FR3100326A1 - Appareil de mesure du périmètre d’un objet déformable, utilisation de l’appareil pour la pléthysmographie par inductance ou sur un obturateur gonflable, dispositifs de mesure par mise en pression du sous-sol et par compression d’un échantillon de sol ou de roche - Google Patents

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Abstract

Appareil de mesure du périmètre d’un objet déformable, utilisation de l’appareil pour la pléthysmographie par inductance ou sur un obturateur gonflable, dispositifs de mesure par mise en pression du sous-sol et par compression d’un échantillon de sol ou de roche L’appareil (50) de mesure comprend au moins un câble hybride élastique (52) enroulé autour de l’objet déformable (22), et une unité de mesure (54) apte à mesurer l’inductance d’un fil dudit câble hybride élastique (52) comprenant un matériau conducteur entre deux points de référence (58). Figure pour l'abrégé : figure 1

Description

Appareil de mesure du périmètre d’un objet déformable, utilisation de l’appareil pour la pléthysmographie par inductance ou sur un obturateur gonflable, dispositifs de mesure par mise en pression du sous-sol et par compression d’un échantillon de sol ou de roche
La présente invention concerne en général un appareil de mesure inductif, adapté pour mesurer les modifications du périmètre d’un objet déformable. Elle concerne également l’application de cet appareil de mesure dans le domaine de la pléthysmographie par inductance, ainsi que pour la mesure du périmètre d’un élément gonflable du type utilisé dans les sondes pressiométriques ou dilatométriques dans le domaine géotechnique ou d’un élément gonflable du type obturateur gonflable ou packer gonflable du type utilisé dans les domaine pétrolier, géothermique ou géotechnique.
Plus précisément l’invention concerne selon un premier aspect un appareil de mesure d’un périmètre ou d’une variation d’un périmètre d’un objet déformable, l’appareil de mesure comprenant une unité de mesure d’inductance.
Les essais pressiométrique et dilatométrique sont des essais de chargement effectués dans le sous-sol, généralement dans un forage calibré, dont l’analyse permet d’obtenir des propriétés mécaniques du sous-sol comme par exemple le module pressiométrique EM. Dans le cas du dilatomètre la mesure de la dilatation est réalisée par des capteurs de déplacement, dans le cas du pressiomètre la mesure de la dilatation est déduite du volume du fluide injecté pour remplir la sonde.
Pour réaliser ce type de mesure, un objet déformable par dilatation, ici une cellule déformable, est mise sous pression, par paliers de pressions croissants, en injectant le fluide du réservoir de fluide au moyen de l’organe de transfert de l’unité de transfert. Pour chaque palier de pression, le volume de fluide injecté est mesuré.
Dans le cas du dilatomètre la mesure de la dilatation est réalisée par des capteurs de déplacement, dans le cas du pressiomètre la mesure de la dilatation est déduite du volume du fluide injecté pour remplir la sonde.
Cependant, de tels type de dispositifs de mesure qu’il s’agisse du pressiomètre ou du dilatomètre ne permettent pas d’avoir des mesures précises : dans le cas du pressiomètre l’estimation du diamètre se fait par déduction du volume de fluide injecté et est donc entachée d’incertitudes, de plus la mesure par pressiomètre ne peut pas être précise dans le cas d’un terrain stratifié (composé de couches de matériaux non homogènes). . Quant au dilatomètre les mesures de déformation ne sont précises que sur les points de contact des capteurs, en général au nombre de trois.
Une solution à un tel problème est de mesurer le périmètre à différentes hauteurs longitudinales de la cellule déformable, celle-ci ayant une section transversale dont le périmètre varie en fonction du type de matériau du sous-sol autour, une fois la cellule déformable mise sous pression et au fur et à mesure de son gonflement par paliers. Ainsi en fonction du périmètre aux différentes hauteurs longitudinales de la cellule déformable et de sa pression, il est possible d’obtenir des mesures précises du sous-sol prenant notamment en compte l’hétérogénéité verticale du sous-sol.
Il est possible de calculer le périmètre d’un enroulement en fonction de son inductance. Cependant, un tel calcul de périmètre n’est applicable que pour des enroulements de périmètre fixe et n’est donc pas applicable pour calculer le périmètre d’une cellule déformable sans avoir à changer l’enroulement utilisé.
En outre, une telle mesure de périmètre est notamment utilisée dans le domaine de la pléthysmographie par inductance, pour mesurer un périmètre autour d’une partie du corps d’un individu ou d’un animal.
Le document US 5913830 décrit un appareil de mesure du périmètre autour d’une partie du corps d’un individu, en mesurant l’inductance d’un fil électrique fixé à une bande élastique, elle-même enroulé autour de la partie du corps de l’individu. Cependant, un tel appareil ne permet pas d’avoir des mesures précises de périmètre. En outre, un tel dispositif ne permet pas d’effectuer des mesures sur une plage importante de dilatation, étant donné que la précision de mesures avec un tel dispositif décroit, lorsque le périmètre mesuré augmente. En effet les bandes inductives utilisées en pléthysmographie par inductance (communément appelées ceintures de pléthysmographie par inductance) associent par exemple par couture ou collage un fil électrique à une bande élastique en faisant faire au fil des zig zags, des sinusoïde ou d’autres formes courbes régulières, à plat sur tout ou partie de la longueur de la bande élastique. La bande élastique, en s’allongeant quand elle est étirée, va entrainer le fil conducteur et va donc écarter et aplatir les courbes formées par le fil conducteur (figure 10).
Le brevet US4308872A divulgue un appareil de pléthysmographie par inductance mettant en oeuvre un fil électrique hélicoïdal fixé par des points réguliers à une bande élastique.
La présente invention a pour but de proposer un appareil de mesure d’un périmètre ou d’une variation de périmètre d’un objet déformable permettant de mesurer de façon précise un périmètre variable sans avoir à le régler ou le repositionner entre différentes mesures, et ce pour une plage étendue de dilatation.
A cet effet, la présente invention porte sur un appareil de mesure du type précité caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un câble hybride élastique enroulé autour de l’objet déformable, le ou chaque câble hybride élastique comprenant un fil d’un premier type et un fil d’un second type,
pour le ou chaque câble hybride élastique, le fil du premier type présentant un degré de ténacité inférieur à celui du fil du second type, le fil du second type présentant un degré d’élasticité inférieur à celui du fil du premier type, le fil du second type comprenant un matériau conducteur,
pour le ou chaque câble hybride élastique, le fil du second type, lorsque ledit câble hybride élastique est au repos, étant enroulé en hélice autour du fil du premier type,
l’unité de mesure comprenant pour le ou chaque câble hybride élastique une paire de bornes de mesure connectées électriquement à deux points de référence dudit câble hybride élastique et étant apte à mesurer l’inductance du fil du second type dudit câble hybride élastique entre les deux points de référence dudit câble hybride élastique.
Un tel appareil permet de mesurer de manière très précise le périmètre ou les variations de périmètre d’un objet déformable, et ce sur une plage étendue de dilatation.
Ceci est dû en particulier au fait que le câble hybride peut subir une extension considérable tout en conservant la même forme générale.
Notamment, le fil du second type, comportant le matériau conducteur, reste agencé selon une forme de solénoïde, le solénoïde conservant sensiblement le même diamètre.
L’appareil permet de faire des mesures sur une plage de dilatation pouvant atteindre un rapport 1 :3, sans dégradation de la précision.
La précision de mesure est inférieure à quelques dizaines de micromètres pour la mesure du périmètre de l’objet déformable.
Par ailleurs, le câble hybride peut subir un grand nombre de cycles d’extension et de rétractation, sans endommagement, et notamment sans que l’agencement du fil du second type soit perturbé. Le fil du premier type, relativement plus élastique, ramène le fil de second type dans sa configuration de départ, de manière ordonnée, lors de la rétractation.
L’appareil de mesure permet donc une excellente répétabilité de la mesure, sans dégradation de la précision.
L’appareil est extrêmement simple à mettre en œuvre.
Par ailleurs, le câble hybride présente une faible résistance à l’extension. Une forte résistance à l’extension serait susceptible de perturber la mesure.
La bande inductive de US4308872A ne permet pas de faire des mesures précises et de grande amplitude sans dégrader la géométrie du fil hélicoïdal et donc perturber les mesures répétées. A ce jour, cet appareil n’est pas utilisé.
Dans l’invention, la géométrie de ce fil hybride au repos ne se détériore pas après une sollicitation cyclique et ce fil hybride n’a pas besoin d’être associé à une bande élastique.
Selon des modes particuliers de réalisation, l’appareil de mesure comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- l’appareil de mesure comprend en outre une unité de calcul connectée électriquement à l’unité de mesure et configurée pour calculer pour le ou chaque câble hybride élastique, le périmètre de l’objet déformable autour dudit câble hybride élastique, en utilisant l’inductance du fil du second type dudit câble hybride élastique mesurée ;
- l’objet déformable comprend une section transversale de forme sensiblement circulaire au niveau du ou de chaque câble hybride élastique, le périmètre calculé par l’unité de calcul pour un câble hybride élastique en utilisant l’inductance du fil du second type dudit câble hybride élastique mesurée étant proportionnel à ladite inductance mesurée par l’unité de mesure ;
- l’unité de calcul est configurée pour calculer, pour le ou chaque câble hybride élastique, le diamètre de la section transversale au niveau dudit câble hybride élastique en utilisant l’inductance du fil du second type dudit câble hybride élastique mesurée, le diamètre calculé par l’unité de calcul pour un câble hybride élastique étant proportionnel à ladite inductance mesurée par l’unité de mesure ;
- chaque calcul de diamètre effectué par l’unité de calcul a une précision inférieure à 10 micromètres ;
- pour le ou chaque câble hybride élastique, chaque point de référence dudit câble hybride élastique à une position fixe sur l’objet déformable.
L’invention concerne également un dispositif de mesure par mise en pression du sous-sol comprenant :
- au moins une sonde pressiométrique destinée à être introduite dans un forage du sous-sol, ladite sonde pressiométrique comprenant une cellule déformable, et
- une unité de transfert configurée pour introduire un fluide à l’intérieur de la cellule déformable,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre un appareil de mesure du périmètre de la cellule déformable, l’appareil de mesure ayant les caractéristiques ci-dessus, le ou chaque câble hybride élastique de l’appareil de mesure étant enroulé autour de la cellule déformable de la sonde pressiométrique
Selon des modes particuliers de réalisation, le dispositif de mesure comprend plusieurs câbles hybrides élastiques répartis sur la cellule déformable à des hauteurs longitudinales prédéfinies différentes.
L’invention concerne également l’utilisation de l’appareil de mesure présenté ci-dessus dans le domaine de la pléthysmographie par inductance pour mesurer le périmètre d’une partie du corps d’un individu ou ladite partie du corps, caractérisée en ce que l’appareil de mesure présente les caractéristiques ci-dessus, le ou chaque câble hybride élastique de l’appareil de mesure étant enroulé autour de ladite partie du corps de l’individu, ladite partie du corps d’un individu étant par exemple le torse.
L’invention concerne également un dispositif de mesure par compression d’un échantillon de sol ou de roche, le dispositif comprenant :
- une enceinte apte à contenir un fluide, l’échantillon étant positionné dans l’enceinte,
- un piston configuré pour exercer une force axiale sur l’échantillon à une pression définie, et
- un appareil de mesure ayant les caractéristiques ci-dessus, le ou chaque câble hybride élastique de l’appareil de mesure étant enroulé autour de l’échantillon.
L’invention concerne également l’utilisation d’un appareil de mesure pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer ou contrôler la dilatation du dit obturateur ou packer, l’appareil de mesure ayant les caractéristiques ci-dessus, le ou chaque câble hybride élastique de l’appareil de mesure étant enroulé autour du dit obturateur ou dudit packer.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique simplifiée de l’appareil de mesure de l’invention, monté autour d’un objet déformable ;
- la figure 2 est une représentation similaire à celle de la figure 1, après dilatation de l’objet déformable ;
- la figure 3 est une vue en coupe longitudinale schématique d’un câble hybride élastique de l’appareil de mesure de la figure 1 au repos,
- les figures 4 est une vue de côté et en coupe longitudinale schématique du câble hybride élastique de la figure 3 à un taux d’allongement maximal Kmax,
- la figure 4 est une représentation graphique de l’inductance d’un câble hybride élastique mesurée par l’unité de mesure de la figure 1 en fonction du diamètre de l’objet déformable de la figure 1,
- la figure 6 est une représentation schématique d’une sonde pressiométrique équipée de l’appareil de mesure de la figure 1 ;
- la figure 7 est une représentation schématique illustrant l’utilisation d’un appareil de mesure selon l’invention dans le domaine de la pléthysmographie par inductance ;
- la figure 8 représente un dispositif de mesure par compression d’un échantillon de sol ou de roche comprenant notamment un appareil de mesure selon l’invention ;
- la figure 9 est une représentation schématique illustrant l’utilisation d’un appareil de mesure selon l’invention pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer ; et
- la figure 10 illustre l’état au repos et l’état étiré de deux ceintures de pléthysmographie par inductance de l’état de la technique, l’une avec un fil conducteur en sinusoïde et l’autre avec un fil conducteur en zig-zag.
L’appareil de mesure 50 représenté sur les figures 1 à 5 est destiné à mesurer le périmètre ou la variation du périmètre (dilatation) d’un objet déformable 22.
Il est bien adapté pour être utilisé dans un dispositif de mesure 10 par mise en pression du sous-sol 15, du type représenté schématiquement sur la figure 6.
Il est également particulièrement bien adapté pour être utilisé dans le domaine de la pléthysmographie par inductance, comme illustré sur la figure 7, par exemple pour mesurer le périmètre ou la dilatation d’une partie du corps d’un individu ou d’un animal. Cette partie du corps est par exemple le torse, un bras, une cuisse, etc.
De même, il est adapté pour être utilisé pour des mesures sur des essais de compression simple ou triaxiale d’un échantillon de sol ou de roche, comme illustré sur la figure 8.
Il est encore adapté pour être utilisé pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer ou contrôler la dilatation dudit obturateur ou packer, comme illustré sur la figure 9.
Il est susceptible d’être utilisé également dans tout autre domaine, pour mesurer le périmètre ou la dilatation de tout autre objet déformable.
On entend ici par objet déformable tout corps, inerte ou vivant, dont le périmètre est susceptible de changer, spontanément ou sous l’effet d’une force externe.
L’appareil de mesure 50 est plus particulièrement destiné à mesurer le périmètre de l’objet déformable 22. En variante, il est destiné à mesurer son diamètre ou son rayon, dans le cas d’un objet de section circulaire. Selon une autre variante, il mesure la dilatation de l’objet déformable 22, c’est-à-dire la variation de volume ou de périmètre de cet objet.
L’appareil de mesure 50 comprend au moins un câble hybride élastique 52 d’une longueur prédéterminée enroulé autour de l’objet déformable 22, à une hauteur longitudinale prédéfinie.
Sur les figures 1 et 2, l’objet déformable 22 a une forme cylindrique. En variante, il a toute autre forme adaptée pour que le câble hybride puisse être enroulé autour de l’objet 22.
L’appareil de mesure 50, selon l’invention, comprend en outre une unité de mesure 54 d’inductance connectée électriquement par une ou des paires de bornes de mesures 56 à une paire de points de référence 58 de chaque câble hybride élastique 52, et une unité de calcul 60 connectée électriquement à l’unité de mesure 54.
Par exemple, les points de référence 58 d’un câble hybride élastique 52 correspondent aux extrémités du câble hybride élastique 52.
De préférence, les points de référence 58 de chaque câble hybride élastique 52 ont une position fixe sur l’objet déformable 22.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale schématique d’un câble hybride élastique 52 au repos, tel que compris dans l’appareil de mesure 50.
Le câble hybride élastique 52 comprend un fil d’un premier type 64, dit de haute élasticité, et un fil d’un second type 66, dit de haute ténacité.
Le fil 64 de haute élasticité présente un degré de ténacité inférieur à celui du fil 66 de haute ténacité, et le fil 66 de haute ténacité présente un degré d’élasticité inférieur à celui du fil 64 de haute élasticité.
Sur les figures 1 à 4, les sections des fils 64 et 66 ne sont pas à l’échelle par rapport aux dimension des corps déformables.
Lorsque le câble hybride élastique est au repos, le fil 66 de haute ténacité est enroulé en hélice autour du fil 64 de haute élasticité, comme représenté sur la figure 3. Au fur et à mesure de l’allongement du câble hybride élastique 52, les positions relatives des deux fils 64 et 66 s’inversent, pour aboutir à une configuration où à partir d’un taux d’élongation maximal Kmax, le fil 64 de haute élasticité est enroulé en spirale autour du fil 66 de haute ténacité tendu, comme illustré sur la figure 4.
Ainsi, au repos, le fil 66 de haute ténacité forme un solénoïde torique circulaire d’axe longitudinal. Au fur et à mesure de l’allongement, les spires du solénoïde sont de plus en plus écartées et le rayon des spires diminue.
Le fil 64 de haute élasticité peut être choisi parmi les fils du groupe suivant : fils d’élastomère tels que des fils de polyuréthanes, fils d’élasthanne, ou une combinaison de ces fils.
Le fil 66 de haute ténacité comprend un matériau conducteur.
Par exemple, le fil 66 de haute ténacité est constitué de fils émaillés en matériau conducteur.
En variante, le fil 66 de haute ténacité est constitué de fils émaillés en matériau conducteur doublé d’un fil choisi parmi les fils du groupe suivant : fils de fibres naturelles, tels que coton, lin ou chanvre, fils de verre, fils de carbone, fils de fibres organiques telles que aramide, para-aramide, polyester, polypropylène, polyamide, d’aramide ou une combinaison de ces fils. Le fil choisi et les fils émaillés sont enroulé l’un autour de l’autre en double hélice, formant le fil 66 de haute ténacité.
De préférence, le fil de haute ténacité 66 et le fil de haute élasticité 64 présentent un rapport de leurs modules d’élasticité supérieur ou égal à 10000.
Selon un exemple particulier de réalisation de l’invention, le fil 64 de haute élasticité est constitué d’un fil dont le module d’élasticité longitudinal est égal à environ 2 MPa. Le fil 66 de haute ténacité est constitué de fils émaillés en cuivre doublé d’un fil d’aramide de titre 1600 dTex, commercialisé sous la marque Kevlar®, par exemple, dont le module d’élasticité longitudinal est égal à environ à 30000 MPa..
Le câble hybride élastique 52 est par exemple du type décrit dans la demande WO 2013/110731.
Selon cet exemple, en pleine élongation, le câble hybride est dans une configuration où le fil de haute élasticité est enroulé en hélice autour du fil de haute ténacité avec un nombre de spires par mètre linéaire du câble hybride compris entre nsE-15% et nsE+15%. nsEest déterminé en fonction du diamètre du fil de haute élasticité, du diamètre du fil de haute ténacité et d’un taux d’élongation maximale prédéterminé, à partir de la formule suivante :
dans laquelle φeest le diamètre en mm du fil de haute élasticité au repos, φKest le diamètre en mm du fil de haute ténacité, et Kmaxest le taux d’élongation maximale prédéterminé, exprimé en pourcent.
Par ailleurs, le fil de haute élasticité est tordu sur lui-même – en d’autres termes torsadé - avec un nombre spécifique de spires propres, les spires propres s’enroulant en sens inverse des spires de l’hélice formée par le fil de haute élasticité autour du fil de haute ténacité, favorise l’enroulement du fil de haute ténacité autour du fil à haute élasticité quand le câble hybride revient de sa configuration de pleine extension à sa configuration de repos.
Le nombre de spires propres par mètre linéaire du câble au taux d’élongation maximal est compris entre nsEet 3 x nsE,de préférence entre nsEet 2 x nsE.
La forme spiralée du fil de haute élasticité, et sa déformation quand le câble hybride se relâche jusqu’à sa configuration de repos, guide le fil à haute ténacité et lui permet de se ranger de manière ordonnée autour du fil à haute élasticité.
En respectant les spécifications ci-dessus sur le nombre de spires propres du fil de haute élasticité et le nombre de spires du fil de haute élasticité en pleine élongation du câble hybride, on peut fabriquer un câble hybride ayant un bon comportement pour une plage de taux d’élongation allant de 0 à plusieurs centaines de %. Le taux d’élongation maximal prédéterminé du câble hybride est par exemple compris entre 100% et 400%. La limite supérieure est par exemple définie par le nombre de spires jointives du fil de haute ténacité qu’il est possible de placer sur le fil de haute élasticité au repos.
En variante, le câble hybride élastique 52 n’est pas du type décrit dans la demande WO 2013/110731, mais est de tout autre type adapté.
L’unité de mesure 54 est apte à mesurer pour chaque câble hybride élastique 52, l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique 52 entre les deux points de référence 58 dudit câble hybride élastique 52.
Par exemple l’unité de mesure 54 est par exemple un inductancemètre comme connu de l’homme du métier.
L’unité de mesure 54 est en outre propre à transmettre chaque inductance mesurée à l’unité de calcul 60.
L’unité de calcul 60 est configurée pour calculer pour chaque câble hybride élastique 52, le périmètre de l’objet déformable 22, à la hauteur prédéfinie dudit câble hybride élastique 52, en fonction de l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique mesurée.
Les essais réalisés ont mis en évidence le fait que l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique 52, et plus précisément, l’inductance mesurée par l’unité de mesure 54 entre les points de référence 58 dudit câble hybride élastique 52, est proportionnel au périmètre de l’objet déformable 22 à la hauteur longitudinale d’un câble hybride élastique 52 à. Ceci est illustré sur la figure 5.
La courbe de la figure 5 a été obtenue pour des mesures avec un appareil de mesure 50 comprenant un unique câble hybride élastique 52 enroulé et formant trois tours autour d’une cellule déformable 22 de forme cylindrique. Les mesures d’inductances ont été effectuées pour un diamètre de la cellule déformable 22 variant entre 65 millimètres et 95 millimètres.
De façon similaire, le diamètre de l’objet déformable 22, lorsque celui-ci présente une section transversale de forme sensiblement circulaire à la hauteur prédéfinie, est proportionnelle à l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique 52, et plus précisément, à l’inductance mesurée par l’unité de mesure 54 entre les points de référence 58 dudit câble hybride élastique 52.
De ce fait, l’unité de calcul 60 est alors configurée pour calculer, pour chaque câble hybride élastique 52, un périmètre en fonction d’une inductance mesurée, via une droite prédéterminée caractéristique dudit câble hybride élastique 52. La droite caractéristique correspond à la droite représentative de l’inductance mesurée en fonction du périmètre.
Cette droite caractéristique est déterminée au cours d’une étape de calibration préalable, en utilisant des tubes de sections calibrées. Ceci contribue à l’obtention d’une très bonne précision de mesure.
Avantageusement, lorsque l’objet déformable 22 est de forme sensiblement circulaire à la hauteur prédéfinie, l’unité de calcul 60 est configurée pour calculer pour chaque câble hybride élastique 52, un diamètre de l’objet déformable 22, en fonction de l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique 52 mesurée, par exemple via une droite caractéristique prédéfinie représentative de l’inductance mesurée en fonction du diamètre.
Sur la figure 1, l’objet déformable 22 présente un premier périmètre. Le câble hybride élastique 52 présente une première élongation. Le fil 66 de haute ténacité présente une forme de solénoïde à contour fermé, de périmètre égal au périmètre de l’objet déformable. Il forme des spires présentant un premier espacement entre elles.
Sur la figure 2, l’objet déformable 22 a subi une dilatation. Le câble hybride élastique 52 présente une seconde élongation, supérieure à la première. Le fil 66 de haute ténacité présente toujours une forme de solénoïde à contour fermé, de périmètre égal au périmètre de l’objet déformable. Les spires du fil présentent un second espacement entre elles, plus grand que le premier espacement.
Ainsi, l’élongation d’un câble hybride élastique 52 de l’appareil de mesure 50 varie en fonction du périmètre de l’objet déformable 22 à la hauteur longitudinale prédéfinie dudit câble hybride élastique 52. La forme du fil 66 de haute ténacité varie aussi en fonction du périmètre de la cellule déformable 22. Le diamètre du solénoïde torique formé par le fil 66 de haute ténacité augmente avec le périmètre de l’objet déformable 22. Ceci est permis par le fait que les spires s’écartent les unes des autres. L’inductance du fil 66 de haute ténacité est essentiellement fonction du périmètre du solénoïde, qui suit le périmètre de la cellule déformable 22.
Du fait que le câble hybride élastique présente une capacité d’élongation très importante, il est possible de faire des mesures sur une grande plage de valeurs de dilatation, pouvant atteindre au moins un facteur 1 : 3 sans perte de précision de mesure. Les équipements de mesure actuellement commercialisés pour la pléthysmographie par inductance ne fonctionnent que sur une plage de valeurs de dilatation beaucoup plus réduite, typiquement de 15 à 20% d’élongation.
En effet le câble hybride utilisé dans la présente invention se comporte comme un élastique dont l’élasticité est constante jusqu’à une élongation prédéterminée et au-delà, lorsque ladite élongation prédéterminée est atteinte, se comporte alors comme un fil de haute ténacité, avec une très faible élongation et une grande résistance avant rupture.
Le câble hybride utilisé dans la présente invention et enroulé autour de l’objet déformable est donc conçu et choisi afin qu’il ne travaille que dans son domaine élastique, offrant ainsi une très faible résistance sur toute la plage de mesure visée, évitant ainsi de créer une résistance à la dilatation de l’objet déformable. A cette fin, il suffira que le câble hybride soit conçu tel que sa capacité d’élongation soit supérieure au facteur de dilatation maximal de l’objet déformable à mesurer ; ceci est possible pour des facteurs de dilatation de l’objet déformable pouvant atteindre 1:3 ou au-delà.
Dans une des mises en œuvre expérimentales sur un corps gonflable ayant une section au repos sensiblement circulaire, d’un diamètre de 200 mm, il a été constaté que l’incertitude sur la mesure de périmètre provient principalement de celle de l’unité de mesure 54 d’inductance. Ainsi, lorsque l’unité de mesure 54 est apte à fournir des mesures d’inductance d’une précision inférieure à 1 nanohenri, nous avons pu obtenir que chaque mesure de diamètre effectuée par l’appareil de mesure 50 a une précision inférieure à 10 micromètres.
Ces mesures sont répétables sans dégradation de la précision.
Sur la courbe de la figure 5, une erreur de mesure de 1 nanohenri correspond à une erreur de mesure sur le périmètre de 22.5 micromètres, soit une erreur de mesure sur le diamètre de 7,5 micromètres.
L’appareil de mesure 50 est particulièrement simple à mettre en œuvre, et ce sur toutes sortes d’objet déformable 22.
Même si cette mise en œuvre n’est pas indispensable, les câbles hybrides peuvent aussi être montés sur une gaine élastique qui est ensuite enfilée autour de l’objet déformable. Dans ce cas, il n’est pas nécessaire de solidariser les câbles hybrides et la gaine élastique par de la colle ou par couture.
Plusieurs applications vont maintenant être décrites, en référence aux figures 6 à 9.
Le dispositif de mesure 10 représenté sur la figure 6 est un dispositif de mesure dilatométrique ou un dispositif de mesure pressiométrique destiné à réaliser respectivement un essai dilatométrique ou un essai pressiométrique.
Par exemple, le dispositif 10 un dispositif de mesure pressiométrique de type Ménard, conforme à la norme NFP 94-110-1.
Le dispositif de mesure 10 comprend une sonde pressiométrique 20 destinée à être introduite dans un forage 18 longitudinal du sous-sol 15. Dans l’exemple de la figure 1, ladite sonde 20 comprend une cellule 22 déformable par injection de fluide, en forme de tube d’axe central longitudinal. La cellule déformable constitue un objet déformable au sens de la présente invention.
A titre d’exemple, le sous-sol 15 comprend une couche 28 d’un premier type de matériau comprise entre deux couches 26 d’un second type de matériau.
Par exemple, la sonde pressiométrique 20 du dispositif 10 selon l’invention est une sonde Ménard conforme à la norme NFP 91-110-1, avantageusement une sonde pressiométrique FC 60 Francis COUR à gaine souple.
La sonde FC 60 Francis COUR est par exemple décrite dans les brevets FR 3 009 841 et FR 2 910 047 du Demandeur
Le dispositif 10 comprend également une unité de transfert 34 telle qu’une pompe, configurée pour introduire un fluide à l’intérieur de la cellule déformable 22.
Le fluide est typiquement un fluide incompressible, par exemple de l’eau. En variante, le fluide est un gaz.
Le dispositif de mesure 10 selon l’invention comprend en outre l’appareil de mesure 50. Celui-ci est configuré pour mesurer le périmètre de l’objet déformable 22, ici la cellule déformable, à au moins une hauteur longitudinale prédéfinie de l’objet déformable 22.
Avantageusement, l’appareil de mesure 50 est configuré pour mesurer le périmètre de l’objet déformable 22, ici la cellule déformable, à différentes hauteurs longitudinales prédéfinies.
Dans ce cas, l’appareil de mesure 50 comprend pour la ou chaque hauteur longitudinale prédéfinie, un câble hybride élastique 52 enroulé autour de l’objet déformable 22 à ladite hauteur longitudinale prédéfinie.
A titre d’exemple, l’appareil de mesure 50 de la figure 1 comprend deux câbles hybrides élastiques 52.
Selon d’autres variantes de réalisation, l’appareil de mesure 50 comprend trois ou quatre câbles hybrides élastiques 52, ou plus de quatre câbles 52.
Les paires de points de référence 58 de chaque câble hybride élastique 52 sont connectées électriquement à l’unité de mesure 54 d’inductance.
Chaque câble hybride élastique fait un certain nombre de tours autour de l’objet déformable, typiquement de 1 à 10, mais ce nombre pourrait dépasser 10.
Chaque câble hybride est raccordé à un boitier électronique localisé à proximité de la sonde, qui mesure l’inductance de chaque fil conducteur et transmet les valeurs d’inductance mesurées à la surface (via une liaison sans fil, via un câble électrique ou via une fibre optique). Les mesures sont affichées et/ou enregistrées à la surface.
La sonde est aussi équipée d’un capteur de pression (non représenté) qui mesure la pression directement dans la cellule déformable ou dans la conduite qui permet d’alimenter cette cellule déformable à partir de la surface. Un système d’enregistrement et d’affichage permet alors de tracer la courbe liant la pression mesurée et le diamètre de la sonde sur chacun des niveaux.
Le fonctionnement d’un dispositif de mesure 10 dans l’exemple d’un essai par mise en pression du sous-sol a est maintenant décrit.
La sonde pressiométrique 20 est tout d’abord introduite dans un forage 18 du sous-sol 15 de sorte à positionner la sonde pressiométrique 20 à une profondeur définie (station de mesure).
Les essais pressiométriques ou dilatométriques sont typiquement réalisés à différentes profondeurs le long du forage 18.
La cellule déformable 22 est mise sous pression par paliers de pression croissants en introduisant du fluide au moyen de l’unité de transfert 34.
La mise sous pression se fait par exemple par paliers croissants successifs.
La pression à l’intérieur de la cellule déformable 22 varie par exemple de 1 bar à 500 bars.
Le diamètre de la cellule déformable 22 varie en fonction du palier de pression et du type de matériau du sous-sol 15.
L’élongation de chaque câble hybride élastique 52 de l’appareil de mesure 50 varie en fonction du périmètre de la cellule déformable 22 à la hauteur longitudinale prédéfinie dudit câble hybride élastique 52. L’inductance du fil 66 de haute ténacité varie en fonction du périmètre de la cellule déformable 22.
Ensuite, l’unité de mesure 54 mesure l’inductance des fils 66 de haute ténacité de chaque câble hybride élastique 52 et la transmet à l’unité de calcul 60, puis l’unité de calcul 60 calcule le périmètre ou le diamètre du câble hybride élastique 52 respectif en fonction de l’inductance de son fil 66 de haute ténacité mesurée, par exemple via une droite caractéristique du câble hybride élastique 52.
La relation entre l’inductance chacune des câbles hybrides et le diamètre de la cellule déformable, qui a été établie préalablement par calibrage pour chacun des câbles hybrides, permet d’afficher en temps réel (et d’enregistrer si besoin) l’évolution du diamètre de la cellule déformable en chacun des niveaux de celle-ci au fur et à mesure de sa dilatation et de sa rétraction.
Les étapes décrites ci-dessus sont répétées successivement pour chaque palier de pression.
Dans le cas de l’essai pressiométrique, une courbe pressiométrique, ou courbe d’expansion, est alors obtenue en reportant en abscisse la pression mesurée dans la cellule déformable 22 et en ordonnée la variation de diamètre au cours de l’essai pressiométrique.
Cette courbe est ensuite analysée afin de déterminer les propriétés mécaniques du sous-sol 15.
Typiquement, la sonde pressiométrique 20 est alors déplacée verticalement dans le forage 18 pour être positionnée au niveau de la station de mesure suivante et les étapes du procédé sont réitérées.
Avantageusement, l’invention comprend une étape d’étalonnage de l’unité de calcul 60, préliminaire à l’introduction de la sonde pressiométrique 20 dans le forage 18. Lors de cette étape, l’unité de transfert 36 introduit du fluide du réservoir de fluide 30 à l’intérieur de la cellule déformable 22 jusqu’à ce que la cellule déformable 22 ait un diamètre prédéfini. L’unité de mesure 54 mesure alors l’inductance correspondante pour chaque câble hybride élastique 52.
Cette opération est effectuée pour différents paliers de diamètre. Pour chaque câble hybride élastique 52, une courbe d’une caractéristique dudit câble hybride élastique 52 est obtenue en reportant en abscisse le diamètre de la cellule déformable 22 et en ordonnée l’inductance mesurée. Une telle courbe est représentée sur la figure 5. L’unité de calcul 60 effectue, par exemple, pour chaque câble hybride élastique 52, une régression linéaire afin d’obtenir la droite caractéristique dudit câble hybride élastique 52 permettant de calculer le diamètre correspondant en fonction d’une inductance mesurée.
L’intérêt de mesurer le diamètre de la sonde sur différent niveaux lors de son gonflement est de détecter un gonflement non homogène qui résulterait d’un sol hétérogène, avec des couches offrant des résistances différentes à différentes hauteurs.
Les sondes pressiométriques actuellement commercialisés ne permettent pas de telles mesures à différents niveaux et sont donc susceptibles de se détériorer lors d’un gonflement dans un sol fortement hétérogène ou de donner une mesure erronée de la résistance du sol.
A titre d’exemple la sonde pressiométrique 20 de la figure 1 est positionnée à une profondeur où une des couches 26 et la couche 28 se superposent. La cellule déformable 22 de la sonde pressiométrique 20 comporte alors une partie en contact avec une des couches 26 et une autre partie en contact avec la couche 28. Un premier des deux câbles hybrides électriques 52 de l’appareil de mesure 50 est enroulé autour de la cellule déformable 22 au niveau de sa partie en contact avec la couche 26 et un deuxième des deux câbles hybrides électriques 52 est enroulé autour de la cellule déformable 22 au niveau de sa partie en contact avec la couche 28.
Sur l’exemple de la figure 1, la partie de la cellule déformable 22 en contact avec la couche 26 a un diamètre plus faible que la partie de la cellule déformable 22 en contact avec la couche 28. L’inductance mesurée pour le premier des deux câbles hybrides électriques 52 sera alors plus faible que l’inductance mesurée pour le deuxième des deux câbles hybrides électriques 52, ce qui traduit des propriétés physiques différentes pour les couches 26 et 28.
On comprend alors qu’en augmentant le nombre de câbles hybrides élastiques 52 de l’appareil de mesure 50 répartis sur la cellule déformable 22, il est possible d’obtenir une meilleure connaissance des propriétés physique du sous-sol 15 en contact avec la cellule déformable 22, notamment lorsque le sous-sol 15 comprend plusieurs couches de type de matériau différents.
Ainsi, l’appareil de mesure 50 selon l’invention permet de mesurer le périmètre ou le diamètre de la cellule déformable 22 à différentes hauteurs longitudinales de façon précise et simple, ce périmètre et ce diamètre étant variables en fonction de la quantité de fluide introduite dans la cellule déformable 22.
Enfin, l’appareil de mesure 50 selon l’invention permet d’obtenir des mesures de périmètre ou de diamètre de la cellule déformable 22 sans avoir à le régler ou le repositionner entre différentes mesures.
Un second exemple d’application de l’appareil de mesure 50 va maintenant être décrit, en référence à la figure 7.
Selon cet exemple, l’appareil de mesure 50 est utilisé dans le domaine de la pléthysmographie par inductance, pour mesurer le périmètre d’une partie du corps d’un individu 70. L’appareil de mesure 50 est par exemple utilisé pour mesurer un périmètre autour du torse de l’individu 70, comme représenté sur la figure 7.
Selon cet exemple d’utilisation, l’appareil de mesure 50 est tel que décrit précédemment. L’objet déformable 22 correspond à la partie du corps de l’individu 70. L’appareil de mesure 50 comprend alors au moins un câble hybride élastique 52 enroulé autour du torse de l’individu 70 à au moins une hauteur prédéfinie.
A titre d’exemple, l’appareil de mesure 50 de la figure 7 comprend deux câbles hybride élastiques 52. Par exemple, un des câbles hybrides élastiques 52 est placé au niveau de la cage thoracique de l’individu 70, et l’autre est placé au niveau de son abdomen.
Lors d’une telle utilisation de l’appareil de mesure 50, l’unité de mesure 54 mesure l’inductance des fils 66 de haute ténacité de chaque câble hybride élastique 52 et la transmet à l’unité de calcul 60, puis l’unité de calcul 60 calcule le périmètre du torse de l’individu 70 au niveau de chaque câble hybride élastique 52 en utilisant l’inductance mesurée correspondante.
En variante non représentée, l’appareil de mesure 50 est utilisé pour mesurer un périmètre d’un bras ou d’une jambe.
L’appareil de mesure 50 permet alors d’avoir un suivi temporel précis du périmètre d’une partie du corps d’un individu, sans avoir à le régler ou le repositionner entre différentes mesures.
L’appareil de mesure 50 permet alors d’obtenir des mesures précises du périmètre d’une partie du corps d’un individu, et sur des plages de périmètre importantes, et pour des diamètres important.
Un troisième exemple d’application de l’appareil de mesure 50 va maintenant être décrit, en référence à la figure 8.
Selon cet exemple, l’appareil de mesure 50 est utilisé pour des mesures sur des essais de compression simple ou triaxiale d’un échantillon 105 de sol ou de roche, pour mesurer un périmètre de l’échantillon 105 de sol ou de roche.
La figure 68 représente un dispositif de mesure par compression 100 de l’échantillon 105 triaxiale.
Le dispositif de mesure par compression 100 comprend une enceinte 110 apte à contenir un fluide 115, l’échantillon 105 étant positionné dans l’enceinte 110.
Avantageusement, le dispositif de mesure par compression 100 comprend membrane 120 positionnée dans l’enceinte 110 et contenant l’échantillon 105.
Le dispositif de mesure par compression 100 comprend, en outre, un piston 125 configuré pour exercer une force axiale sur l’échantillon 105 à une pression définie.
Le dispositif de mesure par compression 100 comprend, en outre, un appareil de mesure 50 configuré pour mesurer le périmètre de l’échantillon 105.
Selon cet exemple d’utilisation, l’appareil de mesure 50 est tel que décrit précédemment. L’objet déformable 22 correspond à l’échantillon 105. L’appareil de mesure 50 comprend alors au moins un câble hybride élastique 52 enroulé autour de l’échantillon 105 à au moins une hauteur prédéfinie. A titre exemple, il comprend trois câbles hybrides élastiques 52.
Lorsque le dispositif de mesure par compression 100 comprend une membrane 120, l’au moins un câble hybride élastique 52 est enroulé autour de ladite membrane 120.
Pour soucis de clarté, sur la figure 6, seuls les câbles hybrides élastiques 52 de l’appareil de mesure 50 ont été représentés.
Avantageusement, l’échantillon 105 est de forme cylindrique, l’au moins un câble hybride élastique 52 étant enroulé autour de l’axe de l’échantillon 105.
L’enceinte 110 est, par exemple de forme cylindrique, l’axe de l’échantillon 105 étant alors aligné avec l’axe de l’enceinte 110, et le piston 125 est configuré pour exercer la force axiale suivant l’axe de l’échantillon 105.
Les mesures de périmètre autour de l’échantillon 105 sont effectuées pour différents paliers de pression définie exercées par le piston 125 sur l’échantillon 105, afin d’obtenir une courbe pressiométrique de la compression de l’échantillon 105 en fonction de la pression définie exercée sur l’échantillon 105. Cette courbe est ensuite analysée afin de déterminer les propriétés mécaniques de l’échantillon 105.
Un quatrième exemple d’application de l’appareil de mesure 50 va maintenant être décrit, en référence à la figure 9.
Selon cet exemple l’appareil de mesure 50 est utilisé pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer 130 ou contrôler la dilatation dudit obturateur ou packer 130.
L’obturateur gonflable 130 a la même structure générale que la sonde pressiométrique 20 décrite plus haut. Il est typiquement utilisé dans le domaine pétrolier, géothermique ou géotechnique, pour obturer un puits ou un forage 28.
L’obturateur gonflable 130 comprend une cellule 132 déformable par injection de fluide, en forme de tube d’axe central longitudinal. La cellule déformable constitue un objet déformable au sens de la présente invention.
L’appareil de mesure 50 est du type décrit ci-dessus. Il comprend au moins un câble hybride élastique 52 enroulé autour de l’obturateur gonflable 130. Typiquement, il comprend une pluralité de câbles hybrides élastiques 52 enroulés autour de la cellule déformable 132, à différentes hauteurs longitudinales prédéfinies.
Le contrôle de la dilatation dudit obturateur gonflable ou packer sert notamment à prévenir un éclatement lié à une dilatation excessive dudit obturateur ou packer.

Claims (10)

  1. Appareil (50) de mesure d’un périmètre ou d’une variation d’un périmètre d’un objet déformable (22), l’appareil (50) de mesure comprenant une unité de mesure d’inductance (54),
    caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un câble hybride élastique (52) enroulé autour de l’objet déformable (22), le ou chaque câble hybride élastique (52) comprenant un fil d’un premier type (64) et un fil d’un second type (66),
    pour le ou chaque câble hybride élastique (52), le fil du premier type (64) présentant un degré de ténacité inférieur à celui du fil du second type (66), le fil du second type (66) présentant un degré d’élasticité inférieur à celui du fil du premier type (64), le fil du second type (66) comprenant un matériau conducteur,
    pour le ou chaque câble hybride élastique (52), le fil du second type (66), lorsque ledit câble hybride élastique (52) est au repos, étant enroulé en hélice autour du fil du premier type (64),
    l’unité de mesure (54) comprenant pour le ou chaque câble hybride élastique (52) une paire de bornes de mesure (56) connectées électriquement à deux points de référence (58) dudit câble hybride élastique (52) et étant apte à mesurer l’inductance du fil du second type (66) dudit câble hybride élastique (52) entre les deux points de référence (58) dudit câble hybride élastique (52).
  2. Appareil (50) selon la revendication 1, comprenant en outre une unité de calcul (60) connectée électriquement à l’unité de mesure (54) et configurée pour calculer pour le ou chaque câble hybride élastique (52), le périmètre de l’objet déformable (22) autour dudit câble hybride élastique (52), en utilisant l’inductance du fil du second type (66) dudit câble hybride élastique (52) mesurée.
  3. Appareil (50) selon la revendication 2, dans lequel l’objet déformable (22) comprend une section transversale de forme sensiblement circulaire au niveau du ou de chaque câble hybride élastique (52), le périmètre calculé par l’unité de calcul (60) pour un câble hybride élastique (52) en utilisant l’inductance du fil du second type (66) dudit câble hybride élastique (52) mesurée étant proportionnel à ladite inductance mesurée par l’unité de mesure (54).
  4. Appareil (50) selon la revendication 3, dans lequel l’unité de calcul (54) est configurée pour calculer, pour le ou chaque câble hybride élastique (52), le diamètre de la section transversale au niveau dudit câble hybride élastique (52) en utilisant l’inductance du fil du second type (66) dudit câble hybride élastique (52) mesurée, le diamètre calculé par l’unité de calcul (60) pour un câble hybride élastique (52) étant proportionnel à ladite inductance mesurée par l’unité de mesure (54).
  5. Appareil (50) selon la revendication 4, dans lequel chaque calcul de diamètre effectué par l’unité de calcul (60) a une précision inférieure à 10 micromètres.
  6. Appareil (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour le ou chaque câble hybride élastique (52), chaque point de référence (58) dudit câble hybride élastique à une position fixe sur l’objet déformable (22).
  7. Dispositif (10) de mesure par mise en pression du sous-sol (15) comprenant :
    - au moins une sonde pressiométrique (20) destinée à être introduite dans un forage (18) du sous-sol (15), ladite sonde pressiométrique (20) comprenant une cellule déformable, et
    - une unité de transfert (34) configurée pour introduire un fluide à l’intérieur de la cellule déformable,
    caractérisé en ce qu’il comprend en outre un appareil (50) de mesure du périmètre de la cellule déformable, l’appareil (50) de mesure étant selon l’une quelconque des revendications précédentes, le ou chaque câble hybride élastique (52) de l’appareil (50) de mesure étant enroulé autour de la cellule déformable de la sonde pressiométrique (20).
  8. Utilisation d’un appareil (50) de mesure dans le domaine de la pléthysmographie par inductance pour mesurer le périmètre d’une partie du corps d’un individu (70) ou ladite partie du corps (70), caractérisé en ce que l’appareil (50) de mesure est selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le ou chaque câble hybride élastique (52) de l’appareil (50) de mesure étant enroulé autour de ladite partie du corps de l’individu (70), ladite partie du corps d’un individu étant par exemple le torse.
  9. Dispositif (100) de mesure par compression d’un échantillon (105) de sol ou de roche, le dispositif (100) comprenant :
    - une enceinte (110) apte à contenir un fluide (115), l’échantillon (105) étant positionné dans l’enceinte (110),
    - un piston (125) configuré pour exercer une force axiale sur l’échantillon (105) à une pression définie, et
    - un appareil (50) de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le ou chaque câble hybride élastique (52) de l’appareil (50) de mesure étant enroulé autour de l’échantillon (105).
  10. Utilisation d’un appareil (50) de mesure pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer (130) ou contrôler la dilatation dudit obturateur ou packer (130), caractérisé en ce que l’appareil (50) de mesure est selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le ou chaque câble hybride élastique (52) de l’appareil (50) de mesure étant enroulé autour du dit obturateur ou dudit packer (130).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7011775B2 (ja) * 2017-12-18 2022-01-27 日立金属株式会社 感圧センサの製造方法、及び感圧センサの製造装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3560845A (en) * 1965-05-03 1971-02-02 Harold D Goldberg Measuring devices
US4308872A (en) 1977-04-07 1982-01-05 Respitrace Corporation Method and apparatus for monitoring respiration
FR2746920A1 (fr) * 1996-04-01 1997-10-03 Inst Francais Du Petrole Dispositif d'essais triaxiaux de contraintes sur un echantillon de roche
US5913830A (en) 1997-08-20 1999-06-22 Respironics, Inc. Respiratory inductive plethysmography sensor
FR2910047A1 (fr) 2006-12-18 2008-06-20 Francis Cour Manchon gonflable a deformation controlee, procede de fabrication, et application a la pressiometrie
JP2011089923A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Asahi Kasei Fibers Corp センシング部材、及び当該センシング部材を具備するセンサ
WO2013110731A1 (fr) 2012-01-24 2013-08-01 Calyf Câble hybride élastique et procédé de fabrication d'un tel câble
FR3009841A1 (fr) 2013-08-20 2015-02-27 Calyf Manchon gonflable, a expansion controlee
US20170138187A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-18 Baker Hughes Incorporated Downhole fiber optic measurement of packers during fluid injection operations
EP3280864A1 (fr) * 2015-04-10 2018-02-14 Calyf Procédé de forage, procédé de réalisation d'un essai pressiométrique, ensemble correspondant

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3560845A (en) * 1965-05-03 1971-02-02 Harold D Goldberg Measuring devices
US4308872A (en) 1977-04-07 1982-01-05 Respitrace Corporation Method and apparatus for monitoring respiration
FR2746920A1 (fr) * 1996-04-01 1997-10-03 Inst Francais Du Petrole Dispositif d'essais triaxiaux de contraintes sur un echantillon de roche
US5913830A (en) 1997-08-20 1999-06-22 Respironics, Inc. Respiratory inductive plethysmography sensor
FR2910047A1 (fr) 2006-12-18 2008-06-20 Francis Cour Manchon gonflable a deformation controlee, procede de fabrication, et application a la pressiometrie
JP2011089923A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Asahi Kasei Fibers Corp センシング部材、及び当該センシング部材を具備するセンサ
WO2013110731A1 (fr) 2012-01-24 2013-08-01 Calyf Câble hybride élastique et procédé de fabrication d'un tel câble
FR3009841A1 (fr) 2013-08-20 2015-02-27 Calyf Manchon gonflable, a expansion controlee
EP3280864A1 (fr) * 2015-04-10 2018-02-14 Calyf Procédé de forage, procédé de réalisation d'un essai pressiométrique, ensemble correspondant
US20170138187A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-18 Baker Hughes Incorporated Downhole fiber optic measurement of packers during fluid injection operations

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