FR2740168A1 - Procede et dispositif de mesure de caracteristiques geometriques d'un puits, notamment d'un puits d'hydrocarbure - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de mesure de caractéristiques géométriques d'un puits, comportant: - l'introduction, dans le puits, d'une sonde (12) de forme allongée, comportant des électrodes azimutales (Aazi ), une électrode annulaire de courant (Ao ) et au moins une électrode annulaire de retour de courant (A), - l'émission d'un courant Io , par l'électrode annulaire de courant (Ao ), Io circulant essentiellement dans une colonne de boue située à l'intérieur du puits, - la production d'un signal, en réponse à l'émission de Io , représentatif des caractéristiques géométriques du puits. L'invention concerne également un dispositif pour mettre ce procédé en oeuvre, ainsi qu'un procédé mettant en oeuvre un dispositif symétrique par rapport aux électrodes azimutales.
Description
PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE MESURE DE CARACTÉRISTIQUES
GÉOMETRIQUES D'UN PUITS, NOTAMMENT D'UN PUITS
D'HYDROCARBURE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR
La présente invention se rapporte au domaine des outils de mesure, par exemple pouvant être utilisés dans les équipements de recherche de production pétrolière. Plus spécifiquement, ce type d'activités nécessite, après forage d'un puits, d'y introduire des sondes ou capteurs, notamment électrique ou électromagnétique à l'aide desquels on réalise des mesures permettant de caractériser, entre autres, les fluides présents dans les terrains et les couches traversées par le forage, ainsi que le pendage de ces couches. On désigne par diagraphie tout enregistrement continu, en fonction de la profondeur, des variations d'une caractéristique donnée des formations traversées
par un forage ou un sondage.
Un exemple d'appareil pour établir de telles diagraphies, à partir de la mesure de la résistivité des formations traversées, est décrit dans l'article de J. SUAU et al., intitulé "The dual laterolog-RxO tool", paru dans 47th Annual Technical conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers, SPE 4018, 1972, American Institute of Mining Metallurgical and Petroleum Engineer. Inc. L'appareil décrit dans cet article comporte essentiellement une sonde présentant un corps de forme allongée, des électrodes annulaires d'injection de courant étant réparties longitudinalement le long du corps de la sonde. Des électrodes de focalisation, des
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électrodes de retour de courant et des électrodes de mesure de tension sont également prévues le long du
corps de la sonde.
Un autre dispositif de diagraphie, fonctionnant également par injection de courant dans les zones traversées par la sonde, est décrit dans le document EP-A-556 114. L'outil décrit dans ce document permet non seulement d'obtenir des informations sur la résistivité des couches traversées, mais également des informations sur les caractéristiques géométriques (section, forme, excentricité) du forage traversé par l'outil. Ce second type d'information peut présenter un intérêt en soi, ou bien il peut être utile pour corriger des mesures, notamment des mesures de
résistivité, concernant les formations elles-mêmes.
La structure d'un outil décrit dans ce document, ainsi que son procédé de fonctionnement, va
être brièvement rappelé en liaison avec la figure 1.
Sur cette figure la référence 2 désigne une section de la sonde, qui porte une électrode annulaire de courant 3, une électrode annulaire 4 de mesure de potentiel, et un réseau d'électrodes azimutales, disposées sur la circonférence du corps de la sonde. Chaque électrode azimutale est en fait divisée en une électrode azimutale de courant 5ai qui entoure une électrode azimutale de mesure de potentiel 6ai, (i=1, 12). Le réseau d'électrodes azimutales est longitudinalement séparé de l'électrode annulaire de courant 3 et de l'électrode annulaire de potentiel 4. Un courant Ii peut être émis entre l'électrode azimutale 5ai de courant et l'électrode annulaire 3, ce courant circulant essentiellement dans une colonne de boue située à l'intérieur du puits. Afin d'effectuer une mesure de la distance entre la surface de la sonde et la paroi du puits, dans une pluralité de directions
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autour de la sonde, plusieurs courant Ii en provenance de différentes électrodes 5ai sont émis en direction de l'électrode 3. Les différences de potentiel AVi sont mesurées entre l'électrode de mesure de potentiel 4 et les électrodes azimutales de mesure de potentiel 6ai. La résistivité apparente Ri de la zone traversée par chaque courant Ii est donnée par l'équation: KxAV Ri - Ii o K est une constante qui dépend de la forme de la sonde. Chaque résistivité apparente Ri est fonction de la distance radiale entre l'électrode 5ai et la paroi
du forage située en regard de cette même électrode 5ai.
Ainsi, une information sur cette distance di est obtenue à partir des signaux qui représentent les résistivités apparentes Ri. Il est possible d'en déduire une mesure de l'excentricité de la sonde dans
le trou.
Ce document décrit également un second dispositif, du type "Dual Laterolog", qui permet de mesurer simultanément la résistivité des formations traversées ainsi que, à partir des mesures de distance entre l'outil et la paroi du trou, l'excentricité de la sonde dans le trou. Cette seconde mesure est effectuée avec des courants à une seconde fréquence f2, en application du principe décrit ci-dessus en liaison
avec l'outil de la figure 1.
Selon une variante, il est possible, dans les deux dispositifs, de maintenir tous les courants Ii à une même intensité, ce qui permet d'obtenir une formule simplifiée:
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Ri -- KAV.
R. = l I Ces dispositifs et ces procédés nécessitent donc, ou bien l'injection de courants Ii en nombre égal au nombre d'électrodes azimutales mises en service ou bien des moyens pour injecter un même courant à partir
des différentes électrodes azimutales.
En outre, le résultat obtenu dépend de la résistivité Rm de la colonne de boue présente dans le
forage.
Enfin, le procédé mis en oeuvre nécessite de
mesurer à la fois des tensions et des courants.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention a pour objet de proposer un nouveau procédé et un nouveau dispositif permettant d'obtenir des informations sur les caractéristiques géométriques
d'un puits, notamment d'un puits d'hydrocarbure.
Ce procédé et ce dispositif doivent en particulier permettre d'obtenir la mesure d'une pluralité de distances radiales, entre le corps d'une sonde, muni d'électrodes d'injection de courant, et la
paroi d'un trou ou d'un forage.
En particulier, ce dispositif et ce procédé doivent permettre de s'affranchir de la dépendance azimutale sur les courants injectés Ii ou de la nécessité de maintenir ces différents courants à une
valeur égale.
Selon un premier aspect de l'invention, celle-
ci a pour objet un procédé de mesure de caractéristiques géométriques d'un puits comportant: - l'introduction, dans le puits, d'une sonde de forme allongée, comportant un réseau de N électrodes azimutales, disposées selon une circonférence du
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corps de la sonde, une électrode annulaire de courant séparée longitudinalement du réseau d'électrodes azimutales, et au moins une électrode annulaire de retour de courant séparée longitudinalement de l'électrode annulaire du courant et du réseau d'électrodes azimutales, les électrodes annulaires se trouvant d'un même côté de la sonde par rapport aux électrodes azimutales, - l'émission d'un courant Io, par l'électrode annulaire de courant, ce courant Io circulant essentiellement dans une colonne de boue située à l'intérieur du puits, - la production d'un signal, en réponse à l'émission du courant Io, ce signal étant représentatif de la distance (di) entre le corps de la sonde et la paroi du puits, selon une pluralité de directions autour
de la sonde.
Ce procédé ne met en oeuvre que l'injection d'un courant Io entre une électrode annulaire de courant et une électrode annulaire de retour de courant, et permet donc de s'affranchir de la nécessité d'injecter différents courants Ii, a partir des électrodes azimutales, ou de la nécessité de maintenir
les différents courants Ii à une valeur égale.
Selon un mode particulier de réalisation, le procédé tel que décrit ci-dessus comporte en outre: - la mesure d'un signal représentatif d'une tension AVazi entre une première électrode annulaire de mesure de potentiel et certaines électrodes azimutales, qui correspondent aux directions suivant lesquelles la distance entre le corps de la sonde et la paroi du puits est à mesurer; et - la mesure d'un signal représentatif d'une tension A VM entre ladite première électrode de mesure de
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potentiel et une seconde électrode annulaire de
mesure de potentiel.
Selon ce mode particulier de réalisation, la mesure effectuée met en oeuvre les mesures de AVazi et A VM, dont le rapport est indépendant de la résistivité de la boue Rm. En outre, on ne mesure que des tensions, ce qui est plus commode que la mesure simultanée de
tensions et de courants.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, une des électrodes annulaires de mesure de potentiels se trouve à l'intérieur de la première électrode annulaire de courant. Ceci permet d'améliorer la mesure si l'impédance de contact à la surface de l'électrode annulaire de courant présente une
hétérogénéité.
Pour des raisons de compatibilité avec d'autres outils utilisés dans le domaine de la diagraphie, la sonde peut avantageusement comporter deux électrodes annulaires de retour de courant, maintenues au même
potentiel.
L'invention concerne également un dispositif
pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit ci-
dessus, ce dispositif comportant: - une sonde de forme allongée, comportant un réseau de N électrodes azimutales, disposées selon une circonférence du corps de la sonde, une électrode annulaire de courant, séparée longitudinalement du réseau d'électrodes azimutales, et au moins une électrode annulaire de retour de courant séparée longitudinalement de l'électrode annulaire de courant et du réseau d'électrodes azimutales, les électrodes annulaires se trouvant d'un même côté de la sonde par rapport aux électrodes azimutales, - des moyens pour émettre un courant Io par l'électrode annulaire de courant,
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- des moyens pour produire un signal, en réponse à l'émission du courant Io, ce signal étant représentatif de la distance (di) entre le corps de la sonde et la paroi du puits, selon une pluralité de directions autour de la sonde. Avantageusement, ce dispositif comporte en outre: - des moyens pour mesurer un signal représentatif d'une tension AVazi entre une première électrode annulaire de mesure de potentiel et certaines électrodes azimutales, - et des moyens pour mesurer un signal représentatif d'une tension AVM entre ladite première électrode de mesure de potentiel et une seconde électrode
annulaire de mesure de potentiel.
L'invention concerne également un procédé de mesure des caractéristiques géométriques d'un puits, comportant: - l'introduction, dans le puits, d'une sonde de forme allongée, comportant un réseau de N électrodes azimutales, disposées selon une circonférence du corps de la sonde, une première et une seconde électrodes annulaires de courant, disposées de part et d'autre du réseau d'électrodes azimutales et séparées longitudinalement de ce réseau, et au moins une première et une seconde électrodes annulaires de retour de courant, disposées de part et d'autre du réseau d'électrodes azimutales, séparées longitudinalement de ce réseau ainsi que respectivement, des première et seconde électrodes annulaires de courant, - l'émission d'un premier courant Io par la première électrode annulaire de courant, ce courant Io' circulant essentiellement dans une colonne de boue située à l'intérieur du puits,
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- l'émission d'un second courant Io' par la seconde électrode annulaire de courant, ce courant Io' circulant essentiellement dans ladite colonne de boue située à l'intérieur du puits, - la production d'un signal, en réponse à l'émission des courants Io et Io', ce signal étant représentatif de la distance (di) entre le corps de la sonde et la paroi du puits, selon une pluralité de directions
autour de la sonde.
Ce procédé permet de mesurer une pluralité de distances entre le corps de la sonde et la paroi du forage située en regard des électrodes azimutales. En outre, les courants sont injectés à partir d'électrodes annulaires de courant, ce qui permet d'éviter l'injection d'une pluralité de courants à partir des électrodes azimutales, ainsi que le maintien des courants émis par différentes électrodes azimutales a
une valeur égale.
Selon un mode particulier de réalisation, ce procédé comporte en outre: la mesure d'un signal représentatif d'une première tension AVazi entre une première électrode annulaire de mesure de potentiel et certaines électrodes azimutales qui correspondent aux directions suivant lesquelles la distance entre le corps de la sonde et la paroi du puits est à mesurer; et - la mesure d'un signal représentatif d'une seconde tension AVm entre ladite première électrode de mesure de potentiel et une seconde électrode annulaire de mesure de potentiel, ces deux électrodes étant situées d'un même côté de la sonde par rapport aux électrodes azimutales, - la mesure d'un signal représentatif d'une troisième tension AV'azi entre une troisième électrode annulaire de mesure de potentiel et certaines
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électrodes azimutales qui correspondent aux directions suivant lesquelles la distance entre le corps de la sonde et la paroi du puits est à mesurer; et - la mesure d'un signal représentatif d'une quatrième tension AV'M entre ladite troisième électrode de mesure de potentiel et une quatrième électrode annulaire de mesure de potentiel, ces deux électrodes étant situées, par rapport aux électrodes azimutales, du côté de la sonde opposé au côté o se situent les première et seconde électrodes
annulaires de mesure de potentiel.
Selon ce mode particulier de réalisation, seules des tensions sont à mesurer, et on s'affranchit ainsi de la nécessité de mesurer simultanément des tensions et des courants. En outre, la mesure est obtenue à partir du rapport (AVazi+AVazi') / (AVM+AVM'), et
est donc indépendante de la résistivité de la boue RM.
De même que pour le premier procédé selon l'invention, déjà décrit cidessus, et avec les mêmes avantages, une des première et seconde électrodes (respectivement des troisième et quatrième électrodes) de mesure de potentiel peut se trouver à l'intérieur de la première (respectivement de la seconde) électrode
annulaire de courant.
Pour des raisons de compatibilité avec d'autres outils ou d'autres mesures à réaliser simultanément, la sonde peut comporter deux premières électrodes annulaires de retour de courant et/ou deux secondes électrodes annulaires de retour de courant, maintenues
au même potentiel.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du second procédé selon l'invention, ce dispositif comportant:
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- une sonde de forme allongée, comportant un réseau de N électrodes azimutales, disposées selon une circonférence du corps de la sonde, une première et une seconde électrodes annulaires de courant disposées de part et d'autre du réseau d'électrodes azimutales et séparées longitudinalement de ce réseau, et au moins une première et une seconde électrodes annulaires de retour de courant, disposées de part et d'autre du réseau d'électrodes azimutales et séparées longitudinalement de ce réseau et, respectivement, des première et seconde électrodes annulaires de courant, - des moyens pour émettre un premier courant Io par la première électrode annulaire de courant, - des moyens pour émettre un second courant Io' par la seconde électrode annulaire de courant, - des moyens pour produire un signal, en réponse à l'émission des courants Io et Io',1 ce signal étant représentatif d'une distance (di) entre le corps de la sonde et une paroi d'un puits, selon une
pluralité de directions autour de la sonde.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la
lumière de la description qui va suivre. Cette
description porte sur les exemples de réalisation,
donnés à titre explicatif et non limitatif, en se référant à des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon l'art antérieur, - la figure 2 représente un appareil de diagraphie comportant une sonde, sur laquelle sont disposées des électrodes, permettant de mesurer les
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caractéristiques géométriques d'un puits, conformément à l'invention, - la figure 3 représente un mode de réalisation d'un dispositif selon la présente invention, - la figure 4 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, - les figures 5A et 5B sont des schémas électriques pour la mise en oeuvre d'un dispositif selon la présente invention, - la figure 6 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, - la figure 7 représente un schéma électrique permettant la mise en oeuvre d'un autre dispositif
selon l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLEE DE MODES DE REALISATION
La mise en oeuvre globale de l'invention est d'abord illustrée schématiquement sur la figure 2, qui représente un appareil de diagraphie permettant de déterminer les caractéristiques de formations terrestres 11 traversées par un puits ou un trou de forage 10. L'appareil comporte une sonde 12 qui est suspendue dans le trou de forage à l'extrémité d'un câble multiconducteur 13. Ce câble 13 passe sur une poulie 14 et est enroulé sur un tambour 15 qui permet de déplacer la sonde 12 le long du trou de forage. Le tambour 15 fait partie d'une unité de surface 16, qui peut également comporter des moyens de traitement informatiques des données mesurées par la sonde lors de
son déplacement dans le trou de forage.
La sonde 12 est de forme allongée. Elle comporte un corps 17 ayant une partie supérieure 20 comportant une enveloppe métallique fermée dans laquelle se trouvent des circuits électriques, et une section inférieure 21 dans laquelle peuvent être
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intégrés des dispositifs de mesure des formations 11.
De tels dispositifs de mesure peuvent être par exemple des électrodes, des bobines d'induction, des dispositifs nucléaires ou acoustiques, ou tout autre type de dispositif de mesure. En outre, la section 21 comporte un réseau 22 d'électrodes qui permet de déterminer les caractéristiques géométriques du trou de forage. Un tel réseau 22 d'électrodes va maintenant être décrit, en liaison avec la figure 3. Sur cette figure, un réseau d'électrodes azimutales Aazi est disposé selon une circonférence du corps 17 de la sonde. Ces électrodes sont en nombre N, avec 1<i N. De préférence, N est choisi égal à 12. De plus, ces électrodes sont préférentiellement réparties régulièrement sur la circonférence. Une électrode annulaire Ao de courant, est séparée longitudinalement du réseau d'électrodes azimutales. Une seconde électrode annulaire A est séparée longitudinalement du réseau d'électrodes azimutales et de la première électrode annulaire A,. Cette seconde électrode annulaire est en fait une électrode de retour de courant. Afin de réaliser une mesure des caractéristiques géométriques du trou de forage, un courant Io est émis par l'électrode annulaire de courant Ao, ce courant circulant essentiellement dans
une colonne de boue située à l'intérieur du puits.
Des électrodes Ml et M2 de mesures de potentiel peuvent par ailleurs être prévues. Elles sont par exemple situées entre les électrodes annulaires Ao et A. Du fait de l'émission du courant Io par l'électrode annulaire Ao, il s'établit une différence de potentiel AVazi entre chaque électrode azimutale Aazi et l'électrode annulaire MI. Par ailleurs, la différence
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de potentiel entre l'électrode annulaire Mi et l'électrode annulaire M2 est notée AVM. Les tensions AVazi et AVM sont mesurées directement. Il est également possible de mesurer des signaux représentatifs de ces tensions. A partir de l'information sur les tensions AVazi et AVM, il est possible d'en déduire le rapport AVazi/AVM qui, pour chaque direction azimutale autour de la sonde, définie par la position de l'électrode azimutale Aazi, est fonction de la distance entre ladite électrode azimutale Aazi et la zone de la paroi du trou de forage située en regard de cette électrode azimutale Aazi. Cette mesure peut être réalisée pour chaque électrode azimutale Aazi (l<i N) ou pour une partie
seulement des N électrodes azimutales.
Ce procédé ne nécessite que l'émission d'un courant Io unique, à partir d'une électrode annulaire A,. Il ne met donc en jeu aucune électrode azimutale, contrairement au dispositif de l'art antérieur. Par ailleurs, le procédé décrit ci-dessus ne met en jeu que des mesures de tension, ce qui évite d'avoir à mesurer simultanément des tensions et des courants. Enfin, le résultat obtenu est indépendant de la résistivité de la
boue de forage RM.
Selon ce procédé, le courant total It émis dans la formation traversée est égal à 0. Le courant Io émis
circule essentiellement dans la boue de forage, c'est-
à-dire dans une zone située entre la surface extérieure de la sonde 22 et la paroi du trou de forage 10. Ce courant Io est en fait un courant alternatif, par
exemple à une fréquence égale à 162 Hertz.
La distance mesurée di suivant une direction i, définie par une électrode azimutale Aazi est exprimée par:
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klxAVa z i di = AVM o le coefficient k1 est un coefficient qui dépend de la forme de la sonde, et qui est donc fixé pour une sonde donnée. A partir de l'information sur les distances di, il est possible d'en déduire une information sur l'excentration de la sonde dans le trou de forage et sur le caractère plus ou moins irrégulier de la section de ce trou. Par exemple, pour chaque direction i, il est possible de définir un signal d'excentration Ci par la formule (pour N pair): N
* Ci=-(di-di+N/2)/2 si i < -
N
* Ci=-(di-di-N/2)/2 si i>-
Un autre mode de réalisation d'un dispositif pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention est
illustré sur la figure 4.
Sur cette figure, des électrodes azimutales sont toujours désignées par la référence Aazi. La structure située sur cette figure, au- dessus des électrodes azimutales Aazi est identique à la structure qui a été décrite ci-dessus en liaison avec la figure 3. De l'autre côté de la sonde, par rapport aux électrodes azimutales, se trouve une structure d'électrodes annulaires comportant une électrode annulaire A'o de courant et une électrode annulaire A' de retour de courant. Un courant I'o est émis à partir de l'électrode annulaire A',. I1 y a donc injection de Io par Ao et de I'o par A', les deux avec retour sur A et A'. Ao et A'o sont court-circuitées ainsi que A et A', et un courant est donc injecté entre les deux paires d'électrodes. Des électrodes annulaire M'1 et M'2 de mesure de potentiel peuvent également être
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prévues. Pour chaque électrode azimutale Aazi une différence de potentiel AVazi' peut être mesurée entre ladite électrode azimutale et l'électrode M'l tandis qu'une différence de potentiel AVm' est mesurée entre les électrodes annulaires M'I et M'2. En principe, les deux mesures réalisées à l'aide Io et I'o conduisent aux mêmes valeurs des caractéristiques géométriques du trou de forage. Si les valeurs mesurées des potentiels, pour les deux réseaux d'électrodes, ne sont pas identiques, il est possible de déduire, pour chaque direction i, une moyenne de AVazi et AVazi' ainsi qu'une moyenne de AVm et AVm' et de faire le rapport de ces deux moyennes pour avoir l'information sur di. Un tel écart entre les valeurs des potentiels des deux réseaux d'électrodes permet de conclure à une variation locale
de la géométrie du trou.
Selon une variante, il est possible de positionner une des électrodes annulaires de mesure de potentiel M1 ou M2 à l'intérieur de l'électrode annulaire de courant Ao. Une partie de cette dernière électrode Ao s'étend alors au-dessus de l'électrode de mesure de potentiel en question, et une partie de l'électrode Ao s'étend au- dessous de cette même électrode de mesure de potentiel. La même mesure peut être appliquée à l'électrode A'o et à l'une des électrodes M'1 ou M'2 dans la configuration de la figure 4. Ce mode de réalisation permet d'améliorer la mesure lorsque des variations d'impédance de contact se
produisent à la surface de l'électrode Ao ou A'o.
Un schéma électrique pour faire fonctionner un dispositif selon l'invention va maintenant être décrit en liaison avec les figures 5A et 5B, la figure 5B donnant le détail des références des éléments contenus dans le bloc 57 de la figure 5A. Sur ces figures, des électrodes azimutales et des électrodes annulaires sont
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représentées schématiquement, dans une configuration
symétrique par rapport aux électrodes azimutales.
Chacune des électrodes de courant Ao et A'o est séparée en deux par une électrode de mesure de potentiel Ao* et Ao*', ainsi qu'il a été expliqué ci-dessus. Sur ces figures, des électrodes ayant la même fonction que les électrodes de la figure 4 sont désignées par les mêmes références littérales. Les courants Io et I'o, émis à partir des électrodes Ao et A'o sont engendrées par un processeur digital 50, un convertisseur D-A 52, un filtre passe-bas 54 et un générateur de courant 56. Des signaux sont prélevés aux électrodes de mesure M2, Ao*, Ao*' et M'2 ainsi qu'aux électrodes azimutales Aazi. Des amplificateurs différentiels 58, 62, 66, 68 combinent ces signaux deux à deux. Les sorties des amplificateurs
58 et 62 sont reliées à des filtres passe-bande 60, 64.
En fait, il y a autant d'amplificateurs 62 et de filtre passe-bande 64 que d'électrodes azimutales Aazi. Les sorties des amplificateurs 66 et 68 sont additionnées et filtrées (filtre passe-bande 70). Tous les signaux résultants sont envoyés dans un multiplexeur 72 dont la sortie est reliée à un convertisseur analogique digital
A-D 74 combiné à un amplificateur à gain programmable.
La sortie de ce convertisseur 74 est reliée au processeur digital 50 et les signaux sont ensuite envoyés à un émetteur 76. Tous les éléments qui viennent d'être décrits sont en général intégrés dans le corps de la sonde. Celle-ci est reliée, par l'intermédiaire d'un câble 78, à un récepteur 80 qui transmet les données à un ordinateur 82 et à un enregistreur 84. Des moyens d'affichage des données peuvent également être prévus. L'ordinateur 82 est un appareil de type conventionnel, spécialement programmé pour traiter les mesures effectuées par la sonde. Il
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peut être intégré dans l'unité de surface 16 de la
figure 2.
Le schéma décrit ci-dessus en liaison avec les figures 5A et 5B est aisément transposable aux divers ordonnancements d'électrodes déjà décrit ci-dessus. Pour des raisons de compatibilité avec d'autres outils, utilisables également pour d'autres types de mesure, le dispositif selon l'invention peut comporter, comme illustré sur la figure 6, des électrodes de retour de courant qui sont scindées en deux parties A1, A2 et A'l et A'2. Afin de réaliser une mesure selon un procédé conforme à l'invention, les électrodes A1 et A2 sont en fait maintenues au même potentiel, ainsi que les électrodes A', et A'2. Ainsi le retour du courant Io émis par l'électrode A, se fait par les deux électrodes A1 et A2. Le retour du courant I'o émis par l'électrode
A'o se fait par les deux électrodes A'1 et A' 2.
Un schéma électrique d'un dispositif permettant de maintenir les deux électrodes A1 et A2 au même
potentiel va être décrit en liaison avec la figure 7.
Sur cette figure, seule la partie supérieure de la sonde, au-dessus desélectrodes azimutales, est représentée. Une électrode Al* est associée à l'électrode A1 afin de pouvoir effectuer une mesure du potentiel de A1. Un amplificateur 86 délivre un signal proportionnel à la tension mesurée entre l'électrode A2 et l'électrode Al*. Un amplificateur différentiel 88 permet de comparer le signal obtenu à un potentiel de terre. S'il y a un déséquilibre entre les tensions des électrodes A2 et Al*, cet amplificateur 88 délivre un signal non nul à un transformateur 90 qui commande un générateur de courant 92. Ce dernier délivre alors aux électrodes A0 un courant plus ou moins important selon l'écart de potentiel entre les électrodes A2 et Al*. Le courant délivré Io circule essentiellement dans les
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boues de forage, autour de la sonde, et retourne à celles-ci par les électrodes A1 et A2. Le même schéma peut être appliqué aux électrodes A'1 et A'2, l'électrode A'1 étant associée à une électrode A1* de5 mesure de potentiel. Tous les éléments 86-92 peuvent
être intégrés dans le corps de la sonde descendue dans le trou de forage.
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Claims (19)
1. Procédé de mesure de caractéristiques géométriques d'un puits (10), comportant: - l'introduction, dans le puits, d'une sonde (12) de forme allongée, comportant un réseau de N électrodes azimutales (Aazi), disposées selon une circonférence du corps (17) de la sonde, une électrode annulaire de courant (A,) séparée longitudinalement du réseau d'électrodes azimutales, et au moins une électrode annulaire de retour de courant (A) séparée longitudinalement de l'électrode annulaire du courant et du réseau d'électrodes azimutales, les électrodes annulaires se trouvant d'un même côté de la sonde par rapport aux électrodes azimutales, - l'émission d'un courant Io, par l'électrode annulaire de courant (A,), ce courant Io circulant essentiellement dans une colonne de boue située à l'intérieur du puits (10), - la production de signaux, en réponse à l'émission du courant Io, ces signaux étant représentatifs de distances (di) entre le corps (17) de la sonde et la paroi du puits (10), selon une pluralité de
directions autour de la sonde.
2. Procédé selon la revendication 1, comportant: - la mesure de signaux représentatifs d'une pluralité de premières tensions AVazi entre une première électrode annulaire (Ml) de mesure de potentiel et certaines électrodes azimutales qui correspondent aux directions suivant lesquelles la distance entre le corps (17) de la sonde et la paroi du puits (10) est à mesurer; et - la mesure d'un signal représentatif d'une tension A VM entre ladite première électrode (Ml) de mesure de
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potentiel et une seconde électrode annulaire (M2) de
mesure de potentiel.
3. Procédé selon la revendication 2, une des électrodes annulaires de mesure de potentiel (M1, M2) se trouvant à l'intérieur de l'électrode annulaire (Ao)
de courant.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à
3, la sonde comportant deux électrodes annulaires de
retour du courant, maintenues au même potentiel.
5. Dispositif pour la mesure de caractéristiques géométriques d'un puits, comportant: - une sonde (12) de forme allongée, comportant un réseau de N électrodes azimutales (Aazi), disposées selon une circonférence du corps (17) de la sonde, une électrode annulaire (Ao) de courant, séparée longitudinalement du réseau d'électrodes azimutales, et au moins une électrode annulaire de retour de courant (A) séparée longitudinalement de l'électrode annulaire de courant et du réseau d'électrodes azimutales, les électrodes annulaires se trouvant d'un même côté de la sonde par rapport aux électrodes azimutales, - des moyens pour émettre un courant Io par l'électrode annulaire de courant (Ao), - des moyens pour produire des signaux, en réponse à l'émission du courant Io, ces signaux étant représentatifs de distances (dj) entre le corps (17) de la sonde et la paroi du puits (10), selon une
pluralité de directions autour de la sonde.
6. Dispositif selon la revendication 5, comportant en outre: - des moyens pour mesurer des signaux représentatifs d'une pluralité de premières tensions AVazi entre une première électrode (M1) annulaire de mesure de potentiel et certaines électrodes azimutales (Aazi)
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qui correspondent aux directions suivant lesquelles la distance entre le corps (17) de la sonde et la paroi du puits (10) est à mesurer; - et des moyens pour mesurer un signal représentatif d'une deuxième tension AVM entre ladite première électrode (Ml) de mesure de potentiel et une seconde
électrode annulaire (M2) de mesure de potentiel.
7. Dispositif selon la revendication 6, une des électrodes annulaires (M1, M2) de mesure de potentiel se trouvant à l'intérieur (A0) de la première électrode
annulaire de courant.
8. Dispositif selon l'une des revendications 5
à 7, la sonde comportant deux électrodes annulaires de
retour de courant maintenues au même potentiel.
9. Procédé de mesure des caractéristiques géométriques d'un puits (10), comportant: - l'introduction, dans le puits, d'une sonde (12) de forme allongée, comportant un réseau de N électrodes azimutales (Aazi), disposées selon une circonférence du corps (17) de la sonde, une première et une seconde électrodes annulaires (Ao, A'o) de courant, disposées de part et d'autre du réseau d'électrodes azimutales et séparées longitudinalement de ce réseau, et au moins une première (A, Al, A2) et une seconde (A', A'l, A'2) électrodes annulaires de retour de courant, disposées de part et d'autre du réseau d'électrodes azimutales, séparées longitudinalement de ce réseau ainsi que, respectivement, des première (Ao) et seconde (A'o) électrodes annulaires de courant, - l'émission d'un premier courant Io par la première électrode annulaire (Ao) de courant, ce courant Io circulant essentiellement dans une colonne de boue située à l'intérieur du puits (10),
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- l'émission d'un second courant Io' par la seconde électrode annulaire (A'o) de courant, ce courant Io' circulant essentiellement dans une colonne de boue située à l'intérieur du puits (10), - la production de signaux, en réponse à l'émission des courants Io et Io', ces signaux étant représentatifs de distances (di) entre le corps de la sonde (17) et la paroi du puits (10), selon une
pluralité de directions autour de la sonde.
10. Procédé selon la revendication 9, comportant en outre: - la mesure de signaux représentatifs d'une pluralité de premières tensions AVazi entre une première électrode annulaire de mesure de potentiel (M1, Ao*) et certaines électrodes azimutales (Aazi), qui correspondent aux directions suivant lesquelles la distance entre le corps de la sonde et la paroi du puits est à mesurer; et - la mesure d'un signal représentatif d'une seconde tension AVm entre ladite première électrode de mesure de potentiel (M1, Ao*) et une seconde électrode annulaire de mesure de potentiel (M2), ces deux électrodes étant situées d'un même côté de la sonde par rapport aux électrodes azimutales, - la mesure de signaux représentatifs d'une pluralité de troisièmes tensions AV'azi entre une troisième électrode annulaire de mesure de potentiel (M'l, A.*') et certaines électrodes azimutales (Aazi) qui correspondent aux directions suivant lesquelles la distance entre le corps de la sonde et la paroi du puits est à mesurer; et - la mesure d'un signal représentatif d'une quatrième tension AVM' entre ladite troisième électrode annulaire de mesure de potentiel (M'l, A,*') et une quatrième électrode annulaire de mesure de potentiel
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(M'2), ces deux électrodes étant situées par rapport aux électrodes azimutales du côté de la sonde opposé au côté o se situent les première (M1, Ao*) et seconde (M2) électrodes annulaires de mesure de potentiel.
11. Procédé selon l'une des revendications 9 ou
, une (Ao*) des première et seconde électrodes de mesure de potentiel se trouvant à l'intérieur de la
première électrode annulaire de courant (Ao).
12. Procédé selon l'une des revendications 9 à
11, une (Ao*') des troisième et quatrième électrodes de mesure de potentiel se trouvant à l'intérieur de la
seconde électrode annulaire de courant (A'o).
13. Procédé selon l'une des revendications 9 à
12, la sonde comportant deux premières électrodes annulaires (A1, A2) de retour de courant, maintenues au
même potentiel.
14. Procédé selon l'une des revendications 9 à
13, la sonde comportant deux secondes électrodes annulaires (A'1, A'2) de retour de courant, maintenues
au même potentiel.
15. Dispositif pour la mesure de caractéristiques géométriques d'un puits (10), comportant: - une sonde de forme allongée, comportant un réseau de N électrodes azimutales (Aazi), disposées selon une circonférence du corps (17) de la sonde, une première et une seconde électrodes annulaires (Ao, A'o) de courant disposées de part et d'autre du réseau d'électrodes azimutales et séparées longitudinalement de ce réseau, et au moins une première (A, A1, A2) et une seconde (A', A', A'2) électrodes annulaires de retour de courant, disposées de part et d'autre du réseau d'électrodes azimutales et séparées longitudinalement de ce
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réseau ainsi que respectivement, des première (Ao) et seconde (A'o) électrodes annulaires de courant, - des moyens pour émettre un premier courant Io par la première électrode annulaire (Ao) de courant, - des moyens pour émettre un second courant Io' par la seconde électrode annulaire (A'o) de courant, - des moyens pour produire des signaux, en réponse à l'émission des courants Io et Io', ces signaux étant représentatifs de distances (di) entre le corps de la sonde (17) et une paroi du puits (10), selon une
pluralité de directions autour de la sonde.
16. Dispositif selon la revendication 15, comportant en outre: - des moyens pour mesurer des premières tensions AVazi entre une première électrode annulaire de mesure de potentiel (M1, Ao*) et certaines électrodes azimutales (Aazi), - des moyens pour mesurer un signal représentatif d'une seconde tension AVM entre ladite première électrode de mesure de potentiel (M1, Ao*) et une seconde électrode (M2) annulaire de mesure de potentiel, ces deux électrodes étant situées d'un même côté de la sonde par rapport aux électrodes azimutales, - des moyens pour mesurer des signaux représentatifs d'une pluralité de troisièmes tensions AVazi' entre une troisième électrode annulaire de mesure de potentiel (M'i, A,*') et certaines électrodes azimutales (Aazi), - des moyens pour mesurer un signal représentatif d'une quatrième tension AVM' entre ladite troisième électrode annulaire (M'l, Ao*') de mesure de potentiel et une quatrième électrode annulaire (M'2) de mesure de potentiel, ces deux électrodes étant situées, par rapport aux électrodes azimutales, d'un
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même côté de la sonde, opposé au côté o se situent les première (M1, A+ *) et seconde (M2) électrodes
annulaires de mesure de potentiel.
17. Dispositif selon l'une des revendications
15 ou 16, une (Ao*') des première et seconde électrodes de mesure de potentiel se trouvant à l'intérieur de la
première électrode annulaire de courant (A,).
18. Dispositif selon l'une des revendications
à 17, une (A*') des troisième et quatrième électrodes de mesure de potentiel se trouvant à l'intérieur de la seconde électrode annulaire de
courant (A,').
19. Dispositif selon l'une des revendications
à 18, la sonde comportant deux premières électrodes (A1, A2) annulaires de retour de courant, maintenues au
même potentiel.
SP 10935 PM
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