Brevet FR2958619A1 — publié le 20111014

L'irn L ion se ra e d' ne man _ "ral au domaine. du matériel et des iodes de géophysique marine. Plus spécialement, l'inve rapporte à des structures pour des flûtes marines qui pennon être déployées par déroulement depuis un treuil ou une bobine supporté par un navire. En recherche géophysique marine, un navire de recherche se déplace sur la surface d'une étendue d'eau telle qu'un lac ou l'océan. Le navire de recherche contient de manière typique un équipement de commande d'acquisition géophysique, qui comprend des dispositifs tels qu'une commande de navigation, une commande de source d'énergie sismique et/ou électromagnétique, et des dispositifs d'enregistrement de signal de capteur. L'équipement de commande d'acquisition de source amène une source d'énergie remorquée dans l'étendue d'eau, par le navire de recherche ou un autre navire, à fonctionner à des instants choisis. La source peut être de n'importe quel type bien connu dans le domaine de l'acquisition sismique, incluant des canons pneumatiques ou des canons à eau sismiques, des rangées de canons pneumatiques, des électrodes, des enroulements de fil, des magnétomètres, etc. Les flûtes, également appelées câbles de capteur, sont des structures en forme de câble allongées qui sont remorquées dans l'étendue d'eau par le navire de recherche ou par un autre navire. De manière typique, une pluralité de flûtes ramoiquee del_aièi navire de recherche avec les f]û tes la é. a1 r t les unes _ destin al, par la e n i pi_ lim de formation dans les formations res sous la su fond de l'eau Les capteurs géopé -le- sont de man ès typique ,ee -des intervalles ç: il rJ sur la Icn2ueur des flûtes. Les flûtes peu: 1 également comprendre des composants électroniques, du câbl électrique et peuvent cempeendre d'autres tops de capteurs. Les flûtes sont .agi, manière typique assemblées partir de sections, chaque section faisant approximativement 75 mettes de lcz Une flûte marine eempr .nd une en eut un la . .ûte. moins un ment renfort . Au moins un emene de ra ssement s' étend â l' eur de la rend un lne. Le au moins un élément et des éléments de charge disposés dans le as. Les élémen de e' -ge ont -ieure une rugosité de surface telles que, lors de la compression du gaz, les éléments de charge sont poissés en contact les uns avec les autres, en. amenant la flûte à deveni sensiblement rigide. D'autres aspects et avant de l'invention ressortiront de la description qui suit. La figure 1 montre une acquisition de données 10 géophysiques marines typique utilisant une flûte selon une forme de réalisation de l'invention. La figure 2 montre une vue en coupe d'une forme de réalisation d'un segment de flûte de l'art antérieur. La figure 3 montre des éléments de charge 15 suspendus dans du gaz dans un tube à la pression atmosphérique. La figure 4 montre les éléments de charge de la figure 3 quand le tube est exposé à une pression hydrostatique. 20 La figure 5 montre une flûte ayant des éléments de raidissement d'exemple selon l'invention. La figure 1 montre un exemple d'un système d'acquisition de données géophysiques marines tel qu'il est 25 utilisé de manière typique lors de l'acquisition de données géophysiques telles que des données sismiques ou des données électromagnétiques. préee esemple ùa être en se référant 1-Orna,gl CJUeS.. T'n r- 30 s - la rface d'une , endue ou o -ean afin de mener une echev __ Che géopt 5- que marin prévue det -tir enregistrer des gnaue liés la sue, à la composM Ion 1-1 21, 23 au fond peur ,-.~-r,inrendre un c' nre l ,- -S s de té d'une r:aniere g2~i souci prati '« rne d'or tt_ ,vent Le navire de recherche 14, ou un na-ire différent (noix représenté), peut remorquer une ou plusieurs sources d'énergie géophysique 18, par exemple des émetteurs électromagnétiques tels que des électrodes espacées le long 10 d'un câble isolé, ou des boucles de fil ou des enroulements à l'extrémité d'un tel câble. Le navire de recherche 14 ou un navire différent remorque au moins une flûte 10 à une profondeur choisie dans l'eau 12. La flûte 10 est reliée au navire 14 par un fil dans un câble 26. Une pluralité 15 d'éléments de capteur 24, ou des rangées de tels éléments de capteur, peuvent être disposées dans des emplacements espacés le long de la flûte 10. Les éléments de capteur 24 peuvent être formés en montant un capteur géophysique tel qu'une paire d'électrodes ou un magnétomètre, par exemple, 20 à l'intérieur d'un support de capteur respectif. Les supports de capteur seront davantage expliqués ci-dessous. Lors du fonctionnement, un équipement (non représenté séparément) dans le système d'enregistrement 16 amène la source 18 à fonctionner à des instants choisis. 25 Lorsqu'elle fonctionne, la source 18 produit de l'énergie par exemple, un champ électromagnétique, émane feue st .fers l'extérieur de la source 18. L's r ergie 19 place . le bas, traers l' erc le fond 30 foret Ions. 1 ocheus , ' , l n de sous. et passe, au dans 1 ê S t au ou p l ~_~ _ __ u r 's ond de être ,_ (th r . e ? Ogre eur 24. ,_ se 'e données et 5 en 16 de Smaî.lons rocs _SOS Sous I_a-.:-ire de OM-St tao: Zcment :igat appel, par la composition des formations rocheuses 21, 23, re proprio du sous-sol de la terre, es du tempe de déplacement de l'énergie 19 et -es caractéristiques de ' --rgie détectée telles que son amplitude et sa phase. avoir expliqué mode de fenetu. nnenent général d'une flûte marine géophysique un exempl d'un mode de réalisation d'une flûte de l'art antérieur va être expliqué en se référant à la figure 2. Le but de l'explication de la structure de flûte de l'art antérieur de la figure 2 est de montrer plus clairement les différences entre la construction de flûte de l'art antérieur et les exemples d'une flûte selon l'invention, qui seront expliqués ci-dessous en se référant â la figure 5. La figure 2 est une vue en coupe d'une partie (segment) 10A d'une flûte marine typique (10 dans la figure 1) . Une flûte telle que représentée dans la figure 1 peut s'étendre derrière le navire de recherche {14 dans la figure 1) sur plusieurs kilomètres, et est de manière typique composée d'une pluralité de segments de flûte 10A, comme cela est représenté dans la figure 2 reliés bout à bout derrière le navire (14 dans la figure 1). Le segment de flûte 10A peut faire environ 75 mètres de longueur totale. Une flûte telle que représentée en 10 dans la figure 1 peut ainsi être constituée en reliant bout à bout un no-1 choisi de ces segments 10A. Le oegm 10A comprend une ine 30, qui peut aompocer ur et mm. Dans egment 10A, chaque extrém t _ut inée par une La plaque de coup _eTmin emp gindre d éléme une sur la :le 36 qui e t l'extrémité de la gaine. 30, de fa:,:on à assurer une étanchéité contre la surface intérieure de la gaine 30 et saisir la plaque de couplage/termina son 3e sur la gaine 30 quand la gaine est finée dessus par -ide externe (non représenté-) Dans présent _.:empli, deux léments de renfort 42 sont reliés l'intérieur de chaque qu de couplage/terminaison 36 s'étendent sur la longueur du segment 10A. Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, les éléments de renfort 42 peuvent être fabriqués à partir d'une fibre tissée, par exemple à partir d'une corde de fibre composée d'une fibre vendue sous la dénomination commerciale VECTRAN, qui est une marque déposée de Hoechst Celanese Corp., New York, NY. Les éléments de renfort 42 transmettent une charge axiale sur la longueur du segment 10A. Quand un segment 10A est relié bout à bout à un autre segment (non représenté dans la figure 2), les plaques de couplage/terminaison correspondantes 36 sont reliées ensemble à l'aide de n'importe quel raccord approprié, de telle sorte que la force axiale est transmise par l'intermédiaire des plaques de couplage/terminaison 36 des éléments de renfort 42 dans un segment 10A à l'élément de renfort dans le segment adjacent. Les éléments de renfort 42 peuvent être de section globalement circulaire et sont f,és à un certain nombre d'entretoises de flottabilité 32 disposées dans la gaine 30. Les entretoises de flottabilité 32 sont re=liées aux él ment_ de rer for_ dan des erIr ents eus imen renfort par rapport au cent, ~ de abilité 32. Les e crétois %~e flot fahric de30 afin de pourvoir le segment de flûte 10A de p~ té once 'approximativement la méme densité globale que l'eau (12 dans la figure 1), de telle sorte que la flûte (IO dans la figure 1) flotte d'une manière essentiellement neutre dans l'eau dans la figure 1). Pour une raison pratique, les entretoises de flottabilité 32 procurent au segment 10A une densité globale très légèrement inférieure à celle de l'eau douce. Le segment de flûte 10A comprend un câble IO conducteur disposé de manière globalement centrale 40 qui peut comprendre une pluralité de conducteurs électriques isolés (non représentés séparément), et peut comprendre une ou plusieurs fibres optiques (non représentées). Le câble 40 conduit des signaux électriques et/ou optiques des 15 capteurs (non représentés dans la figure 2) au système d'enregistrement (16 dans la figure 1). Le câble 40 peut dans certaines réalisations également transporter de l'énergie électrique jusqu'à différents circuits de traitement de signal (non représentés séparément) disposés 20 dans un ou plusieurs segments 10A, ou disposés ailleurs le long de la flûte (10 dans la figure 1). La longueur du câble conducteur 40 à l'intérieur d'un segment de câble 10A est généralement plus longue que la longueur axiale du segment 10A sous le plus grand effort axial attendu sur le 25 segment 10A, de telle sorte que les conducteurs électriques et les fibres optiques dans le câble 40 (non représenté P.parément) ne subissent aucun effort axial substantiel la flûte 1C est remorquée és l'eau sr un navire. 30 par . connecteur apps pri cris cnajue l gue e, quand IOA s nt relie a été -d?e , d U û.1. 1 -L. sp lld -in Les -.duc rs et conducteurs ectriqdes iqu- aree le câble ordo _u_ 40 dan.: des segments adj.___ Ctains types capteurs peuvent à l'intérieur de euppor , rep dans la figure 2 d'une manière elia_ en 34. Dan: a tons choisies le long de fI2,te, un captcu géodésique de direction appelé « compass bird 44 peut titre fi. surface extérieure de la gaine 30. Le capteur « COMpaSS bird 44 comprend un capteur directionnel (non représenté séparément) destiné à déterminer l'orientation géographique (direction de boussole magnétique) du segment 10A à l'emplacement du capteur 44. Le capteur 44 peut comprendre un transducteur de signal électromagnétique 44A destiné à communiquer des signaux à un transducteur correspondant 44B à l'intérieur de la gaine 30 pour la communication le long du câble conducteur 40 jusqu'au système d'enregistrement (16 dans la figure 1). Des mesures de direction sont utilisées, comme cela est connu dans le domaine, afin de déduire la position des différents capteurs dans le segment 10A, et ainsi sur toute la longueur de la flûte (10 dans la figure 1). De manière typique, un capteur de type « compass bird est fixé sur la flûte (10 dans la figure 1) environ tous les 300 mètres (chaque quatre segments 10A). Un capteur de ce type est décrit dans le brevet des États-Unis numéro 4 481 611 délivré au nom de Burrage. Les supports de capteur 34 sont de manière typique moulés dans une matière plastique ~ï,1 et dense mieux pl teger les capte Ls cc-11're des dommages pendant T ément2 renfort 42 s'eut marli ,s sages etea-2t (non de 2 Si de - _t22hcL 2u." de ri adhésif da dans a rs sont al sés 10A. posés ensaulements configurés ur la io ente de champ magnétique du ctamp e etms mgnét , menant du sous-sol, ou bien les capo rs peuvent. Ptiw des nétomètres. Si des électrodes (figure 5) sont utilisées pour détectes ores Lsantes de champ électrique du champ électremagnée eue, les sont dispos .es de manière t 1-lue à l'extérieur de la gaine 30 et ont des raccoidemente électriques à travers la gaine 30 à l'intérieure la flûte. Ce dernier point sera expliqué en se référant à la figure 5. Dans la présente invention, la flûte comprend au moins un élément de raidissement. La figure 3 montre un exemple d'un des éléments de raidissement. Un tube 62 composé d'une matière flexible et compressible peut avoir du gaz 46 à l'intérieur. Le gaz 46 peut avoir des éléments de charge 50 en suspension dedans. Les éléments de charge 50 peuvent être sensiblement de forme sphérique, de forme ovoïde, ou avoir une forme similaire, et occuper une quantité de l'espace vide à l'intérieur du tube 62 telle que, quand le tube 62 est exposé à la pression hydrostatique externe dans l'eau (12 dans la figure 1), par exemple, quand la flûte est suspendue à une profondeur de fonctionnement choisie, le gaz 46 se comprime, en permettant aux éléments de charge 50 d'être poussés en contact les uns avec les autres. La surface externe de chacun des éléments de charge 50 doit être suffisamment ru7ueuse pour empêcher un mouvement relatif entre les éléments de charge en raison du frottemer+- land s.1 p en cont matières 50 sempremment- une ma'.iele ne . Les éléments de 1 à faible doris pour éviter de manière subs ant e un cent-et de entre ee c:d n'y on -astatique sur a pratiquement pas la flûte. Les élément (le charge 50 dertè ne ire la flûte à g nir sensiblement rigide quand la flue est exposée à la pression hydrostatique externe. Quand la pression hydrostatique est relâchée en diminuant la profondeur de la flûte, cependant, la flûte devient de nouveau flexible. La figure 4 montre les éléments de charge 50 poussés en contact les uns avec les autres quand la flûte est comprimée de manière hydrostatique. Dans un exemple d'une flûte, et en se référant à la figure 5, une flûte marine géophysique peut comprendre les composants décrits ci-dessus en se référant à la figure 2, incluant la gaine 30, les éléments de renfort 42, les entretoises de flottabilité 32 et les supports de capteur 34 disposés à l'intérieur de la gaine 30. Dans le présent exemple, deux éléments de raidissement peuvent être disposés à l'intérieur de la gaine 30 et s'étendre sur la longueur de la flûte. Les éléments de raidissement comprennent chacun un tube flexible et compressible 62 rempli de gaz 46 et d'éléments de charge 50 comme cela a été décrit ci-dessus en se référant aux figures 3 et 4. L'exemple représenté dans la figure 5 a les éléments de charge 50 dans le tube 62 dans chaque élément de 10 peu-se utiliser d'autres nombres d'é ,-,--mts de raidissement. Dans le présent mple, vide à l'intérieur de la gaine 30 ;eut être rempli avec du pétrole, du kérosène, ou de el uce une mu ~iêre de remplis age de vide BVF de flottabilité sous une forme analogue à du gel et durcissable. La matière de remplissage de vide BVF peut être un polymère à base d'uréthane synthétique durcissable. La matière de remplissage de vide BVF dans son état non durci est essentiellement sous forme liquide. Lors du durcissement, la matière de remplissage de vide BVF ne coule plus en tant que liquide, mais devient en fait sensiblement solide. Cependant, la matière de remplissage de vide BVF lors du durcissement conserve une certaine flexibilité à la contrainte de flexion, une élasticité substantielle, et transmet librement l'énergie électromagnétique aux capteurs électromagnétiques tels que des magnétomètres ou des boucles de fil 70 disposés dans certains supports de capteur 34. 11 faut comprendre que la matière de remplissage de vide BVF utilisée dans le présent exemple est seulement un exemple d'une substance analogue à du gel qui peut être utilisée pour remplir l'intérieur de la flûte. D'autres matières peuvent également être utilisées. Par exemple, le chauffage d'une substance choisie, telle qu'une matière thermoplastique, au-dessus de son point de fusion, et l'introduction de la matière plasticrue fondue l'intérieur de la q=uine 30, et lefroiuls:creut pe,ues émm emest l'invention. L'as: se p le, ire .- u'éle., 60B men secs -,ur p us 30 et *Iuem-: reliées à Leurs appropriés d- :s -le 4 , ou un circuit -st me: t ;nou peuêtre utilf eée