Brevet FR2905471A1 — publié le 20080307

Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées intégrant des moyens d'asservissement locaux de moyens de contrôle de navigation des antennes. Le domaine de l'invention est celui de l'acquisition de données sismiques. Plus précisément, l'invention concerne les équipements pour l'analyse de fonds marins. L'invention concerne en particulier l'industrie de la prospection pétrolière par méthode sismique, mais peut s'appliquer à tout domaine mettant en oeuvre un réseau d'acquisition de données sismiques en milieu marin. Dans le domaine de l'invention, les opérations d'acquisition, sur le terrain, de données géophysiques, mettent classiquement en oeuvre des réseaux de capteurs (désignés par les termes hydrophones pour ce qui concerne l'acquisition de données en milieu marin). Pour recueillir les données géophysiques en milieu marin, on active une ou plusieurs sources sismiques immergées pour propager des trains d'ondes sismiques omnidirectionnelles. Actuellement, les sources mises en oeuvre pour la réalisation d'études sismiques sont des canons à air. Les trains d'ondes générés sont captés par les hydrophones mentionnés précédemment, ceux-ci étant répartis le long de câbles pour former des antennes acoustiques linéaires couramment désignées par le terme streamer . Classiquement, l'acquisition des données sismiques en milieu est réalisée à l'aide d'une série de streamers remorqués par un navire. Chaque streamer peut intégrer une bouée de tête et une bouée de queue auxquelles sont associés des moyens de positionnement global par satellite en vue de localiser précisément chaque streamer. Cette localisation des streamers est importante, notamment pour : suivre la position des hydrophones pour obtenir une précision satisfaisante de l'image du fond marin ; - détecter les mouvements des streamers entre eux ; 2905471 2 - suivre la navigation des streamers, en particulier en situation de contournement d'un obstacle tel qu'une barge pétrolière. On note que les streamers sont constitués par un assemblage de sections présentant généralement une longueur d'environ 150 mètres, les streamers 5 pouvant présenter une longueur totale de plusieurs kilomètres (classiquement 6 à 7 kilomètres). En pratique, on cherche à réaliser l'analyse d'un fond marin avec un minimum de passages du navire sur la zone concernée. Pour cela, on augmente tant que faire se peut la largeur du réseau de capteurs, ce qui implique de mettre 10 en oeuvre un nombre important de streamers. Le problème de la localisation des streamers est donc particulièrement sensible compte-tenu de leur longueur et de leur nombre. En effet, les streamers sont soumis à différentes contraintes externes de nature et d'importance variables, tels que le vent, les vagues, les courants... 15 Ces contraintes entraînent régulièrement des déplacements relatifs des streamers, au risque que ceux-ci s'emmêlent, ce qui peut occasionner des détériorations plus ou moins conséquentes des streamers. Actuellement, une solution pour tenter de maîtriser les positions respectives des streamers réside dans la mise en oeuvre de dispositifs de contrôle 20 de la navigation (couramment désignés par le terme avion ou birds ) tels que ceux décrits par le document de brevet publié sous le numéro FR-2 870 509. Ces dispositifs comprennent un corps muni d'ailes pivotantes permettant de modifier latéralement la position des streamers. De plus, les birds peuvent être équipés de capteurs de pression pour 25 détecter les variations de profondeur et ramener le streamer à une profondeur prédéterminée. Par ailleurs, l'ensemble des birds est piloté par un système centralisé tel que celui décrit par le document de brevet publié sous le numéro WO-02/103393. 2905471 3 Selon cette technique, des contrôleurs actifs (transducteurs acoustiques, dispositifs GPS...) sont régulièrement répartis le long des streamer et les signaux fournis par ces contrôleurs sont transmis à un contrôleur maître présent sur le navire d'études. 5 Le contrôleur maître centralise et traite les données en vue de les comparer à une configuration déterminée. En fonction du résultat de cette comparaison, le contrôleur maître renvoie des consignes aux birds répartis le long des streamers en vue de modifier les positions de ceux-ci. Cette technique implique, du fait du traitement centralisé des données, 10 plusieurs inconvénients parmi lesquels : - les données traitées sont multiples et nécessitent des moyens de traitement (contrôleur maître) très performants et donc coûteux ; les temps de récupération et de traitement des données ainsi 15 que les temps d'acheminement des consignes peuvent entraîner des retards en temps réel entre la position détectée et la position réelle au moment du retour de consigne ; - dans le cas d'une défaillance du contrôleur maître, il n'est plus possible d'exercer un quelconque contrôle de la position 20 des streamers. L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une technique de localisation et de positionnement de streamers qui soit plus efficace que les 25 techniques connues de l'art antérieur. En ce sens, l'invention a notamment pour objectif de fournir une telle technique qui soit notablement plus réactive entre la détection d'une position de streamer et l'exécution effective d'une consigne de positionnement de streamer. 2905471 4 L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique qui implique la mise en oeuvre de moyens de traitement des données moins complexes et/ou moins coûteux que ceux de l'art antérieur. L'invention a aussi pour objectif de fournir une telle technique qui 5 permette de poursuivre le positionnement de certains streamer en cas de défaillance locale du système. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées, lesdites antennes 10 linéaires présentant chacune des moyens de mesure de distance d'au moins une antenne linéaire adjacente, des moyens de contrôle de navigation répartis sur la longueur desdites antennes linéaires étant associés à chaque antenne linéaire pour agir au moins latéralement sur la position (lesdites antennes linéaires, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque antenne linéaire, des moyens 15 d'asservissement desdits moyens de contrôle répartis sur la longueur desdites antennes linéaires et destinés à communiquer localement avec lesdits moyens de mesure de distance en vue de recueillir et traiter des données fournies par lesdits moyens de mesure de distance et commander, en fonction desdites données, lesdits moyens de contrôle. 20 Ainsi, grâce à l'invention, on obtient un système de localisation et de positionnement d'antennes linéaires remorquées (streamers) notablement plus réactif que les techniques de l'art antérieur. En effet, la répartition des moyens d'asservissement le long des streamers permet de placer ces moyens directement au voisinage des moyens de mesure de 25 distance et des moyens de contrôle de navigation. On limite ainsi considérablement les temps de cheminement des données entre les moyens de mesure de distance et les moyens d'asservissement, ainsi que les temps de cheminement des consignes entre les moyens d'asservissement et les moyens de mesure de distance. 2905471 5 En d'autres termes, la position détectée d'un streamer est la même que celle du streamer au moment où la consigne envoyée aux moyens de contrôle est exécutée, ce qui assure un positionnement fiable des streamers. En outre, l'exploitation de données est assurée par une pluralité de 5 moyens d'asservissement répartis le long des streamers, ce qui permet : d'éviter la mise en oeuvre de moyens de traitement centralisés lourds et coûteux sur le navire remorqueur ; de continuer à exercer un contrôle de certains streamers même en cas de défaillance d'un ou de plusieurs des moyens 10 d'asservissement. Selon une solution préférée, lesdits moyens de mesure de distance utilisent un système de mesure acoustique, ladite mesure acoustique étant préférentiellement bidirectionnelle. Selon un mode de réalisation préféré, lesdits moyens de mesure de 15 distance comprennent une pluralité de transducteurs de signaux acoustiques, lesdits transducteurs acoustiques étant préférentiellement conçus pour émettre et recevoir des signaux acoustiques. De cette façon, on limite le nombre de composants présents le long des streamers, ceci avec une technologie relativement peu coûteuse. 20 Selon une caractéristique avantageuse, lesdites antennes linéaires comprennent chacune une pluralité de sections dont certaines sont reliées entre elles par des éléments de liaison incluant lesdits moyens d'asservissement. Dans ce cas, lesdits éléments de liaison portent avantageusement lesdits moyens de contrôle. 25 On note que la densité des moyens d'asservissement au sein du réseau de streamers est préférentiellement la même que celle des éléments de liaison. Avantageusement, le système cornprend des moyens de mesure de profondeur de différents points desdites antennes linéaires et des moyens de traitement de données fournies par lesdits moyens de mesure de profondeur en 2905471 6 vue de projeter dans un plan sensiblement horizontal lesdites données fournies par lesdits moyens de mesure de distance. Dans ce cas, lesdits moyens de mesure de profondeur sont avantageusement intégrés auxdits éléments de liaison. 5 Selon une autre caractéristique, le système comprend des moyens de synchronisation desdits moyens de mesure de distance. En outre le système comprend des moyens de mesure de cap afin d'optimiser la localisation et le positionnement de l'ensemble des streamers. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus 10 clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un réseau de streamers dans une configuration en lignes droites ; 15 - la figure 2 illustre schématiquement un réseau de streamers dans une configuration en virage. Tel qu'indiqué précédemment, le principe de l'invention réside dans le fait de répartir au sein du réseau de streamers, des moyens de traitement des données fournies par les moyens de mesure de distances entre les streamers, ceci 20 en vue de corriger les positions des streamers par l'intermédiaire de moyens de contrôle de leur navigation. Dans la description ci-après, le terme streamer désigne une antenne acoustique linéaire remorquée. La figure 1 illustre un réseau de streamers dans une configuration selon 25 laquelle ils naviguent parallèlement les uns par rapport aux autres en ligne droite. Chaque streamer comprend, de façon régulièrement répartie (par exemple tous les 300 mètres (ou toutes les 2 sections)) des moyens de mesure de distance T et des moyens de contrôle de la navigation B, ces derniers étant selon le présent mode de réalisation des birds tels que par exemple, ceux décrits par le 30 document de brevet publié sous le numéro FR-2 870 509. 2905471 7 Les moyens de mesure de distance utilisent un système de mesure acoustique. Cette mesure acoustique est bidirectionnelle. Selon le présent mode de réalisation, les moyens de mesure sont des transducteurs acoustiques qui communiquent entre eux de telle sorte que les 5 transducteurs Tn-1, m-1 ; Tn-1,m ; Tn-1,m+l d'un streamer n-1 et les transducteurs Tn+l, m-1 ; Tn+l,m ; Tn+l, m+l d'un streamer n+l émettent chacun un signal à différents instants dans le temps reçu par le transducteur Tn, m d'un streamer n. Pour cela, chaque transducteur comprend des moyens d'émission et des 10 moyens de réception d'un signal acoustique. La mesure de distance entre les équipements s'effectue par n'importe quel moyen de mesure acoustique connue de l'homme de l'art. La mesure des positions des capteurs les uns par rapport aux autres est ainsi effectuée de proche en proche, de façon synchronisée, cela sur l'ensemble 15 du réseau de streamers. On note que le système peut prévoir la désignation d'un streamer de référence par rapport auquel les autres streamers sont repositionnés à intervalles réguliers. Par ailleurs, dans le cas d'une synchronisation des différents composants 20 du système, cette synchronisation peut être assurée par un contrôleur embarqué sur le navire remorqueur. Plus précisément, un ordre de synchronisation est envoyé à tous les transducteurs T, cet ordre pouvant consister en un ordre d'émission, un ordre de réception ou un ordre d'inactivité. 25 Les mesures de distances sont effectuées pour les transducteurs concernés, les données correspondantes étant stockées par les transducteurs ayant reçu un ordre de réception. Le cycle est répété avec d'autres transducteurs jusqu'à ce que l'ensemble des positions des transducteurs soit cartographié. 2905471 8 Selon le principe de l'invention, chaque streamer porte également des moyens d'asservissement A répartis sur la longueur du streamer et placés au voisinage d'un bird de telle sorte que les moyens d'asservissement An,m-1 ; An,m ; An, m+l d'un streamer A communiquent localement respectivement 5 avec les birds Bn, m-1 ; Bn,m ; Bn,m+l du même streamer, ceci après traitement des données transmises par le réseau de transducteurs voisins. On comprend que selon l'invention, les transducteurs T communiquent entre eux de façon à déterminer leurs positions respectives, puis émettent les données relatives à leur position aux moyens d'asservissement A leur 10 correspondant localement (An,m+1 pour le transducteur Tn,m+1 ; An,m pour Tn,m ; ...), ces derniers émettant une consigne au bird correspondant (Bn,m+1 pour le moyen d'asservissement An,m+1 ; Bn,m pour An,m ; ...). De cette façon, les streamers peuvent être maintenus à une distance souhaitée les uns par rapport aux autres, les moyens d'asservissement A étant 15 configurés pour maintenir cette distance dans une configuration en ligne droite comme celle présentée en figure 1 aussi bien que dans une configuration en virage comme celle présentée en figure 2. En pratique, on cherche à maintenir un écartement d'environ 25 mètres entre les streamers. 20 On note que les streamers sont constitués par l'assemblage de sections 1 dont certaines de ces sections sont reliées entre elles par des éléments de liaison 2. Selon une solution préférée, chaque élément de liaison intègre une électronique embarquée comprenant des moyens d'asservissement A, et porte un 25 bird B. En outre, des transducteurs T sont montés sur les sections au voisinage de chaque élément de liaison (ceux-ci pouvant de façon similaire être intégrés directement aux éléments de liaison selon une variante envisageable). 2905471 9 Selon un mode de réalisation préféré, les éléments de liaison intègrent des capteurs de pression de façon à mesurer la profondeur du streamer à l'endroit du bird considéré. Les données correspondantes aux profondeurs sont transmises à des 5 moyens de traitement portés par les streamers, ces moyens de traitement permettant, par un algorithme approprié, de réaliser une projection de la position des transducteurs clans un plan horizontal. Selon un mode de réalisation préféré, ces moyens de traitement des données correspondantes aux profondeurs, sont intégrés à l'électronique 10 embarquée des éléments de liaison. En outre, les éléments de liaison portent chacun (ou seulement certains d'entre eux) un compas permettant d'acquérir des informations de cap. Ces informations, combinées à celles relatives aux positions des transducteurs, peuvent permettre d'optimiser le repositionnement des streamers en détectant la 15 configuration des streamers entre eux (en ligne droite ou en virage). 20 REVENDICATIONS 1. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées, lesdites antennes linéaires présentant chacune des moyens de mesure de distance (T) d'au moins une antenne linéaire adjacente, des moyens de contrôle de navigation (B) répartis sur la longueur desdites antennes linéaires étant associés à chaque antenne linéaire pour agir au moins latéralement sur la position desdites antennes linéaires, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque antenne linéaire, des moyens d'asservissement (A) desdits moyens de contrôle (B) répartis sur la longueur desdites antennes linéaires et destinés à communiquer localement avec lesdits moyens de mesure de distance en vue de recueillir et traiter des données fournies par lesdits moyens de mesure de distance (T) et commander, en fonction desdites données, lesdits moyens de contrôle (B). 2. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de distance (T) utilisent un système de mesure acoustique. 3. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite mesure acoustique est bidirectionnelle. 4. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure sont conçus pour émettre et recevoir des signaux acoustiques. 5. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites antennes linéaires comprennent chacune une pluralité de sections dont certaines sont reliées entre elles par des éléments de liaison incluant lesdits moyens d'asservissement. 2905471 11 6. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits éléments de liaison portent les moyens de contrôle (B). 7. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques 5 linéaires remorquées selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de profondeur de différents points desdites antennes linéaires et des moyens de traitement de données fournies par lesdits moyens de mesure de profondeur en vue de projeter dans un plan sensiblement horizontal lesdites données fournies par lesdits moyens de mesure 10 de distance (T). 8. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de profondeur sont intégrés auxdits éléments de liaison. 9. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques 15 linéaires remorquées selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que lesdits éléments de liaison portent des moyens d'acquisition d'informations de cap. 10. Système de localisation et de positionnement d'antennes acoustiques linéaires remorquées selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé 20 en ce qu'il comprend des moyens de synchronisation desdits moyens de mesure de distance (T).