FR2540253A1 - Magnetic exploration apparatus for a drill hole - Google Patents
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Abstract
Description
"Appareil d'exploration magnétique pour trou de forage"
La présente invention est relative à des mesures magnétiques
dans un trou de forage."Magnetic exploration device for borehole"
The present invention relates to magnetic measurements
in a borehole.
On sait que lton peut descendre un magnétomètre dans un trou
de forage pour y observer par exemple d'éventuelles perturbations impor
tantes du champ magnétique terrestre.We know that we can lower a magnetometer into a hole
drilling to observe for example possible major disturbances
aunts of the Earth's magnetic field.
Mais- lorsqu'on veut être renseigné sur l'aimantation naturelle
des diverses couches de terrain traversées par un trou de forage, on
doit prélever une multitude d'échantillons de terrain, les remonter à la
surface et procéder à une minutieuse analyse magnétique de ces échantil - lons au moyen de volumineux appareils de mesure installés dans des labo
ratoires. Ces opérations sont longues et coûteuses.But- when you want to be informed about natural magnetization
various layers of land crossed by a borehole, we
must take a multitude of field samples, reassemble them at the
surface and carry out a meticulous magnetic analysis of these samples using voluminous measuring devices installed in labs
racks. These operations are long and costly.
La présente invention a pour objet un appareil d'exploration
magnétique adapté à être descendu dans un trou de forage et permettant
par effet différentiel d'éliminer l'influence sur l'appareil de l'induction due - au champ magnétique terrestre et de n'apprécier que l'induction due à
des sources proches, ctest-à-dire au terrain adjacent, ce qui permet
notamment d'avoir une information continue sur l'aimantation naturelle
des terrains successivement rencontrés en déplaçant l'appareil le long du
trou de forage.The present invention relates to an exploration device
magnetic adapted to be lowered into a borehole and allowing
by differential effect to eliminate the influence on the apparatus of the induction due - to the terrestrial magnetic field and to appreciate only the induction due to
nearby sources, that is to say the adjacent land, which allows
in particular to have continuous information on natural magnetization
lands successively encountered by moving the device along the
borehole.
Un objet de l'invention est ainsi un appareil d'exploration magné
tique pour trou de forage, de forme générale allongée selon un axe destiné
à être placé sur l'axe du trou de forage, comprenant axialement une par
tie supérieure qui contient des organes de conversion de grandeurs élec
triques et qui est munie d'un câble électrique pour la transmission dtinfor- - mations à la surface située au-dessus de ce trou de forage et une partie
inférieure, d'exploration, reliée à ladite partie supérieure par des moyens
de jonction et connexion, caractérisé en ce que ladite partie inférieure
forme un cryostat rempli d'un fluide cryogénique et contenant au moins
un magnétomètre cryogénique monté en gradiomètre. An object of the invention is thus a magnified exploration device
tick for borehole, generally elongated along an axis intended
to be placed on the axis of the borehole, comprising axially one by
upper tie which contains bodies for converting electrical quantities
which is provided with an electric cable for the transmission of information to the surface situated above this borehole and a part
lower, exploration, connected to said upper part by means
junction and connection, characterized in that said lower part
forms a cryostat filled with a cryogenic fluid and containing at least
a cryogenic magnetometer mounted as a gradiometer.
On a, en effet, trouvé que des magnétomètres cryogéniques
peuvent présenter un encombrement compatible avec leur installation dans
un cryostat de dimensions réduites apte à être déplacé dans un trou de
forage et que le montage en gradiomètre, c'est-à-dire avec au moins une
bobine de mesure d'induction à spires supraconductrices à effet différen
tiel, permet l'élimination de l'influence d'actions dues à des sources
lointaines telles que le champ magnétique terrestre, des perturbations de
surface et des cuvelages métalliques éventuellement placés dans une
portion supérieure du trou de forage.We have, in fact, found that cryogenic magnetometers
may have a footprint compatible with their installation in
a reduced-size cryostat capable of being moved in a
drilling and that mounting as a gradiometer, i.e. with at least one
induction coil with different effect superconductive turns
tiel, allows the elimination of the influence of actions due to sources
distant such as the Earth's magnetic field, disturbances of
surface and metallic casings possibly placed in a
upper portion of the borehole.
- Suivant les utilisations, le magnétomètre cryogènique ou chaque
magnétomètre cryogénique est monté en gradiomètre du premier ordre,
du deuxième ordre ou même d'ordre supérieur.- Depending on the use, the cryogenic magnetometer or each
cryogenic magnetometer is mounted as a first-order gradiometer,
second order or even higher order.
Pour obtenir une analyse fine de l'aimantation naturelle des
roches bordant un trou de forage, on dispose dans le cryostat une
- pluralité de gradiomètres orientés dans des directions différentes et
mesurant des gradients selon des directions différentes.To obtain a detailed analysis of the natural magnetization of
rocks bordering a borehole, we have in the cryostat a
- plurality of gradiometers oriented in different directions and
measuring gradients in different directions.
Un objet de l'invention consiste en ce que le cryostat contient
un magnétomètre cryogénique muni d'une bobine de mesure d'induction
ayant au moins une paire de spires supraconductrices identiques, reliées - en série et en opposition, coaxiales à l'appareil de mesure et placées
dans deux plans qui sont perpendiculaires à l'axe de l'appareil de mesu
re et qui sont séparés l'un de l'autre par un décalage axial.An object of the invention is that the cryostat contains
a cryogenic magnetometer fitted with an induction measuring coil
having at least one pair of identical superconductive turns, connected - in series and in opposition, coaxial with the measuring instrument and placed
in two planes which are perpendicular to the axis of the measuring device
re and which are separated from each other by an axial offset.
Un objet de l'invention consiste aussi en ce que le cryostat
contient un magnétomètre cryogénique muni d'une bobine de mesure - d'induction ayant au moins une paire de spires supraconductrices identi
ques reliées en série et en opposition, situées dans un même plan axial
et séparées l'une de l'autre par un décalage axial.An object of the invention also consists in that the cryostat
contains a cryogenic magnetometer fitted with a measuring - induction coil having at least one pair of identical superconductive turns
ques connected in series and in opposition, located in the same axial plane
and separated from each other by an axial offset.
Un objet de l'invention consiste encore en ce que le cryostat
contient un magnétomètre cryogénique muni d'une bobine de mesure - d'induction ayant au moins une paire de spires supraconductrices identi
ques reliées en série et en opposition, situées dans deux plans parallèles
entre eux, séparés l'un de l'autre par un décalage dans une direction
perpendiculaire à ces plans. Another object of the invention is that the cryostat
contains a cryogenic magnetometer fitted with a measuring - induction coil having at least one pair of identical superconductive turns
ques connected in series and in opposition, located in two parallel planes
between them, separated from each other by an offset in one direction
perpendicular to these planes.
Le cryostat contient de préférence une pluralité de magnéto
mètres cryogéniques comprenant chacun une bobine de mesure d'induction
à action différentielle et une sonde de mesure de faibles courants reliée à
cette bobine et les bobines sont disposées dans la partie inférieure du - cryostat tandis que les sondes de mesure de faibles courants sont grou
pées dans la partie supérieure du cryostat.The cryostat preferably contains a plurality of magneto
cryogenic meters each comprising an induction measuring coil
with differential action and a low current measurement probe connected to
this coil and the coils are arranged in the lower part of the - cryostat while the low current measurement probes are grou
pins in the upper part of the cryostat.
On va décrire, à titre non limitatif, un exemple de réalisation
de l'invention qui fera ressortir d'autres caractéristiques de celle-ci, en
se référant au dessin joint dans lequel
- La Fig 1 est une vue schématique en élévation de. l'appareil
d'exploration magnétique relié à des organes d'analyse situés à la surface
d'un puits
La Fig 2 est un schéma d'un magnétomètre cryogénique utilisé
dans l'appareil d'exploration magnétique;
- La Fig 3 est une vue schématique en élévation, à plus grande
échelle, du cryostat de l'appareil d'exploration de la Fig 1
La Fig 4 représente schématiquement en perspective trois
bobines de mesure d'induction ; et
La Fig 5 représente schématiquement en perspective deux
- autres bobines de mesure d'induction.We will describe, without limitation, an embodiment
of the invention which will bring out other characteristics thereof, in
referring to the attached drawing in which
- Fig 1 is a schematic elevational view of. the device
magnetic exploration linked to analytical bodies located on the surface
from a well
Fig 2 is a diagram of a cryogenic magnetometer used
in the magnetic exploration device;
- Fig 3 is a schematic elevational view, at a larger
scale, from the cryostat of the exploration device of Fig 1
Fig 4 shows schematically in perspective three
induction measuring coils; and
Fig 5 shows schematically in perspective two
- other induction measuring coils.
Sur la Fig 1, un appareil d'exploration magnétique 1 comprend
une partie supérieure 2 et une partie inférieure. 3 raccordées l'une à
l'autre par une partie intermédiaire 4 de jonction et connexion. La partie
inférieure 3 est constituée par un cryostat que l'on voit mieux sur la Fig
- 3 et qui, rempli d'un fluide cryogénique, contient une pluralité de magné
tomètres cryogéniques montés en gradiomètres. Dans l'exemple donné le
cryostat contient cinq magnétomètres cryogéniques du type représenté
très schématiquement sur la Fig 2 ét dont on précisera la réalisation à
l'aide des Fig 4 et 5. In FIG. 1, a magnetic exploration device 1 comprises
an upper part 2 and a lower part. 3 connected one to
the other by an intermediate part 4 of junction and connection. The part
lower 3 is constituted by a cryostat which is best seen in FIG
- 3 and which, filled with a cryogenic fluid, contains a plurality of magnes
cryogenic tometers mounted as gradiometers. In the example given the
cryostat contains five cryogenic magnetometers of the type shown
very schematically in Fig 2 et which we will specify the realization to
using Figs 4 and 5.
Sur la Fig 2 on a représenté un magnétomètre 5 comprenant
une bobine de mesure d'induction 6, reliée par des conducteurs 7 à une
sonde de mesure 8 dite "SQUID" (supraconducting Quantum Interference
Device) qui constitue un galvanomètre très sensible de mesure du courant induit dans la bobine 6. On a simplement représenté dans la sonde 8 une
bobine 9 de création de flux magnétique à partir du courant induit dans
la bobine 6 et un anneau supraconducteur 10 interrompu par un microbout
11. La bobine 6 comporte deux spires identiques 12 et 13 montées en série
et en opposition et séparées par un décalage 14 dont la direction est celle - selon laquelle le magnétomètre 5 mesure un gradient de champ magnétique.In Fig 2 there is shown a magnetometer 5 comprising
an induction measuring coil 6, connected by conductors 7 to a
measurement probe 8 called "SQUID" (superconducting Quantum Interference
Device) which constitutes a very sensitive galvanometer for measuring the current induced in the coil 6. A probe 8 simply shows a
coil 9 for creating magnetic flux from the current induced in
the coil 6 and a superconductive ring 10 interrupted by a microbout
11. The coil 6 has two identical turns 12 and 13 mounted in series
and in opposition and separated by an offset 14 whose direction is that - according to which the magnetometer 5 measures a gradient of magnetic field.
Sur la Fig 3, le cryostat constituant la partie inférieure 3 de
l'appareil d'exploration magnétique est formé par une double paroi 15 en
une résine synthétique renforcée par des fibres, à l'intérieur de laquelle
est disposé un écran thermique 16. Cette double paroi 15 délimite intérieu - rement une enceinte cylindrique dans la partie inférieure de laquelle on a
installé les bobines de mesure d'induction montées sur trois blocs en
matière électriquement isolante, par exemple en matière plastique : 17, 18
et 19 et dans la partie supérieure de laquelle les sondes SQUID reliées à
ces bobines d'exploration ont été groupées dans un ensemble 20.In Fig 3, the cryostat constituting the lower part 3 of
the magnetic exploration device is formed by a double wall 15 in
a fiber-reinforced synthetic resin, inside which
is arranged a heat shield 16. This double wall 15 internally delimits a cylindrical enclosure in the lower part of which
installed the induction measuring coils mounted on three blocks in
electrically insulating material, for example plastic: 17, 18
and 19 and in the upper part of which the SQUID probes connected to
these exploration coils have been grouped into a set 20.
- Au-dessus de l'ensemble 20, on a disposé une succession d'écrans thermi
ques 21 qui isolent vers le haut l'enceinte interne au cryostat. Un câble
coaxial 22 assure la transmission des signaux électriques émis par les
magnétomètres vers la partie supérieure 2 de l'appareil d'exploration. Le
sommet de la partie inférieure 3 comporte des moyens de jonction mécani - que et de connexion électrique démontables pour la liaison avec la partie
intermédiaire 4 et la partie supérieure 2. Ces moyens n'ont pas été
représentés car ils sont en eux-mêmes classiques. De même, on n a pas
représenté la soupape installée au sommet de la partie inférieure 3 pour
permettre l'évaporation de l'hélium lorsque l'hélium liquide est utilisé - comme fluide cryogénique et interdire toute entrée de milieu extérieur
dans le cryostat. Une variante pourrait par ailleurs consister à relier le
cryostat à la surface par un petit conduit flexible. - Above the assembly 20, a succession of thermal screens has been placed
ques 21 which insulate upwards the internal enclosure of the cryostat. A cable
coaxial 22 ensures the transmission of the electrical signals emitted by the
magnetometers to the upper part 2 of the exploration device. The
top of the lower part 3 comprises removable mechanical connection and electrical connection means for connection with the part
intermediate 4 and the upper part 2. These means have not been
represented because they are classic in themselves. Likewise, we don't
shown the valve installed at the top of the lower part 3 for
allow the helium to evaporate when liquid helium is used - as a cryogenic fluid and prevent any entry into the outside environment
in the cryostat. A variant could also consist in connecting the
cryostat on the surface by a small flexible conduit.
La partie supérieure 2 visible sur la Fig 1 contient des ampli
ficateurs à fréquence radio et des convertisseurs d'analogique en numé
rique pour traiter les signaux transmis par les magnétomètres contenus
dans le cryostat de la partie inférieure 3.The upper part 2 visible in Fig 1 contains amplifiers
radio frequency crackers and analog to digital converters
risk to process the signals transmitted by the magnetometers contained
in the cryostat in the lower part 3.
Comme on le voit sur la Fig 1, la partie supérieure 2 est munie
d'un câble électrique 23 qui est en même temps un câble porteur pour
l'appareil d'exploration 1 et qui transmet les signaux électriques mis en
forme dans la partie supérieure 2 de l'appareil d'exploration 1 à une
installation de traitement 24 disposée à la surface. On a figuré dans - cette installation de traitement une première voie comprenant un premier
filtre 25 relié à un appareil 26 donnant directement les gradients de
champ magnétique détectés et une deuxième voie comprenant la succession
d'un intégrateur 27, d'un deuxième filtre 28 et d'un appareil 29 donnant
des informations sur le champ magnétique détecté, c'est-à-dire sur l'aimantation naturelle des roches.As seen in Fig 1, the upper part 2 is provided
an electric cable 23 which is at the same time a carrying cable for
the exploration device 1 and which transmits the electrical signals set
shape in the upper part 2 of the exploration device 1 at a
treatment facility 24 disposed on the surface. There has been shown in this treatment installation a first channel comprising a first
filter 25 connected to a device 26 directly giving the gradients of
magnetic field detected and a second channel comprising the succession
an integrator 27, a second filter 28 and an apparatus 29 giving
information on the magnetic field detected, that is to say on the natural magnetization of rocks.
Sur la Fig 4, on a représenté ensemble des blocs 17 et 18 sur
lesquels des spires ont été formées par insertion de fils supraconducteurs
dans des gorges ou, de préférence, par dépôt d'un métal supraconduc
teur tel que par exemple du niobium ou du plomb. Pour définir les directions, on supposera que le trou de forage est vertical et que l'axe
de l'appareil d'exploration est donc vertical.In Fig 4, blocks 17 and 18 are shown together on
which turns were formed by insertion of superconductive wires
in grooves or, preferably, by deposition of a superconductive metal
such as, for example, niobium or lead. To define the directions, it will be assumed that the borehole is vertical and that the axis
of the exploration device is therefore vertical.
L'ensemble des deux blocs 17 et 18 porte trois bobines d'explo
ration formées chacune d'une spire portée par le bloc 17 et d'une spire
portée par le bloc 18, les deux spires d'une même bobine étant séparées - par un décalage axial égal au décalage axial 30 existant entre les blocs
17 et 18. Ces bobines mesurent donc chacune un gradient selon une
direction verticale d'une composante de champ magnétique et les compo
santes choisies sont la composante verticale Hz selon l'axe z qui est celui
de l'appareil et deux composantes horizontales orthogonales Hx, Hy selon - des axes x et y.The set of two blocks 17 and 18 carries three exploration coils
ration each formed by a turn carried by block 17 and a turn
carried by the block 18, the two turns of the same coil being separated - by an axial offset equal to the axial offset 30 existing between the blocks
17 and 18. These coils therefore each measure a gradient according to a
vertical direction of a magnetic field component and the components
sants chosen are the vertical component Hz along the z axis which is the one
of the device and two orthogonal horizontal components Hx, Hy along - axes x and y.
La bobine de détection du gradient de Hz selon la direction
verticale se compose d'une spire horizontale 31 portée par le bloc 17 et
d'une spire horizontale identique 32 portée par le bloc 18, reliées en
série et en opposition par des fils de jonction parallèles et verticaux 33. The Hz gradient detection coil in the direction
vertical consists of a horizontal turn 31 carried by the block 17 and
of an identical horizontal turn 32 carried by the block 18, connected in
series and in opposition by parallel and vertical connecting wires 33.
La bobine de détection du gradient de Hx selon la direction
verticale se compose d'une spire verticale 34 disposée dans un plan
perpendiculaire à l'axe x et portée par le bloc 17 et d'une spire verticale
identique 35 disposée dans le même plan perpendiculaire à l'axe x et
portée par le bloc 18, reliées en série et en opposition par des fils de
jonction parallèles et verticaux 36.Hx gradient detection coil according to direction
vertical consists of a vertical turn 34 arranged in a plane
perpendicular to the x axis and carried by block 17 and a vertical turn
identical 35 arranged in the same plane perpendicular to the x axis and
carried by block 18, connected in series and in opposition by wires of
parallel and vertical junction 36.
La bobine de détection du gradient de Hy selon la direction
verticale se compose de spires 37 et 38 analogues respectivement aux
spires 34 et 35 mais placées dans un même plan vertical perpendiculaire à l'axe y et reliées de même par des fils de jonction parallèles et verticaux
39.Directional Hy gradient detection coil
vertical consists of turns 37 and 38 analogous respectively to
turns 34 and 35 but placed in the same vertical plane perpendicular to the y axis and connected in the same way by parallel and vertical connecting wires
39.
Le bloc 19, visible sur le Fig 5, porte deux bobines, réalisées
de la même manière que les bobines 31, 32-34, 35-37, 38, permettant
l'une de détecter le gradient de Hx par rapport à la direction de l'axe x - et constituée de deux spires identiques 40 et 41 situées dans des plans
verticaux parallèles perpendiculaires à la direction de l'axe x et distants
d'un décalage 42 selon la direction de l'axe x, et reliées en série et en
opposition par des fils de jonction parallèles 43 ; l'autre de détecter le
gradient de Hy par rapport à la direction de l'axe y et constituée de - deux spires identiques 44 et 45 situées dans des plans verticaux paral
lèles perpendiculaires à la direction de l'axe y et distants d'un décalage
46 selon la direction de l'axe y, et reliées en série et en opposition par
des fils de fonction parallèles 47.Le montage des bobines 40, 41 et 44,
45 sur un bloc séparé 19 évite le risque d'interférences avec les bobines - 31, 32-34, 35 et 37, 38.Block 19, visible in Fig 5, carries two coils, made
in the same way as the coils 31, 32-34, 35-37, 38, allowing
one to detect the gradient of Hx with respect to the direction of the x axis - and made up of two identical turns 40 and 41 located in planes
vertical parallel perpendicular to the direction of the x-axis and distant
an offset 42 along the direction of the x axis, and connected in series and in
opposition by parallel connecting wires 43; the other to detect the
gradient of Hy with respect to the direction of the y axis and consisting of - two identical turns 44 and 45 located in parallel vertical planes
lines perpendicular to the y-axis direction and offset by one
46 along the direction of the y axis, and connected in series and in opposition by
parallel function wires 47. The mounting of the coils 40, 41 and 44,
45 on a separate block 19 avoids the risk of interference with the coils - 31, 32-34, 35 and 37, 38.
La détection de gradients de champ magnétique permet en fait,
lorsqu'il s'agit d'une source de champ magnétique rappochée, d'avoir une
information sur ce champ lui-même, c' est-à-dire sur l'aimantation des
roches avoisinantes. Cette aimantation naturelle se composant d'une aimantation rémanente fossile et d'une aimantation induite par le champ
magnétique terrestre actuel, il est possible de déduire, d'une pluralité
de composantes du champ magnétique dû à l'aimantation naturelle des
-roches, des informations propres à l'aimantation rémanente fossible et en
particulier de déterminer les inversions de cette aimantation. The detection of magnetic field gradients actually allows,
when it comes to a close magnetic field source, to have a
information on this field itself, i.e. on the magnetization of
neighboring rocks. This natural magnetization consisting of a residual fossil magnetization and a field-induced magnetization
current terrestrial magnetic, it is possible to deduce, from a plurality
of components of the magnetic field due to the natural magnetization of
-roche, information specific to the residual magnetization possible and in
particular to determine the inversions of this magnetization.
En général, des gradiomètres du premier ordre suffisent pour effectuer les discriminations recherchées, mais l'invention s'applique aussi bien à des magnétomètres cryogéniques montés en gradiomètres d'ordre plus élevé. In general, first order gradiometers are sufficient to carry out the discriminations sought, but the invention applies equally well to cryogenic magnetometers mounted as higher order gradiometers.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301540A FR2540253A1 (en) | 1983-02-01 | 1983-02-01 | Magnetic exploration apparatus for a drill hole |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301540A FR2540253A1 (en) | 1983-02-01 | 1983-02-01 | Magnetic exploration apparatus for a drill hole |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2540253A1 true FR2540253A1 (en) | 1984-08-03 |
Family
ID=9285491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8301540A Withdrawn FR2540253A1 (en) | 1983-02-01 | 1983-02-01 | Magnetic exploration apparatus for a drill hole |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2540253A1 (en) |
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