DIAGRAPHIES, géophysique

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Principes physiques des différentes mesures

Diagraphies de résistivité

La résistivité d'une roche est la résistance électrique d'un cube de cette roche d'arête unité (l'unité employée est l'ohm-mètre). Différents facteurs influent sur ce paramètre :

– la composition de la roche, c'est-à-dire la nature et le pourcentage du « contenant », donc des éléments solides (grains, cristaux, ciments), et du « contenu », donc des fluides (eau et hydrocarbures) ; à de rares exceptions près (graphite, sulfures et éléments natifs), les minéraux entrant dans la constitution des roches sont pratiquement des isolants ; le gaz et le pétrole sont eux aussi des isolants ; en revanche, dans la mesure où elle contient des ions en solution, l'eau est conductrice ; cette conductivité augmente avec la teneur en sels ;

– le pourcentage des fluides dans la roche (porosité) et dans les pores (saturation) ; la porosité est définie comme le rapport du volume des « vides » (pores) au volume total de la roche ; la saturation en un fluide (par exemple, l'eau) est définie comme le rapport du volume occupé par ce fluide au volume total des vides ;

– la texture de la roche, c'est-à-dire la taille, la forme, l'arrangement, le classement, l'orientation des grains ou des cristaux, le volume de ciment ; tous ces paramètres conditionnent le volume des pores, leur taille, leur répartition, la taille des seuils ou des canalicules les reliant, et la connexion des pores entre eux ;

– la distribution des minéraux conducteurs dans la roche ;

– la structure de la roche (massive ou hétérogène, laminée, granoclassée, plissée ou fracturée) ainsi que l'épaisseur des bancs ;

– la température ; plus celle-ci est élevée, plus la formation est conductrice, toutes choses égales par ailleurs.

Ainsi, si une roche n'est pas isolante, c'est qu'elle est poreuse et que les pores sont connectés : le courant passe dans l'eau qui occupe les pores. Une formation poreuse ne contenant que de l'eau chargée en sels aura une résistivité beaucoup plus faible qu'une formation de même porosité contenant une petite fraction d'eau de même teneur en sels (eau irréductible) et des hydrocarbures, ce qui explique l'importance du paramètre résistivité.

Au voisinage du sondage, la boue de forage, dont la pression est maintenue supérieure à celle des fluides des formations (afin d'éviter des éruptions d'hydrocarbures qui pourraient s'enflammer), pénètre dans les formations perméables en déplaçant les fluides qui s'y trouvaient. Il importe donc de connaître la résistivité de la formation au-delà de la zone contaminée par le filtrat de boue, ce qui nécessite l'utilisation de dispositifs de mesure ayant une profondeur d'investigation suffisante. Il est en outre indispensable d'obtenir des mesures qui aient une bonne définition verticale ; l'instrument doit donc être capable de donner des mesures correctes dans le cas des couches minces et de suivre fidèlement les variations verticales rapides de résistivité.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour mesurer la résistivité. La première consiste à faire passer un courant électrique entre deux électrodes, l'une d'envoi de courant, placée à l'extrémité inférieure du câble de retenue, l'autre de retour, en surface ; on mesure le potentiel d'une électrode, ou la différence de potentiel entre deux électrodes qui occupent une position fixe par rapport à l'électrode d'envoi de courant. Le potentiel, ou la différence de potentiel, est fonction de la résistivité de la formation. Cette méthode, dite non focalisée, présente certains inconvénients :

Résistivité de terrains

Dessin : Résistivité de terrains

Méthode, dite non focalisée, pour la mesure de la résistivité des terrains traversés par un sondage (d'après documents Schlumberger). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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– dans le cas de bancs minces, les mesures s'écartent beaucoup de la résistivité vraie par suite de l'influence des couches encaissantes (épontes) ;

– la colonne de boue perturbe la mesure, et cela d'autant plus qu'elle est plus conductrice ;

– la délimitation des bancs est souvent difficile à réaliser correctement.

C'est pourquoi cette première méthode, utilisée à l'origine, a été remplacée par des méthodes à focalisation. Deux types de dispositifs focalisés, assez complexes, donnant satisfaction tant pour la profondeur d'investigation que pour la définition verticale, sont mis en œuvre.

Dans le premier type, représenté par le latérolog et le sphéricalog, un courant électrique est envoyé dans les formations par un système de plusieurs électrodes : certaines focalisent le courant, l'obligeant à pénétrer latéralement par rapport au sondage, deux autres servent à mesurer la chute de potentiel ohmique due au passage du courant à traver [...]

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Résistivité de terrains

Résistivité de terrains
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Sonde dual latérolog et distribution du courant

Sonde dual latérolog et distribution du courant
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Rayonnements gamma : spectres

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Trains d'onde sismiques

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Écrit par :

  • : docteur ès sciences naturelles. ingénieur de l'Ecole nationale supérieure du pétrole et des moteurs (ESNPM). expert géologue auprès des services techniques de la société Schlumberger

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Pour citer l’article

Oberto SERRA, « DIAGRAPHIES, géophysique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 septembre 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/diagraphies-geophysique/