Brevet FR2984398A1 — publié le 20130621

Procédé de surveillance d'un site sous-marin. La présente invention concerne les techniques 5 d'exploration ou d'exploitation du sous-sol marin, en particulier un procédé de surveillance d'un site sous-marin, ainsi qu'un dispositif permettant de mettre en oeuvre ce procédé. Dans le cadre de nombreuses activités industrielles 10 en milieu marin, il est utile de connaître les spécificités d'un site où une intervention est prévue, ou sur lequel des installations industrielles sont disposées sur le fond marin. Les installations industrielles sous-marines 15 peuvent interagir avec leur environnent marin et sous- marin. Par exemple, dans le cadre d'activité d'exploitation pétrolière ou gazière, il peut exister de fortes interactions entre les installations et leur environnement marin et sous-marin. 20 Par exemple, dans le cadre du forage d'un puits ou de la production d'un réservoir pétrolier dans le sous-sol marin, ou lors de la circulation de fluide dans un puits, il peut y avoir de fortes interactions avec l'environnement au voisinage de ce puits, entraînant potentiellement des 25 risques de déstabilisation ou de modification de l'environnement géologique. Afin de garantir la sécurité de l'installation industrielle sous-marine ainsi que la stabilité de l'environnement géologique à son voisinage, il convient de surveiller cet environnement géologique. 30 L'état de l'art consiste, actuellement, à caractériser l'environnement géologique et d'identifier les aléas géologiques de manière ponctuelle au cours de campagnes de mesures. Ces campagnes de mesures sont réalisées avant toute autre intervention sur site, notamment avant la mise en place d'une installation sous-marine. D'autres campagnes de mesures peuvent être réalisées à intervalles de temps variables au cours du fonctionnement de l'installation. Ces campagnes de mesures permettent de caractériser l'environnement géologique et de donner un état des aléas géologiques à plusieurs instants espacés dans le temps. Le procédé de surveillance actuel présente un 10 certain nombre d'inconvénients. En particulier, il ne permet qu'un contrôle discontinu dans le temps de l'évolution de l'environnement géologique ou des aléas géologiques, et donc qu'une vue ponctuelle dans le temps de la sécurité de l'installation sous-marine et de ses effets 15 sur l'environnement géologique à son voisinage. Il existe donc un besoin pour un procédé de surveillance des caractéristiques de l'environnement d'un site qui ne présente pas les inconvénients des procédés actuels. 20 L'invention propose ainsi un procédé de surveillance d'un site sous-marin, comprenant les étapes suivantes : - suivi en continu d'au moins deux paramètres physico-chimiques autour du site sous-marin, et 25 - action sur une installation industrielle liée au site sous-marin. Avantageusement, le procédé selon l'invention permet de suivre l'évolution temporelle des paramètres physico- 30 chimiques en continu et en temps réel, et donc la stabilité ou non des phénomènes, par exemple géologiques, ainsi caractérisés. En outre, le procédé selon l'invention présente l'avantage de fournir une information en continu dans le temps sur une période définie et la corrélation de plusieurs paramètres caractérisant l'environnement géologique et son évolution, permettant ainsi de conforter l'interprétation et l'évaluation des aléas géologiques et de leur stabilité temporelle pour des installations sous-marines représentant des investissements de plusieurs milliards d'euros. Un procédé selon l'invention peut en outre comporter 10 une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : - l'action sur une installation industrielle comprend le déploiement de ladite installation sur ledit site sous-15 marin ; - lorsque l'installation industrielle est installée, le procédé comprenant en outre les étapes de : - suivi en continu d'au moins un paramètre de l'installation, 20 - corrélation entre l'évolution dudit paramètre de l'installation et desdits paramètres physico-chimiques, - action sur le mode de fonctionnement de l'installation industrielle ; 25 - lorsque l'installation industrielle est installée, le paramètre de l'installation est choisi dans la liste de paramètres d'installation comprenant : - une mesure de la pression d'un fluide en circulation dans l'installation, 30 - la température à différents niveaux dans l'installation, - les vibrations de l'installation, - la stabilité de l'installation ; - pour au moins un paramètre physico-chimique un seuil d'alerte est défini et l'action sur l'installation dépend de la comparaison de la valeur dudit paramètre physico-chimique et du seuil d'alerte ; - au moins un des paramètres physico-chimiques est un paramètre géologique du sous-sol, le paramètre étant mesuré dans une zone ayant un rayon de moins de 10 km ; - au moins un des paramètres physico-chimiques peut être mesuré dans une zone distante éloignée de l'installation de 10 plus de 20 km ; - au moins un des paramètres physico-chimiques est un paramètre géologique choisi dans la liste de paramètres géologiques comprenant : - la pression des fluides dans une couche géologique, 15 - la température dans une couche géologique, - la détection de H2S ou la mesure de la concentration en H2S dans une couche géologique, - la détection ou la mesure de la concentration en hydrocarbures dans une couche géologique, 20 - la subsidence d'une couche géologique ou du fond de la mer, - la déformation d'une couche géologique ou du fond de la mer, et - l'activité micro-sismique d'une couche géologique ou 25 d'une structure géologique ; - au moins un des paramètres physico-chimiques est un paramètre physique choisi dans la liste de paramètres physiques comprenant : - la salinité moyenne de l'eau sur le site 30 surveillé - la température moyenne de l'eau sur le site surveillé ou autour de l'installation, - la concentration en H2S dans l'eau sur le site surveillé ou autour de l'installation, - la concentration en hydrocarbure dans l'eau sur le site surveillé ou autour de l'installation, - la concentration en méthane dans l'eau sur le site 5 surveillé ou autour de l'installation, - la concentration en oxygène dans l'eau sur le site surveillé ou autour de l'installation, - la turbidité de l'eau sur le site surveillé ou autour de l'installation, 10 - la direction des courants marins sur le site surveillé ou autour de l'installation, et - la vitesse des courants marins sur le site surveillé ou autour de l'installation. 15 L'invention se rapporte également à un produit de programme d'ordinateur comprenant une série d'instructions qui lorsque chargée dans un ordinateur entraîne l'exécution par ledit ordinateur des étapes du procédé selon l'invention. 20 L'invention concerne également un dispositif de surveillance d'un site sous-marin comportant une installation industrielle, le dispositif de surveillance comprenant : - des moyens de mesure adaptés pour mesurer en continu 25 et en temps réel au moins deux paramètres physico- chimiques autour du site sous-marin, - au moins un moyen de mesure en continu d'au moins un paramètre de l'installation, - un moyen de traitement des corrélations de 30 l'évolution dudit paramètre de l'installation et desdits paramètres physico-chimiques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant à la figure 1 qui représente les étapes d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention. Comme représenté sur la figure 1, selon un mode de réalisation, le procédé de surveillance d'un site sous-marin selon l'invention peut comprendre : - une étape de mesure S1, - une étape de test S2, et - une étape d'action S3. Au cours de l'étape de mesure S1, au moins deux paramètres physico-chimiques autour du site sous-marin sont mesurés. L'évolution des valeurs de ces paramètres physico-chimiques est mesurée en continu et transmise en temps réel à un moyen de traitement. On entend par « transmise en temps réel », le fait que 20 les valeurs des paramètres sont transmises au moyen de traitement sans attendre la fin de la campagne de mesure. Par exemple le moyen de mesure disposé autour du site transmet les valeurs des paramètres un moyen de traitement situé à la surface. Cette transmission peut 25 s'effectuer au moyen d'un système de transmission par bouée, ou messager ou transfert acoustique par ROV ou câble, ou encore tout moyen connu de l'homme du métier. Les paramètres physico-chimiques sont mesurés autour du site sous-marin. Par exemple, il est possible de définir 30 différents rayons d'investigation autour d'un point de référence sur le site sous-marin. Il est possible de mesurer les paramètres dans une zone de mesure ayant un rayon inférieur ou égal à 2km, ou encore inférieur ou égal à 10km. Il peut également dans certain cas être intéressant de mesurer des paramètres physico-chimiques sur zone de mesure plus étendue, par exemple ayant un rayon de plusieurs dizaines de kilomètres, typiquement une trentaine de kilomètres. Parmi les paramètres physico-chimiques qu'on peut mesurer autour du site sous-marin il est possible de mesurer des paramètres géologiques du site sous-marin. Par exemple, des paramètres géologiques du sous-sol du site sous-marin. Les paramètres géologiques suivis peuvent comporter un 15 ou plusieurs des paramètres suivants, considérés individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : - la pression des fluides dans une couche géologique, - la température dans une couche géologique, 20 - la détection de H2S ou la mesure de la concentration en H2S dans une couche géologique, - la détection ou la mesure de la concentration en hydrocarbures dans une couche géologique, - la subsidence d'une couche géologique ou du fond de la 25 mer, - la déformation d'une couche géologique ou du fond de la mer, et - l'activité micro-sismique d'une couche géologique ou d'une structure géologique. 30 Une couche géologique correspond à un ensemble sédimentaire compris entre deux surfaces approximativement parallèles. Ces surfaces correspondent à des discontinuités, de rapides variations pétrophysiques qui permettent de définir un ensemble des terrains voisins. Parmi les paramètres physico-chimiques qu'on peut mesurer autour du site sous-marin, il est possible de 5 mesurer des paramètres physiques. Par exemple, des paramètres physiques de la colonne d'eau située autour du site sous-marin. Les paramètres physiques suivis peuvent comporter un ou plusieurs des paramètres suivants, considérés 10 individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : - la salinité moyenne de l'eau sur le site surveillé, - la température moyenne de l'eau sur le site surveillé, - la concentration en H2S dans l'eau sur le site 15 surveillé, - la concentration en hydrocarbure dans l'eau sur le site surveillé, - la concentration en méthane dans l'eau sur le site surveillé, 20 - la concentration en oxygène dans l'eau sur le site surveillé, - la turbidité de l'eau sur le site surveillé, - la direction des courants marins sur le site surveillé, et 25 - la vitesse des courants marins sur le site surveillé. Au cours de l'étape de test S2, les valeurs des paramètres physico-chimiques sont analysées en continu et en temps réel de sorte à déterminer si une action sur 30 l'installation industrielle est nécessaire. Selon un mode de réalisation, il est possible pour chaque paramètre physico-chimique mesuré de définir un seuil d'alerte. Ainsi au cours de l'étape de test, on détermine si les valeurs des paramètres mesurés n'excèdent pas leurs valeurs seuil respectives. En fonction de valeurs des paramètres testées au cours de l'étape de test, on continue de mesurer les paramètres 5 sans entreprendre d'action sur l'installation ou on entreprend une action sur l'installation tout en continuant à mesure les paramètres physico-chimiques autour du site. Au cours de l'étape d'action, on entreprend une action sur l'installation industrielle. 10 Selon un mode de réalisation, l'action sur l'installation peut comprendre le déploiement de l'installation. Par exemple, le site ne comprend pas d'installation industrielle et au cours de l'étape de test en fonction des 15 valeurs des paramètres physico-chimiques mesurés, il est décidé de déployer ou non une installation industrielle sur le site. Le site sous-marin peut déjà comprendre certaines installations industrielles et l'étape de test permet de 20 valider le déploiement de nouvelles installations industrielles sur le site sous-marin. Selon un autre mode de réalisation, l'action sur l'installation peut comprendre une action sur le fonctionnement d'une installation déjà déployée sur le site 25 sous-marin. Un procédé selon un tel mode de réalisation peut comprendre en outre : - une étape de suivi d'au moins un paramètre de l'installation, et 30 - une étape de corrélation. Au cours de l'étape de suivi d'un paramètre de l'installation, au moins un paramètre de l'installation - 10- industrielle déployé sur le site sous-marin est suivi en continu et en temps réel. Parmi les paramètres de l'installation industrielle qui peuvent être suivis on peut citer : - la température à différents niveaux dans l'installation, - les vibrations de l'installation, - la stabilité de l'installation, ou une mesure de la pression d'un fluide en circulation dans 10 l'installation. Au cours de l'étape de corrélation, il est possible de corréler les variations des paramètres physico-chimiques mesurés autour du site avec des paramètres de l'installation. 15 Avantageusement, la corrélation des variations des paramètres physico-chimiques avec celles des paramètres de l'installation industrielle permet en mesurant l'évolution des paramètres physico-chimiques du site sous-marin d'en déduire une possible évolution des paramètres de 20 l'installation. Ainsi, connaissant les seuils de tolérance pour les paramètres de l'installation industrielle il est possible d'en déduire des seuils de tolérance pour les paramètres physico-chimiques du site. 25 Il est donc possible en suivant l'évolution des paramètres physico-chimiques du site sous-marin de décider, le cas échéant, une modification du mode de fonctionnement de l'installation, voire de son arrêt temporaire ou permanent. 30 Selon un mode de réalisation de l'invention, il est possible dans le cas d'une exploitation pétrolière de corréler la pression de fluide dans les couches superficielles supérieure et le nombre d'événements microsismiques avec la pression dans le réservoir. Par exemple, si on observe une pression de fluide dans les couches superficielles supérieure à un seuil prédéfini, couplée à une augmentation anormale du nombre d'événements microsismiques, alors on corrèle avec une pression observée dans le réservoir et l'on agit sur une pression dans le réservoir. Selon un mode de réalisation de l'invention, il est possible dans le cas d'une exploitation pétrolière de corréler le débit des échappements de gaz au fond de l'eau, et la concentration en gaz dans l'eau avec des paramètres physiques du réservoir. Par exemple, si on observe une augmentation du débit des échappements de gaz au fond de l'eau, couplée à une 15 variation de concentration du gaz dans l'eau, alors on agit sur les paramètres physiques du réservoir. Selon un mode de réalisation de l'invention, il est possible de corréler l'activité sismique autour du site avec le mode de fonctionnement de l'installation. 20 Par exemple, si on observe une forte augmentation des événements microsismiques et un mouvement sur le tiltmètre, on agit sur l'installation pour la mettre en sécurité. Selon un mode de réalisation de l'invention, on suit plusieurs paramètres physico-chimiques pouvant être 25 corrélés aux paramètres de l'installation. Avantageusement, cela permet une redondance d'information, diminuant le risque d'erreur d'interprétation de l'évolution des paramètres. En effet, les modifications dans le mode de 30 fonctionnement des installations sous-marines s'avèrent complexes et très onéreuses à mettre en oeuvre. Ainsi, il est important de pouvoir réduire le risque d'une mauvaise interprétation de l'évolution des paramètres physico- - 12- chimiques. L'invention se rapporte également à un dispositif de surveillance d'un site sous-marin permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de surveillance peut comprendre des moyens de mesures et de traitement. Les moyens de mesure sont configurés pour mesurer en continu et en temps réel au moins deux paramètres physico- chimiques autour du site sous-marin. En fonction des paramètres physico-chimiques à mesurer, l'homme du métier sait choisir au moins un moyen de mesure adapté. Le moyen de traitement, par exemple un processeur ou un ordinateur, est configure pour permettre le suivi en 15 continu et en temps réel des mesures des paramètres physico-chimiques du site sous-marin. Selon un mode de réalisation, le dispositif selon l'invention comprend également des moyens de mesure en continu des paramètres de l'installation industrielle. 20 Le dispositif selon l'invention peut également comprendre des moyens de corrélation permettant la corrélation entre l'évolution des paramètres de l'installation et les paramètres physico-chimiques du site sous-marin. 25 L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits et doit être interprétée de façon non limitative, en englobant tout mode de réalisation équivalent. REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance d'un site sous-marin, comprenant les étapes suivantes : - suivi en continu d'au moins deux paramètres physico-chimiques autour du site sous-marin, et - action sur une installation industrielle liée au site sous-marin. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'action sur une installation industrielle comprend le déploiement de ladite installation sur ledit site sous-marin. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel 15 l'installation industrielle est installée, le procédé comprenant en outre les étapes de : - suivi en continu d'au moins un paramètre de l'installation, - corrélation entre l'évolution dudit paramètre de 20 l'installation et desdits paramètres physico- chimiques, - action sur le mode de fonctionnement de l'installation industrielle. 25 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le paramètre de l'installation est choisi dans la liste de paramètres d'installation comprenant : - une mesure de la pression d'un fluide en circulation dans l'installation, 30 - la température à différents niveaux dans l'installation, - les vibrations de l'installation, - la stabilité de l'installation.- 14 - 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel pour au moins un paramètre physico-chimique, un seuil d'alerte est défini et l'action sur l'installation dépend de la comparaison de la valeur dudit paramètre physico-chimique et du seuil d'alerte. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des paramètres physico-chimiques est un paramètre géologique du sous-sol, le paramètre étant mesuré dans une zone de mesure ayant un rayon de moins de 10 km. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des paramètres physico-chimiques est un paramètre géologique du sous-sol, le paramètre étant mesuré dans une zone de mesure distante éloignée de l'installation de plus de 20 km. 8. Procédé selon l'un des revendications précédentes, dans lequel au moins un des paramètres physico-chimiques est un paramètre géologique choisi dans la liste de paramètres géologiques comprenant : - la pression des fluides dans une couche géologique, 25 - la température dans une couche géologique, - la détection de H2S ou la mesure de la concentration en H2S dans une couche géologique, - la détection ou la mesure de la concentration en hydrocarbures dans une couche géologique, 30 - la subsidence d'une couche géologique ou du fond de la mer, - la déformation d'une couche géologique ou du fond de la mer, et- 15 - - l'activité micro-sismique d'une couche géologique ou d'une structure géologique. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans 5 lequel au moins un des paramètres physico-chimiques est un paramètre physique choisi dans la liste de paramètres physiques comprenant : - la salinité moyenne de l'eau dans la zone de mesure autour du site sous-marin, 10 - la température moyenne de l'eau dans la zone de mesure autour du site sous-marin ou autour de l'installation, - la concentration en H2S dans l'eau dans la zone de mesure autour du site sous-marin ou autour de l'installation, 15 - la concentration en hydrocarbure dans l'eau dans la zone de mesure autour du site sous-marin ou autour de l'installation, - la concentration en méthane dans l'eau dans la zone de mesure autour du site sous-marin ou autour de 20 l'installation, - la concentration en oxygène dans l'eau dans la zone de mesure autour du site sous-marin ou autour de l'installation, - la turbidité de l'eau dans la zone de mesure autour du 25 site sous-marin ou autour de l'installation, - la direction des courants marins dans la zone de mesure autour du site sous-marin ou autour de l'installation, et - la vitesse des courants marins dans la zone de mesure 30 autour du site sous-marin ou autour de l'installation. 10. Produit de programme d'ordinateur comprenant une série d'instructions qui lorsque chargée dans un ordinateur- 16 - entraîne l'exécution par ledit ordinateur des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Dispositif de surveillance d'un site sous-marin comportant une installation industrielle, le dispositif de surveillance comprenant : des moyens de mesure adaptés pour mesurer en continu et en temps réel au moins deux paramètres physico- chimiques autour du site sous-marin, au moins un moyen de mesure en continu d'au moins un paramètre de l'installation, un moyen de traitement des corrélations de l'évolution dudit paramètre de l'installation et desdits paramètres physico-chimiques.