Brevet FR3113124A1 — publié le 20220204

La présente invention concerne des procédés et appareils pour réduire le bruit dans les mesures faites par un ou plusieurs capteurs de pression disposés dans un câble (500) ayant un axe globalement longitudinal. Un bruit de vibration axiale estimé à un emplacement le long du câble est déterminé sur la base, au moins en partie, de mesures provenant d’un ou plusieurs capteurs de mouvement (504) disposés le long du câble. Le bruit de vibration axiale estimé est soustrait de mesures de capteur de pression correspondant à l’emplacement. Il en résulte des mesures de capteur de pression au bruit atténué correspondant à l’emplacement. Figure pour l’abrégé: FIG.5 Atténuation du bruit de vibration axiale dans les mesures de capteurs de pression Arrière-plan Les levés sismiques marins sont réalisés dans les masses d’eau afin de déterminer des attributs de structures ou de matériaux disposés dans des volumes de terre sous-jacents aux levés. Un type courant de levé sismique marin est un levé par flûte remorquée. Dans un levé par flûte remorquée, un bâtiment remorque un ou plusieurs câbles allongés, habituellement appelés flûtes, suivant un motif sur une zone d’intérêt en subsurface. Chacune des flûtes comporte un réseau de capteurs disposés à intervalles sur la longueur de la flûte, de sorte que la flûte forme un réseau de capteurs. Une ou plusieurs sources sismiques (par exemple, des canons à air ou des vibrateurs marins) sont activées à mesure que les flûtes sont remorquées. L'énergie acoustique générée par les activations de source pénètre les couches terrestres sous-jacentes et est finalement renvoyée vers le haut vers les capteurs. Un équipement d’enregistrement, habituellement à bord du bâtiment remorqueur, enregistre les signaux générés par les capteurs en réponse à l’énergie réfléchie. Des techniques d'imagerie sismique sont appliquées aux signaux enregistrés pour produire des images des structures de subsurface qui ont produit les réflexions. Il est souhaitable que ces images soient précises. Les capteurs utilisés dans une flûte remorquée comportent presque tous des hydrophones. Les hydrophones sont des capteurs de pression et réagissent aux fluctuations de pression dans l’eau qui les entoure. Toutefois, dans une certaine mesure, les hydrophones sont également sensibles au bruit de vibration au sein de la flûte elle-même. Ce bruit de vibration a diverses causes, dont par exemple les forces de remorquage exercées par le bâtiment, les forces de commande exercées par un équipement attaché à la flûte, les turbulences attribuables à une croissance d’anatifes le long de la flûte, et analogues. Étant donné qu’une flûte remorquée est sous tension pendant qu’elle est remorquée, le bruit de vibration provenant d’un emplacement sur la flûte peut se propager sur la longueur de la flûte jusqu’à tout autre emplacement le long de la flûte. En conséquence, les signaux sismiques générés par les hydrophones disposés le long d’une flûte comportent généralement des bruits de vibration, même si ces bruits ne proviennent pas de la proximité immédiate de l’un des hydrophones. Le bruit de vibration dans les sorties d’hydrophone est indésirable car il dégrade le rapport signal/bruit des signaux sismiques qui présentent un intérêt pour le levé. Ceci peut dégrader à son tour la précision des images qui sont produites à partir des sorties d’hydrophone enregistrées. La est une vue de dessus illustrant un système représentatif de levé sismique marin par flûte remorquée. La est une vue de côté en élévation du système de levé sismique marin de la . La est une vue schématique illustrant un capteur de mouvement colocalisé avec un capteur de pression à l’intérieur d’une flûte conformément à des modes de réalisation. La est une vue schématique illustrant un capteur de mouvement colocalisé avec un groupe de capteurs de pression à l’intérieur d’une flûte conformément à des modes de réalisation. La est une vue schématique illustrant un capteur de mouvement à trois axes à l’intérieur d’une flûte conformément à des modes de réalisation. La est un organigramme illustrant un procédé, selon des modes de réalisation, pour générer des signaux de capteur de mouvement axial à partir de mesures de capteur de mouvement à plusieurs axes. La est un organigramme illustrant un procédé, selon des modes de réalisation, pour déterminer l’orientation de capteur de mouvement mentionné dans la . La est un organigramme illustrant un procédé pour générer des mesures de capteur de pression au bruit atténué, conformément à des modes de réalisation. La est un organigramme illustrant un procédé, selon des modes de réalisation, pour générer le bruit de vibration axiale estimé mentionné dans la . La est un organigramme illustrant un procédé supplémentaire, selon des modes de réalisation, pour générer le signal de capteur de mouvement axial en phase mentionné dans la . La est un organigramme illustrant un premier procédé, selon des modes de réalisation, pour déterminer les signaux de composante de capteur de mouvement axial de propagation vers l’avant et de propagation vers l’arrière mentionnés dans la . La est un organigramme illustrant un autre procédé, selon des modes de réalisation, pour déterminer les signaux de composante de capteur de mouvement axial de propagation vers l’avant et de propagation vers l’arrière mentionnés dans la . et Les et sont des organigrammes illustrant un autre procédé, selon des modes de réalisation, pour déterminer les signaux de composante de capteur de mouvement axial de propagation vers l’avant et de propagation vers l’arrière mentionnés dans la . La est un organigramme illustrant une technique itérative qui peut être employée avec l’un quelconque des procédés des à 14, conformément à des modes de réalisation. La est un organigramme illustrant un procédé, selon des modes de réalisation, pour déterminer le scalaire mentionné dans la . , et Les , et sont des graphiques illustrant des signaux de capteur de mouvement avant et après la détermination de composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière mentionnées dans la . La est un graphique illustrant des signaux de capteur de pression correspondant aux temps et aux emplacements des signaux de capteur de mouvement dans les à 17C. et Les et sont des graphiques illustrant les résultats du déphasage mentionné dans la , et de la conversion en vitesse mentionnée dans la , appliqués aux signaux de capteur de mouvement des et 17C. La est un graphique illustrant les signaux de capteur de pression bruts de la . La est un graphique illustrant un bruit de vibration axiale estimé dans les mesures de capteur de pression, généré sur la base de mesures de capteur de mouvement, conformément à des modes de réalisation. La est un graphique illustrant le résultat de la soustraction du bruit de vibration axiale estimé de la des signaux de capteur de pression de la . et Les et sont des graphiques illustrant les signaux des et 19C, respectivement, transformés dans le domaine fréquentiel par rapport au nombre d’onde horizontal. La est un schéma de principe illustrant un exemple de système informatique pouvant être utilisé pour mettre en œuvre des procédés selon des modes de réalisation. Procédé pour générer des mesures de capteur de pression à bruit réduit à partir de mesures faites par un ou plusieurs capteurs de pression (300) disposés dans un câble (104, 500) ayant un axe globalement longitudinal, comprenant : la détermination d’un bruit de vibration axiale estimé à un emplacement le long du câble sur la base, au moins en partie, de mesures provenant d’un ou plusieurs capteurs de mouvement (302, 504) disposés dans le câble ; et la soustraction du bruit de vibration axiale estimé de mesures de capteur de pression correspondant à l’emplacement, générant ainsi les mesures de pression à bruit réduit. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination du bruit de vibration axiale estimé comprend : la détermination de signaux de vitesse axiale estimés à l’emplacement ; et la multiplication des signaux de vitesse axiale estimés par un scalaire. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la détermination des signaux de vitesse axiale estimés comprend : la détermination de composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière dans les mesures de capteur de mouvement, les directions vers l’avant et vers l’arrière étant définies le long de l’axe longitudinal du câble ; et l’addition des composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière après avoir déphasé l’une des composantes de 180 degrés. Procédé selon la revendication 2 ou selon la revendication 3 prise en combinaison avec la revendication 2, dans lequel : les un ou plusieurs capteurs de mouvement (302, 504) comprennent des capteurs d’accélération ; et la détermination des signaux de vitesse axiale estimés comprend une intégration dans le temps d’un ou plusieurs signaux dérivés des capteurs d’accélération. Procédé selon la revendication 3 ou selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication 3, dans lequel la détermination des composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière comprend la réalisation d’une procédure de décomposition d’onde plane. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la réalisation de la procédure de décomposition d’onde plane comprend l’application d’une transformée de Radon linéaire à des signaux de capteur de mouvement axial. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la réalisation de la procédure de décomposition d’onde plane comprend l’application d’une transformée de Fourier bidimensionnelle à des signaux de capteur de mouvement axial. Procédé selon la revendication 3 ou selon l’une quelconque des revendications 4 à 7 prises en combinaison avec la revendication 3, dans lequel la détermination des composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière comprend : l’alignement temporel des mesures provenant des un ou plusieurs capteurs de mouvement sur la base de positions connues des un ou plusieurs capteurs de mouvement au sein du câble et de vitesses de propagation axiale de vibration connues dans le câble ; et l’application d’un filtre de nombre d’onde passe-bas horizontal aux mesures de capteur de mouvement alignées dans le temps. Procédé selon la revendication 3 ou selon l’une quelconque des revendications 4 à 8 prises en combinaison avec la revendication 3, dans lequel la détermination des composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière est réalisée dans une première procédure afin de déterminer les composantes axiales de propagation vers l’avant, et dans une deuxième procédure afin de déterminer les composantes de propagation vers l’arrière. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre : la réalisation des première et deuxième procédures de manière itérative, de sorte qu’une sortie de l’une des procédures soit appliquée comme entrée à l’autre des procédures pendant chaque itération, jusqu’à ce qu’une ou plusieurs conditions de seuil soient atteintes. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les un ou plusieurs capteurs de mouvement (302, 304) comprennent au moins un accéléromètre à trois axes. Procédé selon la revendication 11 : dans lequel l’accéléromètre à trois axes définit des axes d’accéléromètre x, y et z mutuellement orthogonaux et est configuré pour produire trois mesures de composante orthogonale A x , A y et A z correspondant aux axes d’accéléromètre x, y et z mutuellement orthogonaux, respectivement ; et comprenant en outre la détermination d’une composante d’accélération axiale en appliquant une transformation de rotation aux mesures de composante orthogonale A x , A y et A z . Procédé selon la revendication 12 : dans lequel l’axe globalement longitudinal du câble se trouve le long d’un axe X d’un système de coordonnées X, Y, Z mutuellement orthogonales ; et comprenant en outre la détermination d’angles θ y et θ z , où θ y spécifie une rotation des axes d’accéléromètre autour de l’axe Y, et θ z spécifie une rotation des axes d’accéléromètre autour de l’axe Z, de sorte que la transformation de rotation puisse être calculée en fonction des angles θ y et θ z et des mesures A x , A y et A z . Procédé selon la revendication 13, dans lequel la détermination des angles θ y et θ z est basée, au moins en partie, sur les mesures Ax, Ay et A z . Procédé selon la revendication 14, dans lequel la détermination des angles θ y et θ z comprend la réalisation d’une procédure d’optimisation qui trouve les deux angles en minimisant la corrélation croisée entre des versions tournées de mesures A x et A y et une corrélation croisée entre des versions tournées de A x et A z . Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre l’application d’un filtre de fréquence coupe-bas à des mesures A x , A y et A z avant de réaliser la procédure d’optimisation, dans lequel le filtre de fréquence coupe-bas est configuré pour atténuer des signaux qui sont dus à l’accélération gravitationnelle. Procédé selon la revendication 15 ou 16, dans lequel la procédure d’optimisation comprend la minimisation d’une fonction de coût qui est une fonction d’angles θ y et θ z et de mesures A x , A y et A z . Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel la soustraction comprend l’application d’une ou plusieurs techniques de soustraction adaptative. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel le câble (104, 500) comprend une flûte de capteur sismique marine. Support tangible, non transitoire, lisible par ordinateur contenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par un système informatique, amènent le système informatique à réaliser un procédé pour générer des mesures de capteur de pression à bruit réduit à partir de mesures faites par un ou plusieurs capteurs de pression (300) disposés dans un câble (104, 500) ayant un axe globalement longitudinal, le procédé comprenant : la détermination d’un bruit de vibration axiale estimé à un emplacement le long du câble sur la base, au moins en partie, de mesures provenant d’un ou plusieurs capteurs de mouvement (302, 304) disposés dans le câble ; et la soustraction du bruit de vibration axiale estimé de mesures de capteur de pression correspondant à l’emplacement, générant ainsi les mesures de pression à bruit réduit. Support selon la revendication 20, dans lequel la détermination du bruit de vibration axiale estimé comprend : la détermination de signaux de vitesse axiale estimés à l’emplacement ; et la multiplication des signaux de vitesse axiale estimés par un scalaire. Support selon la revendication 21 ou 20, dans lequel la détermination des signaux de vitesse axiale estimés comprend : la détermination de composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière dans les mesures de capteur de mouvement, les directions vers l’avant et vers l’arrière étant définies le long de l’axe longitudinal du câble ; et l’addition des composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière après avoir déphasé l’une des composantes de 180 degrés. Support selon la revendication 22, dans lequel la détermination des composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière comprend la réalisation d’une procédure de décomposition d’onde plane. Support selon la revendication 23, dans lequel la réalisation de la procédure de décomposition d’onde plane comprend l’application d’une transformée de Radon linéaire à des signaux de capteur de mouvement axial. Support selon la revendication 23, dans lequel la réalisation de la procédure de décomposition d’onde plane comprend l’application d’une transformée de Fourier bidimensionnelle à des signaux de capteur de mouvement axial. Support selon l’une quelconque des revendications 22 à 25, dans lequel la détermination des composantes axiales de propagation vers l’avant et vers l’arrière comprend : l’alignement temporel des mesures provenant des un ou plusieurs capteurs de mouvement sur la base de positions connues des un ou plusieurs capteurs de mouvement (302, 504) au sein du câble (104, 500) et de vitesses de propagation axiale de vibration connues dans le câble ; et l’application d’un filtre de nombre d’onde passe-bas horizontal aux mesures de capteur de mouvement alignées dans le temps. Support selon l’une quelconque des revendications 20 à 26, dans lequel les un ou plusieurs capteurs de mouvement comprennent au moins un accéléromètre à trois axes. Support selon la revendication 27 : dans lequel l’accéléromètre à trois axes définit des axes d’accéléromètre x, y et z mutuellement orthogonaux et est configuré pour produire trois mesures de composante orthogonale A x , A y et A z correspondant aux axes d’accéléromètre x, y et z mutuellement orthogonaux, respectivement ; et comprenant en outre la détermination d’une composante d’accélération axiale en appliquant une transformation de rotation aux mesures de composante orthogonale A x , A y et A z . Support selon la revendication 28 : dans lequel l’axe globalement longitudinal du câble se trouve le long d’un axe X d’un système de coordonnées X, Y, Z mutuellement orthogonales ; et comprenant en outre la détermination d’angles θ y et θ z , où θ y spécifie une rotation des axes d’accéléromètre autour de l’axe Y, et θ z spécifie une rotation des axes d’accéléromètre autour de l’axe Z, de sorte que la transformation de rotation puisse être calculée en fonction des angles θ y et θ z et des mesures A x , A y et A z . Support selon la revendication 29, dans lequel la détermination des angles θ y et θ z est basée, au moins en partie, sur les mesures A x , A y et A z . Système informatique configuré pour réaliser un procédé pour générer des mesures de capteur de pression à bruit réduit à partir de mesures faites par un ou plusieurs capteurs de pression (300) disposés dans un câble (104, 500) ayant un axe globalement longitudinal, le procédé comprenant : la détermination d’un bruit de vibration axiale estimé à un emplacement le long du câble sur la base, au moins en partie, de mesures provenant d’un ou plusieurs capteurs de mouvement (302, 504) disposés dans le câble ; et la soustraction du bruit de vibration axiale estimé de mesures de capteur de pression correspondant à l’emplacement, générant ainsi les mesures de pression à bruit réduit. Système informatique selon la revendication 31, dans lequel le procédé comprend en outre : le stockage des mesures de capteur de pression à bruit réduit dans un support lisible par ordinateur tangible et non volatile.