Brevet FR3101949A1 — publié le 20210416

L’invention concerne un procédé de surveillance de l’intérieur d’un pipeline (1) disposé au contact d’un sol (S) sous une masse d’eau (E), le procédé comprenant la mise en œuvre par des moyens de traitement de données (11) d’étapes de : Pour au moins une position le long dudit pipeline (1), obtention de données acoustiques descriptives d’au moins une coupe transversale dudit pipeline (1) à ladite position, acquises par un dispositif d’acquisition acoustique (20) mobile dans ladite masse d’eau (E) ; Estimation par migration quantitative à partir desdites données acoustiques d’un profil estimé de perturbations relatives d’impédance selon au moins ladite coupe transversale dudit pipeline (1). Figure 1. Procédé de surveillance de l’intérieur d’un pipeline sous-marin La présente invention concerne un procédé de de surveillance de l’intérieur d’un pipeline sous-marin. Par pipeline, on entend une canalisation destinée aux transports de fluides tels que des hydrocarbures. ETAT DE L’ART Dans les pipelines de transport d’hydrocarbures, des bouchons peuvent se former pour diverses raisons et bloquer la production. On peut les détruire par chauffage local, mais cela nécessite d’abord de pouvoir les localiser avec un minimum de précision (à quelques mètres près, alors que les pipelines peuvent faire plusieurs kilomètres). On connait à ce titre un certain nombre de techniques, mais celles-ci se heurtent à des limitations en termes de contraintes d’acquisition. En effet, des techniques comme la réflectométrie acoustique (basée sur le principe que la propagation d’une onde acoustique dans un milieu fluide est très sensible à chaque discontinuité dans les propriétés du fluide, voir Wang et al, 2011) ou l’utilisation des ondes guidées (Kippersund et al., 2011; Chapuis et al., 2014; Pomié et al., 2014) nécessitent l’accès à l’intérieur du tuyau, ce qui est complexe en particulier pour des pipelines positionnés en eaux profondes et/ou au moins partiellement enterrés. Alternativement, les méthodes ultrasoniques telles que décrites dans les demandes de brevet FR3001162, WO2014/114887, WO2013/169984 et WO2011/133046 utilisent des dispositifs plaqués sur la canalisation (émetteurs et capteurs tout autour du pipeline). Il n’est plus nécessaire d’accéder à l’intérieur du pipeline, mais cela reste difficile de mise en œuvre en particulier avec des pipelines qui peuvent être enterrés, voir même être bétonnés. Le pire cas est celui de pipelines sous-marins enterrés et en eaux profondes, pour lesquels il faut faire des excavations délicates et très couteuses. De plus, les temps d’acquisition des méthodes connues sont très longs, jusqu’à une dizaine de minutes pour avoir une résolution suffisante dans une section transverse, ce qui n’est pas envisageable pour investiguer des dizaines voire des centaines de kilomètres de pipeline. Il serait souhaitable de disposer d’une nouvelle solution universelle de détection de bouchons dans les pipelines sous-marins y compris enterrés, qui soit efficace, fiable, et peu couteuse en comparaison des méthodes existantes citées précédemment. L’invention vient améliorer la situation. Les documents suivants seront cités au cours de la description : - Beylkin, G., 1984, The inversion problem and applications of the generalized Radon transform: Comm. Pure Appl. Math., 37 , 579–599. - Chapuis, B., Baronian, V., Jenson, F. and Pomié, L., 2014, Hydrate plug localization and characterization using guided waves. 11th European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT 2014), October 6-10, 2014, Prague, Czech Republic. - Gerea, C., Nicoletis, L., and Granger, P.Y., 2000, “Multicomponent true amplitude anisotropic imaging”,proceedings of the 9th IWSA workshop, SEG. - Kippersund, R. A., Lunde, P., and Frøysa, K. E., 2011. Hydrate Deposit Detection in Pipes Using Ultrasonic Guided Waves. In Proceedings of the 34th Scandinavian Symposium on Physical Acoustics. - Lambaré, G., Virieux, J., Madariaga, R., Side, J., 1992, Iterative asymptotic inversion in the acoustic approximation. Geophysics, 57, 1138-1154. - Miller, D., Oristaglio, M., and Beylkin, G., 1987, A new slant on seismic imaging: Migration and integral geometry: Geophysics, 52 , 943–964. - Nicoletis, L., Svay-Lucas, J., Clochard, V., and Compte, P., 1997, 3D true amplitude migration of 3-C compressional and converted shear wave: J. of Seismic Explo., 6, 127–142. - Pomié, L., Tzotzi, C., Faderne, C., Chapuis, B., and Jenson, F., 2014. Hydrate Plug Localization and Characterization With Ultrasonic and Guided Waves Technologies. In 9th North American Conference on Multiphase Technology. BHR Group. - Wang, X., Lewis, K.M., Papadopoulou, K.A., Lennox, B., and Turner, J.T., 2011, Detection of hydrate and other blockages in gas pipelines using acoustic reflectometry. Journal of Mechanical Engineering Science. 226( 7 ) 1800–1810. DOI: 10.1177/0954406211431029 PRESENTATION DE L’INVENTION L’invention propose selon un premier aspect un procédé de surveillance de l’intérieur d’un pipeline disposé au contact d’un sol sous une masse d’eau, le procédé comprenant la mise en œuvre par des moyens de traitement de données d’étapes de : (a) Pour au moins une position le long dudit pipeline, obtention de données acoustiques descriptives d’au moins une coupe transversale dudit pipeline à ladite position, acquises par un dispositif d’acquisition acoustique mobile dans ladite masse d’eau ; (b) Estimation par migration quantitative à partir desdites données acoustiques d’un profil estimé de perturbations relatives d’impédance selon au moins ladite coupe transversale dudit pipeline. Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non-limitatives : Ledit dispositif d’acquisition acoustique comprend au moins une source d’ondes acoustiques et au moins un capteur d’ondes acoustiques, lesdites données acoustiques descriptives d’une coupe transversale dudit pipeline à ladite position étant un champ acoustique réfléchi reçu par l’au moins un capteur suite à la génération d’un champ acoustique par l’au moins une source. Ledit dispositif d’acquisition acoustique comprend une pluralité de capteurs et/ou de sources disposés selon une direction sensiblement orthogonale à une direction longitudinale dudit pipeline à ladite position. L’étape (b) comprend le calcul aux positions de chaque source et de chaque capteur de fonctions dites de Green représentatives d’une réponse à une émission acoustique ponctuelle en tout point de ladite coupe transversale, puis l’estimation en tout point de ladite coupe transversale dudit pipeline d’une valeur de perturbation relative d’impédance en fonction dudit champ acoustique reçu et de paramètres desdites fonctions de Green calculées. Le calcul aux positions de chaque source et de chaque capteur desdites fonctions de Green comprend l’interpolation en fonction des positions réelles desdites sources et desdits capteurs de fonctions de Green précalculées pour un ensemble de positions fictives. Ladite estimation par migration quantitative est obtenue en un point x 0 de la coupe transversale du pipeline, pour une collection de source(s) et capteur(s) s’ils sont coplanaires, grâce à la formule et sinon grâce à la formule avec Ψ s et Φ s traduisant la couverture angulaire du dispositif d’acquisition sismique, p le nombre d’onde de diffraction, et f̂ la transformée de Fourier des perturbations du milieu. Le procédé comprend en outre une étape (c) de comparaison dudit profil estimé de perturbations relatives d’impédance avec au moins un modèle de référence de perturbations relatives d’impédance représentatif de la présence d’un bouchon dans le pipeline à ladite position. A l’étape (c) ledit profil estimé de perturbations relatives d’impédance est comparé avec une pluralité de modèles de référence de perturbations relatives d’impédance représentatifs d’un ensemble de configurations possibles de bouchon dans le pipeline à ladite position. Ledit ensemble de configurations possibles de bouchon dans le pipeline à ladite position comprend au moins une configuration de bouchon total, une configuration de bouchon partiel en bas, et une configuration de bouchon partiel en couronne. A l’étape (c) ledit profil estimé de perturbations relatives d’impédance est en outre comparé avec un modèle de référence de perturbations relatives d’impédance représentatif d’une absence de bouchon dans le pipeline à ladite position. Le procédé comprend en outre une étape (d) de destruction du bouchon détecté. Ledit pipeline est un pipeline d’hydrocarbures, ledit bouchon étant un bouchon d’hydrates. Selon un deuxième aspect il est proposé un équipement pour la surveillance de l’intérieur d’un pipeline disposé au contact d’un sol sous une masse d’eau, l’équipement comprenant des moyens de traitement de données configurés pour : - Pour au moins une position le long dudit pipeline, obtenir des données acoustiques descriptives d’au moins une coupe transversale dudit pipeline à ladite position, acquises par un dispositif d’acquisition acoustique mobile dans ladite masse d’eau ; - Estimer par migration quantitative à partir desdites données acoustiques un profil estimé de perturbations relatives d’impédance selon au moins ladite coupe transversale dudit pipeline. Selon un troisième aspect est proposé un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. PRESENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : [Fig. 1]La figure 1 représente une architecture de système pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention ; [Fig. 2]La figure 2 représente schématiquement le procédé de détection d’un bouchon dans une pipeline selon un mode de réalisation préféré de l’invention ; [Fig. 3]La figure 3 décrit le lien entre des angles, c’est à dire les pendages investigués dans le milieu (couverture angulaire) en fonction d’un dispositif d’acquisition acoustique en 2D et en 3D ; [Fig. 4a]La figure 4a représente trois exemples de modèles synthétiques (impédance acoustique) de bouchon pour trois configurations de bouchons ; [Fig. 4b]La figure 4b représente trois exemples de modèles de perturbations relatives d’impédance correspondant aux trois exemples de modèles synthétiques de bouchon de la figure 4a ; [Fig. 4c]La figure 4c représente trois exemples de profils de perturbations relatives d’impédance estimés par une mise en œuvre de la migration quantitative selon l'invention correspondant aux trois exemples de modèles de perturbations relatives d’impédance de la figure 4b ; [Fig. 5a]La figure 5a représente deux exemples de modèles synthétiques de bouchon et de modèles correspondant de perturbations relatives d’impédance, respectivement pour une configuration de présence d’un bouchon total et une configuration d’absence de bouchon ; [Fig. 5b]La figure 5b représente deux exemples profils de perturbations relatives d’impédance estimés par une mise en œuvre de la migration quantitative selon l'invention, correspondant aux deux exemples de modèles de perturbations relatives d’impédance de la figure 5a . Procédé de surveillance de l’intérieur d’un pipeline (1) disposé au contact d’un sol (S) sous une masse d’eau (E), le procédé comprenant la mise en œuvre par des moyens de traitement de données (11) d’étapes de : Pour au moins une position le long dudit pipeline (1), obtention de données acoustiques descriptives d’au moins une coupe transversale dudit pipeline (1) à ladite position, acquises par un dispositif d’acquisition acoustique (20) mobile dans ladite masse d’eau (E) ; Estimation par migration quantitative à partir desdites données acoustiques d’un profil estimé de perturbations relatives d’impédance selon au moins ladite coupe transversale dudit pipeline (1). Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif d’acquisition acoustique (20) comprend au moins une source (21) d’ondes acoustiques et au moins un capteur (22) d’ondes acoustiques, lesdites données acoustiques descriptives d’une coupe transversale dudit pipeline (1) à ladite position étant un champ acoustique réfléchi reçu par l’au moins un capteur (22) suite à la génération d’un champ acoustique par l’au moins une source (21). Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit dispositif d’acquisition acoustique (20) comprend une pluralité de capteurs (22) et/ou de sources (21) disposés selon une direction sensiblement orthogonale à une direction longitudinale dudit pipeline (1) à ladite position. Procédé selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel l’étape (b) comprend le calcul aux positions de chaque source (21) et de chaque capteur (22) de fonctions dites de Green représentatives d’une réponse à une émission acoustique ponctuelle en tout point de ladite coupe transversale, puis l’estimation en tout point de ladite coupe transversale dudit pipeline (1) d’une valeur de perturbation relative d’impédance en fonction dudit champ acoustique reçu et de paramètres desdites fonctions de Green calculées. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le calcul aux positions de chaque source (21) et de chaque capteur (22) desdites fonctions de Green comprend l’interpolation en fonction des positions réelles desdites sources (21) et desdits capteurs (22) de fonctions de Green précalculées pour un ensemble de positions fictives. Procédé selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel ladite estimation par migration quantitative est obtenue en un point de la coupe transversale du pipeline (1), pour une collection de source(s) (21) et capteur(s) (22) s’ils sont coplanaires, grâce à la formule , et sinon grâce à la formule , avec et traduisant la couverture angulaire du dispositif d’acquisition sismique (20), p le nombre d’onde de diffraction, et la transformée de Fourier des perturbations du milieu. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant en outre une étape (c) de comparaison dudit profil estimé de perturbations relatives d’impédance avec au moins un modèle de référence de perturbations relatives d’impédance représentatif de la présence d’un bouchon (3) dans le pipeline (1) à ladite position. Procédé selon la revendication 7, dans lequel à l’étape (c) ledit profil estimé de perturbations relatives d’impédance est comparé avec une pluralité de modèles de référence de perturbations relatives d’impédance représentatifs d’un ensemble de configurations possibles de bouchon (3) dans le pipeline (1) à ladite position. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ledit ensemble de configurations possibles de bouchon (3) dans le pipeline (1) à ladite position comprend au moins une configuration de bouchon total, une configuration de bouchon partiel en bas, et une configuration de bouchon partiel en couronne. Procédé selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel à l’étape (c) ledit profil estimé de perturbations relatives d’impédance est en outre comparé avec un modèle de référence de perturbations relatives d’impédance représentatif d’une absence de bouchon (3) dans le pipeline (1) à ladite position. Procédé selon l’une des revendications 7 à 10, comprenant en outre une étape (d) de destruction du bouchon (3) détecté. Procédé selon l’une des revendication 1 à 11, dans lequel ledit pipeline (1) est un pipeline d’hydrocarbures, ledit bouchon (3) étant un bouchon d’hydrates. Equipement (10) pour la surveillance de l’intérieur d’un pipeline (1) disposé au contact d’un sol (S) sous une masse d’eau (E), l’équipement comprenant des moyens de traitement de données (11) configurés pour : Pour au moins une position le long dudit pipeline (1), obtenir des données acoustiques descriptives d’au moins une coupe transversale dudit pipeline (1) à ladite position, acquises par un dispositif d’acquisition acoustique (20) mobile dans ladite masse d’eau (E) ; Estimer par migration quantitative à partir desdites données acoustiques un profil estimé de perturbations relatives d’impédance selon au moins ladite coupe transversale dudit pipeline (1). Produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.