Brevet FR2509053A1 — publié le 19830107

L'invention a pour objet un dispositif de détection d'entrée d'eau à l'intérieur d'une flûte sismique. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif pour la détection des liaisons électriques parasites établies entre les fils conducteurs contenus dans les différents tronçons d'une flûte sismique par de l'eau pénétrant dans celle-ci, à cause d'un défaut d'étanchéité. Les méthodes de prospection sismique marine comportent généra- lement l'émission d'ondes acoustiques dans l'eau, la réception des échos de ces ondes sismiques sur les différents réflecteurs ou miroirs des ter- rains immergés et leur enregistrement La réception des échos est effec- tuée par les récepteurs d'une flûte sismique de grande longueur constituée d'une pluralité de tronçons de flûte interconnectés Chacun des tronçons de flûte comporte une gaine tubulaire étanche terminée à chaque extrémité par un dispositif de raccordement Chaque tronçon de flûte ou certains d'entre eux comportent une pluralité de récepteurs d'ondes sismiques (hydrophones) ou de groupes de récepteurs interconnectés électriquement, disposés à intervalles réguliers à l'intérieur de la gaine Des fils conducteurs relient les hydrophones ou les groupes d'hydrophones à des connecteurs électriques disposés dans chaque dispositif de raccordement. Les différents groupements d'hydrophones de la flûte sismique peuvent être connectés directement à un système d'enregistrement disposé sur un navire tracteur ou, pour les flûtes sismiques plus récentes à des dispo- sitifs locaux d'acquisition de données constitués d'ensembles électroni ques adaptés à collecter les signaux reçus par un certain nombre de ré- cepteurs de signaux sismiques et à les transmettre séquentiellement au système d'enregistrement Ces dispositifs locaux d'acquisition sont in- clus dans les tronçons de flûte sismique contenant les récepteurs sismiques ou dans des tronçons particuliers intercalés entre les tronçons conte- nant les récepteurs sismiques Un dispositif d'acquisition de ce type est décrit par exemple dans la demande de brevet français N O EN 79/30 287. Les différents tronçons de flûte sont remplis d'un liquide électriquement isolant Si, pour une raison quelconque, l'étanchéité de la gaine n'est plus parfaitement assurée, l'eau pénétrant à l'intérieur peut établir des liaisons électriques parasites entre les conducteurs transmettant les signaux sismiques De plus, lorsque la flûte sismique comporte une pluralité de dispositifs locaux d'acquisition de données sismiques alimentés en courant depuis le navire par des lignes d'alimen- tation, l'eau peut établir des liaisons électriques entre ces lignes et les conducteurs affectés à la transmission de données sismiques, ce qui peut avoir pour effet d'endommager l'appareillage électronique constituant les dispositifs d'acquisition de données. Un procédé connu permettant de détecter une éventuelle entrée d'eau à l'intérieur d'une section de flûte sismique consiste à disposer à l'intérieur de la section deux conducteurs électriques parallèles dont la gaine isolante est percée de trous à intervalles réguliers et à connec- ter ces conducteurs à une source de courant L'eau ayant pénétré à l'in- térieur du tronçon de flûte établit des dérivations de courant entre les trous ménagés dans les gaines isolantes, faisant ainsi varier la tension électrique entre les deux conducteurs Les variations éventuelles de cette tension électrique sont transmises en permanence ou par intermittence à un dispositif de surveillance disposé sur le navire tracteur. Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté à la détection des liaisons électriques parasites établies par l'eau pé- nétrant dans une flûte sismique, par suite d'un défaut d'étanchéité, en- tre les lignes d'alimentation en électricité de dispositifs électroniques d'acquisition, installés dans la flûte pour collecter les signaux sismiques engendrés pr des ensembles de récepteurs répartis à l'intérieur de la flûte, et les lignes de transmission des signaux sismiques reliant les dispositifs d'acquisition de signaux aux récepteurs d'une part et à un ensemble de commande et d'enregistrement disposé sur le navire tractant la flûte sismique en immersion d'autre part, les lignes d'alimentation étant connectées à une première borne d'un générateur de courant élec- trique et comportant, ainsi que les lignes de transmission, une plurali- té de tronçons raccordés par des connecteurs électriques. Le dispositif est remarquable en ce qu'il comporte une plura- lité d'ensembles de détection constitués chacun d'un élément de circuit fermé entourant l'ensemble des lignes d'alimentation reliées à chaque connecteur et des moyens pour engendrer des tensions en réponse aux ten- sions électriques parasites apparaissant entre chaque élément de circuit fermé et une ligne conductrice de retour reliée à la borne négative d'un générateur de tension continue, la borne positive de celui-ci étant con- nectée aux lignes d'alimentation. L'eau pénétrant à l'intérieur des tronçons de flûte sismique a, en général, peu d'effets parasites sur les différents récepteurs sis- miques et les lignes de transmission et d'alimentation qui y sont contenus, car ils sont protégés par des gaines étanches Par contre, les connecteurs sont moins bien protégés et les infiltrations d'eau à l'intérieur peuvent provoquer des courts-circuits entre les broches, particulièrement domma- geables pour l'appareillage électronique. La combinaison de l'élément de circuit fermé séparant les li- gnes d'alimentation des autres lignes de transmission fixées également à chaque connecteur et des moyens pour engendrer les tensions auxiliaires permet de détecter aussitôt les liaisons conductrices anormales entre l'alimentation et les entrées ou sorties des dispositifs locaux d'acquisi- tion. Les moyens pour engendrer les tensions auxiliaires comportent avantageusement des éléments opto-électroniques, dont les-étages d'entrée sont isolés électriquement des circuits de chacun des dispositifs d'acqui- sition, ce qui permet éventuellement de rendre indépendantes les alimen- tations électriques de ceux-ci. Si, de plus, la ligne conductrice de retour est commune à tous les ensembles de détection et est connectée à la seconde borne du généra teur de tension positive par l'intermédiaire d'une résistance électrique, on disposera, en mesurant la tension électrique aux bornes de celle-ci, d'un signal indicatif d'un court-circuit sur les lignes, le lieu précis o il se produit étant localisé par la tension auxiliaire fournie par l'unides éléments opto-électroniques. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lec- ture de la description d'un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, décrit à titre d'exemple non limitatif, et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente le schéma de raccordement d'un tronçon de flûte sismique à un tronçon particulier contenant un dispositif local d'ac- quisition de données sismiques; la figure 2 représente schématiquement une-vue en coupe longitudinale d'un système de raccordement de l'extrémité d'un tronçon de flûte sis- mique à l'extrémité d'un tronçon particulier contenant un dispositif d'acquisition de données, ce tronçon particulier étant constitué par un boîtier tubulaire; la fizure 3 représente schématiquement en coune longitudinale des éléments de l'ensemble de connexion électrique disposé dans le système de raccordement et permettant de connecter électriquement les conduc- teurs d'un tronçon de flûte sismique aux différentes entrées ou sorties du dispositif d'acquisition de données; la figure 4 représente schématiquement en vue transversale la disposi- tion du circuit fermé entourant l'ensemble des lignes d'alimentation reliées à chaque ensemble de connexion électrique; et la figure 5 représente schématiquement les circuits associés à un élé- ment de circuit fermé pour la détection des liaisons électriques para- sites. Le tronçon de flûte sismique 1 représenté à la figure 1 se raccorde à une au moins de ses extrémités avec un dispositif local d'ac- quisition de données sismiques 2 contenu dans un boîtier tubulaire 3 par un système de raccordement 4 décrit plus en détail à la figure 2 A ce dispositif d'acquisition 2 est connecté un faisceau 12 constitué d'une part des fils conducteurs 5 provenant d'une partie au moins des récepteurs d'ondes 6 disposés dans le tronçon de flûte 1 à intervalles réguliers, et d'autre part d'une pluralité de fils conducteurs 7 provenant des autres dispositifs d'acquisition répartis le long de la flûte sismique et utili- sés pour leur alimentation électrique ou pour la transmission des données sismiques. Le système de raccordement représenté en coupe à la figure 2 permet l'interconnexion à la fois mécanique et électrique de la partie terminale de chaque tronçon de flûte sismique 1 à un dispositif local d'acquisition de données 2 La partie terminale de chaque tronçon compor- te un embout 8 sur lequel vient se raccorder la gaine 9 du tronçon 1 de la flûte, et un connecteur électrique femelle 10 comportant une pluralité d'alvéoles 11 (figure 3) Sur ce connecteur femelle est soudé un faisceau 12 de fils conducteurs constitués par les conducteurs 5 et 7 reliés (fi- gure 1) aux récepteurs sismiques installés dans le tronçon de flûte 1 et aux dispositifs d'acquisition de données disposés en-deçà ou au-delà dans la flûte sismique. Le boîtier tubulaire 3 contenant chaque dispositif d'acquisi- tion de données 2 est fermé par une bague 13 au voisinage de chacune de ses extrémités Au centre de chaque bague 13, est fixé un connecteur électrique mâle 14 comportant une partie annulaire 15 (figure 3) et une partie centrale constituée d'un disque de verre 16 o sont implantées des broches 17 adaptées à venir s'emboîter dans les alvéoles 11 du connec- teur 1 Du côté du connecteur 14 faisant face au dispositif d'acquisi- tion 2, est disposée une plaque 18 percée de trous (figure 2) adaptée à venir s'emboîter sur les broches 17. A la périphérie de la plaque 18 sont connectés des fils con- ducteurs 19 reliés aux différents éléments du dispositif d'acquisition 2 intérieur du boîtier 3 La plaque 18 est avantageusement constituée d'un circuit imprimé à couches multiples permettant d'établir facilement les connexions appropriées entre les fils conducteurs 19 et les diffé- rents trous de cette plaque, lesquels sont tapissés d'un revêtement con- ducteur Les connecteurs 10, 14 et la plaque 18 constituent un ensemble d'interconnexion électrique. Une bague filetée 20 est adaptée à venir se visser sur la par- tie terminale de chaque boîtier tubulaire 3 et à solidariser celui-ci à l'embout 8 du tronçon de flûte sismique correspondant Une pluralité de joints d'étanchéité 21, disposés à l'intérieur de rainures ménagées dans les différentes pièces de chaque système de raccordement, permettent d'i- soler l'intérieur de la flûte du milieu extérieur. Toutefois, si l'étanchéité s'avère défectueuse et que l'humidi- té pénètre à l'intérieur de l'un des systèmes de raccordement jusqu'aux connecteurs électriques 10, 14, 18, la détection d'éventuelles liaisons électriques parasites est réalisée par un ensemble de détection tel que décrit ci-après. Dans chaque ensemble d'interconnexion, les fils conducteurs 22 du faisceau 12, utilisés pour l'alimentation électrique du dispositif électronique d'acquisition 2, sont regroupés sur des broches voisines. Ces broches viennent s'emboîter sur un ensemble 23 de trous du circuit, imprimé à couches multiples constituant la plaque 18 et portent leurs revêtements conducteurs aux différents potentiels électriques d'alimen- tation On les sépare des autres broches par un élément de circuit fermé désigné par anneau de garde Cet élément de circuit est réalisé (figure 4) en interconnectant par une bande conductrice 24 gravée sur l'une des couches conductrices du circuit imprimé à couches multiples, les revête- ments conducteurs de trous situés à la périphérie de l'ensemble 23. Lorsque les éléments 10, 14, 18 de chaque ensemble d'inter- connexion sont emboîtés, les broches et les alvéoles correspondant aux fils d'alimentation 22 se trouvent ainsi séparées de celles o aboutis- sent les autres fils du faisceau 12 affectés à la transmission de don- nées, par l'élément de circuit fermé 24 Si l'humidité établit une liaison électrique parasite entre un des fils d'alimentation 22 et un des autres fils conducteurs du faisceau 12, l'élément de circuit fermé 24 est porté au potentiel de celle-ci. Selon le schéma de la figure 5, les éléments de circuit fermés (ou anneaux de garde) 24 établis autour des fils d'alimentation 22 dans les connecteurs électriques disposés aux deux extrémités de chaque bottier 3, sont interconnectés par un conducteur 25 et l'ensemble des lignes d'a- limentation électrique constituées en interconnectant électriquement les fils d'alimentation 22 des différents tronçons de flûte 1 et les boîtiers 3 est relié à un générateur de courant électrique 26 disposé par exemple sur un navire L'alimentation des différents bottiers de la flûte peut être effectuée en courant continu ou encore en courant alternatif Dans ce dernier cas, on connecte au générateur 26 le pôle positif d'une source de tension continue 27 Le pôle négatif de la source 27 est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 28 à une ligne conductrice 29 disposée sur toute la longueur de la flûte sismique A l'intérieur de chaque boî- tier 3, un élément de détection 30 est connecté entre le conducteur 25 reliant les éléments de circuit fermé 24 et la ligne conductrice 29 Cet élément de détection est de préférence un élément de couplage opto- électronique constitué de manière connue par un élément photo-émissif 31 associé à un élément photo-réceptif 32 L'élément photo-émissif 31 est alimenté par le courant électrique apparaissant éventuellement dans le conducteur 25 par suite d'une liaison électrique parasite créée par l'hu- midité En réponse à l'éclairement de l'élément photo-émissif 31, l'élé- ment photo-réceptif associé 32 engendre une tension électrique Va qui est transmise au navire par une des lignes de transmission partant de chaque boîtier 3, soit de manière continue soit de manière discontinue, lorsque les signaux transmis par le dispositif local d'acquisition 2 sont multi- plexés. Le dispositif de détection comporte en outre un indicateur de court-circuit adapté à mesurer la tension électrique apparaissant aux bornes de la résistance 28 intercalée sur la ligne conductrice 29 Cet indicateur comporte un amplificateur 33 adapté à amplifier la tension électrique aux bornes de la résistance 28, associé à un élément de signa- lisation approprié 34 Le signal engendré par ce dernier permet de détecter l'existence d'un court-circuit sur les lignes, la localisation précise de l'endroit o il se produit étant fournie par la tension auxiliaire engen- drée par l'élément de couplage opto-électronique concerné Les différents signaux engendrés par le dispositif de détection peuvent être associés pour commander l'interruption de l'alimentation électrique. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en remplaçant la ligne conductrice gravée sur le circuit imprimé à couches multiples 18 et constituant l'anneau de garde par tout autre moyen conducteur. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Dispositif pour détecter les liaisons électriques parasites établies par l'eau pénétrant dans une flûte sismique par suite d'un défaut d'étan- chéité, entre les lignes d'alimeptation en électricité de dispositifs électroniques d'acquisition de données sismiques ( 2) installés dans la flûte sismique pour collecter les signaux sismiques engendrés par des ensembles de récepteurs sismiques répartis à l'intérieur de la flûte sismique, et les lignes de transmission des signaux sismiques reliant les dispositifs d'acquisition de signaux sismiques aux récepteurs sismiques d'une part et à un ensemble de commande ou d'enregistrement disposé sur un véhicule tractant la flûte sismique d'autre part, lesdites lignes d'ali- mentation étant connectées à un générateur de courant et comportant, ainsi que les lignes de transmission, une pluralité de tronçons de ligne ( 22) raccordés par des ensembles de connexion électrique, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'ensembles de détection constitués chacun d'un élément de circuit entourant l'ensemble des lignes d'alimentation re- liées à chaque ensemble de connexion électrique et de moyens pour engendrer des tensions auxiliaires résultant des liaisons parasites apparaissant entre chaque élément de circuit fermé et une ligne conductrice de retour ( 29) re- liée à la borne négative d'un générateur ( 27) de tension continue, la borne positive de celui-ci étant connectée aux lignes d'alimentation. 2 Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour engendrer des tensions auxiliaires comportent des éléments opto-électroniques ( 30). 3 Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ligne conductrice de retour ( 29) est commune à tous les ensembles de détection et est connectée à la borne négative de la source de tension continue ( 27) par l'intermédiaire d'une résistance électrique ( 28) et en ce qu'il comporte également un indicateur de court-circuit ( 33, 34) mesu- rant la tension électrique apparaissant aux bornes de cette résistance. 4 Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif électronique d'acquisition de données sismiques ( 2) est disposé à l'intérieur d'un boîtier rigide ( 3) interposé entre deux troncons de flûte sismique successifs et reliés à ceux-ci par des systè- mes de raccordement pourvus chacun d'un ensemble de connexion électrique comportant au moins deux connecteurs ( 10 14) adaptés à interconnecter les lignes d'alimentation et de transmission de chaque tronçon de flûte et de chaque boîtier-rigide. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de circuit fermé entourant les lignes d'alimentation 22 reliées à chaque ensemble de connexion est constitué par un élément de liaison conducteur ( 24) gravé sur une des couches d'un circuit imprimé à couches multiples ( 18) adapté à venir s'emboîter sur l'un des connec- teurs ( 14). 6 Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les élé- ments opto-électroniques ( 30) comportent chacun un élément photo-émissif ( 31) connecté entre les éléments de circuit fermé et la ligne conductrice de retour, et un élément photo-réceptif ( 32)-connecté à des moyens de transmission des données au véhicule tracteur.