La diagraphie sonique est une technique utilisée dans les opérations de forage pour analyser les formations souterraines de roche et de sol avec des ondes sonores. L’exploration et la récupération de pétrole ou de gaz utilisent une plate-forme de forage qui crée un trou profond appelé trou de forage, à l’aide d’un outil de forage rotatif attaché à de longues sections de tuyau. La tête de perçage crée un trou d’un diamètre égal à la taille de la tête de perçage.
Un outil de production de son est attaché à un fil électrique et envoyé dans le trou de forage pour créer un graphique de diagraphie sonique. Cet outil se compose d’un émetteur et d’un récepteur de son co-localisés sur un long tube qui s’insère dans le trou de forage. L’émetteur envoie une série d’impulsions sonores à haute fréquence dans toutes les directions qui pénètrent dans les formations rocheuses environnantes et retournent au récepteur.
Pour empêcher l’émetteur et le récepteur d’interférer l’un avec l’autre, un certain nombre de techniques différentes sont utilisées. L’émetteur et le récepteur sont séparés par la distance, créant une forme cylindrique plus longue. Les matériaux insonorisants et les joints en caoutchouc peuvent aider à réduire une partie du son de l’émetteur atteignant le récepteur. L’élément de conception le plus important est basé sur l’arrêt du récepteur chaque fois que l’émetteur envoie une impulsion. Cela empêche les faux signaux dans les résultats de l’enregistrement sonore et empêche les sons transmis d’endommager le récepteur.
L’émetteur envoie des impulsions sonores en courtes rafales, qui pénètrent dans la roche entourant le trou de forage ; une partie du son se réfléchit rapidement vers le récepteur, et une partie pénètre dans la roche environnante et est diffractée, ce qui signifie qu’elle change de direction par rapport au son sortant. Lorsque le son diffracté revient au récepteur, la différence de temps entre le son transmis et le son renvoyé est enregistrée. Un autre effet du déplacement du son dans le sol est l’atténuation, qui est une réduction du son due à l’absorption. Lorsque le son pénètre dans la roche autour du trou de forage, la roche et les autres matériaux absorbent le son, réduisant ainsi la quantité de signal renvoyée au récepteur ; cela peut à son tour fournir des informations sur les caractéristiques du sol.
La diagraphie sonique est efficace pour déterminer les caractéristiques d’un forage car le son se propage différemment selon la roche ou le sol entourant l’émetteur. Les premiers sons à retourner au récepteur sont les ondes p, ou ondes de pression, car elles ont généralement la vitesse ou la vitesse la plus élevée. Les ondes P se déplaceront plus rapidement dans les roches de densité plus élevée et plus lentement dans le sable ou le sol moins dense, que l’on appelle plus poreux.
Le deuxième type d’ondes sonores à retourner vers le récepteur est les ondes S, ou cisaillement. Une force de cisaillement veut déchirer quelque chose, donc ces ondes mesurent la formation pour sa capacité à se cisailler ou à se briser. Ceci est important dans le forage pétrolier, car la formation contenant le pétrole ou le gaz doit être brisée avant que le produit puisse être récupéré ; c’est ce qu’on appelle la fracturation. Les ondes S fourniront les informations utilisées dans cette opération.
Lorsque l’outil de diagraphie sonique est envoyé dans un trou de forage, il fournit une représentation visuelle des caractéristiques du sous-sol. Les fractures dans les roches peuvent faciliter les opérations de forage si elles se produisent dans la zone du produit, mais peuvent causer des problèmes si elles se trouvent ailleurs dans le trou de forage, qui peut devoir être scellé avec une tuyauterie ou un scellant semblable à du béton pour empêcher les fuites du trou. L’eau peut également être un problème pour les opérations de forage, car elle se mélangera avec le produit ; si de l’eau pénètre dans le trou de forage en grande quantité, il faudra peut-être un traitement supplémentaire plus tard pour l’éliminer du pétrole. Une autre préoccupation est la contamination des eaux souterraines par le pétrole, donc comprendre où se trouvent les couches d’eau peut réduire les problèmes environnementaux.