Brevet FR2959321A1 — publié le 20111028

L'invention au noua cadés et reeheae électi .=eane. i e marin.. Plus eialemer l'invention se rapporte à des fli e- arfines recherche él el agnéL que qui ,uent ei.tre électimq-ement reccndur afin d'avoir eepaceens et un décalage de r_ cep eu} sélectionnable. Une recherche marine électromagnétique à source commandée (CSEM} est une technique de recherche IO géophysique qui utilise de l'énergie électromagnétique {EM) pour identifier des possibles formations rocheuses porteuses d'hydrocarbure sous le fond d'une étendue d'eau telle qu'un lac ou l'océan. Dans une recherche marine CSEM typique, une source EM et un certain nombre 15 de capteurs EM sont disposés au niveau de ou près du fond d'une étendue d'eau. La source EM est de manière typique remorquée au-dessus d'une zone intéressante dans la subsurface de la terre, et les capteurs sont disposés au fond de l'eau au-dessus de la zone 20 intéressante afin d'obtenir des signaux liés à la distribution de résistivité électrique dans la zone de subsurface intéressante. Une telle recherche est réalisée pour une plage de positions de source EM et de capteur EM. La source EM émet un champ électrique 25 variant dans le temps ou un champ magnétique variant cana le tempe ou les deux, qui se propagent vers 1' eus rieur dans l'eau mer au -us et LoLra' sou- le for bas .. le Lee 1.n S _L e s ut' et 30 2ralu ou Aret d,_. for:1 '.e en eant an- nue et 35 tel une antenne er pou que api e ». du .rant de pro des char courant. Cette commu an par exemple, la de polarité, et l' inversion événement de en ma che ou peut être séquencée dans le de polarite d'arrêt. Cet temps, par exe marche, la intervalle de temps égal, cd dans 10 une série temporelle connue sous le nom de « séquence binaire pseudo aléatoire ». Un tel courant commuté est utilisé pour conduire ce que l'on appelle une recherche « CSEM transitoire ». L'énergie EM est rapidement atténuée dans 15 l'eau de mer conductrice, mais est moins atténuée dans des formations de subsurface moins conductrices et se propage plus efficacement. Si la fréquence de l'énergie EM est suffisamment basse, l'énergie EM peut se propager profondément dans les formations de 20 subsurface. L'énergie « fuit » des couches de subsurface résistives, par exemple, un réservoir rempli d'hydrocarbure, en retour vers le fond de l'eau. Quand l'espacement source-capteur (« décalage ») est comparable ou supérieur à la profondeur d'enterrement 25 de la couche résisoive (la profondeur au-dessous du fond de l'eau), l' reùiéchie par l couche meeistive domine l'é ale transmise. La recherche CSEfv -asede résistivité _sis entre (de 30 35 on d' élect -ode s augmen. rmaI 0,::e_lt _ une la s u~., configur de matériel de la position n_- le nœud de nmes:u: se trouve. L' inca emer lue le rappo t s i ana bruit dégrade avec l' augmentation da dûca laae , e t la seule manière d'améliorer ce rapport est de sémater les électrodes. Cependant, d'un point de vue de production, 10 ceci ajoute de la complexité à la conception de système et augmente le nombre de pièces de rechange, du fait que chaque configuration de matériel unique nécessite de la redondance. Une amélioration de cette conception relativement sommaire consiste à augmenter le nombre de 15 canaux à chaque nœud afin de couvrir plus de configurations d'électrode. L'inconvénient de cette mise en ouvre est cependant qu'une configuration avec N combinaisons de paires possibles exige N canaux à chaque nœud de mesure. Il continue à y avoir un besoin de configurations améliorées de flûte marine à capteur électromagnétique qui simplifient la construction et minimisent la production de pièces uniques pour le contrôle des coûts. Une flûte marine électromagnétique marine selon un aspect de l'invention comprend une pluralité d'électrodes dispos ec le long d'une dimension dinale de I_a flûte marine. Au [...min- ~~. module mort de g.~ zï st d, •de..':._ une le lc'>r': r = 1 t t ar mul .,riquement relie :. _.re #_ire en du trait-men t. 35 romagn ainsi modifie r une nec e sté du 20 25 30 un lectrode l par a éort à une u.tzomago 'a1_tag serrent, luralité de mo Jules de ement de sig nal disp osés dariu des positions l~rgltudinal s s lecticn~l le long de la flûte nain_ odule a.raut ~u ém utateur multipolaire sodé él~c` ~c? emeut relié entre tes paires sélectionnées d'électrodes. Avantageusement, chaque module de traitement de signal comporte une électrode disposée sur un extérieur du module de traitement de signal, et une sélection du commutateur multipolaire relie l'entrée de signal de ce module de traitement de signal entre l'électrode extérieure de module et une ligne de référence de potentiel commune s'étendant sur la longueur de la flûte marine, la ligne de référence comprenant une électrode en contact avec une étendue d'eau â une extrémité longitudinale arrière de la flûte marine. Un système de recherche électromagnétique 20 marine selon un autre aspect de l'invention comprend un navire de recherche et au moins une flûte marine de capteur remorquée par le navire de recherche. La flûte marine de capteur comprend une pluralité d'électrodes disposées le long d'une dimension longitudinale de la 25 flûte marine de capteur, au moins un module de traitement de signal disposé dans une position sélectionnée le long de la frite narine de capt:-ur, et un commutateur multipolaire - oc = au a1.1 m un module d traitùné: ~ ~gi_ai 1 30 outre m or. c I r r-rationnelle entre une sortie de _éeque module de sqqn,l et le navire de recherche. Avantageusement, le système col, e en outre au rlcins un êi,tteur rePorqué par le navire dans une étendue d' une source de courant électrique ou-ant être mise en oeuvre de manière sélective afin de faire passer du courant électrique à travers le au moins un émetteur. Avantageusement, une pluralité de modules de traitement de signal disposés dans des positions longitudinales sélectionnées le long de la flûte marine de capteur, chaque module de traitement de signal ayant un commutateur multipolaire associé électriquement relié entre les paires sélectionnées d'électrodes. Avantageusement, chaque module de traitement de signal comporte une électrode disposée sur un extérieur du module de traitement de signal, et une sélection du commutateur multipolaire relie l'entrée de signal de ce module de traitement de signal entre l'électrode extérieure de module et une ligne de référence de potentiel commune s'étendant sur la longueur de la flûte marine de capteur, la ligne de référence comprenant une électrode en contact avec une étendue d'eau au niveau d'une extrémité longitudinale arrière de la flûte -an-in . , a: r est .gym. nt le terne ie en outre une p35 au moine un ,~ ridule de dan; une t ion sélecti flûte rnirine de capteur ; et un commutateur multi ' - au au mrinr un modale de traite-r. quement re une entre al mseïal de signal des paires ction, d'électrodes, et configu e pour peruettre la sélection d'au moins un parmi un espacement d'électrode et un 10 décalage d'électrode par rapport â l'émetteur ; et une ligne de communication de signal reliée de manière opérationnelle entre une sortie de chaque module de traitement de signal et le navire de recherche. 15 Avantageusement, le commutateur dans chaque module de traitement de signal comprend un agencement qui relie une électrode disposée à proximité du module de traitement de signal et une ligne de référence de potentiel commune s'étendant sur la longueur de chaque 20 flûte marine, la ligne de référence comprenant une électrode en contact avec une étendue d'eau au niveau d'une extrémité longitudinale arrière de la flûte marine respective. Un procédé de recherche électromagnétique 25 dans une étendue d'eau selon un autre aspect de l'invention comprend le fait d'appliquer un champ éle tromadn: lue dans l'eau clans une po tion d-ns Hons sel- années da sont le ans e un d._ p ritif de fast;h au mainc un code D' ntion res sortiront crlp ion suit . 30 35 La figure 1 une vue e ive d'un ec'trcma lue d'acquisiteic ton la présente invention. La _jure 2 montre plus dc l'un module de rteur dans le .iqure 1. La figure 3 montre plus de détail d'un :emple de circuit de mesure et de communication du module de capteur représenté dans la figure 2. La figure 1 est une vue en perspective d'un système électromagnétique d'acquisition de signal qui peut être utilisé selon la présente invention. Un navire de recherche 10 se déplace le long de la surface d'une étendue d'eau 11 telle qu'un lac ou l'océan. Le navire de recherche 10 peut comprendre â bord un équipement représenté en 12 et appelé par souci pratique « système d'enregistrement ». Le système d'enregistrement 12 peut comprendre des dispositifs {aucun n'est représenté séparément dans la figure 1) pour la navigation du navire 10, pour appliquer du courant électrique sur un émetteur électromagnétique (expliqué ci-dessous) et pour détecter et enregistrer des signaux générés par chaque capteur d'une pluralité de capteurs électromagnétiques (expliqués ci-dessous) disposés dans des positions espacées sur une ou plusieurs flûtes marines de capteur, qui peuvent être par le navire de recherche 10 ou par un autre na e. Li è: tt`. clic dans le :e un c:é le elce 11 nue percne 10 eL , le courant lectr- courant Lque r par le cont nue plusieu s F réquences discrète.- Le câble de flûte marine représenté en 18B peut comprendre une pluralité d'électrode espacées 19A â 19P disposées sur une surface z du câh 35 surface eieu 20 et une ligne t.entiel de au cha p .trace par ppliqué dans la a sera net électrodes ectiveenf reliées à des cir de traitement de signa _ dans un ou plusieurs des modules (par exemple, 20J) en comprenant un circuit commutation (figure 3) afin de relier différentes 10 paires des électrodes I9A à 19P en tant qu'entrée pour des circuits de mesure de tension dans le module 20J. Il faut également comprendre que, bien que le présent émetteur d'exemple, connu sous le nom de dipôle électrique horizontal, utilise une paire d'électrodes 15 espacées dans le plan horizontal, d'autres types d'émetteurs qui peuvent être utilisés avec la présente invention comprennent des dipôles électriques verticaux (électrodes espacées dans le plan vertical) ou des dipôles magnétiques verticaux ou horizontaux tels que 20 des enroulements ou des boucles de fil ayant un moment magnétique le long des directions verticales et/ou horizontales. La figure 1 montre également un système de coordonnées 17 utilisé dans la présente description et 25 pour illustrer le fait que la deuxième flûte marine 18B peut être déplacée par rapport à la première flûte marine 18A dam^ le plan horizontal ou la d~.rectian Y, al ou la direct i c ' es de pli _.-~ des sois itionnés di-1 na tr'.-L 'h -Ida' d: 35 ro' ieme flûtes mar , l8C peu l'éme u En variante, lé la figure 3,10 usions pour obtenir des ä• u -_ et dir cro sée }, en mesurant .:-..; appli es sur de éJestra -resps dans D c'est-à- dire louait.divalemeu navire de ~ nels de 10) st_ naLInss, 7-tires ainsi que dilection en p. d'électrodes espacées dans la direction conne cela a été expliqué ci-dessus. Cependant, l'utilisation de flûtes marines additionnelles 18A et 18C afin d'obtenir des mesures croisées n'est pas nécessaire afin de réaliser et utiliser l'invention. L'exemple précédent est prévu pour montrer que l'utilisation des flûtes marines additionnelles pour faire des mesures croisées est une caractéristique possible dans certaines réalisations. Chacune des autres flûtes marines 18A et 18C peut être configurée avec des électrodes 19A à 19P comme cela a été expliqué ci-dessus et avec un circuit de commutation comme cela est expliqué ci-dessous en se référant aux figures 2 et 3. Ainsi, un système tel que décrit ici peut être configuré de manière sélective pour fonctionner en acquisition croisée 2D ou 3D ou peut être configuré pour un espacement de capteur variable/décalage variable entre des émetteurs et des capteurs. Chaque changement de configuration peut être réalisé en mettant en oeuvre des commutateurs disposés ~lu sieurs des modules, papteur, et ces de remplacement dqffael r conne 17al fi la: l'.pr.tines sp ; cii -!- la euneni crée n-1 sge de 'nielle de m, ires croisées ne sont pas c ne sort pas dellisées. Un e- mple d'un câble de flûte marine de I8B et d'un de_ modules de capteur 20J comprenant une capad~ité de reconfiguration est Pi enté plus en détail dans la figure 2. Le câble de flûte marine 18B peut comprendre sur son extérieur des fils de blindage -électriquement conducteurs et enroulés 10 en hélice 18D, qui peuvent être fabriqués en acier inoxydable ou une autre matière électriquement conductrice à haute résistance et résistant à la corrosion. Dans un exemple, qui va être expliqué plus en détail ci-dessous, le câble de flûte marine 18B peut 15 comprendre un ou plusieurs conducteurs électriques isolés et une ou plusieurs fibres optiques disposés à l'intérieur des fils de blindage 18D. Le fait d'utiliser un câble extérieurement blindé comme cela est représenté dans la figure 2 peut avoir les 20 avantages d'une résistance axiale élevée et d'une grande résistance à l'abrasion. Le câble de flûte marine 18B dans le présent exemple peut être divisé en segments, dont chacun se termine avec un connecteur de combinaison 25 mecaniquefélectrique/optique 25 (« connecteur de cible ») relié aux extrémités longitudinales de aqJe eai rt e ;u le conn -dite f nipcnna Dans e nt espe dant 27 peut CO1-.2:1e L - an, 30 35 de abSeur 24 ch am intéri une épaisseur de paroi l'écrasement à la pi:e maximum prévue pour être exercée sur le boîtier 24. 10 Les connecteurs correspondants 27 peuvent être disposés dans les extrémités longitudinales du boîtier 24 comme cela est représenté dans la figure 2 de telle sorte qu'une charge axiale le long du câble de flûte marine 18B est transférée à travers le boîtier de module de 15 capteur 24 par les connecteurs de câble reliés 25 et les connecteurs correspondants 27. Ainsi, le câble de flûte marine 18B peut être assemblé à partir d'une pluralité de segments se terminant par un connecteur reliés chacun à un connecteur correspondant sur un 20 boîtier de module de capteur 24 ou un autre connecteur. En variante, le câble de flûte marine I8B peut comprendre des fils de blindage 18D s'étendant de manière sensiblement continue d'un bout à l'autre, et les modules de capteur 20 peuvent être fixés sur 25 l'extérieur des fils de blindage 18D. Un capteur électromagnétique, qui peut être une première électrode 28, est 1lisposé sur la surface entérieure du boîtier 24, te, par e, en ble,b, en autre à faiYl '3 n3bastrice et entl et les ci ce slee 12 r nce i nt à la pi ssie3 et définit 7e anche 26. Le boîtier 24 peut être fabriqué dans une matière électriquement non- onductrice à haute t-éssi .tance le qu'une matière plastique renforcée de fibres de erre, et doit avoir rra pour eés ter à n hydrostatique attendue 30 vendue sous la 1424 N. E21-1t être alimentés par une batterie 36 discasée à l'intérieur de la chambre 26 dans le boîtier 24. Une alimentation par 10 batterie peut être préférable à une alimentation à partir du système d'enregistrement {12 dans la figure avec des conducteurs électriques isolés dans le câble de flûte marine I8B de façon à réduire la possibilité pour des champs électromagnétiques 15 quelconques résultant du courant qui circule le long du câble 18B d'interférer avec les mesures de recherche électromagnétiques faites dans les différents modules de capteur 20. Il peut y avoir un commutateur à système mécanique microélectronique combiné ou électronique 20 multipolaire (MEMS) 39 disposé entre une sortie des électrodes et une entrée de signal pour les circuits de traitement 34. Le commutateur 39 va être davantage expliqué en se référant à la figure 3. Le câble de flûte marine 18B peut comprendre 25 une ou plusieurs fibres optiques 38 destinées à conduire des signaux de commande, par exemple depuis le 30 d'enregistrement {12 dans f'7ure 1} circuits 14 -e 1]ffee 1 20, .cor d un- t, l depeie à 20 _. u'au tel 13 électrique lé:starr à p.:1 sien 30 disr ee- tta-ees la paroi du ee 24 et :L ee à une à ,_L ém_ té l'intérieur chambre 26. une ü. oison étanche pas d'alime merde earland, circuits de meure 34 35 conducteur 32 est mainte: sur sensi ement toute la Une ld:a le optique peut être préférable à une télémétrie électrique pour la même raison que l'utilisation de batteries pour alimenter les cire _sit 34, c- ' -_tige pour réduire l'incidence de n électron 'que, provoqués par du courant électrique qui se lace le long du câble 18B. Le conducteur électrique isolé 32 dans le présent exemple sert de ligne de référence de potentiel commune entre tous les modules de capteur 20. Le conducteur isolé 32 peut être électriquement en contact avec l'eau (11 dans la figure 1) au niveau de l'extrémité arrière du câble de flûte marine 18B en utilisant une électrode (32A dans la figure 1) â l'extrémité arrière du câble de flûte marine 18B. Si la distance entre l'extrémité arrière du câble de flûte marine 18B et l'émetteur (16A, 16B dans la figure 1) est suffisamment grande, la tension au niveau de l'électrode (32A dans la figure 1) et ainsi le long du conducteur électrique entier 32 est sensiblement nulle malgré le champ électromagnétique induit par l'émetteur. La même configuration de câble telle qu'expliquée ici en se référant à la figure 2 et davantage expliquée en se référant à la figure 3 peut être utilisée pour chacun des trois câbles de flûte marine (1 IIP, 18C dans la fi -e 1), et aeeie ça ._ etndu te -1 -Pl eer enec 2nelen eeniLtlEnenL - le flûte marine. Un des circuits de train de signal 34 est détail dans ure T sir s 3e compr edr relf ere 2) et conclue eue =me a expliqué ci-aeseu , sert de r R. est lerd élec 1 trée d'un - pli O. Ainsi, chute de tension aux bornes de la résistance R sultant d'une différence de tension entre une référence de potentiel fixe (cc:z .crieur et l'électrode de mesure (28 dans la figur rée dans le préamplificate 10. Une telle chut de tension est liée à l'amplitude du gradient de chami électrique existant là où l'électrode de mesure {28 dans la figure 2) se trouve à un instant quelconque. Une sortie du préamplificateur 40 peut passer à travers un filtre analogique 42 avant d'être numérisée dans un convertisseur analogique-numérique (CAN) 44. En variante, la sortie de préamplificateur 40 peut être directement numérisée et la sortie du CAN 44 peut être filtrée de manière numérique. La sortie du CAN 44, qu'elle soit filtrée de manière numérique ou non, peut être conduite jusqu'à un convertisseur de signal électrique-optique (CEO) 46. La sortie du CE() 46 20 peut être appliquée sur la une ou plusieurs fibres optiques (38 dans la figure 2) dans le câble (18B dans la figure 2) de telle sorte que des signaux optiques représentatifs de la tension mesurée par chaque électrode de mesure {28 dans la figure 2) par rapport 25 au conducteur de référence (32 dans la figure 2) peuvent titre communiqués au système d'enregistrement s la figure 1) une unité de st-, de commune. @ ,_ ires 35 (19A à 19B) r utilisant 30 se de t mt de ,re ut é dans n serte qu fi du ou mi r--