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FR2622977A1 - METHOD AND INSTRUMENT FOR NUCLEAR MAGNETISM DIAGRAPHY - Google Patents

METHOD AND INSTRUMENT FOR NUCLEAR MAGNETISM DIAGRAPHY Download PDF

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FR2622977A1
FR2622977A1 FR8814338A FR8814338A FR2622977A1 FR 2622977 A1 FR2622977 A1 FR 2622977A1 FR 8814338 A FR8814338 A FR 8814338A FR 8814338 A FR8814338 A FR 8814338A FR 2622977 A1 FR2622977 A1 FR 2622977A1
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FR
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squid
magnetic field
nuclear magnetic
logging instrument
instrument
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FR8814338A
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Harold Jay Vinegar
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/18Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
    • G01V3/32Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with electron or nuclear magnetic resonance

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Abstract

L'invention concerne un instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire comportant : - des moyens 12 générateurs de champ magnétique, pouvant être activés ou désactivés en réponse à des signaux de commande prédéterminés, - des moyens détecteurs 18, détectant des variations sinusodales et à variation lente du champ magnétique lorsque les moyens générateurs de champ magnétique sont désactivés, et délivrant en sortie des signaux représentatifs de ces variations, et - un bloc électronique 19, produisant lesdits signaux de commande prédéterminés et recevant des signaux en provenance des moyens détecteurs. Les moyens détecteurs 18 peuvent notamment être constitués d'un composant supraconducteur interférentiel quantique SQUID réalisé à partir d'un matériau supraconducteur à haute température tel que YBa2Cu3O7, ou bien d'un magnétomètre à hélium à pompage laser.The invention relates to a nuclear magnetism logging instrument comprising: - means 12 for generating a magnetic field, which can be activated or deactivated in response to predetermined control signals, - detector means 18, detecting sinusoidal and slowly varying variations of the magnetic field when the magnetic field generating means are deactivated, and outputting signals representative of these variations, and - an electronic unit 19, producing said predetermined control signals and receiving signals originating from the detector means. The detector means 18 can in particular consist of a superconducting quantum interference SQUID component made from a high temperature superconducting material such as YBa2Cu3O7, or else of a laser pumped helium magnetometer.

Description

La présente invention concerne un appareillage destiné à être utilisé dansThe present invention relates to an apparatus for use in

un trou de sonde. Elle concerne plus particulièrement un appareillage de diagraphie par magnétisme nucléaire destiné à être utilisé dans un trou de sonde terrestre. La technique de diagraphie en trou de sonde ouvert la  a borehole. It relates more particularly to a nuclear magnetic logging apparatus for use in a ground borehole. The borehole logging technique opened the

plus précise pour mesurer la saturation de pétrole rési-  more precise for measuring the saturation of

duel et la perméabilité des formations terrestres est la  duel and the permeability of the terrestrial formations is the

diagraphie par magnétisme nucléaire ou NMI.  logging by nuclear magnetism or NMI.

Cette technique de diagraphie utilise le champ magnétique provenant d'une bobine en forme de solénoïde pour polariser les protons des fluides éventuels se trouvant à l'intérieur des formations terrestres au voisinage de l'instrument. La bobine en forme de solénoïde est alors désactivée, et tous les protons mobiles influencés par le champ magnétique du solénoïde entrent en précession autour du champ magnétique terrestre, à leur fréquence de Larmor. Cette précession peut être mesurée sous forme d'une tension sinusoïdale amortie induite dans une bobine de détection distincte de l'instrument de diagranhie. La tension induite diminue rapidement, en un temps qui est typiquement de l'ordre de 20 à 50 ms, du fait des temps T2* de relaxation transverse ou spin-spin extrêmement brefs de  This logging technique uses the magnetic field from a solenoid-shaped coil to polarize the protons of any fluids within the earth's formations in the vicinity of the instrument. The solenoid-shaped coil is then deactivated, and all mobile protons influenced by the solenoid's magnetic field precede around the Earth's magnetic field at their Larmor frequency. This precession can be measured as a damped sinusoidal voltage induced in a separate sensing coil of the diagrammatic instrument. The induced voltage decreases rapidly, in a time which is typically of the order of 20 to 50 ms, because of the extremely short transverse relaxation or spin-spin times T2 * of

ces fluides.these fluids.

L'amplitude initiale du signal de magnétisme nucléaire est proportionnelle à la quantité de "fluide libre", ou fluide pouvant faire l'objet d'une production, se trouvant dans la formation au voisinage de l'instrument. Si l'on ajoute du Mn-EDTA au fluide de forage et qu'on laisse celui-ci pénétrer la formation, le seuil signal de magnétisme nucléaire résiduel sera celui provenant d'une phase pétrole éventuelle se trouvant dans la formation au voisinage de l'instrument. Ainsi, un processus NML par diagraphie/ injection/diagraphie donne des mesures extrêmement précises  The initial amplitude of the nuclear magnetism signal is proportional to the amount of "free fluid", or producible fluid, found in the formation in the vicinity of the instrument. If Mn-EDTA is added to the drilling fluid and allowed to penetrate the formation, the residual nuclear magnetism signal threshold will be that from a potential oil phase in the formation in the vicinity of the formation. 'instrument. Thus, an NML Logging / Injection / Logging process yields extremely accurate measurements

de la saturation de pétrole résiduel dans la formation.  residual oil saturation in the formation.

Le temps Ti de relaxation longitudinale ou spin-réseau de tout fluide se trouvant dans une formation terrestre est  The time Ti of longitudinal relaxation or spin-lattice of any fluid found in a terrestrial formation is

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fonction de la (des) dimension(s) des pores contenant le fluide (et de leur distribution); les dimensions des pores et leur distribution peuvent alors être rapportées à la courbe de pression capillaire qui peut alors être elle-même rapportée à la perméabilité de la formation, de manière bien connue. En NML, on cherche à mesurer T1 par des cycles de polarisation répétés présentant des durées successives de polarisation de plus en plus longues. Comme T1 est bien plus long que le temps T2* d'affaiblissement sinusoïdal amorti, on peut déterminer directement T1 à partir de la courbe  a function of the size (s) of the pores containing the fluid (and their distribution); the pore dimensions and their distribution can then be related to the capillary pressure curve, which can itself be related to the permeability of the formation, in a well-known manner. In NML, we try to measure T1 by repeated cycles of polarization with successive periods of polarization of longer and longer. Since T1 is much longer than the damped sinusoidal attenuation time T2 *, T1 can be determined directly from the curve

d'affaiblissement sinusoïdal amorti, en une seule mesure.  attenuated sinusoidal attenuation in a single measurement.

Bien qu'elle constitue une technique de diagraphie extrêmement utile, l'un des inconvénients principaux de la NML est son mauvais rapport signal/bruit, qui limite sa précision à environ 1 unité de porosité pour une opération continue de diagraphie. Bien que ceci convienne à la mesure d'un indice de fluide libre, les saturations de pétrole résiduel sont typiquement d'un tiers ou moins de la porosité totale, de sorte que l'on a besoin, en cas de recherche de pétrole dans des conditions extrêmes, d'une mesure NML réalisée à poste fixe pour déterminer la saturation de pétrole résiduel avec une précision suffisante. Typiquement, on recueille des données en un point du forage pendant 15 minutes environ, puis on moyenne ces données pour obtenir une saturation en pétrole résiduel en ce point meilleure que 1 % de saturation. Cependant, le maintien de l'instrument dans une position fixe pendant cette durée de temps ralentit l'acquisition des données pour la formation toute entière et augmente le risque de blocage de l'instrument à l'intérieur  Although it is an extremely useful logging technique, one of the main disadvantages of NML is its poor signal-to-noise ratio, which limits its accuracy to about 1 pore unit for a continuous logging operation. Although this is suitable for measuring a free fluid index, residual oil saturations are typically one-third or less of total porosity, so that when oil is being extreme conditions, a fixed-position NML measurement to determine residual oil saturation with sufficient accuracy. Typically, data are collected at a point in the borehole for about 15 minutes, and then averaged to obtain residual oil saturation at this point better than 1% saturation. However, holding the instrument in a fixed position for this length of time slows data acquisition for the entire training and increases the risk of locking the instrument indoors

du trou de sonde.from the borehole.

Un autre inconvénient de la NML est sa faible profondeur d'investigation dans la formation. Ici encore, en raison d'un mauvais rapport signal/bruit on ne peut détecter que les signaux provenant des tous premiers centimètres de la  Another disadvantage of the NML is its low depth of investigation in training. Here again, because of a poor signal-to-noise ratio it is only possible to detect the signals coming from the very first centimeters of the

paroi du trou de sonde.wall of the borehole.

Un autre inconvénient encore est le fait que l'on a besoin de cycles de polarisation répétés pour obtenir un  Another disadvantage is the fact that repeated polarization cycles are required to obtain a

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certain nombre de points de mesure de la courbe d'affaiblissement Ti. Ceci nécessite une durée supplémentaire, et comme l'on n'obtient que quelques mesures, la forme de la courbe d'affaiblissement Ti ainsi obtenue n'est pas très précise. Cette courbe d'affaiblissement T1 contient alors une information peu précise sur les tailles des pores et leur distribution dans la formation (de sorte que toute pression capillaire ou perméabilité déterminée à partir de ces mesures est peu précise), ce qui est un inconvénient important des  number of measuring points of the weakening curve Ti. This requires additional time, and since only a few measurements are obtained, the shape of the weakening curve Ti thus obtained is not very precise. This weakening curve T1 then contains an inaccurate information on the pore sizes and their distribution in the formation (so that any capillary pressure or permeability determined from these measurements is not very precise), which is an important disadvantage of

techniques NML actuelle.current NML techniques.

Dans l'art antérieur, on a proposé l'utilisation comme détecteur d'un SQUID (Superconducting Quantum Interference Device: composant interférentiel quantique supraconducteur) dans un instrument de magnétisme nucléaire modifié, la modification consistant à utiliser deux aimants supraconducteurs opposés en lieu et place du solénoïde de polarisation classique, afin d'avoir une profondeur plus  In the prior art, the use as a detector of a SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) in a modified nuclear magnetism instrument has been proposed, the modification of using two opposed superconducting magnets in place of one another. of conventional polarization solenoid, in order to have a deeper depth

importante d'investigation dans la paroi du trou de sonde.  important investigation in the borehole wall.

Cependant l'utilisation comme détecteur d'un SQUID dans un dispositif en fond de puits n'a pas été possible en raison des contraintes cryogéniques et de sécurité liées à l'utilisation de l'hélium liquide dans l'environnement d'un trou de sonde. En effet, l'hélium liquide augmente de plus de 600 fois de volume lorsqu'il se vaporise et ne peut pas être évacué de façon sûre dans le trou de sonde. Ce problème,ainsi que celui lié à la nécessité de fonctionner en fond de puits, dans l'environnement à haute température d'un trou de sonde, pendant une durée suffisante ont jusqu'à présent empêché d'utiliser comme détecteur un SQUID dans un instrument à  However, the use as a detector of a SQUID in a downhole device was not possible due to the cryogenic and safety constraints associated with the use of liquid helium in the environment of a borehole. probe. In fact, liquid helium increases by more than 600 times of volume when it vaporizes and can not be evacuated safely in the borehole. This problem, together with the need for downhole operation in the high temperature environment of a borehole for a sufficient period of time, has hitherto prevented the use of a SQUID in a instrument to

magnétisme nucléaire.nuclear magnetism.

Ces limitations et inconvénients de l'art antérieur, ainsi que d'autres, sont cependant palliés par la présente invention, qui propose un appareillage de diagraphie par magnétisme nucléaire avec un détecteur pouvant détecter des champs magnétiques sinusoïdaux et à variation lente dans un  These limitations and disadvantages of the prior art, as well as others, are however overcome by the present invention, which provides a nuclear magnetic logging apparatus with a detector capable of detecting sinusoidal magnetic fields and slowly varying in a

trou de sonde terrestre.earth borehole.

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La présente invention propose un dispositif de diagraphie pour la mesure de la réponse au magnétisme nucléaire de formations terrestres, qui utilise un ou plusieurs détecteurs capables de détecter, de façon essentiellement simultanée, des champs magnétiques sinusoïdaux et à variation lente résultant de la précession  The present invention provides a logging device for measuring the terrestrial magnetism response of terrestrial magnetism, which utilizes one or more detectors capable of substantially simultaneously sensing sinusoidal and slowly varying magnetic fields resulting from precession.

des noyaux mobiles autour du champ magnétique terrestre.  mobile nuclei around the Earth's magnetic field.

A cet effet, l'appareillage selon l'invention comporte: - des moyens générateurs de champ magnétique, pouvant être activés ou désactivés en réponse à des signaux de commande prédéterminés, - des moyens détecteurs, détectant des variations sinusoïdales et à variation lente du champ magnétique lorsque les moyens générateurs de champ magnétique sont désactivés, et délivrant en sortie des signaux représentatifs de ces variations, et - un bloc électronique, produisant lesdits signaux de commande prédéterminés et recevant des signaux en provenance  For this purpose, the apparatus according to the invention comprises: - magnetic field generating means, which can be activated or deactivated in response to predetermined control signals, - detector means, detecting sinusoidal variations and slow variation of the field magnetic field when the magnetic field generating means are deactivated, and outputting signals representative of these variations, and - an electronic block, producing said predetermined control signals and receiving signals from

des moyens détecteurs.detector means.

De préférence, les détecteurs de l'appareillage selon l'invention sont des SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices: composants interférentiels quantiques supraconducteurs). En variante, on pourrait également utiliser comme détecteur un ou plusieurs magnétomètres à hélium à pompage laser. L'appareillage actuellement préféré selon l'invention utilise un refroidisseur Joule-Thomson subminiature ou, en variante, des modules Peltier à refroidissement thermoélectrique, réalisés *sur la même tranche que le(s) SQUID(s), afin de maintenir au-dessous de sa température de transition supraconductrice chaque SQUID haute température. En outre, le(s) SQUID(s) peuvent être couplés en flux selon une configuration de gradiomètre axial afin de réduire tout bruit de champ magnétique induit par le  Preferably, the detectors of the apparatus according to the invention are SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices). Alternatively, one or more laser pumped helium magnetometers could also be used as the detector. The presently preferred apparatus according to the invention uses a subminiature Joule-Thomson cooler or, alternatively, thermoelectric cooled Peltier modules, made on the same wafer as the SQUID (s), in order to keep below of its superconducting transition temperature each SQUID high temperature. In addition, the SQUID (s) may be flow coupled in an axial gradiometer configuration to reduce any magnetic field noise induced by the

mouvement.movement.

L'appareillage préféré selon la présente invention propose un moyen d'utiliser un détecteur SQUID dans un instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire sans  The preferred apparatus according to the present invention provides a means for using a SQUID detector in a nuclear magnetic logging instrument without

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avoir besoin d'aucun refroidissement par liquide cryogénique. Le procédé consiste à réaliser un ou plusieurs SQUIDs à partir d'un matériau supraconducteur à haute température, tel que par exemple, mais de façon non limitative, un des matériaux à base d'oxyde de cuivre, de baryum et de terres rares, comme l'oxyde de cuivre, baryum et yttrium (YBa2Cu307), qui est supraconducteur à des températures dépassant 90 K. Le(s) SQUID(s) est (sont) déposé(s) par épitaxie sur un substrat à haute conductivité thermique tel que SrTiO3 ou MgO. Le substrat de la tranche est, quant à lui, fixé contre la partie froide d'un refroidisseur Joules-Thomson subminiature (ou d'un module  need no cryogenic liquid cooling. The method consists in producing one or more SQUIDs from a high temperature superconducting material, such as, for example, but without limitation, one of copper oxide, barium and rare earth materials, such as copper oxide, barium and yttrium (YBa2Cu307), which is superconducting at temperatures exceeding 90 K. The SQUID (s) is (are) deposited by epitaxy on a substrate with a high thermal conductivity such that SrTiO3 or MgO. The wafer substrate is, in turn, fixed against the cold part of a Joules-Thomson subminiature cooler (or a module

Peltier pour matériaux supraconducteurs à haute tempé-  Peltier for high temperature superconducting materials

rature), qui peut le refroidir jusqu'à environ 80 K. Une enceinte à vide, construite en un matériau non métallique tel qu'une fibre de verre G-10 entoure le(s) SQUID(s) et la tranche et assure une isolation thermique permettant de réduire la charge thermique et facilitant le maintien de la partie froide du refroidisseur à -des températures inférieures à la température de transition supraconductrice  It can be cooled down to about 80 K. A vacuum enclosure constructed of a non-metallic material such as G-10 fiberglass surrounds the SQUID (s) and the wafer and provides thermal insulation for reducing the thermal load and facilitating the maintenance of the cold part of the cooler at temperatures below the superconducting transition temperature

du matériau du (des) SQUID(s).material (s) SQUID (s).

Un détecteur SQUID et un magnétomètre à hélium à pompage laser répondent à toutes les fréquences jusqu'au continu, tandis qu'un détecteur à bobine résonante, tel qu'un de ceux que l'on utilise dans l'état de l'art actuel de la NML, ne répond qu'à une bande de fréquence étroite et a une réponse nulle en continu. Un détecteur SQUID et un magnétomètre à hélium à pompage laser permettent ainsi de mesurer, de façon essentiellement simultanée et directe, avec un instrument  A SQUID detector and a laser pumping helium magnetometer respond to all frequencies up to continuous, while a resonant coil detector, such as one used in the current state of the art. of the NML, responds only to a narrow frequency band and has a continuous zero response. A SQUID detector and a helium magnetometer with laser pumping make it possible to measure, essentially simultaneously and directly, with an instrument

NML unique et en une mesure unique, à la fois l'affai-  NML unique and in a unique way, both the business and the

blissement T2* et l'affaiblissement T1.  T2 * and the T1 loss.

Outre les éléments du SQUID, l'électronique du SQUID peut  In addition to the SQUID elements, the SQUID electronics can

être également ancrée sur la partie froide du refroidisseur.  also be anchored to the cold part of the cooler.

Ceci permet une amélioration supplémentaire des perfor-  This allows further improvement of the performance

mances, avec un bruit réduit.mances, with a reduced noise.

On peut coupler en flux un ou plusieurs détecteurs SQUID à une bobine supraconductrice de détection d'un gradiomètre axial. Cette bobine peut également être réalisée à partir  One or more SQUID detectors can be flow coupled to a superconducting coil for detecting an axial gradiometer. This coil can also be made from

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d'un matériau supraconducteur à haute température et peut être thermiquement ancrée sur la partie froide du refroidisseur. La fonction de la boucle de détection est d'augmenter la sensibilité en flux du détecteur. On utilise avantageusement une configuration de gradiomètre axial pour réduire le bruit de flux résultant d'un mouvement éventuel de l'instrument de prospection dans le champ magnétique terrestre lorsqu'il se trouve à l'intérieurdutroudesonde. Pour cette configuration, l'une des boucles du gradiomètre est centrée à l'intérieur de la bobine de polarisation, tandis que la seconde boucle, bobinée en sens inverse, s'étend à l'extérieur de la bobine de polarisation. Ainsi, la boucle intérieure détecte la totalité du signal provenant des protons polarisés éventuels de la formation, tandis que la boucle extérieure ne détecte pratiquement aucun signal de proton. Un champ uniforme tel que le champ magnétique terrestre crée des flux égaux et opposés dans chaque boucle,  of a superconducting material at high temperature and can be thermally anchored to the cold part of the cooler. The function of the detection loop is to increase the flow sensitivity of the detector. Advantageously, an axial gradiometer configuration is used to reduce the flow noise resulting from a possible movement of the survey instrument into the Earth's magnetic field when it is inside the semiconductor. For this configuration, one of the gradiometer loops is centered inside the bias coil, while the second loop, wound in the opposite direction, extends outside the bias coil. Thus, the inner loop detects the entire signal from the eventual polarized protons of the formation, while the outer loop detects virtually no proton signal. A uniform field such as the Earth's magnetic field creates equal and opposite fluxes in each loop,

ce qui a pour effet d'annuler le champ magnétique terrestre.  which has the effect of canceling the Earth's magnetic field.

De la même façon, on peut monter en paires différentielles les magnétomètres à hélium à pompage laser, l'un étant disposé à l'intérieur de la bobine de polarisation et l'autre étant fixé à l'extérieur de la bobine de polarisation. Ainsi, l'appareillage actuellement préféré selon la présente invention propose un module de détection à SQUID utilisable dans un instrument de prospection en fond de puits qui évite le recours à des liquides cryogéniques, qui permet d'obtenir un rapport signal/bruit amélioré pour la diagraphie par magnétisme nucléaire et qui rend possible la mesure directe de la courbe d'affaiblissement T1 de la  In the same way, the laser pumping helium magnetometers can be mounted in differential pairs, one being disposed within the bias coil and the other being fixed outside the bias coil. Thus, the presently preferred apparatus according to the present invention provides a SQUID detection module for use in a downhole survey instrument which avoids the use of cryogenic liquids, which provides an improved signal-to-noise ratio for the logging by nuclear magnetism and which makes it possible to directly measure the weakening curve T1 of the

formation terrestre.land formation.

L'un des buts de la présente invention est donc de proposer un dispositif de diagraphie par magnétisme nucléaire permettant d'obtenir des rapports signal/bruit supérieurs de plusieurs ordres de grandeur à ceux obtenus en  One of the aims of the present invention is therefore to propose a nuclear magnetic logging device which makes it possible to obtain signal / noise ratios several orders of magnitude higher than those obtained in

l'état de l'art actuel de la NML.the current state of the art of NML.

Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif NML qui puisse déterminer directement la totalité  Another object of the present invention is to propose an NML device which can directly determine the totality of

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de la courbe d'affaiblissement Ti d'une formation terrestre, sans avoir besoin de plusieurs cycles successifs de polarisation. Ces buts et avantages de la présente invention, ainsi que  of the weakening curve Ti of a terrestrial formation, without needing several successive cycles of polarization. These objects and advantages of the present invention, as well as

d'autres, apparaîtront à la lecture de la description  others, will appear on reading the description

détaillée ci-dessous o l'on renverra aux figures des dessins annexés, sur lesquelles: - la figure 1 montre un diagramme par blocs simplifié d'un instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire, du vecteur champ magnétique associé à cet instrument de diagranhie par magnétisme nucléaire et de sa relation au champ magnétique terrestre, - la figure 2 montre un signal NML typique recueilli avec une bobine résonante accordée sur la fréquence de Larmor, - la figure 3 montre un signal NML typique recueilli avec un SQUID comme détecteur à la place de la bobine résonante, - les figure 4A et 4B montrent respectivement d'une part un détecteur SQUID et un refroidisseur Joule-Thomson subminiature réalisés monobloc sur la même tranche du substrat, et d'autre part les détails du détecteur SQUID, - la figure 5 montre la configuration de gradiomètre axial de bobines supraconductrices couplées en flux à un SQUID et pouvant être utilisées avec la présente invention, - la figure 6 montre une électronique de mesure typique  DETAILED DESCRIPTION BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a simplified block diagram of a nuclear magnetic logging instrument, of the magnetic field vector associated with this magnetism diagrammed instrument. Figure 2 shows a typical NML signal collected with a resonant coil tuned to the Larmor frequency, - Figure 3 shows a typical NML signal collected with a SQUID as a detector in place of 4A and 4B respectively show, on the one hand, a SQUID detector and a Joule-Thomson subminiature cooler made in one piece on the same edge of the substrate, and on the other hand the details of the SQUID detector, FIG. shows the axial gradiometer configuration of superconducting coils coupled in flux to a SQUID and usable with the present invention, Figure 6 shows a typical measurement electronics

pour détecteur SQUID.for SQUID detector.

Si l'on se réfère maintenant à la figure 1, on peut y voir un trou de sonde 10 dansune formation souterraine 20 et un instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire 11, mis en place dans ce troudesondeaumoyen d'un câble 9. L'instrument de diagraphie 11 contient une bobine 12 en forme de solénoïde qui produit un vecteur champ magnétique polarisant 13 dans la formation au voisinage de l'instrument. Le champ magnétique He 14 est montré avec un angle 8 par rapport au vecteur magnétisation Mo 15 représentant les spins des protons polarisés. Après que l'on ait supprimé le champ polarisant, les spins 15 des protons entrent en précession  Referring now to FIG. 1, there can be seen a borehole 10 in a subterranean formation 20 and a nuclear magnetic logging tool 11, installed in this troudesondeaumoyen of a cable 9. The instrument logging tool 11 contains a solenoid-shaped coil 12 which produces a polarizing magnetic field vector 13 in the formation in the vicinity of the instrument. The He magnetic field 14 is shown at an angle 8 with respect to the magnetization vector Mo 15 representing the spins of the polarized protons. After the polarizing field has been removed, the proton spins precede

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autour du champ magnétique terrestre 14, comme illustré. Si le détecteur est une bobine résonante 17 qui est accordée à la fréquence de Larmor, elle détecte les spins Mo des protons en précession. Un bloc d'instrumentation 19 fournit une puissance d'environ 1 kW à la bobine de polarisation 12 et détecte la tension induite dans la bobine résonante 17  around the Earth's magnetic field 14, as illustrated. If the detector is a resonant coil 17 that is tuned to the Larmor frequency, it detects proton Mo spin protons. An instrumentation block 19 supplies a power of about 1 kW to the bias coil 12 and detects the induced voltage in the resonant coil 17

par les spins en précession 15.by the spins in precession 15.

La figure 2 montre le signal typique 16 que l'on peut escompter recueillir dans la bobine résonante 17 du fait de la précession des spins 15 des protons. Le signal s'affaiblit sinusoïdalement à la fréquence de Larmor avec une constante de temps T2* qui est nettement plus courte  Figure 2 shows the typical signal 16 which can be expected to collect in the resonant coil 17 due to the precession of the proton spins. The signal weakens sinusoidally at the Larmor frequency with a time constant T2 * which is significantly shorter

que T1. T2* représente la constante de temps d'affai-  than T1. T2 * represents the time constant of

blissement de l'enveloppe du signal sinusoïdal. La fréquence de Larmor de la précession est donnée par Y x He, avec Y = 4,26.104 kHz/T pour le proton. On remarquera que l'on n'observe pas l'affaiblissement Ti car l'affaiblissement T1 est de l'ordre d'une seconde, valeur très éloignée de la fréquence de Larmor de 2000 Hz sur laquelle la bobine résonante est accordée. La figure 2 montre également le retard de mesure, que l'on expliquera plus loin, et indique (en tiretés) le prolongement jusqu'à l'instant to de l'enveloppe du signal, qui indique OF, c'est-à-dire la porosité occupée. par des fluides libres dans la formation au  the envelope of the sinusoidal signal. The Larmor frequency of the precession is given by Y x He, with Y = 4.26.104 kHz / T for the proton. It will be noted that the attenuation Ti is not observed because the attenuation T1 is of the order of one second, a value very far from the 2000 Hz Larmor frequency on which the resonant coil is tuned. FIG. 2 also shows the measurement delay, which will be explained later, and indicates (in dashed lines) the extension up to the time of the envelope of the signal, which indicates OF, that is, say the porosity occupied. by free fluids in training at

voisinage de l'instrument.neighborhood of the instrument.

On a constaté que les détecteurs SQUID présentent certains avantages par rapport aux bobines résonantes  SQUID detectors have been found to have some advantages over resonant coils

classiques pour détecter, en laboratoire, des signaux RMN.  classics for detecting NMR signals in the laboratory.

Les SQUIDs détectent le champ magnétique (plus précisément, le flux magnétique total) traversant la boucle de détection, tandis que les bobines RMN classiques détectent une tension (taux de variation du flux magnétique) induite dans la boucle. De la sorte, les SQUIDs répondent à toutes les fréquences jusqu'au continu (c'est-à-dire qu'ils ont une réponse en fréquence extrêmement large), tandis que les bobines résonantes ne répondent que sur une gamme étroite de fréquences (déterminées par le facteur de surtension de la bobine) et ont une réponse nulle en continu. La supériorité d'un SQUID comme détecteur par rapport aux bobines  The SQUIDs detect the magnetic field (more precisely, the total magnetic flux) passing through the detection loop, whereas the conventional NMR coils detect a voltage (rate of change of the magnetic flux) induced in the loop. In this way, the SQUIDs respond to all frequencies up to the continuous (ie they have an extremely wide frequency response), while the resonant coils respond only over a narrow range of frequencies ( determined by the overvoltage factor of the coil) and have a zero response continuously. The superiority of a SQUID as detector compared to the coils

résonantes est particulièrement importante pour les faibles-  resonant is particularly important for the weak-

fréquences RMN, les temps de relaxation spin-réseau T1 longs et les temps de relaxation transverse T2* courts. Par ailleurs, on pourrait également employer comme détecteurs, pour détecter à la fois l'affaiblissement sinusoïdal T2* et l'affaiblissement T1 à variation lente, d'autres détecteurs qui ne soient pas du type SQUID mais qui soient capables de mesures en continu ou en quasi-continu avec une large réponse en fréquence, comme par exemple les magnétomètres à  NMR frequencies, long T1 spin-lattice relaxation times and short T2 * transverse relaxation times. In addition, other detectors that are not of the SQUID type, but which are capable of continuous measurements or which are capable of continuous measurements, may also be used as detectors for detecting both the sinusoidal attenuation T2 * and the slow variation attenuation T1. in quasi-continuous mode with a large frequency response, for example the magnetometers with

hélium à pompage laser.helium with laser pumping.

Les durées T1 longues et les durées T2* courtes correspondent généralement aux conditions existant en diagraphie par magnétisme nucléaire en fond de puits de formations terrestres. La fréquence de Larmor des protons dans le champ magnétique terrestre est d'environ 2000 Hz, fréquence très basse par rapport à la gamme 10-500 MHz utilisée par les spectromètres RMN de laboratoire. Par aileurs, le temps de relaxation T1 des formations terrestres est assez long, typiquement d'environ 1,0 seconde, tandis que le temps de relaxation T2* est court, typiquement d'environ 20 à 50 ms. Ce rapport T1/T2* élevé que l'on rencontre en prospection par magnétisme nucléaire en fond de puits correspond au cas o les SQUIDs ou détecteurs sensibles et à large réponse en fréquence similaires se révèlent particulièrement avantageux par rapport aux  Long T1 times and short T2 * times generally correspond to the conditions existing in well-ground nuclear magnetic logging. The proton Larmor frequency in the Earth's magnetic field is about 2000 Hz, a very low frequency compared to the 10-500 MHz range used by laboratory NMR spectrometers. In addition, the T1 relaxation time of the earth formations is quite long, typically about 1.0 second, while the T2 * relaxation time is short, typically about 20 to 50 ms. This high T1 / T2 * ratio found in downhole nuclear magnetism prospecting corresponds to the case where SQUIDs or similar sensitive and broad frequency response detectors prove to be particularly advantageous with respect to

détecteurs à bobine résonante classiques.  conventional resonant coil detectors.

L'article de R.A. Webb intitulé New Technique for Improved LowTemperature SQUID NMR Measurements, paru dans la Rev. Sci. Instrum., volume 48, n 12 de décembre 1977, aux pages 1585 à 1594 donne la mesure de l'amélioration du rapport signal/bruit procurée par un SQUID par rapport à un détecteur à bobine résonante. Pour des valeurs typiques de rapport signal/bruit de SQUID, de facteur de surtension de bobine, etc., on a:  R. A. Webb's article entitled New Technique for Improved Low Temperature SQUID NMR Measurements, published in the Rev. Sci. Instrum., Vol. 48, No. 12, Dec. 1977, pages 1585-1594, gives the measurement of the improvement of the signal-to-noise ratio provided by a SQUID over a resonant coil detector. For typical values of signal-to-noise ratio of SQUID, coil overvoltage factor, etc., we have:

26229772622977

1o (Rapport S/B)SQUID 2,2 x 103(T1/T2*) 1/2  1o (S / N ratio) SQUID 2.2 x 103 (T1 / T2 *) 1/2

(Rapport S/B) Bobine (o) 1/2 -(S / N ratio) Coil (o) 1/2 -

Si l'on utilise des valeurs, typiques pour une formation terrestre, de T1 = 1000 ms, T2* = 20 ms et wo = 2c (2 x 103) = 1,26 x 104, le rapport signal/bruit du SQUID est supérieur  If we use values, typical for earth formation, of T1 = 1000 ms, T2 * = 20 ms and wo = 2c (2 x 103) = 1.26 x 104, the signal-to-noise ratio of SQUID is higher

d'un facteur de 139 au rapport signal/bruit de la bobine.  by a factor of 139 to the signal-to-noise ratio of the coil.

En outre, en prospection NML, l'amélioration du rapport signal/bruit d'un détecteur SQUID par rapport à un détecteur à bobine résonante sera encore supérieure du fait que, en NML classique, on a un temps mort d'environ 25 ms après la suppression du champ polarisant. Ce retard à la mesure ou temps mort est dû au couplage et à l'effet de rebond entre les bobines polarisantes et leurs circuits, et entre les bobines de détection et leurs circuits; ce retard est illustré figure 2. Comme le retard ou temps mort constitue une fraction appréciable de l'affaiblissement T2*, la majeure partie du signal s'est affaiblie avant que l'on ne commence l'enregistrement NML. Par exemple, si T2* = 25 ms et que le temps mort NML est de 25 ms, on aura déjà eu un affaiblissement de 1/e du signal avant même que la détection  In addition, in NML prospecting, the improvement of the signal-to-noise ratio of a SQUID detector compared to a resonant coil detector will be even greater because, in conventional NML, there is a dead time of about 25 ms after the suppression of the polarizing field. This delay in the measurement or dead time is due to the coupling and the rebound effect between the polarizing coils and their circuits, and between the detection coils and their circuits; this delay is illustrated in Figure 2. Since the delay or dead time is an appreciable fraction of the T2 * loss, most of the signal has weakened before the NML recording is started. For example, if T2 * = 25 ms and the NML dead time is 25 ms, we will already have a 1 / e loss of the signal even before the detection

ne commence.do not start.

Un SQUID ou détecteur similaire ne pose pas ce problème.  A SQUID or similar detector does not pose this problem.

A la différence de la bobine résonante, qui n'est sensible qu'au déphasage transverse rapide des spins nucléaires (T2*) à la fréquence de Larmor et ne présente aucune sensibilité au continu, le SQUID ou détecteur similaire mesure la composante z de la magnétisation à des fréquences allant jusqu'au continu. Ainsi, même des temps morts d'instrument de l'ordre de 25 ms ne réduiront pas notablement le niveau du signal si l'on a un SQUID ou un détecteur similaire. Un magnétomètre à à hélium à pompage laser est un tel détecteur similaire, autre qu'un détecteur du type SQUID mais capable de mesurer le continu ou quasiment le continu; on peut aussi bien utiliser comme détecteurs de tels magnétomètres pour détecter, de façon essentiellement simultanée, à la  Unlike the resonant coil, which is sensitive only to the rapid transverse phase shift of the nuclear spins (T2 *) at the Larmor frequency and shows no sensitivity to the continuous, the SQUID or similar detector measures the z component of the magnetization at frequencies up to continuous. Thus, even instrument dead times of the order of 25 ms will not significantly reduce the signal level if we have a SQUID or a similar detector. A laser-pumped helium magnetometer is such a similar detector, other than a SQUID type detector but capable of measuring the continuous or nearly continuous; it is also possible to use as detectors such magnetometers to detect, essentially simultaneously, the

11 262297711 2622977

fois l'affaiblissement sinusoïdal T2* et l'affaiblissement  times T2 * sinusoidal attenuation and attenuation

T1 à variation lente.T1 slow variation.

En général, un magnétomètre à pompage optique utilise une lampe ou un laser contenant un métal alcalin ou de l'hélium et dont on fait passer la lumière au travers d'une cellule contenant une vapeur du même élément, la lumière frappant ensuite un photodétecteur situé de l'autre côté de la cellule à vapeur. Un magnétomètre à pompage optique utilise une population d'électrons de ce gaz de vapeur de métal alcalin ou d'hélium métastable afin d'obtenir une mesure continue de l'intensité du champ magnétique. Le signal de sortie du photodétecteur est amplifié et appliqué à une bobine entourant la cellule à vapeur. Ce système électro- optique est un oscillateur dont la fréquence est directement proportionnelle à l'intensité du champ magnétique. Le magnétomètre tire parti du pompage optique pour provoquer une précession atomique ou précession du spin des électrons semblable à celle utilisée par un système NML pour provoquer la précession des protons. L'absorption par résonance et le rétro-rayonnement d'énergie de lignes résonantes diverses ou particulières sont fonction de  In general, an optically pumped magnetometer uses a lamp or laser containing an alkali metal or helium and which is passed through a cell containing a vapor of the same element, the light then striking a photodetector located on the other side of the steam cell. An optically pumped magnetometer uses an electron population of this alkali metal vapor gas or metastable helium to obtain a continuous measurement of the intensity of the magnetic field. The output of the photodetector is amplified and applied to a coil surrounding the vapor cell. This electro-optical system is an oscillator whose frequency is directly proportional to the intensity of the magnetic field. The magnetometer takes advantage of optical pumping to cause atomic precession or electron spin precession similar to that used by an NML system to cause proton precession. The resonance absorption and the energy back-radiation of various or particular resonant lines are a function of

l'intensité du champ magnétique.the intensity of the magnetic field.

Pour une diagraphie par magnétisme nucléaire en fond de puits, un autre avantage très important des SQUIDs ou des détecteurs similaires et le fait qu'ils peuvent mesurer directement la courbe d'affaiblissement Ti. Il n'est pas nécessaire d'appliquer des cycles de polarisation répétés pour obtenir la courbe d'affaiblissement T1 nécessaire à la mesure de la taille des pores et de la perméabilité. Pour mesurer directement la courbe d'affaiblissement T1, un détecteur doit répondre à des fréquences très basses, inférieures à 1 Hz, car T1 est typiquement de l'ordre d'une seconde. Or les SQUIDs ou détecteurs similaires sont sensibles non seulement au déphasage transverse des spins mais également à la relaxation thermique T1a Comme T1 est typiquement, dans les formations terrestres, cinquante fois supérieur à T2*, un SQUID ou détecteur similaire peut aussi détecter un signal correspondant au temps de relaxation 12 6Zl  Another well-known advantage of SQUIDs or similar detectors for downhole nuclear magnetic logging is that they can directly measure the weakening curve Ti. It is not necessary to apply repeated cycles of polarization to obtain the weakening curve T1 necessary for the measurement of the pore size and the permeability. To measure the attenuation curve T1 directly, a detector must respond to very low frequencies, less than 1 Hz, since T1 is typically of the order of one second. However, SQUIDs or similar detectors are sensitive not only to the transverse phase shift of the spins but also to the thermal relaxation T1a. As T1 is typically, in the terrestrial formations, fifty times greater than T2 *, a SQUID or similar detector can also detect a corresponding signal. at the relaxation time 12 6Zl

temps de relaxation spin-réseau T1.  T1 spin-lattice relaxation time.

La figure 3 montre un signal typique que l'on peut escompter détecter si l'on remplace la bobine résonante 17 de la figure 1 par un détecteur SQUID 18; ce signal consiste en un signal à affaiblissement sinusoïdal à la fréquence de Larmor, avec une constante de temps T2* proportionnelle à Mosin2e, avec en même temps une composante non sinusoïdale s'affaiblissant avec une constante de temps T1 proportionnelle à MocoS28. L'affaiblissement sinusoïdal T2* est dû à la composante des spins nucléaires polarisés perpendiculaire au champ terrestre He, tandis que la composante T1 est due à la composante du spin nucléaire alignée sur le champ terrestre He. L'affaiblissement sinusoïdal T2* à la fréquence de Larmor peut être séparé de l'affaiblissement T1 proche du continu en utilisant soit un filtre électronique passe-bas, soit un bottier en cuivre à courants de Foucault formant blindage autour des bobines de détection, soit un filtre numérique appliqué, par un logiciel opérant en temps réel ou en temps différé, aux données enregistrées. L'affaiblissement T1, plus long, ne sera pas mesuré par la bobine 17, tandis que le SQUID 18 mesure, de façon essentiellement simultanée, à la fois  FIG. 3 shows a typical signal that can be expected to detect if the resonant coil 17 of FIG. 1 is replaced by a SQUID detector 18; this signal consists of a sinusoidal weakening signal at the Larmor frequency, with a time constant T2 * proportional to Mosin2e, with at the same time a non-sinusoidal component weakening with a time constant T1 proportional to MocoS28. The sinusoidal attenuation T2 * is due to the polarized nuclear spin component perpendicular to the terrestrial field He, whereas the component T1 is due to the component of the nuclear spin aligned with the terrestrial field He. The sinusoidal attenuation T2 * at the Larmor frequency can be separated from the attenuation T1 close to the continuous using either a low-pass electronic filter or an eddy-current copper casing forming a shield around the detection coils, or a digital filter applied by software operating in real time or delayed time to the recorded data. The weakening T1, longer, will not be measured by the coil 17, while the SQUID 18 measures, essentially simultaneously, at the same time

l'affaiblissement sinusoïdal T2* et l'affaiblissement T1.  T2 * sinusoidal attenuation and T1 loss.

Cependant, on pourrait également utiliser comme détecteur, afin de mesurer, de façon essentiellement simultanée, à la fois l'affaiblissement sinusoïdal T2* et l'affaiblissement T1 à variation lente, d'autres détecteurs qui ne soient pas du type SQUID, mais qui soient capables de mesures en continu ou en quasi-continu, comme c'est le cas par exemple  However, it would also be possible to use as a detector, in order to measure, essentially simultaneously, both the sinusoidal attenuation T2 * and the slow variation attenuation T1, other detectors which are not of the SQUID type, but which are capable of continuous or quasi-continuous measurements, as is the case, for example

des magnétomètres à hélium à pompage laser.  helium magnetometers with laser pumping.

La figure 4A montre un détecteur SQUID 20 et un module de refroidissement 21, qui est de préférence un refroidisseur subminiature Joule-Thomson, formés sur un substrat 30. Bien que l'on n'ait représenté sur la figure 4A qu'un seul détecteur SQUID 20, on pourrait avoir sur le substrat 30 plusieurs de ces détecteurs SQUID. Le substrat 30 est lui-même utilisé comme partie froide du refroidisseur Joule-Thomson. Ceci permet d'avoir un excellent contact  FIG. 4A shows a SQUID detector 20 and a cooling module 21, which is preferably a Joule-Thomson subminiature cooler, formed on a substrate 30. Although only a single detector has been shown in FIG. SQUID 20, one could have on the substrate 30 several of these SQUID detectors. Substrate 30 is itself used as a cool part of the Joule-Thomson cooler. This allows to have an excellent contact

-13 2622977-13 2622977

thermique entre le SQUID et la partie froide. Un tel contact thermique est nécessaire pour donner aux SQUIDs la plus faible température possible, de manière à optimiser leurs caractéristiques de bruit. Les SQUIDs sont réalisés sur le substrat aussi près que possible de l'accumulateur JouleThomson, afin de permettre un refroidissement maximum. Le SQUID peut être aussi bien du type à polarisation radiofréquence que du type à polarisation continue, bien que l'on ne décrive ici que le type à polarisation continue. Le SQUID est réalisé à partir d'un matériau supraconducteur à haute température tel que par exemple, mais de façon non limitative, l'un des oxydes de cuivre, baryum et terres rares. Le terme "matériau supraconducteur à haute température" utilisé ici se réfère à un matériau dont la température de transition supraconductrice est située au dessus du point d'ébullition de l'azote liquide (qui est  between the SQUID and the cold part. Such thermal contact is necessary to give the SQUIDs the lowest possible temperature, so as to optimize their noise characteristics. The SQUIDs are made on the substrate as close as possible to the JouleThomson accumulator, to allow maximum cooling. The SQUID can be of the radio frequency polarization type as well as the continuous polarization type, although only the continuous polarization type is described here. SQUID is made from a high temperature superconducting material such as for example, but not limited to, one of the oxides of copper, barium and rare earths. The term "high temperature superconductive material" as used herein refers to a material whose superconducting transition temperature is above the boiling point of liquid nitrogen (which is

de -77 K).of -77 K).

Comme illustré figure 4B, le SQUID à polarisation continue est formé par deux liaisons faibles granulaires réalisées par croissance épitaxiale d'un matériau tel que YBa2Cu307 sur un substrat approprié. Les liaisons faibles granulaires ont une longueur d'environ 15 pm et une épaisseur d'environ 1 gm et sont définies par les intervalles isolants 47 et 48; on dira que les liaisons faibles sont "granulaires" en ce que ces liaisons faibles sont en fait formées entre des grains du supraconducteur qui présentent entre eux une liaison Josephson faible. Si les liaisons faibles sont trop étroites (<< 15.m), le courant passant autour de la partie isolante centrale 46 pourra devenir trop élevé et annihilera l'effet supraconducteur du matériau, de sorte que le SQUID ne fonctionnera plus. Bien que l'on ait représenté sur la figure 4B un carré 36, on pourrait utiliser d'autres géométries. Inversement, si les liaisons faibles sont trop larges, il passera trop de courant et l'on n'obtiendra pas les caractéristiques de fonctionnement "en marches d'escalier" d'un SQUID, de sorte  As illustrated in FIG. 4B, the continuous polarization SQUID is formed by two granular weak bonds made by epitaxially growing a material such as YBa2Cu307 on a suitable substrate. The small granular bonds are about 15 μm in length and about 1 μm thick and are defined by the insulating gaps 47 and 48; it will be said that the weak bonds are "granular" in that these weak bonds are in fact formed between grains of the superconductor which have a weak Josephson bond between them. If the weak links are too narrow (<< 15.m), the current passing around the central insulating part 46 may become too high and annihilate the superconducting effect of the material, so that the SQUID will no longer work. Although a square 36 has been shown in FIG. 4B, other geometries could be used. Conversely, if the weak links are too wide, it will pass too much current and we will not get the operating characteristics "in stair steps" of a SQUID, so

que le SQUID ne fonctionnera pas correctement.  that the SQUID will not work properly.

Bien que l'on décrive ici le YBa2Cu307 comme matériau  Although YBa2Cu307 is described here as a material

14 * 262297714 * 2622977

préférentiel pour réaliser le SQUID, on pourrait aussi bien utiliser tout matériau supraconducteur à haute température, par exemple ceux présentant une structure de pérovskite oxygéno-déficiente. Dans le cas du YBa2Cu307, le substrat doit avoir une structure moléculaire semblable au YBa2Cu307 (pour tout autre matériau utilisé pour le SQUID, le substrat doit avoir une structure moléculaire semblable à celle de ce matériau) afin de permettre la croissance épitaxiale, et doit également être bon conducteur thermique aux températures voisines de celles de l'azote liquide, afin deréaliser une bonne liaison thermique avec le module refroidisseur 21. Le SrTiO3 et le MgO sont des exemples, non limitatifs, de tels substrats. Par exemple, le SrTiO3 a une dimension de maille a de 0,39 nm, tandis que le YBa2Cu307 a une dimension de maille homologue de 0,383 nm. La croissance épitaxiale des cristaux orientés est importante avec les supraconducteurs YBa2Cu307 afin d'obtenir les champs et courants critiques le plus élevés possibles. Comme il est préférable que les SQUIDs restent supraconducteurs au cours du cycle de polarisation (lorsqu'ils seront soumis à des champs magnétiques dépassant 0,1 T), les SQUIDs auront de préférence un champ critique dépassant l'intensité de tout  preferential for achieving the SQUID, one could as well use any superconducting material at high temperature, for example those having an oxygen-deficient perovskite structure. In the case of YBa2Cu307, the substrate must have a molecular structure similar to YBa2Cu307 (for any other material used for SQUID, the substrate must have a molecular structure similar to that of this material) in order to allow epitaxial growth, and must also to be a good thermal conductor at temperatures close to those of liquid nitrogen, in order to achieve a good thermal bond with the cooler module 21. SrTiO3 and MgO are nonlimiting examples of such substrates. For example, SrTiO3 has a mesh size of 0.39 nm, while YBa2Cu307 has a mesh size of 0.383 nm. Epitaxial growth of oriented crystals is important with YBa2Cu307 superconductors to obtain the highest possible critical fields and currents. Since it is preferable that SQUIDs remain superconducting during the polarization cycle (when subjected to magnetic fields exceeding 0.1 T), SQUIDs will preferably have a critical field that exceeds the intensity of any

champ magnétique polarisant prévisible.  Predictable polarizing magnetic field.

La croissance épitaxiale du matériau du SQUID sur le substrat de SrTiO3 peut être obtenue par diverses techniques bien connues, telles que l'épitaxie par faisceau moléculaire, l'évaporation par faisceau électronique, la pulvérisation depuis une cible isolée ou des cibles multiples, l'enlèvement de matière sur des cibles isolées par laser excimère à impulsions, la coagulation d'une solution colloïdale ou l'oxydation par plasma. Par exemple, dans le procédé d'épitaxie par faisceau moléculaire, on commence par déposer en phase vapeur une couche mince (d'environ 20 pm) de Y-Ba-Cu sur le substrat de SrTiO3 avec  The epitaxial growth of the SQUID material on the SrTiO3 substrate can be achieved by various well-known techniques, such as molecular beam epitaxy, electron beam evaporation, sputtering from an isolated target, or multiple targets. removal of material on pulsed excimer laser isolated targets, coagulation of a colloidal solution or plasma oxidation. For example, in the molecular beam epitaxy process, a thin layer (about 20 μm) of Y-Ba-Cu is first vapor deposited on the SrTiO3 substrate with

la stoechiométrie appropriée, puis on l'oxyde en YBa2Cu307.  the appropriate stoichiometry, and then oxidized to YBa2Cu307.

On dépose ensuite une fine couche d'or par dessus la couche de YBa2Cu307. Enfin, on place sur la couche d'or une couche de photorésine permettant la formation de motifs par photolithographie. La photorésine et l'or sont alors retirés par gravure ionique en suivant le motif du SQUID, c'est-àdire en retirant la résine et l'or recouvrant la partie centrale 46 et les intervalles 47 et 48 illustrés figure-4B; en d'autres termes, l'or et la résine subsistent au dessus de la partie de la couche que l'on veut rendre supraconductrice. Un faisceau ionique d'oxygène d'énergie comprise entre 0,3 et 3 MeV est alors utilisé pour implanter de l'oxygène dans le YBa2Cu307 exposé de la partie centrale 46 et des intervalles 47 et 48, faisant en sorte que ces zones deviennent isolantes, tandis que l'or protège la  A thin layer of gold is then deposited over the layer of YBa2Cu307. Finally, a layer of photoresist is placed on the gold layer, allowing the formation of patterns by photolithography. The photoresist and the gold are then removed by ion etching following the pattern of the SQUID, that is to say by removing the resin and the gold covering the central portion 46 and the intervals 47 and 48 illustrated in FIG-4B; in other words, the gold and the resin remain above the part of the layer that we want to make superconducting. An energy oxygen ion beam of 0.3 to 3 MeV is then used to implant oxygen into exposed YBa2Cu307 of central portion 46 and gaps 47 and 48, causing these areas to become insulating. , while gold protects the

partie du motif que l'on veut rendre supraconductrice.  part of the pattern that one wants to make superconducting.

Enfin, on retire l'or subsistant par gravure ionique,  Finally, the remaining gold is removed by ion etching,

laissant ainsi une structureeparfaitement plane.  leaving a perfectly flat structure.

On peut réaliser de cette manière une pluralité de capteurs SQUIDs sur le substrat. L'avantage d'avoir une pluralité de capteurs est que le bruit de SQUID de chaque capteur sera aléatoire et non corrélé de sorte que l'on pourra obtenir une amélioration supplémentaire du rapport signal/bruit en additionnant les signaux de sortie des  In this way, a plurality of SQUIDs sensors can be produced on the substrate. The advantage of having a plurality of sensors is that the SQUID noise of each sensor will be random and uncorrelated so that a further improvement of the signal-to-noise ratio can be obtained by adding the output signals of the sensors.

différents SQUIDs.different SQUIDs.

Le refroidisseur subminiature fonctionne par expansion Joule-Thomson d'un gaz de travail tel que l'azote. Il ne comporte aucun fluide cryogénique ni pièce mobile, ce qui  The subminiature cooler operates by Joule-Thomson expansion of a working gas such as nitrogen. It does not have any cryogenic fluid or moving parts, which

permet d'avoir de très faibles vibrations et, corré-  allows for very low vibrations and,

lativement, un faible bruit. Les refroidisseurs Joule-Thomson subminiatures sont disponibles dans le commerce, par exemple le refroidisseur System I fabriqué par  latively, a low noise. Joule-Thomson subminiature chillers are commercially available, for example the System I chiller manufactured by

MMR Technologies, Inc. à Mountain View, Californie.  MMR Technologies, Inc. in Mountain View, California.

Cependant, ces refroidisseurs de MMR Technologies sont réalisés à partir de verre ou de silicium et ne peuvent pas être utilisés comme substrat épitaxial pour des SQUIDs à YBa2Cu307. Comme illustré figure 4A, un refroidisseur subminiature Joule-Thomson 40 possède trois éléments principaux. Ces éléments sont: un échangeur thermique 41,  However, these MMR Technologies coolers are made from glass or silicon and can not be used as an epitaxial substrate for SQUIDs at YBa2Cu307. As illustrated in FIG. 4A, a Joule-Thomson subminiature cooler 40 has three main elements. These elements are: a heat exchanger 41,

un capillaire d'expansion 42 et un réservoir de liquide 43.  an expansion capillary 42 and a liquid reservoir 43.

Le refroidisseur peut être réalisé à partir d'une tranche 30 de SrTiO3 en utilisant une technique photographique de  The cooler can be made from a slice of SrTiO3 using a photographic technique of

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fabrication. Par exemple, dans cette technique photo-  manufacturing. For example, in this technique photo-

graphique de fabrication, on commence par préparer un masque pour la partie du refroidisseur illustrée figure 4A. On peut ensuite revêtir la tranche 30 d'une solution aqueuse épaisse de gélatine activée au bichromate d'ammonium. On sèche ensuite la solution étendue sur la tranche 30, on la recouvre d'un masque, on l'expose à la lumière ultraviolette au travers des ouvertures du masque, puis on la développe dans l'eau chaude. Cette résine, lorsqu'elle est séchée, forme un revêtement souple et dur qui peut résister à une gravure abrasive par une poudre d'alumine. La gélatine non exposée peut être retirée par lavage dans l'eau chaude,  graph of manufacture, we begin by preparing a mask for the cooler portion illustrated in Figure 4A. The wafer can then be coated with a thick aqueous solution of ammonium dichromate-activated gelatin. The extended solution is then dried on wafer 30, covered with a mask, exposed to ultraviolet light through openings in the mask and then developed in hot water. This resin, when dried, forms a soft and hard coating that can withstand abrasive etching by alumina powder. The unexposed gelatin can be removed by washing in hot water,

laissant subsister un motif de SrTiO3 non protégé.  leaving a pattern of unprotected SrTiO3.

On exécute une gravure abrasive en exposant la tranche, partiellement recouverte de résine, à un sablage d'alumine ou d'une autre poudre de dureté suffisante, avec des tailles de particules comprises entre 10 et 30 pm; on balaye toute la surface de la tranche par ce sablage. On peut graver de cette manière dans la tranche 30 des canaux de profondeur, contrôlée avec précision, comprise entre 2 et 100 pm et avec des parois latérales pratiquement verticales. La résine subsistante est retirée par dissolution chimique de la gélatine. Pour achever la partie du refroidisseur, on colle une plaque de fermeture sur la tranche gravée, en utilisant l'un de nombreux adhésifs possibles, comme par exemple une colle époxy à basse température. Il faut prendre certaines précautions pour être sûr que l'adhésif ne déborde pas dans  Abrasive etching is performed by exposing the partly resin covered wafer to sandblasting alumina or other powder of sufficient hardness with particle sizes of 10 to 30 μm; we sweep the entire surface of the slice by sandblasting. In this way, it is possible to engrave in the slice 30 of precisely controlled depth channels between 2 and 100 μm and with virtually vertical side walls. The remaining resin is removed by chemical dissolution of the gelatin. To complete the cooler portion, a closure plate is glued to the etched edge using one of many possible adhesives, such as a low temperature epoxy adhesive. Some precautions must be taken to ensure that the adhesive does not overflow into

les canaux de dimension micronique.the micron size channels.

Le gaz refroidisseur de travail est contenu dans un réservoir pressurisé, typiquement à des pressions de l'ordre de 140 bars, et on provoque son expansion dans le refroidisseur Joule-Thomson à l'intérieur d'un réservoir collecteur (non représenté) à faible pression et de plus grandes dimensions, situé à l'intérieur de l'instrument de prospection. Le réservoir collecteur est plusieurs fois plus grand (typiquement, au moins dix fois plus grand) que le réservoir pressurisé, de sorte que le gaz détendu n'atteint  The working coolant gas is contained in a pressurized tank, typically at pressures of the order of 140 bar, and is caused to expand in the Joule-Thomson cooler inside a low-level collecting tank (not shown). pressure and larger dimensions, located inside the survey instrument. The collecting tank is several times larger (typically, at least ten times larger) than the pressurized tank, so that the expanded gas does not reach

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pas une pression élevée, ce qui dégraderait l'opération de refroidissement. Les durées typiques de fonctionnement du refroidisseur sont d'environ 12 heures avec un litre d'azote gazeux à une pression de 140 bars. En variante, on pourrait utiliser pour le gaz un compresseur en cycle fermé, bien que les pièces mobiles de celui-ci provoqueraient des vibrations qui pourraient dégrader le rapport signal/bruit. En  not a high pressure, which would degrade the cooling operation. Typical operating times of the cooler are about 12 hours with one liter of nitrogen gas at a pressure of 140 bar. Alternatively, a closed cycle compressor could be used for the gas, although the moving parts thereof would cause vibrations which could degrade the signal-to-noise ratio. In

variante, on pourrait utiliser comme module de refroidis-  Alternatively, one could use as a cooling module

sement 21 un module Peltier lorsque l'on utilise pour les SQUIDs des matériaux supraconducteurs dont la température de transition est supérieure à environ 180 K, car la température jusqu'à laquelle les modules Peltier habituels peuvent réaliser un refroidissement est d'environ 180 K. La partie froide du refroidisseur et le SQUID peuvent  21 a Peltier module when SQUIDs are used superconducting materials whose transition temperature is greater than about 180 K, because the temperature up to which the usual Peltier modules can achieve cooling is about 180 K. The cold part of the cooler and the SQUID can

être entourés d'une enceinte à vide (non représentée).  be surrounded by a vacuum chamber (not shown).

L'enceinte à vide permet de disposer du volume de vide nécessaire à la réduction des fuites thermiques de la partie froide et du capteur SQUID. L'enceinte à vide peut être réalisée à partir de n'importe-quel matériau non métallique et non magnétique ayant une faible conductivité thermique aux températures de l'azote liquide. On peut ajouter dans le volume de vide de minces bandes d'un matériau super-isolant (par exemple, du Mylar aluminisé) afin d'améliorer l'isolation thermique du SQUID. Cependant, les bandes doivent être découpées verticalement pour réduire les  The vacuum chamber provides the volume of vacuum necessary to reduce thermal leakage of the cold part and SQUID sensor. The vacuum chamber may be made from any non-metallic and non-magnetic material having low thermal conductivity at liquid nitrogen temperatures. Thin strips of super-insulating material (eg, aluminized Mylar) may be added to the void volume to improve the thermal insulation of the SQUID. However, the strips must be cut vertically to reduce the

courants de Foucault dans le super-isolant.  Eddy currents in the super-insulator.

La figure 5 montre les bobines du gradiomètre axial que l'on peut utiliser pour mettre en oeuvre la présente invention. La fonction de ces bobines est d'améliorer la sensibilité au flux et de réduire le bruit magnétique provenant du mouvement de l'instrument dans le champ magnétique terrestre. Les bobines captrices 51 et 52 sont coaxiales et bobinées en sens inverse de manière à annuler  Figure 5 shows the coils of the axial gradiometer that can be used to implement the present invention. The function of these coils is to improve the flux sensitivity and reduce the magnetic noise from the movement of the instrument in the Earth's magnetic field. The pickup coils 51 and 52 are coaxial and wound in opposite directions so as to cancel

exactement tout champ magnétique uniforme dans les bobines.  exactly any uniform magnetic field in the coils.

L'une des bobines captrices 51 est centrée à-l'intérieur de la bobine polarisante 12, tandis que l'autre bobine 52 se  One of the pickup coils 51 is centered inside the polarizing coil 12, while the other coil 52 is

trouve essentiellement à l'extérieur de la bobine pola-  essentially outside the Polish coil.

risante. La bobine captrice 51 centrée dans la bobine  RISANTE. The sensor coil 51 centered in the coil

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polarisante 12 détectera.le signal maximal de la formation terrestre 20, tandis que la bobine captrice 52 hors de la bobine polarisante ne détectera essentiellement aucun signal provenant de la formation. Ces bobines peuvent être couplées en flux à un ou plusieurs SQUID(s), ou bien chaque SQUID  polarizing 12 will detect the maximum signal of the earth formation 20, while the sensing coil 52 out of the polarizing coil will essentially detect no signal from the formation. These coils can be flow coupled to one or more SQUID (s), or each SQUID

peut avoir son propre.jeu de bobine.  can have his own reel game.

Cependant, on peut également faire fonctionner l'instru-  However, the instrument can also be operated

ment de prospection avec le SQUID lui-même comme capteur de flux, l'instrument étant bloqué contre le forage afin de réduire les vibrations. Si l'on utilise des bobines couplées en flux, le capteur SQUID est blindé par rapport au champ magnétique au moyen d'un blindage supraconducteur de YBa2Cu307 entourant le SQUID. Les fils supraconducteurs aboutissant à la bobine entrent par de petits orifices  prospecting with SQUID itself as a flow sensor, the instrument being blocked against drilling to reduce vibration. If flux-coupled coils are used, the SQUID sensor is shielded from the magnetic field by means of a YBa2Cu307 superconducting shield surrounding the SQUID. The superconducting wires leading to the coil enter through small holes

pratiqués dans le blindage supraconducteur.  practiced in the superconducting shield.

Les bobines du gradiomètre peuvent être des films minces épitaxiaux déposés sur un substrat de SrTiO3, réalisés de la même manière que le SQUID. En variante, les bobines peuvent être réalisées à partir de petites longueurs de fil de YBa2Cu307 supraconducteur. Ce fil peut être réalisé à partir d'un tube d'or ou d'argent fourré d'une poudre comprimée de YBa2Cu307. Le tube est scellé, matricé à un plus faible diamètre puis recuit au dessus de 900 C et lentement refroidi (en 20 heures environ). Bien qu'un fil ' réalisé de cette manière puisse ne pas présenter les courants critiques les plus élevés susceptibles d'être obtenus, on peut néammoins obtenir des valeurs dépassant 1000 A/cm2 pour un champ magnétique nul et 200 A/cm2 au dessus de 0,1 T. De la même façon, on peut utiliser par paires des détecteurs à magnétomètre à à hélium à pompage laser, l'un des magnétomètres étant situé dans la bobine polarisante et l'autre hors de la bobine polarisante. Ces deux  The gradiometer coils may be thin epitaxial films deposited on a SrTiO3 substrate, made in the same manner as SQUID. Alternatively, the coils can be made from small lengths of YBa2Cu307 superconducting wire. This wire can be made from a gold or silver tube filled with a compressed powder of YBa2Cu307. The tube is sealed, stamped at a smaller diameter then annealed above 900 C and slowly cooled (in about 20 hours). Although a wire made in this way may not have the highest critical currents obtainable, it is possible to obtain values exceeding 1000 A / cm 2 for a zero magnetic field and 200 A / cm 2 above 0.1 T. In the same way, laser pumped helium magnetometer detectors can be used in pairs, one of the magnetometers being located in the polarizing coil and the other outside the polarizing coil. These two

magnétomètres sont, ici encore, reliés en montage différen-  Magnetometers are again connected in different

tiel afin d'éliminer les signaux provenant du mouvement dans  in order to eliminate signals from movement in

le champ terrestre.the terrestrial field.

Bien que l'on ait décrit plus haut un type de SQUID à détection du continu à film mince à liaison granulaire  Although a type of granular-bonded thin-film continuous detection SQUID has been described above

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faible, on pourrait également réaliser des SQUIDs d'autres types conformément aux enseignements de la présente invention. On pourrait notamment réaliser des SQUIDs à jonction tunnel (supraconducteur/isolant/supraconducteur, supraconducteur/métal normal/supraconducteur et supracon- ducteur/semiconducteur/supraconduteur) , des liaisons faibles à film mince telles que celles de Dayem et Grimes, des SQUIDs à contact ponctuel ou diverses combinaisons hybrides de SQUIDs à film mince et-à contact ponctuel. De la même façon, les SQUIDs pourraient être des SQUIDs soit du type à jonction unique à polarisation radiofréquence soit du type à  low, one could also realize SQUIDs of other types in accordance with the teachings of the present invention. In particular, tunnel junction SQUIDs (superconductor / insulator / superconductor, superconductor / normal metal / superconductor and superconductor / semiconductor / superconductor) could be made, thin thin-film bonds such as Dayem and Grimes, contact SQUIDs. punctual or various hybrid combinations of SQUIDs thin-film and-point contact. Similarly, SQUIDs could be SQUIDs either of the radio-frequency polarized single-junction type or the

double jonction en continu.double junction continuously.

La figure 6 montre un schéma par blocs de l'électronique, bien connue de la technique, nécessaire au fonctionnement d'un SQUID en continu 620. Cette électronique doit être constituée d'une source de courant de polarisation 610, de moyens amplificateurs 600, 601 et 602, de moyens modulateurs 603, 604 et 605, de moyens d'asservissement 607 et 608, de moyens de filtrage 606, de moyens moniteurs 609 et d'un décaleur de zéro 612. Actuellement, on préfère faire fonctionner un SQUID en continu en mode asservi, de manière à maintenir le SQUID sur un point bien précis de la caractéristique de fonctionnement du SQUID courant/tension en marches d'escalier, ce point étant sélectionné par le courant de polarisation. La modulation et l'asservissement peuvent être réalisés à toute fréquence permettant à l'électronique de suivre tout changement du champ magnétique dans l'instrument de prospection. La figure 6 montre un  FIG. 6 shows a block diagram of the electronics, well known in the art, necessary for the operation of a continuous SQUID 620. This electronics must consist of a source of polarization current 610, amplifying means 600, 601 and 602, modulator means 603, 604 and 605, servo means 607 and 608, filter means 606, monitor means 609 and a zero shifter 612. Currently, it is preferred to operate a SQUID in Continuous in slave mode, so as to maintain the SQUID on a very precise point of the operating characteristic of the current / voltage SQUID in stair steps, this point being selected by the bias current. Modulation and slaving can be done at any frequency allowing the electronics to track any changes in the magnetic field in the survey instrument. Figure 6 shows a

oscillateur de modulation 604 fonctionnant à 100 kHz.  604 modulation oscillator operating at 100 kHz.

Plus précisement, le signal détecté est couplé en flux au SQUID 620 via la bobine d'entrée 621. Si le SQUID 620 constitue lui-même le détecteur, on n'a pas de bobine d'entrée 621 et le flux détecté est le flux traversant la partie centrale, isolante, du SQUID (c'est-à-dire 'élément 46 de la figure 4B). Le SQUID est modulé par un oscillateur de modulation 604 à une fréquence suffisante pour permettre  More precisely, the detected signal is coupled in flux to the SQUID 620 via the input coil 621. If the SQUID 620 itself constitutes the detector, there is no input coil 621 and the flux detected is the flux passing through the insulating central portion of the SQUID (i.e., element 46 of FIG. 4B). The SQUID is modulated by a modulation oscillator 604 at a frequency sufficient to allow

à l'électronique de suivre les variations du champ magné-  electronics to follow the variations in the magnetic field.

tique par la bobine de modulation et d'asservissement 622.  by the modulation and servo coil 622.

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Avantageusement, cette fréquence est de 100 kHz. Un déphaseur 603 est relié à cet oscillateur. Lorsque le SQUID détecte une variation du champ magnétique, le SQUID tente de déplacer vers le haut ou vers le bas la partie verticale du point de fonctionnement sélectionné (sélectionné par son courant de polarisation) sur la caractéristique de  Advantageously, this frequency is 100 kHz. A phase shifter 603 is connected to this oscillator. When the SQUID detects a variation of the magnetic field, the SQUID attempts to move up or down the vertical portion of the selected operating point (selected by its bias current) on the characteristic of

fonctionnement en marches d'escalier. Les moyens ampli-  functioning in stair steps. The means

ficateurs 600, 601 et 602 amplifient cette variation, qui est ensuite filtrée par les moyens de filtrage 606 afin de délivrer au SQUID 620 un asservissement non modulé, via les moyens d'asservissement 607 et 608 et la bobine de modulation et d'asservissement 622. En particulier, les moyens amplificateurs comportent un amplificateur 600 amplifiant dans un rapport x100, un amplificateur accordé 601 amplifiant dans un rapport xlOO et avec un facteur de surtension d'environ 3, et un amplificateur à large bande  The amplifiers 600, 601 and 602 amplify this variation, which is then filtered by the filtering means 606 in order to provide the SQUID 620 with unmodulated servocontrol via the servocontrol means 607 and 608 and the modulation and servo coil 622. In particular, the amplifying means comprise an amplifier 600 amplifying in a ratio x 100, a tuned amplifier 601 amplifying in a ratio x 100 and with an overvoltage factor of approximately 3, and a broadband amplifier.

602 amplifiant d'un facteur compris entre 0 et x300.  602 amplifying by a factor between 0 and 300.

L'amplificateur à large bande 602 est également relié à un multiplicateur 611. Un détail supplémentaire à noter est que les moyens de filtrage 606 comportent des pièges à 100 et kHz. L'asservissement maintient le SQUID sur son point de fonctionnement sélectionné. L'importance et le type d'asservissement sont détectés par un amplificateur tampon des moyens moniteurs 609, et sont délivrés sous forme d'un signal de sortie indiquant les variations du champ  The broadband amplifier 602 is also connected to a multiplier 611. An additional detail to note is that the filtering means 606 includes traps at 100 and kHz. The servo keeps the SQUID at its selected operating point. The magnitude and type of servo are detected by a buffer amplifier of the monitor means 609, and are output as an output signal indicating the field variations

magnétique détecté par le SQUID.magnetic detected by the SQUID.

21 262297721 2622977

Claims (13)

RVENDICATIONSRVENDICATIONS 1. Un instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens générateurs de champ magnétique (12), pouvant être activés ou désactivés en réponse à des signaux de commande prédéterminés, - des moyens détecteurs, détectant des variations sinusoïdales et à variation lente du champ magnétique lorsque les moyens générateurs de champ magnétique sont désactivés, et délivrant en sortie des signaux représentatifs de ces variations, et - un bloc électronique (19; 600-612), produisant lesdits signaux de commande prédéterminés et recevant des signaux en  1. A nuclear magnetic logging instrument, characterized in that it comprises: - magnetic field generating means (12), which can be activated or deactivated in response to predetermined control signals, - detector means, detecting sinusoidal variations and slow variation of the magnetic field when the magnetic field generating means are deactivated, and outputting signals representative of these variations, and - an electronic block (19; 600-612), producing said predetermined control signals and receiving signals in provenance des moyens détecteurs.from the detector means. 2. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 1, dans lequel les moyens détecteurs sont constitués par un magnétomètre à hélium à pompage  The nuclear magnetic logging instrument of claim 1, wherein the detector means is a pumping helium magnetometer. laser.laser. 3. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 1, dans lequel les moyens détecteurs  The nuclear magnetic logging tool of claim 1, wherein the detector means sont constitués.par un composant supraconducteur inter-  are constituted by a superconducting férentiel quantique SQUID (18; 20; 620).  quantum ferrific SQUID (18; 20; 620). 4. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 3, comprenant en outre des moyens (21) pour refroidir les moyens détecteurs SQUID (20) afin de les maintenir à une température inférieure à la température de  The nuclear magnetic logging instrument of claim 3, further comprising means (21) for cooling the SQUID detector means (20) to maintain them at a temperature below transition supraconductrice de leur matériau supracon-  superconducting transition of their supracon- ducteur.  ducer. 5. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 1, dans lequel les moyens générateurs de champ magnétique (12) sont constitués par une bobine enThe nuclear magnetic logging instrument of claim 1, wherein the magnetic field generating means (12) is a coil forme de solénoïde.solenoid form. 22 262297722 2622977 6. L'instrument de diagraphiei par magnétisme nucléaire de la revendication 3, dans lequel le SQUID utilise un  The nuclear magnetic logging instrument of claim 3, wherein the SQUID uses a matériau supraconducteur à haute température.  superconducting material at high temperature. 7. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 4, dans lequel les moyens pour refroidir (21) mettent en oeuvre un cycle de réfrigération Joule-Thomson.  The nuclear magnetic logging instrument of claim 4, wherein the cooling means (21) employs a Joule-Thomson refrigeration cycle. 8. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 6, dans lequel le matériau supraconducteur à haute température est essentiellementThe nuclear magnetic logging instrument of claim 6, wherein the high temperature superconducting material is substantially constitué d'une pérovskite oxygéno-déficiente.  consisting of a perovskite oxygen deficient. 9. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 8, dans lequel le matériau supraconducteur à haute température est essentiellement  The nuclear magnetic logging instrument of claim 8, wherein the high temperature superconducting material is substantially constitué de YBa2Cu307.consisting of YBa2Cu307. 10. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 3, comportant en outre une paire de bobines détectrices supraconductrices (51,52) de gradiomètre axial couplées en flux au SQUID, l'une (51) de ces bobines étant disposée à l'intérieur des moyens générateurs de champ magnétique (12) et l'autre bobine (52) étant disposée à  The nuclear magnetic logging instrument of claim 3, further comprising a pair of axial gradiometer superconducting detecting coils (51, 52) flux-coupled to the SQUID, one (51) of which is arranged to inside the magnetic field generating means (12) and the other coil (52) being arranged at l'extérieur des moyens générateurs de champ magnétique (12).  the outside of the magnetic field generating means (12). 11. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 10, comportant en outre un blindage  The nuclear magnetic logging tool of claim 10, further comprising a shield supraconducteur disposé autour du SQUID.  superconductor arranged around the SQUID. 12. L'instrument dediahraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 4, dans lequel le SQUID '(20) et les moyens pour refroidir (21) sont montés, au voisinage l'un de  12. The nuclear magnetic dyadography instrument of claim 4, wherein the SQUID '(20) and the cooling means (21) are mounted adjacent one of l'autre, sur un substrat (30) thermiquement conducteur.  the other, on a thermally conductive substrate (30). 13. L'instrument de diagraphie par magnétisme nucléaire de la revendication 12, dans lequel le substrat (30) est en  The nuclear magnetic logging instrument of claim 12, wherein the substrate (30) is in 23 262297723 2622977 SrTiO3. 15. Un procédé de diagraphie par magnétisme nucléaire, caractérisé par les étapes suivantes: - production d'un champ magnétique dans un trou de sonde, - suppression de ce champ magnétique, puis - détection, de façon essentiellement simultanée, des champs magnétiques sinusoïdaux et à variation lente résultant de la précession des noyaux mobiles autour du  SrTiO3. 15. A method of nuclear magnetic logging, characterized by the following steps: - production of a magnetic field in a borehole, - removal of this magnetic field, then - detection, essentially simultaneously, of the sinusoidal magnetic fields and with slow variation resulting from the precession of the mobile nuclei around the champ magnétique terrestre.Earth's magnetic field.
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