superficielle", ou
focalisation calculée superficielle (LLs).
Dans les deux cas, il est fait usage d'un premier mode "profond" et d'un second mode, moins profond, c'est-à-dire de deux modes à des profondeurs
d'investigation différentes.
On notera que, en outre, les deux procédés décrits mettent en oeuvre un même second mode, à faible
profondeur de pénétration des courants.
Enfin, on verra qu'on peut produire, avec ces deux procédés, les mêmes types de mesure: résistivité
de la formation, résistivité azimutale de la formation.
Ainsi, on peut faire suivre la mise en oeuvre de chacun de ces procédés d'une étape au cours de laquelle sont produits des signaux représentatifs d'une, ou de, caractéristique(s) des milieux traversés
(résistivité ou résistivité azimutale des formations).
Dans tous les cas, peuvent être produits, pour chaque mode de fonctionnement effectif, des signaux représentatifs d'une tension AVf,i (i=1,2), dite tension de focalisation, ainsi que d'une tension AVsi (i=l,2), dite tension de la sonde, et, pour le second mode, un signal représentatif des courants Io 0,2 émis
depuis l'électrode de courant.
Selon une première technique de calcul, on déduit un coefficient de pondération d'une combinaison linéaire des deux modes de fonctionnement effectif de la sonde, afin d'obtenir un mode calculé pour lequel la
tension de focalisation résultante est nulle.
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Selon une autre technique de calcul, et pour le premier procédé décrit ci-dessus, il est en outre produit, pour le premier mode, un signal représentatif du courant total It,1 émis dans la formation, et on déduit des coefficients, ou impédance de transfert, entre: - d'une part, la tension de focalisation et la tension de la sonde; et - d'autre part, le courant émis depuis la ou les électrode(s) de courant et le courant total émis dans
la formation.
Selon une autre technique de calcul, et pour le second procédé décrit cidessus, des signaux sont en outre produits, pour le premier mode, représentatifs des différences de tension entre, d'une part, la première et la deuxième électrodes de garde et, d'autre part, la troisième et la quatrième électrodes de garde; des impédances de- transfert sont calculées entre, d'une part, la tension de focalisation et la tension de sonde et, d'autre part, le ou les courant(s) d'investigation et la différence de tension entre deux
électrodes de garde.
L'invention concerne également un dispositif
pour mettre en oeuvre le premier procédé décrit ci-
dessus. Ainsi, l'invention a également pour objet un dispositif pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage, comportant: - une sonde présentant un corps allongé muni d'au moins une électrode annulaire de courant et d'au moins deux électrodes annulaires de garde, situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant,
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- des moyens pour émettre dans la formation traversée, selon un premier mode de fonctionnement effectif, un courant il à partir d'une des électrodes annulaires de garde, et un courant i'1 à partir de l'autre électrode annulaire de garde, le courant I0,1 émis par l'électrode ou les électrodes annulaire(s) de courant étant égal à 0, - des moyens pour émettre, selon un second mode de fonctionnement effectif, au moins un courant 10,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant vers les électrodes annulaires de garde, le courant total It, 2 émis depuis la sonde dans la formation étant égal à 0, - des moyens pour réaliser, à partir des deux modes de fonctionnement effectifs ci-dessus, une focalisation calculée, de manière à simuler un mode opératoire selon lequel il y a: * émission d'au moins un courant IO,c dans la formation traversée, à partir de l'électrode annulaire de courant, * focalisation du courant Io,c dans la formation, par l'émission de deux courants Il,c et i'l,c à partir des deux électrodes annulaires de garde, situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de
courant.
Ce dispositif permet de mettre en oeuvre le premier procédé décrit ci-dessus, avec tous les
avantages qui lui sont liés.
Un autre dispositif permet de mettre en oeuvre le second procédé décrit ci-dessus. Ce dispositif comporte: - une sonde présentant un corps allongé muni d'au moins une électrode annulaire de courant et:
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* sur un premier côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une première et une deuxième électrodes annulaires de garde, * sur l'autre côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une troisième et une quatrième électrodes annulaires de garde, - des moyens pour émettre, selon un premier mode de fonctionnement effectif: * des courants, i2, i'2 à partir des première et troisième électrodes annulaires de garde vers les deuxième et quatrième électrodes annulaires de garde, * le courant IO,1 émis à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant, et le courant total It,1 émis depuis la sonde dans la formation, étant tous deux égaux à 0, - des moyens pour émettre, selon un second mode de fonctionnement effectif, au moins un courant Io,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant vers les électrodes annulaires de garde, le courant total It,2 émis depuis la sonde dans la formation étant égal à 0, - des moyens pour réaliser, à partir des deux modes de fonctionnement effectifs ci-dessus, une focalisation calculée, de manière à simuler un mode opératoire selon lequel il y a: * émission d'au moins un courant Io,c dans la formation traversée, à partir de l'électrode annulaire de courant, * focalisation du courant Io,c dans la formation, par l'émission de deux courants Ilc et I'l,c à partir des deux électrodes annulaires de garde, situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant. Ce second dispositif est compatible avec le premier, en ce sens qu'un même outil peut être utilisé
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pour l'un et pour l'autre. En outre, les moyens de réalisation de la focalisation calculée, qui sont essentiellement des moyens informatiques, peuvent être communs. Ainsi, l'utilisateur dispose d'un appareil pouvant être utilisé, à volonté, en focalisation
calculée profonde (LLd) et/ou superficielle (LLs).
Les deux dispositifs mettent en oeuvre un second mode de fonctionnement effectif qui est
identique, ce qui renforce encore leur compatibilité.
Dans les deux cas, des moyens peuvent être prévus pour produire des signaux représentatifs d'une, ou de, caractéristique(s) des milieux traversés, par exemple résistivité ou résistivité azimutale de la formation. Selon deux variantes, la sonde peut comporter: - une seule électrode de courant, ainsi que trois paires d'électrodes de mesure de potentiel disposées de part et d'autre de l'électrode de courant, - ou bien deux électrodes annulaires de courant, ainsi que, soit une électrode annulaire de potentiel disposée entre les deux électrodes de courant, soit un réseau d'électrodes azimutales disposé entre les deux électrodes de courant, et deux paires d'électrodes annulaires de mesure de potentiel, dont l'une est située de part et d'autre des électrodes
annulaires de courant.
C'est la seconde variante qui permet de réaliser des mesures à haute résolution. On peut alors également réaliser simultanément des mesures à haute
résolution et à résolution standard.
Enfin, l'invention a également pour objet un dispositif pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage, comportant:
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- une sonde présentant un corps allongé muni d'au moins une électrode annulaire de courant et: * sur un premier côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une première et une deuxième électrodes annulaires de garde, * sur l'autre côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une troisième et une quatrième électrodes annulaires de garde, - des moyens pour émettre dans la formation traversée, selon un premier mode de fonctionnement effectif, un courant i1 à partir des première et deuxième électrodes annulaires de garde, et un courant i'1 à partir des troisième et quatrième électrodes annulaires de garde, le courant Io,1 émis par l'électrode ou les électrodes annulaire(s) de courant étant égal à 0, - des moyens pour émettre, selon un second mode
de fonctionnement effectif:-
* des courants, i2, i'2 à partir des première et troisième électrodes annulaires de garde vers les deuxième et quatrième électrodes annulaires de garde, * le courant Io,1 émis à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant, et le courant total It,l émis depuis la sonde dans la formation, étant tous deux égaux à 0, - des moyens pour émettre, selon un troisième mode de fonctionnement effectif, au moins un courant Io,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant vers les électrodes annulaires de garde, le courant total It,2 émis depuis la sonde dans la formation étant égal à 0, - des moyens pour réaliser, à partir des modes de fonctionnement effectifs, une ou plusieurs focalisations calculées, de manière à simuler un ou des modes opératoires selon lesquels il y a:
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* émission d'au moins un courant IO,c dans la formation traversée, à partir de l'électrode annulaire de courant, * focalisation du courant Io,c dans la formation, par l'émission de deux courants I1,c et I'l,c à partir des deux électrodes annulaires de garde, situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant.
Brève description des figures
De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la
lumière de la description qui va suivre. Cette
description porte sur les exemples de réalisation,
donnés à titre explicatif et non limitatif, en se référant à des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente un appareil de diagraphie comportant une -sonde, sur laquelle sont disposées des électrodes, permettant de réaliser des mesures, conformément à l'invention, - la figure 2 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif pour mettre en oeuvre l'invention, - les figures 3A à 3C illustrent schématiquement des modes de fonctionnement effectif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, ainsi que le mode résultant de la combinaison de ces deux modes, - les figures 4A à 4C illustrent schématiquement d'autres modes de fonctionnement effectif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, ainsi que le mode résultant de la combinaison de ces deux modes,
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- les figures 5 et 9 à 12 représentent d'autres structures d'électrodes pour la mise en oeuvre de procédés selon l'invention, - les figures 6A à 7B représentent des facteurs de correction de trou, à haute résolution et à résolution standard, - la figure 8 représente deux diagraphies, en résolution standard et à haute résolution, - la figure 13 représente un schéma électronique pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la présente invention, - la figure 14 représente un schéma électronique pour le contrôle de la tension entre deux
électrodes de garde.
Description détaillée de modes de réalisation de
l'invention La mise en oeuvre globale de l'invention est d'abord illustrée schématiquement sur la figure 1, qui représente un appareil de diagraphie permettant de déterminer les caractéristiques de formations terrestres 11 traversées par un puits ou un trou de forage 10. L'appareil comporte une sonde 12 qui est suspendue dans le trou de forage à l'extrémité d'un câble multiconducteur 13. Ce câble 13 passe sur une poulie 14 et est enroulé sur un tambour 15 qui permet de déplacer la sonde 12 le long du trou de forage. Le tambour 15 fait partie d'une unité de surface 16, qui peut également comporter des moyens de traitement informatiques des données mesurées par la sonde lors de
son déplacement dans le trou de forage.
La sonde 12 est de forme allongée. Elle comporte un corps 17 ayant une partie supérieure 20 comportant une enveloppe métallique fermée dans laquelle se trouvent des circuits électriques, et une
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section inférieure 21 comportant un réseau 22 d'électrodes qui permet de déterminer, en particulier, la résistivité des formations traversées ou celle de la boue de forage. Cette sonde peut par exemple être utilisée en combinaison avec un dispositif tel que
décrit dans le document FR-2 710 987.
Un tel réseau 22 d'électrodes va maintenant être décrit, selon un premier mode de réalisation, en
liaison avec la figure 2.
Sur cette figure, seul le réseau d'électrodes est représenté schématiquement, sans le corps de la sonde. Le réseau d'électrodes comporte d'abord une paire A0, A0' d'électrodes annulaires de courant. Entre ces électrodes de courant est disposé un réseau d'électrodes azimutales Aazi. Ces électrodes sont en nombre N. réparties sur une circonférence du corps 17 de la sonde. Des électrodes de mesure de potentiel M1, M'1 M2, M'2 et A0*, A0*' sont prévues. Sur la figure 2, les électrodes A0* et A0*î séparent chaque électrode de courant en deux parties; ainsi, une partie de l'électrode de courant A0 se situe au-dessus de l'électrode de mesure de potentiel A0*, et une partie de A0 se situe en-dessous de A0*, et il en va de même pour A0' et A0*'. Cette disposition permet d'effectuer des mesures plus précises lorsque des variations d'impédance de contact se produisent en surface des électrodes de courant. De part et d'autre de cet ensemble se trouvent deux paires d'électrodes annulaires M1, M'1 et M2, M'2, dites électrodes de mesure de potentiel ou de tension. Au-delà, de chaque côté de la sonde, se trouve au moins une électrode de garde; dans le cas de la figure 2, ce sont quatre électrodes de garde qui sont prévues, une première (A1) et une deuxième (A2) se situant dans la partie supérieure de l'ensemble des électrodes, une troisième
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(A'1) et une quatrième (A'2) se situant dans la partie inférieure de l'ensemble des électrodes. Des électrodes A,* et Al*' sont également prévues pour mesurer les potentiels dans la colonne de boue à proximité des électrodes Al et A'1. La figure 2 représente également, de manière schématique, la disposition relative de l'agencement d'électrodes du trou de forage 10 (avec la boue de forage 24) et de la formation 11. Sont également représentées les lignes des courants IO, c I'0,c et des courants de focalisation Il,c et I'lc obtenus par focalisation calculée profonde. Ces courants ne sont en fait pas effectivement utilisés, mais obtenus à partir de modes de fonctionnement effectif dont des exemples vont maintenant être décrits
en liaison avec les figures 3A à 3C et 4A à 4C.
Sur les figures 3A à 3C, un même arrangement d'électrodes que celui décrit ci-dessus en liaison avec
la figure 2 est utilisé. -
Selon un premier mode de fonctionnement effectif (figure 3A), des courants i1, i'l, à forte profondeur de pénétration dans les formations
traversées sont émis à partir des électrodes de garde.
A l'infini, ces courants retournent en surface. Dans ce premier mode de fonctionnement effectif, les électrodes de courant A0 et A'0 n'émettent aucun courant, et la différence de potentiel AVa,l entre les électrodes Al* et A2 est égale à la différence de potentiel entre les électrodes A'*1 et A'2 (VAl*+VAl*'=VA2+VA2') Le second mode de fonctionnement effectif (figure 3B) met en oeuvre une émission de courant à faible profondeur de pénétration dans les formations traversées. Un courant IO,2=i0+i'0 est émis, depuis les électrodes de courant A0, A'0 vers les électrodes de garde A1, A2 et A'1, A'2. Là encore, la différence de potentiel AVa,2 entre Al* et A2 est maintenue égale à
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la différence de potentiel entre A'*1 et A'2 (VA1*+ VA1*'=VA2+VA2'). Le courant total It,2 émis dans
la formation est nul.
Sur la figure 3C sont représentés les courants I0,c (courant d'investigation) et Ilc, I'l,c (courants de focalisation) obtenus en focalisation calculée, par exemple par l'une des techniques qui sera décrite plus loin. Les modes de fonctionnement effectif des
figures 3A et 3B imposant tous deux la condition ci-
dessus sur la différence de potentiel AVa,i (i=1,2), il est possible de les mettre en oeuvre avec la structure d'électrodes de la figure 5. Cette dernière est essentiellement la même que la structure qui vient d'être décrite, la seule différence étant que les électrodes annulaires de garde sont, de chaque côté de la sonde, réunies en une seule électrode annulaire de garde A, A'. Avec la structure de la figure 5, il est possible, comme avec les structures précédentes, d'émettre des courants il et i'1 à partir des électrodes de garde A, A' (mode effectif 1) et d'émettre des courant i0 et i'0 (courant total IO,2=iO+i'O) à partir des électrodes de courant A0 et A'0o vers les électrodes de garde A, A' (mode effectif 2). Un autre couple de modes de fonctionnement effectif pouvant être mis en oeuvre pour un procédé de focalisation calculée selon l'invention va être décrit en liaison avec les figures 4A et 4B. Dans le mode de la figure 4A, aucun courant d'investigation n'est émis depuis les électrodes de courant vers la formation (I0,1=0) et le courant total émis depuis la sonde dans la formation est nul (It l=0). Cette fois, la différence de potentiel AVa,l=VAl*+VAl*'-VA2-VA2' est différente de zéro. Lors de la mise sous tension, du
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fait des conductivités des éléments environnants (boue, formation) des courants de garde i2, i'2 allant des électrodes de garde A1 et Al'1 aux électrodes A2 et A'2 apparaissent: ces courants ont une profondeur de pénétration intermédiaire entre celle du mode de fonctionnement effectif décrit ci-dessus, en liaison avec la figure 3B, et celle du mode de fonctionnement effectif de la figure 3A. Pour cette raison, la profondeur de pénétration de ces courants est qualifiée
de moyenne.
Le mode de fonctionnement effectif de la figure 4B est en fait identique au mode de fonctionnement
effectif décrit ci-dessus en liaison avec la figure 3B.
La figure 4C illustre les courants obtenus pour le mode calculé, selon une technique qui sera exposée plus loin. La différence entre les structures de courant des figures 3C et 4C montre que, dans le premier cas (figure 3C) la focalisation est réalisée sur une profondeur importante (focalisation calculée profonde, LLd) alors que, dans le deuxième cas, il n'y a focalisation que sur une profondeur plus faible
(focalisation calculée superficielle, LLs).
Une sonde ou un appareil pour mettre en oeuvre l'invention peut être prévue pour fonctionner selon les
trois modes décrits ci-dessus.
Les différents modes (figures 3A, 3B, 4A) peuvent être mis en oeuvre simultanément, à des fréquences différentes. Par exemple, le mode avec émission de courant à forte profondeur de pénétration (figure 3A) est mis en oeuvre à 35 Hertz, le mode avec émission de courant à faible profondeurde pénétration (figure 3B, 4B) est mis en oeuvre à 162 Hertz et le mode avec émission de courant à profondeur de pénétration moyenne (figure 4A) est mis en oeuvre à 288 Hertz. Si les fréquences choisies sont égales ou
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voisines, les modes de fonctionnement effectif seront
de préférence mis en oeuvre successivement.
Au cours du fonctionnement de ces modes, des signaux représentatifs d'une tension AVfi (i=1,2 pour chacun des deux modes mis en oeuvre à chaque fois), dite tension de focalisation, ainsi que des signaux représentatifs d'une tension AVs,i (i=1,2 pour chacun des deux modes mis en oeuvre à chaque fois), dite
tension de la sonde peuvent être prélevés et mesurés.
Un signal, ou des signaux, représentatif(s) de la résistivité de la formation, peuvent être déduits,
après calcul du mode focalisé, par simulation.
Ainsi, il est possible de calculer avec quels poids respectifs les deux modes de fonctionnement effectif doivent intervenir dans une combinaison linéaire pour obtenir un mode de fonctionnement selon
lequel une condition de focalisation est satisfaite.
Selon une variante, il est possible de calculer, à partir des données mesurées au cours des modes de fonctionnement effectif, des impédances de transfert qui permettent de relier un potentiel de focalisation et un potentiel de la sonde: - ou bien au courant émis depuis l'électrode, ou les électrodes, de courant et au courant total émis dans la formation, ou bien au courant émis depuis l'électrode, ou les électrodes, de courant et à la différence de tension
entre deux électrodes de garde.
Après avoir calculé ces impédances de transfert, il est possible d'en déduire des valeurs de la tension de la sonde et des valeurs du courant d'investigation pour lequel une condition de
focalisation est satisfaite.
D'une façon générale, on considère qu'un mode de fonctionnement, effectif ou simulé, est complètement
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décrit par la donnée du, ou des, courant(s) d'investigation, du courant total émis dans la formation, d'une tension de focalisation, d'une tension de la sonde et d'une différence de tension entre deux électrodes de garde voisines. Dans certains cas, certaines de ces valeurs peuvent n'avoir aucune importance, comme dans le cas des figures 3A et 3B pour lesquelles la dernière valeur est nulle (AVa=différence de tension entre les électrodes A1 et A2 = différence de tension entre les électrodes A'1 et A'2 = 0) De même, dans le cas de la combinaison des modes effectifs des figures 4A et 4B, le courant total émis dans la formation est nul pour chacun des deux modes effectifs, le courant total résultant émis dans
la formation étant nul pour le mode calculé résultant.
Dans le cas de la structure d'électrode de la figure 2:
- la tension de focalisation peut être la tension V1-
<Vzk>, o Vl est le potentiel moyen des électrodes M1 et M'1 et <Vzk> le potentiel moyen des électrodes azimutales Aazk (haute résolution); ce peut être également, de manière alternative V1-V2, o Vi(i=l,2) est le potentiel moyen des électrodes Mi et M'i (résolution standard), - la tension de la sonde est égale à Vl-Vr, o V1 a la signification donnée ci-dessus et o Vr est le potentiel d'une référence lointaine, par exemple sur
le câble 13.
La première technique de calcul va maintenant être décrite plus en détail. Pour chaque mode, on note Io le courant d'investigation, AVS la tension de la
sonde et AVf la tension de focalisation.
On note I0,i, AVS,i, AVf,i, les quantités correspondantes pour le mode n i (i=l, 2 ou c, c étant
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l'indice pour le mode calculé), ce mode i est alors décrit par le vecteur colonne: AVs, i AVf,i I0,i La condition de focalisation calculée s'écrit: AVf,c=0, et la pondération des deux modes est désignée par le coefficient X. Il faut donc chercher k, tel que: AVS,1" 'AVS,2 AVSc x AVf,1 + AVf,1 2= 0 I0,1 I0,2 I0,c -e pour AVf,2 do Cette égalité est satisfaite pour: Vk',d'o AV1f,1 l'on peut déduire: AVSc AVs,1 + AVs,2, et vffl I0,c = -AVf ' I01l + I0,2 = I0,2 lAVf, 1 On en déduit la résistivité de la formation: Rm-(AV c AVs,2 - /AVs1 AVf2 AVS, c àvAf,1 Rm K = KV / 1)
K"=C K"(),2
I0,c jI0,2 o K" est un coefficient qui dépend de la géométrie de
la sonde.
Les données obtenues sur les tensions et les courants des modes effectifs peuvent être par exemple mesurées, puis mémorisées dans des moyens de mémorisation de données. Le calcul du coefficient X et
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de la résistivité s'obtient ensuite, par exemple à l'aide d'un calculateur de type connu spécialement programmé pour réaliser ce type de calcul. Ce calculateur peut être par exemple contenu dans l'unité de surface 16 (voir figure 1). Selon une autre technique de calcul, une matrice A est d'abord calculée, qui permet de relier (AVf A ('Oi les vecteurs V = /I) et1 It,i par la =Vs,i AVa,i relation:
V=A.I.
(It,i, i=1,2 ou c représentant le courant total
émis dans la formation).
A est une matrice 2 x 3 dont les coefficients sont notés: A (a- b c A =d e f Pour les deux premiers modes effectifs (respectivement à forte et faible profondeur de pénétration, cas des figures 3A et 3B), on obtient donc les quatre équations: AVf, l=bIt, l AVs, l=eIt, 1, AVf, 2=aI0, 2, AVs, 2=dI0, 2, d'o l'on peut déduire les quatre coefficients ou
impédances de transfert a, b, d, e.
La condition de focalisation profonde (LLd) s'écrit: AVf,c=0 et AVa, c=O. La seconde partie de la condition est automatiquement satisfaite, puisque A Va,i=0 (i=1,2) pour les deux modes de fonctionnement effectif considérés. Il suffit donc ensuite de
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rechercher les tensions AVs et les courants Io qui satisfont à: (0) Sa b (IO,c AVs,c d e It,c Pour les deux autres modes effectifs (respectivement à faible et moyenne profondeur de pénétration, cas des figures 4A et 4B), on obtient les quatre équations: AVf, l=cAVa, 1, AVS, l=fAVa, 1, AVf, 2=aI0, 2, AVs 2=dI0, 2, d'o l'on peut déduire les quatre coefficients ou
impédances de transfert a, b, d, e.
La condition de focalisation superficielle s'écrit: AVf,c=0 et It,c=0: Il suffit donc ensuite de rechercher les tensions AV,c et les courants Io qui satisfont à:,c 0 Ib 0,c AVs,c d e f) LAVac Dans tous les cas, on en déduit la résistivité de la formation, qui est proportionnelle à:
(AVsc/Ioc)=(d-e(a/b)) (2).
Le facteur de proportionnalité est différent pour les modes focalisés calculés profond (LLd) et
superficiel (LLs).
En remplaçant les impédances de transfert par les valeurs obtenues à partir des tensions et des courants mesurés pour les modes effectifs, on retrouve
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la même expression que la première égalité (1) donnée
ci-dessus pour la résistivité.
Cette seconde technique de calcul nécessite de mémoriser les valeurs mesurées des courants et des tensions pour les modes effectifs, et met ensuite en
oeuvre une étape de calcul des impédances de transfert.
Ce calcul peut être réalisé par un calculateur de type connu, programmé de manière adaptée à la réalisation de
ce type de calcul.
Lorsque la sonde comporte un réseau d'électrodes azimutales, comme dans les structures décrites ci-dessus en liaison avec les figures 2 et 5, il est également possible de mettre en oeuvre une
mesure de la résistivité azimutale de la formation.
Ainsi, on obtient une mesure de la résistivité de la formation, suivant une direction autour de la sonde définie par une des électrodes azimutales. Le résultat peut être obtenu pour un mode focalisé calculé profond (LLd) ou superficiel (LLs). Les courants d'investigation qui circulent dans la formation engendrent une tension dans la colonne de boue, et cette tension est mesurée entre les électrodes
azimutales et les électrodes de référence A0* et A0*'.
On considère donc, pour chaque électrode azimutale i la différence de tension AVazi,j entre le potentiel de l'électrode azimutale i et le potentiel moyen des électrodes A0* et A0*', o l'indice j=l,2,c désigne l'un des deux modes de fonctionnement effectif ou le mode calculé. La résistivité azimutale suivant la direction k est proportionnelle à: N 3 AVazi,c AVs,c i=l x IO,c NAVazk,c
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o AVazi,c (valeur de AVazi en mode focalisé) est donnée par: AVazi,c = AVazi,2 - AVf,2 AVazi1 Avf,1 o c désigne l'un ou l'autre des modes focalisés, calculés, profond (LLd) ou superficiel (LLs). Les mesures effectuées avec une structure d'électrodes, telle que celle décrite ci-dessus en liaison avec les figures 2 ou 5, sont des mesures à haute résolution: ceci est dû à la présence, au centre de la sonde, c'est-à-dire entre deux électrodes annulaires de courant A0 et A'0, d'un réseau d'électrodes de mesure de tension. Dans ces conditions, la largeur d'un courant d'investigation calculé est plus faible que dans le cas o deux paires d'électrodes annulaires de mesure de tension sont disposées de part
et d'autre des électrodes de courant.
En particulier, dans le cas de la structure de la figure 2, il est possible de choisir une tension de focalisation égale à Vl-<Vzk>, ou à V1-V2. Le premier cas correspond à une mesure à haute résolution, le second à une mesure à résolution "normale" ou "standard". Les mesures à haute résolution s'accompagnent d'une sensibilité plus importante aux effets de trou, en particulier à faible contraste (résistivité de la formation/résistivité de la boue <10). De plus, la correction est plus dépendante de la taille du trou, à contraste élevé. Ainsi, les figures 6A, 6B illustrent l'évolution du facteur de correction pour l'effet de trou, ou rapport Rcor (o Rcor est la vraie Ra résistivité de la formation, et o Ra est la résistivité mesurée du milieu, avant correction) en
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fonction du rapport (ou contraste, Rm étant la Rm résistivité de la boue), dans le cas de la focalisation calculée profonde, respectivement en résolution standard et en haute résolution. Sur ces figures, les courbes I-VI (I'-VI') sont données pour un diamètre du
trou croissant par pas de 5 cm, de 15 cm à 40 cm.
Les figures 7A et 7B illustrent l'évolution du même paramètre, pour le cas de la focalisation calculée superficielle, en résolution standard (figure 7A) et en
haute résolution (figure 7B).
La figure 8 montre un exemple de diagraphie obtenue avec un appareil de l'art antérieur, en résolution standard (courbe A) et avec un appareil selon l'invention, en haute résolution (courbe B). Des structures plus fines sont clairement mises en évidence sur la courbe B. D'autres modes de réalisation permettant la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention sont illustrés sur les figures 9 et 10. Sur ces deux figures, la partie centrale est la même, à savoir: - une électrode centrale unique, annulaire, de courant A0, - deux paires d'électrodes annulaires M1, M'l, M2, M'2, de mesure de tension, disposées de part et d'autre de
l'électrode A0.
L'arrangement d'électrodes de la figure 9 comporte deux électrodes de garde A, A' qui sont chacune d'un seul tenant: cette structure permet de mettre en oeuvre les modes de fonctionnement effectif décrits ci- dessus en liaison avec les figures 3A et 3B,
mais pas le mode effectif de la figure 4A.
L'arrangement d'électrodes de la figure 10 comporte au contraire, de part et d'autre de l'ensemble central
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décrit ci-dessus, deux paires d'électrodes annulaires de garde A1, A'1 et A2, A'2. Des électrodes annulaires Ai* et Ai*' permettent de mesurer les potentiels dans la colonne de boue à proximité des électrodes annulaires A1 et A'1. Il est possible d'établir entre les électrodes A1 et A2 ainsi qu'entre les électrodes A'l et A'2 une différence de potentiel AVa: cette structure d'électrodes permet la mise en oeuvre des modes de fonctionnement effectif décrits ci-dessus en
liaison avec les figures 3A, 3B, 4A et 4B.
Dans les deux cas (figures 9 et 10) la tension de focalisation peut être donnée par la différence V2-V1, et la tension de la sonde est donnée par la différence Vl-Vr, o Vi (i=l, 2) représente la tension moyenne de la paire d'électrodes Mi, M'i et Vr est le potentiel d'une référence lointaine, par exemple sur le
câble 13.
Ces deux structures ne permettent pas de réaliser des mesures en haute résolution puisqu'aucune des électrodes utilisées pour mesurer la tension de focalisation ne se trouve au centre de la structure. De même, aucune de ces deux structures ne permet de réaliser une mesure de la résistivité azimutale,
puisqu'elles ne comportent aucune électrode azimutale.
La formule donnée ci-dessus pour la mesure de la
résistivité de la formation s'applique.
Les structures des figures 11 et 12 permettent également de mettre en oeuvre un procédé conforme à l'invention. Ces structures comportent: pour la figure il: deux électrodes annulaires de courant A0 et A'0, une électrode centrale M0 de mesure de courant et deux paires d'électrodes M1, M'1, M3, M'3 annulaires de mesure de potentiel
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disposées de part et d'autre des électrodes de courant, - pour la figure 12: deux électrodes de courant A0, A'0, une électrode centrale M0 annulaire de mesure de potentiel, une paire d'électrodes annulaires M1, M'1 de mesure de potentiel, disposées de part et d'autre des électrodes de courant, et une paire d'électrodes annulaires de mesure de potentiel A0*, A0*' disposées au milieu des électrodes de mesure de courant A0, A'0 et divisant celles-ci en deux parties; cette disposition permet de réaliser des mesures plus précise dans le cas o des variations d'impédance de contact se produisent en surface des électrodes A0 et A'o. Ces deux arrangements d'électrodes comportent des électrodes annulaires de garde d'un seul tenant: ils ne permettent de mettre en oeuvre que les modes de fonctionnement effectif des-figures 3A et 3B. Selon une variante, on peut remplacer ces électrodes annulaires d'un seul tenant par une structure d'électrodes de garde, de chaque côté de la sonde, semblable à la structure des électrodes de garde de la figure 10 (A1, A2, A'1, A'2): une telle structure permet de mettre en oeuvre les modes de fonctionnement effectif des figures
3A, 3B et 4A, 4B.
Les structures des figures 11 et 12 permettent, du fait de la présence, entre deux électrodes de courant, d'une électrode annulaire M0 de mesure de tension, de réaliser des mesures à haute résolution et ceci pour la même raison que celle expliquée ci-dessus dans le cas de la structure d'électrodes de la figure 5. Il est en fait possible de réaliser à la fois une mesure haute résolution et une mesure en résolution standard.
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Dans les deux cas (figures 11, 12) la tension de focalisation est égale à V1-V0, o V1 est la tension moyenne de la paire d'électrodes M1, M'l, V0 est la tension de l'électrode Mo. La tension de la sonde est égale à V3-V1 pour la structure de la figure 11, o V3 est la tension moyenne de la paire M3, M'3 et elle est égale à Vl-Vr pour la structure de la figure 12, o Vr est le potentiel d'une référence lointaine, par exemple sur le câble 13. L'expression de la résistivité de la
formation est toujours la même.
Dans le cas o seule une mesure à haute résolution est souhaitée (sans résolution standard), il est possible de supprimer la paire d'électrodes M3, M'3
dans le dispositif de la figure 11.
Un schéma électrique pour la mise en oeuvre d'une sonde, dans le cadre d'un procédé de mesure, selon l'invention, par focaLisation calculée, est donné sur la figure 13. La structure d'électrodes concernée est celle déjà décrite ci-dessus en liaison avec la figure 9. Une source de courant 80, par exemple située en surface, envoie un courant total It pour le fonctionnement de la sonde selon le premier mode effectif. Ce courant est envoyé par l'intermédiaire d'un câble 82. Des moyens sont prévus (résistance 84, amplificateur 86, mesureur de phase 88) pour mesurer la phase du courant It. Le courant IO0 (pour le fonctionnement selon le second mode effectif) est produit par un générateur 90 piloté par un processeur
digital 92, un convertisseur D-A 94, un filtre passe-
bas 96. La tension de focalisation est obtenue par différence et amplification, à l'aide d'amplificateurs différentiels 98, 100, des tensions des paires d'électrodes annulaires M1, M2 et M'l, M'2. Les signaux résultant des amplificateurs différentiels alimentent
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un sommateur 104, dont le signal de sortie est filtré (filtre passe- bande 106), et est ensuite transmis à un multiplexeur 108. Les signaux pour la mesure de la tension de la sonde sont formés par amplification, par les amplificateurs différentiels 110, 112, des différences de tensions entre la paire d'électrodes M1, M'1 et une tension de référence lointaine, prise par exemple en R, sur le câble. Les signaux résultants alimentent un sommateur 114, dont le signal est ensuite filtré (filtre passe-bande 116), ce signal étant ensuite transmis au multiplexeur 108. Ce multiplexeur est relié à un convertisseur analogique-digital 118, lui-même relié au processeur digital 92. Le signal est ensuite transmis à un émetteur 120. Le dispositif comporte également un récepteur 122 et un calculateur 124. Dans le cas o les électrodes de garde sont, de part et d'autre de la sonde, en deux parties, il peut être nécessaire d'imposer une différence de potentiel
nulle entre ces deux parties.
Un schéma électrique pour le contrôle de l'égalité des potentiels entre, par exemple, les électrodes Ai* et A2 de la figure 2 est donné sur la figure 14. Sur cette figure, seule la partie supérieure de la sonde, au-dessus de l'électrode A0, est représentée. Une électrode Ai* est associée à l'électrode A1 afin de pouvoir effectuer une mesure du
potentiel dans la colonne de boue à proximité de A1.
Cela permet de s'affranchir de l'impédance de contact sur l'électrode A1. Un amplificateur 70 délivre un signal proportionnel à la tension mesurée entre l'électrode A2 et l'électrode Ai*. Un amplificateur différentiel 72 permet de comparer le signal obtenu à un potentiel de terre. S'il y a un déséquilibre entre
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les tensions des électrodes A2 et Ai*, cet amplificateur 72 délivre un signal non nul à un transformateur 74 qui commande alors une répartition différente des courants dans les électrodes Aj et A2.5 On peut ainsi prendre en entrée de l'amplificateur 70 le signal VAi*+ VA*'-VA2-VA2'. Les électrodes Al et A'1
ainsi que A2 et A'2 sont alors court-circuitées. Tous les éléments 70- 74 peuvent être intégrés dans le corps de la sonde descendue dans le trou de forage.
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Claims (23)
1. Procédé pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage, comportant: - l'introduction, dans le trou de forage, d'une sonde (22) présentant un corps allongé (17) muni d'au moins une électrode annulaire de courant (A0, A'0) et d'au moins deux électrodes annulaires de garde (A, A', A1, A'1, A2, A'2), situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant, - l'émission, selon un premier mode de fonctionnement effectif de la sonde, dans la formation traversée, d'un courant i1 à partir d'une, ou des, électrode(s) annulaire(s) de garde (A, A1, A2) située(s) sur un premier côté de la sonde par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant (A0, A'0), et d'un courant i'1 à partir de l'autre, ou des autres électrode(s) annulaire(s) de garde (A', A'l, A'2), située(s) sur l'autre côté de la sonde par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant (A0, A'o), le courant Io0,1 émis par l'électrode (ou les électrodes) annulaire(s) de courant étant égal à 0, - l'émission, selon un second mode de fonctionnement effectif, d'au moins un courant IO0,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant (A0, A'o) vers les électrodes annulaires de garde (A, A', A1, A'l, A2, A'2), le courant total It,2 émis depuis la sonde dans la formation étant égal à 0, - la réalisation d'une focalisation calculée, à partir des deux modes de fonctionnement ci-dessus, pour simuler un mode de fonctionnement selon lequel il y a: * émission d'au moins un courant Io,c dans la formation traversée, à partir de l'électrode, ou des électrodes annulaire(s) de courant (A0, A'0),
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* focalisation du courant IO,c dans la formation, par l'émission de deux courants Il,c et I'l,c à partir des deux électrodes annulaires de garde (A, A', A1, A'1, A2, A'2), situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant.
2. Procédé pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage, comportant: - l'introduction, dans le trou de forage, d'une sonde (22) présentant un corps (17) allongé muni d'au moins une électrode annulaire de courant (A0, A'0), et: * sur un premier côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant (A0, A'0), une première (A1) et une deuxième (A2) électrodes annulaires de garde, * sur l'autre côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une troisième (A'l1) et une quatrième (A'2) électrodes annulaires de garde, l'émission, selon un premier mode de fonctionnement effectif: * de courants, i2, i'2 à partir des première (A1) et troisième (A'l1) électrodes annulaires de garde vers les deuxième (A2) et quatrième (A'2) électrodes annulaires de garde, * le courant I0,1 émis à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant, et le courant total It,l émis depuis la sonde dans la formation étant tous deux égaux à 0, - l'émission, selon un second mode de fonctionnement effectif, d'au moins un courant IO0,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant (A0, A'0) vers les électrodes annulaires de garde (A1, A'l, A2, A'2), le courant total It,2 émis depuis la sonde dans la formation étant égal à 0,
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- la réalisation d'une focalisation calculée, pour simuler un mode de fonctionnement selon lequel il y a: * émission d'au moins un courant IO, c dans la formation traversée, à partir de l'électrode, ou des électrodes, annulaire(s) de courant, * focalisation du courant Io,c dans la formation, par l'émission de deux courants Il,c et
I'l,c à partir des électrodes annulaires de garde.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou
2: - dans lequel, pour chaque mode de fonctionnement effectif, sont produits des signaux représentatifs d'une tension AVf, i(i=l,2), dite tension de focalisation, ainsi que d'une tension AVs,i (i=1,2), dite tension de la sonde, et - dans lequel est produit, pour le second mode, un signal représentatif de courant(s) Io,2 émis depuis
la (ou les) électrode(s) de courant.
4. Procédé selon la revendication 3, un signal représentatif de la résistivité de la formation (11i) étant produit, à partir du rapport: AVf, 2 AVS2 - AVf, A1VS I0,2
5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou
4, dans lequel on déduit un coefficient de pondération (X) d'une combinaison linéaire des deux modes de fonctionnement effectif de la sonde, afin d'obtenir un mode calculé pour lequel la tension de focalisation
résultante AVf,c est nulle.
6. Procédé selon la revendication 1, et selon
l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel est
produit en outre, pour le premier mode, un signal représentatif du courant total It,1 émis dans la
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formation, et dans lequel on déduit des coefficients, ou impédances, de transfert, entre: - d'une part, la tension de focalisation AVf,i (i=1,2) et la tension de sonde AVs,i; et, - d'autre part, le courant émis depuis la (ou les) électrode(s) de courant IO,i et le courant total
It,i émis dans la formation.
7. Procédé selon la revendication 2, et selon
l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel sont
produits en outre, pour le premier mode, des signaux représentatifs des différences de tension AVa,1, AV'a, entre, d'une part, la première (A1) et la deuxième (A2) électrodes de garde et, d'autre part, la troisième (A'1) et la quatrième (A'2) électrodes de garde, et dans lequel on déduit des coefficients, ou impédances de transfert, entre: - d'une part, la tension de focalisation AVf,i (i=1,2) et la tension AVs,i de sonde; et, - d'autre part, le courant I0,i émis depuis la (ou les) électrode(s) de courant et la différence de
tension AVa,i, AV'a,i entre deux électrodes de garde.
8. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, la sonde comportant: - une seule électrode de courant (A0), une première (M1, M'1) et une deuxième (M2, M'2) paires d'électrodes de mesure de potentiel, disposées de part et d'autre de l'électrode de courant (A0), - la tension de focalisation AVf étant égale à la différence V1-V2 des tensions moyennes de la première (M1, M'1) et de la deuxième (M2, M'2) paires d'électrodes de mesure de potentiel, - la tension de la sonde AVS étant égale à la différence Vl-Vr, entre la tension moyenne de la
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première paire (M1, M'1) d'électrodes de mesure de
potentiel et le potentiel d'une référence lointaine.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à
7, la sonde comportant: - deux électrodes annulaires de courant (A0, A'o), - et,: * ou bien une électrode annulaire M0 de potentiel disposée entre les deux électrodes de courant, * ou bien un réseau d'électrodes azimutales (Aazi) disposé entre les deux électrodes de courant, - ainsi qu'une première (M1, M'1) et une deuxième (A0*, A0*') paires d'électrodes annulaires de
mesure de potentiel.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel: - la tension de focalisation est égale à la différence entre la tension moyenne V1 de la première paire d'électrodes annulaires de mesure de potentiel et, soit la tension V0 de l'électrode annulaire de potentiel disposée entre les deux électrodes de courant, soit la tension moyenne <Vazi> du réseau d'électrodes azimutales, - la tension de la sonde est égale à la différence V1-Vr, entre la tension de la première paire (M1, M'1) d'électrodes annulaires de mesure de
potentiel et le potentiel d'une référence lointaine.
11. Procédé selon la revendication 3, - la sonde comportant: * deux électrodes annulaires de courant (A0, A'0), * et, un réseau de N électrodes azimutales (Aazi), disposé entre les deux électrodes de courant (A0, A'O),
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* ainsi qu'une première (M1, M'1) et deuxième (A0*, A0*') paires d'électrodes annulaires de mesure de potentiel, - la tension de focalisation AVf étant égale à la différence Vl-<Vazi> entre la tension moyenne de la première (M1, M'1) paire d'électrodes annulaires de mesure de potentiel et la tension moyenne du réseau d'électrodes azimutales, - la tension de la sonde AVS étant égale à la différence entre la tension moyenne de la première paire (M1, M'1) d'électrodes annulaires de mesure de potentiel et le potentiel Vr d'une référence lointaine, - au moins un signal étant produit, représentatif de la résistivité azimutale de la formation, suivant au moins une direction autour de la
sonde, définie par une des électrodes azimutales.
12. Procédé selon la revendication 11, des signaux représentatifs des N tensions AVazi,l et AVazi,2 (i=l,...,N) des électrodes azimutales étant produites pour les deux modes de fonctionnement effectif, la résistivité azimutale de la formation suivant la direction k étant déduite de l'expression: N AVf,2 AV AV12 AVazi, AVa,2 - AVs,î azi,2 AVf,1 ' AVs, 2 Vf, 1 A Vf',1 __ _Vazk'1 __ __ __ __ _ I0,2 N AVazk AVf,2 AVazkl AVf,1
13. Dispositif pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage, comportant: - une sonde (22) présentant un corps allongé (17) muni d'au moins une électrode annulaire de courant (A0, A'0) et d'au moins deux électrodes annulaires de garde (A, A', A1, A'1, A2, A'2), situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant,
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- des moyens pour émettre dans la formation traversée, selon un premier mode de fonctionnement effectif, un courant il à partir d'une des électrodes annulaires de garde, et un courant i'1 à partir de l'autre électrode annulaire de garde, le courant I0,1 émis par l'électrode ou les électrodes annulaire(s) de courant étant égal à 0, - des moyens pour émettre, selon un second mode de fonctionnement effectif, au moins un courant IO0,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant (A(, A'o) vers les électrodes annulaires de garde (A, A', A1, A'1, A2, A'2), le courant total It,2
émis depuis la sonde dans la formation étant égal à 0.
- des moyens pour réaliser, à partir des deux modes de fonctionnement effectifs ci-dessus, une focalisation calculée, de manière à simuler un mode opératoire selon lequel il y a: * émission d'au moins un courant IO,c dans la formation traversée, à partir de l'électrode, ou des électrodes, annulaire(s) de courant (A0, A'0), * focalisation du courant IO,c dans la formation, par l'émission de deux courants Il,c et I'l,c à partir des deux électrodes annulaires de garde, situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de
courant.
14. Dispositif pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage, comportant: - une sonde (22) présentant un corps allongé (17) muni d'au moins une électrode annulaire de courant (A0, A'0) et: * sur un premier côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une première (A1) et une deuxième (A2) électrodes annulaires de garde,
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* sur l'autre côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une troisième (A'1) et une quatrième (A'2) électrodes annulaires de garde, des moyens pour émettre, selon un premier mode de fonctionnement effectif: * de courants, i2, i'2 à partir des première (A1) et troisième (A'l) électrodes annulaires de garde vers les deuxième (A2) et quatrième (A'2) électrodes annulaires de garde, * le courant I0,1 émis à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant et le courant total It,l émis depuis la sonde dans la formation
étant tous deux égaux à 0.
- des moyens pour émettre, selon un second mode de fonctionnement effectif, au moins un courant IO0,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant vers les électrodes annulaires de garde, le courant total It,2 émis -depuis la sonde dans la formation étant égal à 0, - des moyens pour réaliser, à partir des deux modes de fonctionnement effectifs ci-dessus, une focalisation calculée, de manière à simuler un mode opératoire selon lequel il y a: * émission d'au moins un courant IO,c dans la formation traversée, à partir de l'électrode annulaire de courant, * focalisation du courant IO,c dans la formation, par l'émission de deux courants Il,c et I'l,c à partir des deux électrodes annulaires de garde, situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant.
15. Dispositif selon l'une des revendications
13 ou 14, des moyens étant prévus pour produire: - pour chaque mode, des signaux représentatifs d'une tension AVf,i (i=1,2), dite tension de
SP 11132 PM
focalisation, ainsi que d'une tension AVs,i (i=l,2), dite tension de la sonde, - pour le second mode, un signal représentatif ou des courant(s) IO0,2 émis depuis le (ou les) électrode(s) de courant.
16. Dispositif selon la revendication 15, des moyens étant prévus pour produire un signal représentatif de la résistivité de la formation, à partir du rapport: AVf,2 AVS,2 - AV AVs'1 fl I0,2
17. Dispositif selon l'une des revendications
ou 16, les moyens pour réaliser la focalisation calculée permettant de déduire un coefficient (X) de pondération d'une combinaison linéaire des deux modes de fonctionnement effectif de la sonde, afin d'obtenir un mode calculé pour lequel -la tension de focalisation
AVf,c résultante est nulle.
18. Dispositif selon la revendication 13 et
selon l'une des revendications 15 ou 16,
- des moyens étant prévus pour produire, pour le premier mode de fonctionnement effectif, un signal représentatif du courant total It,i (i=1,2) émis dans la formation, - les moyens pour réaliser la focalisation calculée permettant de déduire les coefficients, ou impédances, de transfert entre: * d'une part, la tension de focalisation AVf,i (i=l,2) et la tension de sonde AVs,i; et, * d'autre part, le courant I0,i émis depuis la (ou les) électrode(s) de courant et le courant total
It,i émis dans la formation.
19. Dispositif selon la revendication 14 et
selon l'une des revendications 15 ou 16,
SP 11132 PM
- des moyens étant prévus pour produire, pour le premier mode de fonctionnement effectif, un signal représentatif de différences de tension AVa,i, AV'a,i entre, d'une part la première (A1) et la deuxième (A2) électrodes de garde et, d'autre part, la troisième (A'1) et la quatrième (A'2) électrodes de garde, - les moyens pour réaliser la focalisation calculée permettant de déduire les coefficients, ou impédances, de transfert entre: * d'une part, la tension de focalisation AVf,i et la tension de sonde AVs,i; et, * d'autre part, le courant IO,i émis depuis l'électrode, ou les électrodes, de courant et la différence de tension AVai, AV'a,i entre deux
électrodes de garde.
20. Dispositif selon l'une des revendications
13 à 19, la sonde comportant-: - une seule électrode de courant (AO), une première (Ml, M'1) et une deuxième (M2, M'2) paires d'électrodes de mesure de potentiel, disposées de part et d'autre de l'électrode de courant (A0).
21. Dispositif selon l'une des revendications
13 à 19, la sonde comportant: - deux électrodes annulaires de courant (A0, A'0), et * ou bien une électrode annulaire de potentiel (Mo) disposée entre les deux électrodes de courant, * ou bien un réseau d'électrodes azimutales (Aazi) disposé entre les deux électrodes de courant, ainsi qu'une première (M1, M'1) et deuxième (A0*, A0*') paires d'électrodes annulaires de mesure de potentiel, l'une des deux paires étant située de part et d'autre
des électrodes annulaires de courant.
SP 11132 PM
22. Dispositif selon la revendication 15, - la sonde comportant: * deux électrodes annulaires de courant (A0, A'0), * et un réseau de N électrodes azimutales (Aazi) disposé entre les deux électrodes de courant, * ainsi qu'une première (M1, M'1) et deuxième (A0*, A0*') paires d'électrodes annulaires de mesure de potentiel, - le dispositif comportant en outre des moyens pour produire au moins un signal, représentatif de la résistivité azimutale de la formation, suivant au moins une direction autour de la sonde, définie par
une des électrodes azimutales.
23. Dispositif pour mesurer des caractéristiques de formations traversées par un trou de forage, comportant: - une sonde (22) présentant un corps allongé (17) muni d'au moins une électrode annulaire de courant (A0,A'0) et: * sur un premier côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une première (A1) et une deuxième (A2) électrodes annulaires de garde, * sur l'autre côté, par rapport à la, ou aux, électrode(s) de courant, une troisième (A'1) et une quatrième (A'2) électrodes annulaires de garde, - des moyens pour émettre dans la formation traversée, selon un premier mode de fonctionnement effectif, un courant i1 à partir des première et deuxième électrodes annulaires de garde, et un courant i'1 à partir des troisième et quatrième électrodes annulaires de garde, le courant I0,1 émis par l'électrode ou les électrodes annulaire(s) de courant étant égal à 0, - des moyens pour émettre, selon un second mode de fonctionnement effectif:
SP 11132 PM
* de courants, i2, i'2 à partir des première (A1) et troisième (A'1) électrodes annulaires de garde vers les deuxième (A2) et quatrième (A'2) électrodes annulaires de garde, * le courant I0,1 émis à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant, et le courant total It,l émis depuis la sonde dans la formation, étant tous deux égaux à 0, - des moyens pour émettre, selon un troisième mode de fonctionnement effectif, au moins un courant IO0,2 à partir de l'électrode (ou des électrodes) annulaire(s) de courant (A0, A'0) vers les électrodes annulaires de garde (A, A', A1, A'l, A2, A'2), le courant total It,2 émis depuis la sonde dans la formation étant égal à 0, - des moyens pour réaliser, à partir des modes de fonctionnement effectifs, une ou plusieurs focalisations calculées, de manière à simuler un ou des modes opératoires selon lesquels il y a: * émission d'au moins un courant IO,c dans la formation traversée, à partir de l'électrode annulaire de courant (A0, A'0), * focalisation du courant I0,c dans la formation, par l'émission de deux courants Il,c et I'l,c à partir des deux électrodes annulaires de garde, situées de part et d'autre de l'électrode annulaire de courant.
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