Brevet FR2768229A1 — publié le 19990312

L'invention concerne un dispositif formant source acoustique et un dispositif de mesure pour des relevés sismiques, ce dispositif étant destiné notamment à être utilisé dans une étendue d'eau, en particulier dans une eau peu profonde et dans une eau contenant une végétation dense ainsi que dans une eau couverte de glace. Des dispositifs formant sources acoustiques et des dispositifs de mesure, remorqués par un navire, sont connus par exemple d'après le brevet US N 5 144 588 et d'après le brevet US N 5 185 726, conformément auxquels des dispositifs remorqués peuvent être agencés de manière à se déplacer à une profondeur désirée, au moyen de bouées ou analogues. Des dispositifs connus formant sources acoustiques sont décrits dans le brevet US No 5 018 115. Les dispositifs de mesure peuvent être remorqués par les mêmes navires que celui remorquant les dispositifs formant sources acoustiques. Sinon les dispositifs de mesure peuvent être remorqués par un navire différent de celui qui remorque les dispositifs formant sources acoustiques. Les dispositifs connus formant sources acoustiques, qui sont appropriés pour être remorqués par un navire, sont compliqués et leur manipulation pendant le lancement et la récupération est difficile et requiert des dispositifs spéciaux. Les dispositifs connus ne sont pas appropriés pour être utilisés dans des eaux recouvertes par de la glace, étant donné qu'ils sont aisément bloqués entre les blocs de glace et de ce fait sont endommagés. Le brevet US 4 038 630 décrit un dispositif comportant des sources d'énergie situé dans un tube flexible et remorqué au moyen d'un fil. Les signaux et l'énergie sont transmis entre le navire et l'équipement situé dans le tube flexible à l'intérieur d'un câble séparé de transmission. L'agencement représenté n'est pas aisément modifié. Il est indiqué que l'agencement est flexible de telle sorte qu'il peut être retiré de l'eau sur des rouleaux de transfert pour être introduit dans un navire, mais aucune référence n'est faite à un stockage sur un tambour. La commande de profondeur de dispositifs remorquées dans l'eau par réglage de la flottabilité est connue d'après le brevet britannique GB 1 421 364 et d'après le brevet US N 4 745 583, qui utilisent des éléments ayant un volume qui varie en réponse à des variations de la quantité du fluide renfermé. Des dispositifs de ce type ne conviennent pas pour être enroulés sur un tambour. L'agencement d'un dispositif de relevé, c'est-à- dire les emplacements relatifs des différents composants fonctionnels du dispositif de relevé, doit être aisément modifiable pour s'adapter à différentes conditions de relevé. Le brevet US 4 631 711 décrit un agencement dans lequel, d'un côté d'un dispositif de relevé il est prévu un renfoncement destiné à loger de façon amovible une cartouche, ce qui permet de remplacer cette dernière. Il n'est pas facile de modifier la longueur du dispositif décrit dans le brevet US No 4 631 711. Pour de simples opérations d'apprentissage et de mesure, on connaît des dispositifs qui essentiellement ne comportent pas de parties saillantes, ce qu'on appelle des flûtes marines, comme cela est décrit dans le brevet US 4 641 288. Il n'est pas possible d'équiper un tel dispositif par exemple avec ce qu'on appelle des canons à air, qui requièrent un espace plus important que celui disponible dans une flûte marine classique. Un but de la présente invention est de fournir un dispositif formant source acoustique utilisable pour effectuer un relevé et dont la manipulation pendant le lancement et la récupération soit facile et simple et soit possible également dans des étendues d'eau contenant des blocs de glace ou une végétation dense. Etant donné qu'il est fréquemment nécessaire de modifier l'ensemble de l'équipement, il est préférable d'utiliser une structure modifiable. Un autre but est de fournir un dispositif de relevé possédant une petite section transversale permettant l'incorporation de tous les moyens et dispositifs nécessaires, toute en conservant une flexibilité suffisante de telle sorte qu'il est possible de ranger le dispositif enroulé sur un tambour. Un dispositif formant source acoustique selon l'invention comprend un certain nombre de modules structurels flexibles raccordés les uns aux autres par leurs extrémités et qui possèdent approximativement les mêmes dimensions en coupe transversale. Par conséquent les modules forment conjointement un ensemble analogue à un câble, dont la manipulation pendant le lancement et pendant la récupération est facile et rapide. Etant donné que les modules possèdent une coupe transversale extérieure fondamentalement uniforme, l'ensemble ne contient aucune section ou partie saillante formant discontinuité, qui pourrait être retenue par des objets dans l'eau, par exemple des blocs de glace ou de la végétation. Etant donné que les modules sont flexibles, le dispositif peut être enroulé sur un tambour de sorte qu'il n'est pas nécessaire de démonter l'ensemble pour le stockage. La structure modulaire permet de modifier la configuration de l'équipement en fonction d'exigences réelles de relevé. En outre, lorsque l'ensemble est enroulé sur un tambour, on peut aisément le retirer d'un navire pour le déposer à terre ou sur un autre navire. Dans un navire effectuant des relevés, l'invention fournit des possibilités améliorées d'arrangement des espaces requis et des fonctions requises. Un agencement de source acoustique selon l'invention peut être utilisé pour des relevés sismiques ou sismiques-acoustiques dans une étendue d'eau. Dans des conditions particulières, il peut être également utilisé dans d'autres domaines, comme par exemple sur des champs de neige. Le dispositif peut comporter ou être utilisé en liaison avec un compresseur à bord du navire de remorquage. Le compresseur est raccordé à l'extrémité de traction de l'ensemble en forme de câble et le dispositif comporte en outre des dispositifs pour diriger un gaz comprimé, tel que de l'air, depuis le compresseur à des dispositifs servant à produire des impulsions acoustiques. Tous les raccords et dispositifs nécessaires à cet effet sont bien protégés à l'intérieur de l'ensemble..Les dispositifs servant à produire des impulsions acoustiques peuvent inclure des moyens connus, comme par exemple des soupapes, pour évacuer un gaz comprimé à une pression très élevée, par exemple 2.107 Pa, dans l'étendue d'eau et de ce fait produire une impulsion de pression (acoustique) dans l'eau. La soupape d'un dispositif servant à produire des impulsions acoustiques peut posséder un temps de réponse (le temps nécessaire pour passer de l'état fermé à l'état complètement ouvert) d'environ 1 ms. Les dispositifs servant à produire des impulsions acoustiques peuvent inclure des moyens connus pour régler la durée des impulsions acoustiques, qui peut être de 10-80 ms, et l'intervalle entre des impulsions acoustiques, de façon typique 5-30 s. En fonction des exigences concernant le relevé, les soupapes peuvent être ouvertes simultanément ou bien peuvent être ouvertes successivement, avec un faible retard entre l'ouverture des soupapes successives. Le dispositif de relevé peut fonctionner en souplesse de la manière désirée pour produire des impulsions acoustiques et peut produire de façon répétée des impulsions acoustiques identiques. Un module pour produire des signaux acoustiques peut comporter une couche cellulaire flexible pour le contrôle de la flottabilité. Dans ce cas, le module comporte également des dispositifs, tels que des soupapes et des canalisations classiques, servant à remplir en partie ou en totalité la masse cellulaire avec un fluide provenant de l'environnement, de sorte que la flottabilité du module peut être commandée pour l'obtention et le maintien de la profondeur de fonctionnement désirés pendant le travail de relevé. La profondeur de flottement d'une entité semblable à un câble peut être commandée au moyen de son alimentation avec un gaz tel que de l'air et/ou en utilisant en outre des dispositifs de commande active et/ou passive de la profondeur de la construction connue, tels que des ailettes. L'utilisation de dispositifs de contrôle de la profondeur accélère le temps mis pour atteindre la profondeur de fonctionnement désirée et permet de maintenir aisément l'entité à la profondeur de fonctionnement désiré. Cependant, l'utilisation d'ailettes peut ne pas être appropriée dans des eaux recouvertes de glaces ou dans de la végétation. Des moyens de connexion disposés dans une zone bien protégée aux extrémités des modules fournissent une connexion automatique de l'énergie et des transmissions de signaux lorsque les modules sont connectés entre eux. De ce fait la modification, l'assemblage et le démontage du dispositif servant à effectuer des relevés peuvent être aisément réalisés. Si des câbles pour l'électricité nécessaire ou une autre énergie et des composants de renfort pour l'obtention d'une résistance adéquate à la traction sont intégrés dans chaque module, les modules peuvent être aisément réalisés selon une fabrication en grande série. De même le démontage, l'assemblage et la maintenance sont aisés et rapides dans ce cas. L'invention a trait également à un agencement interne du dispositif reproduisant le son (ce qu'on appelle un canon à air) et un ensemble semblable à un câble incluant un élément flexible et une soupape pour la commande d'écoulement du gaz à haute pression, tel que de l'air, et des ouvertures d'évacuation pour les gaz des dispositifs pour la commande de décharge. Les propriétés d'enroulement et de manipulation de ce type de dispositif sont bonnes. Pour l'isolation du dispositif servant à effectuer des relevés, vis- à-vis de l'influence de sources acoustiques indésirables, on peut produire une zone de bulles autour d'une partie désirée de l'entité de câble. Un tel dispositif de production de bulles est connu d'après le brevet US N 5 513 149. De façon plus spécifique, l'invention concerne un dispositif formant source acoustique destiné à être utilisé pour exécuter un relevé sismique, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de modules structurels flexibles raccordés bout-à-bout pour former une structure flexible allongée ayant une forme en coupe transversale et des dimensions extérieures, essentiellement uniformes et qui peuvent être rangés sur une unité d'enroulement et qui peuvent être déroulés de l'unité d'enroulement en un emplacement de relevé et sont réenroulés sur l'unité d'enroulement sans détachement des modules les uns des autres, et au moins l'un des modules flexibles contient un dispositif pour produire des impulsions acoustiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque module structurel flexible situé entre un desdits modules structures flexibles et une extrémité de traction de la structure flexible allongée inclut des moyens définissant un passage pour l'envoi de gaz comprimé à travers le module, ce qui a pour effet le gaz peut être envoyé au dispositif pour produire des impulsions acoustiques à partir d'une source de gaz comprimé raccordée à la structure flexible allongée, au niveau de l'extrémité de traction de cette dernière. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif servant à produire les impulsions acoustiques comprend des moyens pour commander la durée des impulsions acoustiques produites par le dispositif de manière à produire des impulsions acoustiques, des impulsions acoustiques successives étant séparées par un certain intervalle de temps. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit module comprend un corps cellulaire flexible et des moyens pour remplir sélectivement le corps avec de l'eau située alentour. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit module comprend un capot flexible tubulaire définissant une chambre et un corps cellulaire flexible situé à l'intérieur de la chambre, et des moyens pour déplacer et amener sélectivement de l'eau respectivement en provenance et en direction de la chambre pour commander la flottabilité dudit module. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte des moyens pour introduire d'une manière commandable un gaz dans la structure flexible allongée pour commander la profondeur de flottement de cette structure. Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure flexible allongée comprend des dispositifs de commande profondeur pour commander la profondeur de flottement de la structure flexible allongée. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque module structurel flexible comprend des éléments formant connecteurs situés à chaque extrémité servant à appliquer un signal ou une énergie à un autre module structurel flexible ou recevoir un signal ou une énergie de ce module, et les éléments formant connecteurs d'un premier module sont automatiquement connectés électriquement aux éléments formant connecteurs d'un second module lorsque les À. 8 premier et second modules sont raccordés mécaniquement entre eux. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif pour produire des impulsions acoustiques est contenu dans une unité de production de sons, qui est intégrée dans ledit module flexible. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque module possède un capot flexible. La figure 1 représente schématiquement un agencement conformément à l'invention, remorqué par un navire. La figure 2 représente une vue en élévation latérale d'une partie de l'unité remorquée de la figure 1. La figure 3 représente schématiquement une vue en élévation latérale d'un module à canon de l'unité de la figure 2. La figure 4 représente schématiquement une vue en élévation latérale d'un module flottant de l'unité de la figure 2. La figure 5 représente schématiquement une vue en élévation latérale d'un élément de raccordement entre deux modules à canon conformément à la figure 3. La figure 6 représente schématiquement l'élément de raccordement de la figure 5, dans l'état o le raccordement est réalisé. La figure 7 représente schématiquement une coupe longitudinale de l'élément de raccordement de la figure 5. La figure 8 représente schématiquement, partiellement en coupe, la partie d'extrémité du module à canon de la figure 3. La figure 9 représente schématiquement une coupe longitudinale de la partie formant soupape d'un module à canon. La figure 10 représente schématiquement une coupe d'une chambre flexible. La figure 11 représente schématiquement une vue en élévation latérale de l'extrémité arrière de l'agencement de la figure 2, avant le raccordement des éléments. Sur le dessin, le chiffre de référence 1 désigne un dispositif formant source acoustique et un dispositif de mesure pour des relevés sismiques. Un navire de remorquage 2 porte, dans un espace 4, un tambour 3 mû mécaniquement, auquel est raccordé une entité remorquée, ce qu'on appelle une ligne à canons 5. L'entité remorquée 5 peut être enroulée en partie ou en totalité sur le tambour. L'entité 5 comprend plusieurs modules raccordés entre eux bout-à-bout par des éléments de liaison 6. Les modules incluent les modules à canon 7 et des modules de flottement 11. La forme en coupe transversale extérieure et les dimensions extérieures des modules 7 et 11 et des éléments de liaison 6 sont fondamentalement uniformes, de sorte que la forme extérieure en coupe transversale et les dimensions extérieures de l'entité remorquée sont sensiblement uniformes sur toute leur longueur. Un élément de terminaison 8 est situé au niveau de l'extrémité arrière de l'entité 5. En référence à la figure 7, l'élément de liaison 6 comprend deux éléments en forme de cadres 14. Chaque élément en forme de cadre est monté sur un anneau de serrage en forme de manchon 13 comportant un taraudage. Les éléments en forme de cadres sont raccordés entre eux par exemple par des vis (ce qui n'est pas représenté). Les parties en forme de cadres 14 sont creuses et définissent un passage traversant l'élément de liaison. La partie principale d'un module à canon 7, représenté sur la figure 3, est un long élément flexible 9, qui possède également la fonction d'un élément flottant. La figure 10 représente la structure de l'élément flexible 9. Sur le côté extérieur, il est prévu un capot ou une chemise flexible 22, qui peut être renforcé par des fibres ou par des fils ou d'autres éléments structurels et, sur le côté intérieur de ces deux éléments, il est prévu une masse spongieuse cellulaire 23. Le passage à l'intérieur de l'élément flexible 9 est un tube central définissant un passage 24 ayant le rôle d'un conduit de transport du gaz. La longueur du module à canon 7 peut varier dans de larges mesures, par exemple à la limite de 1- 10 m et en général de 1-5 m. A chaque extrémité, le module à canon possède une partie d'extrémité 19. Un élément de raccordement 10, destiné à engrener avec l'élément de liaison 6, est fixé à la partie d'extrémité 19. La partie d'extrémité 19 possède un manchon tubulaire creux qui pénètre à l'intérieur de la chemise 22, et le tube central pénètre dans le manchon tubulaire creux. L'élément de liaison 10 comporte un corps de liaison principal possédant la même forme extérieure en coupe transversale et les mêmes dimensions extérieures que l'élément flexible 9 et que les trois éléments 15, 16 et 17 ayant un diamètre qui diminue progressivement. Le segment 15 est fileté extérieurement de manière à engrener avec le taraudage de la bague de serrage 13. Le segment 16 est pourvu de rainures qui logent des joints toriques établissant une étanchéité à l'eau avec la surface intérieure du cadre 14. Le segment le plus petit 17 est équipé de bandes formant connecteurs électriques 18. La partie d'extrémité 19 et l'élément de raccordement 10 définissent des renfoncements respectifs qui forment conjointement une cavité logeant une boite 20 du dispositif, qui contient des soupapes et d'autres dispositifs de commande (non représentés). Le tube central est raccordé à des soupapes et à des tubes dans la boîte du dispositif et peut être également raccordé à un régulateur de pression servant à envoyer un gaz comprimé à une pression, par exemple à 3.105 Pa, inférieure à celle délivrée par le tube central dans un but qui va être expliqué. Le corps principal de l'élément de raccordement 10 comprend des ouvertures 21 pour le gaz comprimé, situées dans sa circonférence. Un gaz comprimé à haute pression, par exemple de l'air à environ 2.107 Pa, est envoyé à une soupape formant canon à air, contenue dans le module de pistolet, et la soupape formant canon à air est ouverte et fermée d'une manière commandée. Lorsque la soupape formant canon à air s'ouvre, de l'air à haute pression s'échappe dans l'eau environnante en passant par les ouvertures 21 et crée une impulsion de pression. Des hydrophones, qui peuvent être incorporés dans les modules à canon, détectent des variations de la pression pendant l'intervalle entre les impulsions de pression. L'eau provenant de la masse environnante peut pénétrer dans l'espace annulaire situé entre le tube central et le capot 22 et du gaz comprimé envoyé par le régulateur de pression peut être introduit dans l'espace annulaire ou en être évacué, sous la commande de soupapes (non représentées). Cela permet de modifier la densité de la masse spongieuse 23 en modifiant son contenu en eau/gaz. Par conséquent, la flottabilité de l'élément flexible peut être réduite par évacuation du gaz à partir de l'espace annulaire, de sorte que de l'eau peut pénétrer dans l'espace, tandis que l'on peut augmenter la flottabilité en introduisant du gaz comprimés dans l'espace annulaire et refoulement d'eau à partir de cet espace. Un module flottant 11 conforme à la figure 4 est utilisé pour régler la flottabilité et modifier la configuration de l'entité remorquée 5. La structure du module flottant 11 est similaire, à un degré important, de la structure du module à canon 7 et possède à chaque extrémité un élément de raccordement 12 qui permet le raccordement du module flottant 11 en tant que partie de l'entité remorquée 5. Le module flottant il peut également posséder certaines fonctions similaires à l'élément de raccordement 10 du module à canon 7. L'élément *de raccordement 12 du module flottant il qui est similaire à l'élément de raccordement 10 du module à canon 7 hormis que le corps principal de l'élément de raccordement 12 n'est pas équipé d'ouvertures de refoulement. L'élément de terminaison 8 inclut une partie solidaire de raccordement similaire à l'élément de raccordement 12. Lorsque deux éléments de raccordement engrènent correctement avec l'élément de liaison 6, cet élément crée un joint étanche et robuste mécaniquement entre les modules. En particulier les joints toriques situés dans les gorges du segment 16 empêchent la pénétration d'eau en direction du segment 17. Lorsque les modules sont raccordés entre eux par l'élément de liaison 6, les bandes de raccordement 18 permettent l'envoi de signaux électriques de commande et d'une énergie d'actionnement au module à canon à partir du navire 2. En outre, ils permettent l'envoi d'air comprimé depuis le compresseur aux modules à canon et aux modules flottants. La figure 6 montre que le joint terminé de la figure 5 possède une forme extérieure uniforme. La partie formant joint est relativement courte par rapport à la longueur de l'élément flexible 9. La figure il illustre de quelle manière l'élément de terminaison 8 est raccordé à l'aide d'un élément formant joint 6 à l'extrémité de l'entité remorquée. De ce fait, on obtient une étanchéité d'extrémité à l'eau pour l'entité remorquée 5. Les dimensions extérieures de l'élément de terminaison 8 concordent avec les dimensions des modules 7 et il de l'entité remorquée 5. Etant donné que l'entité remorquée est flexible et possède une forme en coupe transversale extérieure uniforme et des dimensions uniformes sur toute sa longueur, elle peut être enroulée sur un tambour ayant un diamètre approprié, de préférence égal à 5-8 m, ce qui permet une manipulation relativement aisée de l'entité remorquée pendant le lancement et la récupération, et facilite également le transfert de l'entité, enroulée sur le tambour, en direction d'un autre navire. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation représentées, et au contraire on peut réaliser plusieurs variantes de réalisation de ces dernières dans le cadre de la présente invention. L'utilisation de la source selon l'invention consiste principalement à dérouler au moins une partie du dispositif I par exemple à partir d'un tambour 3 porté par un navire 2 pour immerger au moins partiellement la source acoustique et à produire des impulsions acoustiques de manière à permettre la mesure et le15 traitement des échos par un dispositif de mesure. REVENDICATIONS 1. Dispositif formant source acoustique destiné à être utilisé pour exécuter un relevé sismique, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de modules structurels flexibles (7, 11) raccordés bout-à- bout pour former une structure flexible allongée (5) ayant une forme en coupe transversale et des dimensions extérieures, essentiellement uniformes et qui peuvent être rangés sur une unité d'enroulement (3) et qui peuvent être déroulés de l'unité d'enroulement (3) en un emplacement de relevé et sont réenroulés sur l'unité d'enroulement sans détachement des modules les uns des autres, et qu'au moins l'un (7) des modules (7, 11) flexibles contient un dispositif (21) pour produire des impulsions acoustiques. 2. Dispositif formant source acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque module structurel flexible situé entre l'un desdits modules structures flexibles (7, 11) et une extrémité de traction de la structure flexible allongée (5) inclut des moyens définissant un passage (24) pour l'envoi de gaz comprimé à travers le module, ce qui a pour effet le gaz peut être envoyé au dispositif (21) pour produire des impulsions acoustiques à partir d'une source de gaz comprimé raccordée à la structure flexible allongée, au niveau de l'extrémité de traction de cette dernière. 3. Dispositif formant source acoustique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif (21) servant à produire les impulsions acoustiques comprend des moyens pour commander la durée des impulsions acoustiques produites par le dispositif de manière à produire des impulsions acoustiques, des impulsions acoustiques successives étant séparées par un certain intervalle de temps. 4. Dispositif formant source acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module (7) comprend un corps cellulaire flexible (9) et des moyens pour remplir selectivement le corps avec de l'eau située alentour. 5. Dispositif formant source acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module (7) comprend un capot flexible tubulaire (22) définissant une chambre et un corps cellulaire flexible (23) situé à l'intérieur de la chambre, et des moyens pour déplacer et amener sélectivement de l'eau respectivement en provenance et en direction de la chambre pour commander la flottabilité dudit module. 6. Dispositif formant source acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour introduire d'une manière commandable un gaz dans la structure flexible allongée (9) pour commander la profondeur de flottement de cette structure. 7. Dispositif formant source acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure flexible allongée (9) comprend des dispositifs de commande profondeur pour commander la profondeur de flottement de la structure flexible allongée. 8. Dispositif formant source acoustique selon la revendication 1, dans lequel chaque module structurel flexible (7) comprend des éléments formant connecteurs (10) situés à chaque extrémité servant à appliquer un signal ou une énergie à un autre module structurel flexible ou recevoir un signal ou une énergie de ce module, et que les éléments formant connecteurs (10) d'un premier module sont automatiquement connectés électriquement aux éléments formant connecteurs (10) d'un second module lorsque les premier et second modules sont raccordés mécaniquement entre eux. 9. Dispositif formant source acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (21) pour produire des impulsions acoustiques est contenu dans une unité de production de sons, qui est intégrée dans ledit module flexible. 10. Dispositif formant source acoustique selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque module possède un capot flexible. 11. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé. en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - immerger au moins partiellement la source ) acoustique - produire avec ladite source des impulsions acoustiques.