FR2838475A1

FR2838475A1 - Procede galvanique de mesure de l'anisotropie electrique

Info

Publication number: FR2838475A1
Application number: FR0304408A
Authority: FR
Inventors: Stanley C Gianzero; Li Gao
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2003-10-17
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: US6765386B2; CA2424875C; NO20031624L; US20030197510A1; BR0300985A; DE10316206A1; AU2003203453A1; GB0308209D0; FR2838475B1; CA2424875A1; GB2389421B; NO20031624D0; AU2003203453B2; GB2389421A

Abstract

Un outil de diagraphie est décrit pour mesurer l'anisotropie de résistivité de formations géologiques entourant un puits de forage. L'outil de diagraphie comprend un ensemble d'électrodes qui sont en contact avec une paroi du puits. L'ensemble d'électrodes comporte une première paire d'électrodes de courant espacées verticalement et une seconde paire d'électrodes de courant espacées horizontalement. Entre les première et seconde paires d'électrodes de courant se trouvent deux électrodes de mesure, ou plus, qui mesurent une différence de tension suivant l'axe vertical et une différence de tension suivant l'axe horizontal provoquées par des courants circulant entre les paires d'électrodes de courant. Une anisotropie de résistivité peut être calculée à partir des différences de tension mesurées. Une troisième paire d'électrodes de courant orientées perpendiculairement par rapport aux première et seconde paires d'électrodes de courant peut être fournie avec des électrodes de mesure correspondantes si on souhaite mesurer l'anisotropie de résistivité bi-axiale de la formation.

Description

PROCEDE GALVANIQUE DE MESURE
DE L'ANISOTROPIE ELECTRIQUE
Arrière-plan Domaine de l'invention La présente invention se rapporte, de façon générale, à la mesure de caractéristiques électriques de formations géologiques entourant un puits de forage. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un procédé servant à déterminer les résistivités horizontale et verticale dans des formations anisotropes.

Description de la technique concernée Il est bien connu que les formations géologiques souterraines entourant un puits de forage terrestre peuvent être anisotropes relativement à la conduction des courants électriques. Le phénomène d'anisotropie électrique est généralement une conséquence, soit de la géométrie microscopique ou macroscopique, soit de leur combinaison, comme suit.

De nombreuses formations souterraines comprennent des strates sédimentaires dans lesquelles un courant électrique circule plus facilement dans une direction parallèle aux plans de couche que lorsqu' il est opposé à une direction perpendiculaire aux plans de couche. Une raison en est qu'un grand nombre de cristaux minéraux possèdent une forme plate ou allongée (par exemple, le mica ou le kaolin). Au moment où ils se sont formés, ils ont pris naturellement une orientation parallèle au plan de sédimentation. Les interstices dans les formations sont, par conséquent, généralement parallèles au plan de couche et le courant peut facilement circuler le long de ces interstices qui contiennent souvent de l'eau minéralisée électriquement conductrice. Cette anisotropie électrique, parfois appelée anisotropie microscopique, s'observe la plupart du temps dans les schistes.

De nombreuses formations géologiques souterraines comprennent également une série de lits relativement minces présentant des caractéristiques lithologiques différentes et, en conséquence, des résistivités différentes. Dans les systèmes de diagraphie, les distances comprises entre les électrodes ou les antennes sont suffisamment grandes pour que le volume impliqué dans une mesure puisse inclure plusieurs couches peu épaisses. Lorsque des couches individuelles ne sont ni délimitées ni résolues par un outil de diagraphie, l'outil est sensible à la formation comme s'il y avait une formation macroscopiquement anisotrope. Une séquence schiste/sable finement stratifiée représente un exemple particulièrement important d'une formation anisotrope macroscopiquement.

Si un échantillon est prélevé à partir d'une formation souterraine, la résistivité de l'échantillon mesurée avec un courant circulant parallèlement aux plans de couche est appelée résistivité

transverse ou horizontale ph. L'inverse de ph est la conductivité horizontale ah. La résistivité de l'échantillon mesurée avec un courant circulant perpendiculairement aux plans de couche est dite résistivité longitudinale ou verticale, pv, et son inverse conductivité verticale #v. Le coefficient d'anisotropie uni-axiale , est défini comme : 1 = ##h/#v.

Dans certaines formations, il existe un supplément de complication en ce que même pour des courants circulant parallèlement aux plans de couche, la conductivité varie avec la direction. Cette situation est appelée "anisotropie bi-axiale" et elle est caractérisée par trois valeurs de conductivité différentes le long de chacun des trois différents axes. La conductivité correspondant aux courants circulant le long de l'axe z (c'est à dire perpendiculairement au plan de couche) est #z tandis que la conductivité correspondant aux courants circulant le long de l'axe x (c'est à dire parallèlement au plan de couche et dans la direction de résistance moindre) est #x. La conductivité correspondant aux courants circulant le long de l'axe y (c'est à dire perpendiculairement aux axes x et z) est #y. Les coefficients d'anisotropie bi-axiale #x2, #yz sont définis comme :

xz - x I6z yz ' 6y /6z Dans les situations où le puits de forage entrecoupe la formation de façon essentiellement perpendiculaire aux plans de couche, les outils conventionnels de diagraphie de résistivité sont sensibles, presque exclusivement, à la composante horizontale de la résistivité de la formation. Pour des outils à induction, cela est une conséquence des courants induits circulant dans des plans horizontaux. Pour des dispositifs galvaniques, le manque de sensibilité à l'anisotropie est encore plus stricte en raison du "paradoxe de l'anisotropie" qui énonce qu'une quelconque rangée d'électrodes ou de capteurs déployée le long de l'axe d'un puits dans un puits vertical est insensible à la composante verticale de résistivité, en dépit de l'attente intuitive du contraire.

Un certain nombre d'outils de diagraphie non galvaniques ont été conçus pour détecter une anisotropie uni-axiale. Voir, par exemple, le brevet des Etats-Unis N 4 302 722, délivré le 24 novembre 1981. Ces outils ne peuvent pas mesurer une anisotropie bi-axiale et, de plus, ils sont inefficaces dans des boues de forage non conductrices à base de pétrole. Un outil qui peut fonctionner dans ces environnements et qui pourrait mesurer une anisotropie bi-axiale serait souhaitable.

Résumé de l'invention

En conséquence, il est décrit ici un outil de diagraphie qui peut mesurer l'anisotropie de résistivité des formations autour d'un puits de sondage. Dans un premier mode de réalisation, le système comprend un outil de diagraphie couplé à une unité de surface. L'outil de diagraphie comprend un ensemble d'électrodes qui sont en contact avec une paroi du puits de sondage, l'ensemble d'électrodes incluant une première paire d'électrodes de courant espacées verticalement l'une de l'autre, et une seconde paire d'électrodes de courant espacées horizontalement l'une de l'autre. Entre la première paire d'électrodes de courant, il existe deux électrodes de mesure, ou davantage, qui mesurent une différence de tension sur l'axe vertical provoquée par un courant circulant entre la première paire d'électrodes de courant. De la même manière, deux électrodes de mesure, ou plus, placées entre la seconde paire d'électrodes de courant mesurent une différence de tension sur l'axe horizontal provoquée par un courant circulant entre la seconde paire d'électrodes de courant. Une anisotropie de résistivité peut être calculée à partir des différences de tension mesurées. Une troisième paire d'électrodes de courant orientées perpendiculairement par rapport à la première et à la seconde paires d'électrodes de courant peut être prévue. Des électrodes de mesure placées entre la troisième paire d'électrodes de courant peuvent être utilisées pour mesurer une troisième différence de tension qui peut être utilisée avec les autres différences de tension en vue de mesurer l'anisotropie de résistivité bi-axiale de la formation. Les calculs de l'anisotropie sont, de préférence, effectués par l'unité de surface après réception des mesures provenant de l'outil de diagraphie.

Brève description des dessins Une meilleure compréhension de la présente invention peut être obtenue lorsque la description détaillée suivante du mode préféré de réalisation est considérée en liaison avec les dessins suivants, dans lesquels : La figure 1 représente l'environnement d'une opération de diagraphie au câble ; La figure 2 montre une vue d'extrémité d'un premier mode de réalisation de l'outil de diagraphie dans un puits de sondage ; La figure 3 représente une vue d'extrémité d'un second mode de réalisation de l'outil de diagraphie dans un puits de sondage ; La figure 4 représente une configuration d'électrodes préférée ; La figure 5 représente un modèle d'une configuration d'électrodes ; et La figure 6 présente un organigramme d'un mode préféré de réalisation du procédé.

Alors que l'invention peut se prêter à diverses modifications et autres formes, ses modes spécifiques de réalisation sont présents à titre d'exemple dans les dessins et seront décrits ici en détails. On devra comprendre, cependant, que les dessins et la description détaillée ne sont pas donnés pour limiter l'invention à une forme particulière décrite, mais au contraire, que l'intention est de couvrir toutes les modifications, équivalences et variantes tombant dans l'esprit et le champ de la présente invention telle que définie par les revendications jointes.

Description détaillée des modes préférés de réalisation Terminologie On notera que les termes horizontal et vertical, tels qu'utilisés ici, sont définis comme étant, respectivement, ces directions parallèle et perpendiculaire au plan de couche.

Configuration de l'outil En considérant maintenant les figures, la figure 1 représente un puits pendant des opérations de diagraphie au câble. Une plate-forme de forage 102 est équipée d'un derrick 104 qui supporte un treuil 106. Le forage des puits de pétrole et de gaz est exécuté avec une rame de forage qui est normalement supportée par le treuil 106 et mis en rotation par une table rotative 112. Un trépan à l'extrémité de la rame de forage creuse progressivement un puits 114.

Lorsque le puits 114 est foré, un fluide de forage (souvent appelé "boue") circule à travers la rame de forage et revient le long de la zone annulaire entre la rame de forage et le puits.

Pendant des opérations de diagraphie au câble, la rame de forage est retirée du puits 114 et une sonde instrumentale 116 est descendue dans le puits rempli de boue 114.

La sonde 116 est suspendue par un câble d'acier 108 lorsqu'elle est descendue et retirée. Le câble d'acier transmet des signaux de commande et de télémétrie entre la sonde 116 et l'installation de surface 120. L'installation de surface 120 comprend, de préférence, une unité d'acquisition et de stockage de données (non représentée spécifiquement) pour enregistrer des données de diagraphie reçues à partir de la sonde 116. L'unité d'acquisition et de stockage de données peut prendre la forme d'un ordinateur qui peut également fournir un traitement immédiat des données de diagraphie.

Après que la sonde 116 est descendue au fond du puits (ou au moins au-dessous de la zone qui présente de l'intérêt), les éléments de polarisation sont déployés. Les éléments de polarisation assurent le contact avec la paroi du puits lorsque la sonde se déplace vers le haut.

Lorsque la sonde 116 se déplace vers le haut, elle exécute des opérations de diagraphie conçues pour mesurer une ou plusieurs caractéristiques des formations 119 entourant le puits de forage 114.

La figure 2 représente une vue d'extrémité de la sonde 116 avec une configuration préférée d'élément de polarisation. Dans cette configuration, un bras est étendu pour appuyer un patin coulissant 202 contre une paroi du puits 114. Le patin coulissant 202 est, de préférence, un patin de mesure tel que décrit davantage ci-dessous. Le contact est assuré en étendant le bras d'une distance suffisante pour rendre la largeur de l'outil égale au diamètre du puits 114. Le bras est rappelé, de préférence, par ressort contre la paroi pour maintenir le contact en dépit des irrégularités dans le puits.

La figure 3 représente une vue d'extrémité de la sonde 116 avec une autre configuration d'élément de polarisation. Dans cette configuration, la sonde 116 est maintenue grossièrement au centre du puits 114 par l'intermédiaire de multiples éléments de polarisation. Deux au moins de ces éléments sont, de préférence, des patins coulissants 202,203 qui exécutent des mesures aux angles orthogonal azimutal comme décrit davantage ci-dessous. Le nombre total d'éléments de polarisation est, de préférence, d'au moins trois et ce nombre peut comprendre des patins coulissants 304 qui n'exécutent aucune mesure.

On note que de nombreuses configurations appropriées d'éléments de polarisation sont connues dans la technique et peuvent être créées dans l'avenir. Des éléments de polarisation appropriés peuvent comporter des bras à ressort, des ressorts en arc, et des ballons. L'utilisation de différents types et de différents nombres d'éléments de polarisation est envisagée dans d'autres modes de réalisation.

La figure 4 présente une configuration d'électrodes proposée d'un patin de mesure pour un nouvel outil de formation d'image dans une boue à base de pétrole (OBMI). Les outils OBMI sont utilisés pour obtenir une mesure à haute résolution de la résistivité de la formation dans les formations géologiques entourant un puits lorsque le puits contient une boue de forage non conductrice.

Dans la configuration d'électrode proposée à la figure 4, une électrode de source de courant 402 est disposée horizontalement le long du bord supérieur de la configuration, et une électrode d'évacuation de courant (drain) 404 est disposée verticalement le long du bord inférieur de la configuration. Une commande de courant source (non représentée) est couplée entre les électrodes de source et de drain pour forcer une quantité prédéterminée de courant à circuler de la source 402 vers le drain 404.

Une seconde électrode de courant source 408 est disposée verticalement le long du bord droit de la configuration, et une électrode de drain 406 est disposée verticalement le long du bord

gauche de la configuration d'électrode. Une seconde commande de courant source (non représentée) est couplée entre les électrodes de source et de drain pour forcer une quantité prédéterminée de courant à circuler de la source 408 vers le drain 406.

Les commandes de courant source peuvent commander des courants alternatifs et/ou continu entre les électrodes de source et de drain. Les commandes de courant source peuvent fonctionner simultanément, ou en variante, elles peuvent fonctionner suivant un mode multiplexé dans le temps (c'est à dire qu'elles peuvent fonctionner à tour de rôle. ). Si les commandes de courant source fonctionnent simultanément, il est préféré qu'elles fournissent des courants alternatifs à des fréquences différentes, mais cela n'est nullement requis.

Un ensemble d'électrodes de mesure est fourni dans la zone située entre les électrodes de source et de drain. Chacune des électrodes est couplée à un amplificateur respectif de haute impédance d'entrée et à un convertisseur analogique-numérique (non représenté) qui mesurent le signal de tension provenant de cette électrode de mesure. Les tensions échantillonnées peuvent être traitées au fond du puits et, dans tous les cas, elles sont communiquées à l'unité d'acquisition et de stockage de données située en surface.

Dans l'ensemble d'électrodes de mesure représenté dans la figure 4, quatre électrodes de mesure 410 à 416 sont identifiées en particulier. Ces électrodes de mesure sont placées symétriquement par rapport aux lignes centrales horizontale et verticale de la configuration d'électrodes et sont à proximité du centre de la configuration d'électrodes. Les tensions provenant de ces électrodes peuvent être utilisées pour estimer les tensions de mesure souhaitées, comme décrit davantage ci-dessous.

La configuration d'électrodes de la figure 4 est, de préférence, placée sur (ou dans) une surface non conductrice qui est en contact avec la paroi du puits 114. En conséquence, la surface peut (par exemple) être une surface en céramique, plastique ou en caoutchouc présentant une courbure conçue pour s'adapter à la courbure de la paroi du puits.

La figure 5 représente un modèle idéalisé 501 de la configuration d'électrodes. Dans le modèle idéalisé, les électrodes sont des contacts ponctuels. L'électrode de source 402 est modélisée comme une source de courant ponctuelle 502, l'électrode de drain 504 est modélisée comme un drain de courant ponctuel 504, l'électrode de source 408 est modélisée comme une source de courant ponctuelle 408 et l'électrode de drain 406 est modélisée comme un drain de courant ponctuel 506. Dans le modèle 501, des mesures de tension sont faites au niveau des points 510 et 512 qui sont des points de mesure rapprochés situés sur une ligne centrale entre les points 502 et 504 et placées symétriquement par rapport à une ligne centrale entre les points 506 et 508. De la même manière, des mesures de tension sont faites au niveau

des points 515 et 511 qui représentent des points de mesure rapprochés situés sur la ligne centrale entre les points 506 et 508 et placés symétriquement par rapport à la ligne centrale entre les points 502,504.

Les tensions de mesures du modèle peuvent être estimées selon un certain nombre de moyens. Dans un mode de réalisation, la mesure du modèle au niveau du point 510 est estimée par la mesure réelle au niveau de l'électrode 410 et la mesure du modèle au niveau du point 512 est estimée comme la mesure réelle au niveau de l'électrode 412. La mesure du modèle au niveau du point 511 est estimée comme la mesure réelle au niveau de l'électrode 410 et la mesure du modèle au niveau du point 515 est estimée comme la mesure réelle au niveau de l'électrode 414.

Dans d'autres modes de réalisation, les mesures modèles peuvent être estimées en établissant une moyenne. Par exemple, la mesure du modèle au niveau du point 511peut être estimée en moyennant les mesures réelles au niveau des électrodes 410 et 412. De la même manière, la mesure du modèle au niveau du point 515 peut être estimée en moyennant les mesures réelles au niveau des électrodes 410 et 416.

Dans le modèle idéalisé, la courbure et la dimension du patin de mesure 202 peuvent être ignorées. On a constaté que de bons résultats sont obtenus lorsque la configuration d'électrodes est supposée reposer sur une surface infinie, plane et non conductrice. Les coordonnées du modèle sont définies par rapport à la formation de façon que l'axe z soit perpendiculaire au plan de couche, que l'axe x soit parallèle au plan de couche et parallèle à la surface (plane) du patin de mesure (par exemple, le patin 202). L'axe y est également parallèle au plan de couche et parallèle à la surface du patin de mesure (par exemple le patin 302), mais il est perpendiculaire à l'axe x.

Lorsque la formation s'incline par rapport au puits, un traitement supplémentaire peut être nécessaire pour déterminer les mesures idéalisées à partir des mesures réelles. Ce traitement est quelque peu fastidieux et, dans tous les cas, on s'attend à ce qu'il se situe bien dans les compétences d'un spécialiste de la technique. En conséquence, la déduction suivante progresse en supposant que les axes du modèle sont alignés avec les axes de la formation.

Lorsqu'un courant est conduit de la source 502 au drain 504, le potentiel (c'est à dire la tension) produit au niveau du point de mesure 510 peut être exprimé dans les termes d'une solution d'équation intégrale portant sur la surface So du patin sur lequel les électrodes sont placées. L'équation intégrale suivante représente la solution correspondant au potentiel en termes de vecteur de source ros (le vecteur allant du centre de la configuration au point 502) et le vecteur de mesure r (le vecteur allant du centre au point 510) :

Ver) = 1 f[v(r8)' (j'V oG(r,r8) - G(r,r8)' (j'V ov(r8)}. no 0 (1) 4# S0 où no est un vecteur unitaire qui est perpendiculaire à la surface du patin et # est un tenseur de conductivité qui (dans le cas uni-axial) est représenté sous la forme : #h 0 # = 0 #h 0 , (2)
0 0 #v, la composante de conductivité verticale #v étant dirigée le long de l'axe z positif (figure 5). Le terme G(r, ros) est la fonction de Green suivante :

G(rro)=o. h CR+R 1 (3) où les distances source et image sont données par :

R = (x-xo)2 +{Y-Yo)2 +î.z(z-ZO)2 (4) R'= {x-xo)2 "'(Y'+'Yo)z +î,2(z-ZO)2.

Le coefficient d'anisotropie dans les équations précédentes est défini de la manière habituelle, # = #h / #v.

Puisque le gradient de la fonction de Green s'annule à la surface du patin par choix, la solution correspondant au potentiel produit par une source de courant unitaire placée en (0,0, zo) (c'est à dire les coordonnées du point 510) est : Vz = 1/2# #zm 1/@-z0#. (5a) De la même manière, une source de courant unitaire placée en (Xo, 0,0) (c'est à dire, le point 508) produit le potentiel suivant en (Xm, 0,0) (c'est à dire le point 515) :

VX = 2ch Ixm -xol 1 , (5b) La résistivité apparente selon l'axe z, Rza, (qui correspond à la résistivité de la formation horizontale ) peut être déterminée en multipliant le potentiel mesuré dans l'équation (5 a) par la constante d'outil suivante :

Ktoolz = 2##zm - z0#. (6a) De la même manière, la résistivité apparente selon l'axe x, Rxa, peut être déterminée en multipliant le potentiel mesuré dans l'équation (5b) par la constante d'outil suivante: Ktoolx = 2##xm - x0#. (6b) L'anisotropie de la formation peut alors être calculée comme # = Rax. (7)
Raz La théorie peut être appliquée à l'outil OBMI en reconnaissant que la mesure de la différence de tension (par exemple la différence entre les points 510 et 512) est la différence entre des mesures théoriques entraînées par la source et le collecteur individuellement. Si les électrodes de source et de collecteur sont placées symétriquement et si les électrodes de mesure sont également placées symétriquement, les différences horizontales et verticales mesurées peuvent être exprimées sous la forme :

VBMI =[I 7UJh zm -zo 1 IZm 'ZO (Sb) La résistivité apparente selon l'axe x, Rxa, peut être calculée en multipliant la différence de tension mesurée dans l'équation (8a) par la constante d'outil suivante :

Ixm-x011xm+xol +xol K, =Ir lx.-xllx.+xl (9a) KOBMI-1r\ # y 1 \ 1, (9a) BUI lx. "0 "m "0 et la résistivité apparente selon l'axe z, Rza, (qui correspond à la résistivité horizontale de la formation ph) peut être calculée en multipliant la différence de tension mesurée dans l'équation (8b) par : K@z = ##zm - z0##zm + z0# (9b

KOBMI - 1r 1 1 1 1. (9b) Zm -Z01-IZm +Z01. Le coefficient d'anisotropie # est calculé comme fourni dans l'équation (7). La résistivité verticale de la formation pv peut alors être calculée à partir de la définition du coefficient d'anisotropie.

Les équations précédentes fournissent une solution pour le cas de l'anisotropie uni-axiale. Si l'on souhaite mesurer l'anisotropie bi-axiale, alors un second patin de mesure peut être prévu à la perpendiculaire du premier patin (voir, par exemple, figure 3) de façon que des mesures de résistivité puissent être faites le long de l'axe y. En commençant de nouveau à partir de l'équation (1), le tenseur de conductivité correspondant au cas bi-axial est représenté sous la forme #x 0 0 # = 0 #y 0 #, (10)
0 0 #z, la composante de conductivité verticale #z étant dirigée le long de l'axe z. La fonction de Green appropriée est donnée par :

G(r,ro) = ,OXP,P.(R 1 + Ril 1 (11) les distances source-image étant données par = -J/ - + Py(Y - YO)2 2 +pz(z-zof and (12a) R' = pAx-xof + Py(y+ YO)2 + pAz-zo'f . (12b) Les potentiels de mesure théorique sur le premier patin de mesure sont : Vx = ###########y#z, and (13a) Vz = ##########px#y. (13b) Le potentiel de mesure théorique sur le second patin est : Vy = 1 ##x#z. (13c) Vy 2##ym - y0# -px-pz A partir de ces équations, les différences de tension attendues à partir de l'outil OBMI peuvent être exprimées sous la forme :

VÔBMI = PyPz I x m 1~ x 01 I x m 1+x OI (14a) Br=Jp"p7#####r-#####,- (14b) VÔBMI = PxPy z I m 1~z 01 -z I m 1+z 01 (14c) Les résistivités apparentes Rxa, Rya, Rza peuvent être déterminées en multipliant les différences de tension mesurées dans les équations (14a) - (14c) par le coefficient respectif des coefficients d'outil suivants :

KÔBMI = I xm x0lxm +'x0 (15a) OBMI FM'-0 " m+o! KÔBMI = rIYm - YOllYm + Yol ( "OBA'i#####!#!#####! 1 Sb OBMI IYm - YOI-IYm + Yol KÓBMI = rlzm - zollzm +Zol (1Sc)
OBMI #zm - z0# - #zm + z0# Noter que les coefficients d'outil présentent la même forme que ceux fournis dans les équations (9a), (9b) (le cas uni-axial). Les résistivités de la formation #x, py, #z peuvent être calculées à partir des résistivités apparentes Rxa, Rya, Rza, comme suit : @y@z #x = RayRaz/R@x, (16a) a

nX nZ Râ Râ ( 16b) /?y=###, (16b)
Ray RxRy #z = RaxRay/Raz, (16c) a Les anisotropies de la formation #xa, #yz peuvent alors être calculées à partir des résistivités de la formation selon leurs définitions.

On s'attend à ce que les écarts entre le modèle et l'outil réel (par exemple, la courbure et l'étendue finie des patins de mesure) rendent souhaitables d'ajuster légèrement les coefficients d'outil en vue d'obtenir les meilleurs résultats. On rappelle également que la dérivation cidessus a supposé une valeur de courant unitaire, de sorte que les mesures devront être normalisées par rapport au courant. Un procédé pour déterminer les coefficients d'outil optimaux consiste à calibrer les mesures d'outil dans des environnements connus.

En considérant maintenant la figure 6, le procédé préféré est décrit. L'outil de diagraphie est placé dans un puits et une diagraphie est commencée lorsque l'outil se déplace le long du puits. Dans le bloc 602, un courant est commandé entre les électrodes de courant horizontal d'un patin de mesures donné (par exemple, les électrodes 406,408 du patin 202) et une différence de tension est mesurée dans la direction de l'axe x. La différence de tension peut être mesurée directement (par exemple, entre les électrodes de mesure 410,414, du patin 202), ou elle peut être déterminée à partir des tensions de plus de deux électrodes de mesure.

La dernière approche peut offrir des rapports signal/bruit améliorés et/ou une fiabilité accrue.

Dans le bloc 604, un courant est commandé entre les électrodes de courant horizontal d'un second patin de mesures (par exemple, les électrodes 406,408, du patin 302) et une différence de tension est mesurée dans la direction de l'axe y. Comme précédemment, les mesures peuvent être faites directement (par exemple entre les électrodes de mesure 410, 414 du patin 302), ou elles peuvent être déterminées à partir de mesures multiples. Le bloc 604 est représenté en contour tireté parce qu'il est facultatif, c'est à dire qu'il peut être omis si on souhaite seulement des mesures d'anisotropie uni-axiale.

Dans le bloc 606, un courant est commandé entre les électrodes de courant vertical d'un patin de mesure (par exemple, les électrodes 402, 404 du patin 202), et une différence de tension est mesurée dans la direction de l'axe z. De nouveau, la mesure peut être effectuée directement (par exemple entre les électrodes 410,412 du patin 202) ou en combinant des mesures multiples. On note que les actions des blocs 602 à 604 peuvent être exécutées successivement, ou en variante, une ou plusieurs actions des blocs peu(ven)t être exécutée (s) Dans le bloc 608, une résistivité de formation horizontale (axe x) est calculée. Cela peut être fait de différentes façons. Pour le cas de l'anisotropie uni-axiale, la résistivité verticale apparente peut être calculée en multipliant la mesure selon l'axe z par la constante d'outil sur l'axe z :

Ph - Ra - KÓBMIVÓBMI . (17)

Pour le cas de l'anisotropie bi-axiale, les résistivités apparentes le long des trois axes peuvent être calculées et combinées selon l'équation (16a).

Pour le bloc 610, la résistivité horizontale de la formation (axe y) est calculée. Cela se fait seulement dans le cas bi-axial, et elle est, de préférence, déterminée selon l'équation (16 b).

Dans le bloc 612, la résistivité verticale de la formation (axe z) est calculée. Dans le cas uniaxial, cela peut être fait en déterminant l'anisotropie selon l'équation (7), puis en combinant l'anisotropie avec la résistivité horizontale calculée : #v = #2#h (18) Dans le cas bi-axial, la résistivité de l'axe z est déterminée, de préférence, selon l'équation (16c). Le processus se répète, de préférence, périodiquement lorsque l'outil de diagraphie se déplace le long du puits.

On remarque que les actions des blocs 608 à 612 peuvent être réalisées successivement comme cela est représenté, ou en variante, elles peuvent être exécutées en même temps que certaines des actions des blocs 602 à 606. De plus, les actions des blocs 608 à 612 peuvent être exécutées quelque temps après que l'ensemble des mesures de diagraphie a été réalisé et enregistré.

De nombreuses variantes et modifications deviendront apparentes au spécialiste de la technique une fois que la description ci-dessus sera complètement appréciée. Par exemple, on s'attend à ce qu'un outil OBMI typique puisse comporter beaucoup plus de patins de mesure que cela est représenté dans les figures. On s'attend à ce que différents avantages puissent être réalisés en combinant des mesures provenant de plus d'un ou deux patin(s). De plus, un certain traitement peut être appliqué pour déterminer les différences de tension qui s'aligneront avec les axes de résistivité de la formation même lorsque les axes de l'outil dévient de ces axes. Il est entendu que les revendications suivantes seront interprétées comme embrassant toutes ces variantes et modifications.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de l'anisotropie de résistivité d'une formation, consistant à : insérer un outil de diagraphie dans un puits qui pénètre la formation géologique, dans lequel l'outil de diagraphie comporte au moins un ensemble d'électrodes qui est en contact avec la paroi du puits ; commander un courant entre une paire d'électrodes espacées verticalement l'une de l'autre ; déterminer une différence de tension verticale entre deux points de mesure espacés l'un de l'autre verticalement et placés entre la paire d'électrodes espacées verticalement ; commander un courant entre une paire d'électrodes espacées horizontalement l'une de l'autre ; et déterminer une différence de tension horizontale entre deux points de mesure espacés horizontalement l'un de l'autre et placés entre la paire d'électrodes espacées horizontalement.
2. Procédé selon la revendication 1, consistant, de plus, à : multiplier la différence de tension verticale par un premier coefficient d'outil pour déterminer une résistivité verticale apparente ; et multiplier la différence de tension horizontale par un second coefficient d'outil pour déterminer une résistivité horizontale apparente.
3. Procédé selon la revendication 2, consistant, de plus à : calculer une anisotropie de la formation à partir d'un rapport entre la résistivité horizontale apparente et la résistivité verticale apparente.
4. Procédé selon la revendication 1, consistant, de plus, à : commander un courant entre une seconde paire d'électrodes espacées horizontalement l'une de l'autre, dans lequel la seconde paire d'électrodes espacées horizontalement est essentiellement perpendiculaire à la première paire d'électrodes espacées horizontalement ; déterminer une seconde différence de tension horizontale entre deux points de mesure espacés horizontalement l'un de l'autre et placés entre la seconde paire d'électrodes espacées horizontalement.
5. Procédé selon la revendication 4, consistant, de plus, à

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multiplier la première différence de tension horizontale par un premier coefficient d'outil pour déterminer une résistivité apparente selon l'axe x ; multiplier la seconde différence de tension horizontale par un second coefficient d'outil pour déterminer une résistivité apparente selon l'axe y ; multiplier la différence de tension verticale par un troisième coefficient d'outil pour déterminer une résistivité apparente selon l'axe z.
6. Procédé selon la revendication 5, consistant, de plus, à : calculer une résistivité de la formation suivant l'axe x à partir des résistivités apparentes ; calculer une résistivité de la formation suivant l'axe y à partir des résistivités apparentes ; et calculer une résistivité de la formation suivant l'axe z à partir des résistivités apparentes.
7. Procédé selon la revendication 6, consistant, de plus, à : déterminer des valeurs de l'anisotropie bi-axiale à partir des résistivités calculées de la formation.
8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination d'une différence de tension horizontale inclut de combiner des mesures provenant d'électrodes multiples placées symétriquement par rapport à un point central entre les paires d'électrodes espacées horizontalement.
9. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la paire d'électrodes espacées verticalement est placée sur un premier patin de mesure le long de la première paire d'électrodes espacées horizontalement et dans lequel la seconde paire d'électrodes espacées horizontalement est placée sur un second patin de mesure différent qui est en contact avec la paroi du puits.
10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le courant circulant entre la paire d'électrodes espacées verticalement possède une fréquence différente du courant commandé entre la paire d'électrodes espacées horizontalement.
11. Système pour mesurer l'anisotropie de résistivité de formations géologiques entourant un puits de forage, système qui comprend : un outil de diagraphie comportant un ensemble d'électrodes qui est en contact avec une paroi du puits, l'ensemble comprenant :

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- une première paire d'électrodes espacées le long d'un premier axe ; - deux électrodes de mesure, ou plus, espacées l'une de l'autre le long du premier axe et situées entre les électrodes de la première paire ; - une seconde paire d'électrodes espacées l'une de l'autre le long d'un second axe, de façon essentiellement perpendiculaire au premier axe ; et - deux électrodes de mesure, ou plus, espacées le long du second axe et situées entre les électrodes de la seconde paire ; et - une unité en surface configurée pour recevoir des mesures périodiques d'une différence de tension suivant le premier axe, comme indiquées par les deux électrodes de mesure, ou plus, espacées le long du premier axe lorsqu'un courant est commandé entre la première paire d'électrodes, et pour recevoir des mesures périodiques d'une différence de tension suivant le second axe comme indiquées par les deux électrodes de mesure, ou plus, espacées le long du second axe lorsqu'un courant est commandé entre la seconde paire d'électrodes.
12. Système selon la revendication 11, dans lequel l'unité en surface est également configurée pour déterminer une résistivité apparente le long du premier axe à partir d'un produit de la différence de tension selon le premier axe et d'un premier coefficient d'outil, et pour déterminer une résistivité apparente le long du second axe à partir d'un produit de la seconde différence de tension et d'un second coefficient d'outil.
13. Système selon la revendication 12, dans lequel l'unité en surface est configurée, de plus, pour calculer une anisotropie de la formation à partir d'un rapport des résistivités apparentes le long des premier et second axes.
14. Système selon la revendication 11dans lequel l'outil de diagraphie comporte un second ensemble d'électrodes orientées perpendiculairement au premier ensemble et dans lequel le second ensemble d'électrodes comprend : une troisième paire d'électrodes le long d'un troisième axe essentiellement perpendiculaire aux deux premiers axes ; et deux électrodes, ou plus, espacées le long du troisième axe entre la troisième paire d'électrodes, dans lequel l'unité en surface est configurée pour recevoir des mesures périodiques d'une différence de tension le long du troisième axe, comme indiquées par les deux électrodes de

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mesure, ou plus, espacées le long du troisième axe lorsqu'un courant est commandé entre la troisième paire d'électrodes.
15. Système selon la revendication 14, dans lequel l'unité en surface est configurée pour déterminer une résistivité apparente le long du premier axe à partir d'un produit de la différence de tension le long du premier axe et d'un premier coefficient d'outil, pour déterminer une résistivité apparente le long du second axe à partir d'un produit de la différence de tension le long du second axe et d'un second coefficient d'outil, et pour déterminer une résistivité apparente le long du troisième axe à partir d'un produit de la différence de tension selon le troisième axe et d'un troisième coefficient d'outil.
16. Système selon la revendication 15, dans lequel l'unité en surface est configurée, de plus, pour calculer des valeurs d'anisotropie bi-axiale à partir des résistivités apparentes le long des trois axes.
17. Système selon la revendication 11, dans lequel le fluide de forage contenu dans le puits est un fluide à base de pétrole.
18. Appareil de diagraphie, pour mesurer l'anisotropie de résistivité des formations géologiques autour d'un puit de sondage, qui comprend : des premiers moyens d'électrodes pour commander un courant à travers une paroi de puits de forage le long d'un premier axe ; des premiers moyens de mesure pour mesurer une première différence de tension entraînée par un courant circulant le long du premier axe ; des seconds moyens d'électrodes pour commander un courant à travers une paroi de puits le long d'un second axe perpendiculaire au premier axe ; des seconds moyens de mesure pour mesurer une seconde différence de tension entraînée par un courant circulant le long du second axe ; et des moyens de calcul pour déterminer les résistivités apparentes le long des premier et second axes.
19. Appareil selon la revendication 18, comprenant, de plus : des troisièmes moyens d'électrodes pour commander un courant à travers une paroi du puits de forage le long d'un troisième axe perpendiculairement aux premier et second axes ; et

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des seconds moyens de mesure pour mesurer une troisième différence de tension entraînée par un courant circulant le long du troisième axe, dans lequel les moyens de calcul servent également à déterminer une résistivité apparente le long du troisième axe.
20. Appareil selon la revendication 18 dans lequel les courants provenant des premiers et seconds moyens d'électrodes possèdent des fréquences différentes.