FR2903534A1 - Protection contre les courts-circuits pour noeuds montes en serie dans un systeme electrique de prospection ou de production d'hydrocarbures - Google Patents

Abstract

Une technique pour permettre la protection contre les courts-circuits dans des systèmes électriques utilisés pour la prospection et la production d'hydrocarbures et, plus particulièrement, dans des systèmes électriques comportant des noeuds montés en série, ladite technique comprenant un dispositif et une méthode. Le dispositif comprend par exemple une source d'alimentation (103) et plusieurs capteurs d'application électriquement montés en série en aval de la source d'alimentation (103). Chaque capteur d'application (112) comprend un élément capteur (206) et plusieurs éléments électroniques (209) associés avec l'élément capteur (206). En cas de court-circuit, les éléments électroniques (209) interrompent l'alimentation en amont pour les capteurs de l'application (112) situés en aval. La méthode permet d'alimenter en série un dispositif de fond de trou comprenant plusieurs capteurs de fond de trou (112) électriquement montés en série ; de capter, en série et après réception de l'alimentation de l'amont, dans chaque capteur de fond de trou (112) des informations sur l'éventuelle existence d'un court-circuit en aval ; et d'interrompre l'alimentation en amont vers les capteurs de fond de trou (112) en aval en présence d'un court-circuit.

Description

1 PROTECTION CONTRE LES COURTS-CIRCUITS POUR NOEUDS MONTÉS EN SÉRIE DANS

UN SYSTÈME ÉLECTRIQUE DE PROSPECTION OU DE PRODUCTION D'HYDROCARBURES La présente invention se rapporte à la protection contre les courts-circuits dans des systèmes électriques de prospection et de production d'hydrocarbures, et plus particulièrement, la protection contre les courts-circuits dans des systèmes électriques comprenant des noeuds montés en série. io Les systèmes de protection contre les courts-circuits constituent des protections courantes dans les systèmes électriques. Un court-circuit peut engendrer des conditions dangereuses. Un court-circuit peut par exemple causer des charges électriques dangereuses pour des équipements, charges susceptibles d'endommager les composants électriques/électroniques des équipements, les is rendant ainsi inaptes au fonctionnement. Les charges électriques dangereuses créées par les courts-circuits peuvent également provoquer des incendies et d'autres situations dangereuses. L'ubiquité de l'électricité dans la vie moderne a donc conduit à un intérêt très prononcé pour les protections contre les courts-circuits. 20 La manière standard de résoudre les problèmes de courts-circuits est de mettre en place une hiérarchie de fusibles automatiques. Chaque fusible correspond à un certain niveau de courant. Le fusible se déclenche lorsque le courant dépasse ce niveau. Par exemple, dans une maison, le niveau de courant du 25 fusible principal est supérieur à celui des fusibles correspondants à chaque zone d'alimentation individuelle. En outre, les appareils électriques tels que les radios et les ordinateurs personnels peuvent également comprendre un fusible interne, doté d'un niveau de courant inférieur à celui de la zone d'alimentation à partir de laquelle il est alimenté. Le principe d'une telle hiérarchie est de limiter 30 autant que possible la zone affectée par le court-circuit. Il est ainsi plus facile de localiser le problème et de le régler tout en garantissant la sécurité dans 2903534 2 l'intégralité du système. Cela limite également la zone affectée par le court-circuit. L'importance de ce type de considération est encore plus grande dans certaines 5 circonstances. Un système d'étude sismique est généralement composé de plusieurs unités connectées entre elles par un câble sismique. Les câbles, connecteurs et unités transférant ou relayant l'électricité dans un système d'étude sismique peuvent être confrontés à des courts-circuits. Il peut y avoir plusieurs centaines d'unités dans chaque zone d'alimentation, et des dizaines io de mètres de câble entre elles, engendrant ainsi une zone d'alimentation s'étendant sur plusieurs kilomètres. De ce fait, non seulement les emplacements où des courts-circuits sont susceptibles de se produire sont très nombreux, mais ils peuvent s'étendre sur de très grandes distances. Localiser un court-circuit et y remédier peut donc constituer une tâche très longue et 15 difficile. Dans un système d'étude sismique, une hiérarchie de fusibles automatiques tels que ceux décrits précédemment signifie que l'alimentation électrique doit comprendre un fusible qui disjonctera si un court-circuit se produit en n'importe 20 quel point de la ligne de capteurs. Le désavantage de cette solution est que toute la ligne de capteurs perd son alimentation tant qu'un court-circuit existe en n'importe quel point de la ligne. Il n'est pas non plus possible de déterminer automatiquement l'emplacement du court-circuit sur la ligne, ce qui signifie qu'il faudra longtemps pour procéder à la réparation. 25 La présente invention est destinée à résoudre, ou au moins limiter, une partie ou l'ensemble des problèmes mentionnés ci-dessus. 30 La présente invention comprend une méthode et un dispositif permettant la protection contre les courts-circuits dans des systèmes électriques utilisés pour la prospection et la production d'hydrocarbures et, plus particulièrement, dans 25 2903534 3 des systèmes électriques comportant des noeuds montés en série. Le dispositif comprend une source d'alimentation et plusieurs capteurs d'application électriquement montés en série en aval de la source d'alimentation. Chaque capteur de l'application comprend un élément capteur et plusieurs éléments 5 électroniques associés avec l'élément capteur. En cas de court-circuit, les éléments électroniques interrompent l'alimentation en amont pour les capteurs d'application situés en aval. La méthode permet d'alimenter en série un dispositif de fond de trou comprenant plusieurs capteurs de fond de trou électriquement montés en série ; de capter, en série et après réception de l'alimentation de l'amont, dans chaque capteur de fond de trou des informations sur l'éventuelle existence d'un court-circuit en aval ; et d'interrompre l'alimentation en amont vers les capteurs de fond de trou en aval en présence d'un court-circuit.

L'invention peut être comprise par référence à la description suivante faite en conjonction avec les schémas correspondants, dans lesquels des numéros de références identiques se réfèrent aux mêmes éléments, et dans lesquels : La FIG.1 présente une portion d'une étendue d'étude sismique dans laquelle est appliquée la présente invention ; La FIG.2 illustre de manière conceptuelle l'un des capteurs sismiques positionnés sur le sol, comme dans une configuration pour une étude sismique ; La FIG. 3 présente un diagramme d'un circuit par le biais duquel il est possible de réaliser la fonctionnalité de la présente invention dans la portion d'étendue de la FIG. 1 ; 30 La FIG. 4 présente une seconde portion d'une étendue d'étude sismique dans laquelle peut être appliquée la présente invention ; 2903534 4 Les FIG. 5 et 6 illustrent respectivement une étude de flûtes remorquées et une étude des fonds marins dans lesquelles peut être appliquée la présente invention.

5 Les FIG.

7A et 7B présentent de manière conceptuelle une opération de forage dans laquelle peut être utilisée la présente invention ; et Les FIG.

8A et 8B présentent de manière conceptuelle une portion d'une opération de carottage au câble dans laquelle peut être utilisé la présente io invention. Bien que l'invention puisse connaître diverses modifications et des formes alternatives, les schémas illustrent des concrétisations spécifiques décrites ici en détails en guise d'exemple. Il doit toutefois être clair que la présente is description des concrétisations spécifiques n'est pas destinée à limiter l'invention aux formes particulières indiquées, mais au contraire, à couvrir toutes les modifications, tous les équivalents et toutes les alternatives s'inscrivant dans l'esprit et dans l'objectif de l'invention, tels que définis par les revendications en annexe.

20 Des concrétisations illustratives de l'invention sont décrites ci-dessous. Par soucis de clarté, toutes les caractéristiques d'une application réelle ne sont pas décrites dans cette spécification. Il doit bien entendu être noté que dans le développement d'une telle concrétisation réelle, de nombreuses décisions propres à la concrétisation doivent être prises afin d'atteindre les objectifs du développeur, tels que la conformation aux contraintes liées au système et au domaine, lesquels objectifs varient fortement selon les concrétisations. Il doit également être noté qu'un tel effort de développement, même s'il est complexe et long, constituerait un acte routinier pour les personnes du métier ayant accès aux présentes informations.

2903534 5 La présente invention met en place un système de composants automatiques protégeant et diagnostiquant les zones d'alimentation comprenant plusieurs unités électroniques montées en série, reliées entre elles par un câble. La présente invention met en place un interrupteur automatique contrôlé par la 5 tension dans chaque unité ainsi qu'une mise sous tension du système séquentielle avec un faible décalage entre chaque noeud. Le décalage est utilisé pour mesurer l'impédance de chaque segment avant la fermeture de l'interrupteur. En cas de court-circuit, l'impédance doit être supérieure à une valeur plancher donnée, indépendante de la position de l'unité sur la ligne. io Après une mise sous tension réussie, le système de protection du court-circuit surveille continuellement la tension et éteint l'interrupteur si la tension passe en dessous d'une valeur plancher déterminée (en raison par exemple d'un court-circuit), protégeant ainsi les autres unités dans la même zone d'alimentation. is La FIG.1 présente une portion 100 d'une étendue d'étude sismique (non illustrée autrement) dans laquelle est appliquée la présente invention. La portion 100 comprend une source d'alimentation 103 et une zone d'alimentation 106 recevant l'alimentation de la source d'alimentation 103. Généralement, une étendue d'étude sismique peut comprendre et comprend plusieurs zones 20 d'alimentation 106. La zone d'alimentation 106 comprend un câble sismique 109 comportant plusieurs capteurs sismiques 112 (un seul montré) reliés par les segments de ligne 115 (un seul montré). Chaque capteur sismique 112 représente un noeud dans la zone d'alimentation 106. Chaque segment de ligne 115, dans la concrétisation illustrée, peut comprendre un connecteur 118 (un 25 seul montré) à l'une des extrémités. Les capteurs sismiques 112 sont montés en série sur le câble sismique 109. Les segments de ligne 115 et les connecteurs 118 peuvent être mis en place de manière traditionnelle. La concrétisation particulière peut varier en fonction du 30 contexte dans lequel elle est employée. Par exemple, dans une étude des fonds marins, les connexions électriques doivent être étanches en profondeur, ce qui n'est pas le cas dans une étude terrestre.

2903534 6 La source d'alimentation 103 est mise en place, dans la concrétisation illustrée, dans l'unité de collecte des données (non montrée autrement) pour l'étude sismique. Les spécialistes de la technique savent qu'une étude sismique 5 comprend généralement une unité de collecte des données qui remplit plusieurs fonctions. Elle envoie des signaux de commande et de contrôle, elle fournit une alimentation, elle reçoit des données générées par les capteurs sismiques et, parfois, elle traite ou pré-traite les données. Dans cette concrétisation, l'unité de collecte des données est utilisée pour alimenter le domaine d'alimentation 106. io Toutefois, dans d'autres concrétisations, l'alimentation 103 peut être mise en place, par exemple, dans une source d'alimentation ne faisant pas partie de l'unité de collecte des données. La FIG. 2 présente de manière conceptuelle l'un des capteurs sismiques 112 15 positionné sur une surface 200 du sol 203. Les capteurs sismiques 112 de la concrétisation illustrée sont construits pratiquement de la même manière, bien que cela ne soit pas requis par l'invention. Le capteur sismique 112 comprend généralement un élément capteur 206 et un ensemble d'éléments électroniques 209 situés dans un logement 212. Le logement 212 comprend une pointe 215 20 destinée à garantir un couplage adéquat entre l'élément capteur 206 et le sol 203. Il faut remarquer que l'invention n'est pas limitée par la structure ou la conception du logement 212. L'élément capteur 206 peut par exemple être appliqué dans un géophone traditionnel, procédure commune et bien connue dans le domaine.

25 Les éléments électroniques 209 sont traditionnels, hormis l'inclusion d'un interrupteur 218. L'interrupteur 218 est conceptuellement montré comme un interrupteur unipolaire à une direction. L'interrupteur 218 contrôle le flux électrique de la source d'alimentation 103 vers les capteurs 112 en aval, c'est-à- 30 dire le long du câble sismique 115 dans la direction contraire à la source d'alimentation 103. L'invention accepte des variations dans la mise en place de 2903534 7 l'interrupteur 218. Une application particulière est toutefois illustrée dans la FIG. 3. Plus spécifiquement, la FIG. 3 est un diagramme schématique d'un circuit 300 5 par lequel l'interrupteur 218 est mis en place dans la concrétisation illustrée. Le tableau 1 présente des exemples de valeurs et de numéros de pièces pour les composants. Dans cet exemple, Côté A signifie le côté en amont ou côté d'alimentation, le côté proche de la source d'alimentation 103 tandis que le Côté B est le côté en aval , le côté le plus éloigné de la source 10 d'alimentation 103. Le circuit est cependant symétrique et fonctionne donc dans les deux sens. Il faut noter que les transistors X1 et X3 réalisent la véritable fonction de transition de l'interrupteur 218 de la manière expliquée plus en détails ci-après. Il faut également noter que le circuit 300 alimente le noeud situé en aval via une résistance à impédance relativement élevée, c'est-à-dire 15 R16, R3. Cette résistance est réglée sur une valeur assez élevée pour ne pas faire disjoncter le fusible (non montré) de la source d'alimentation 103 si un court-circuit se produit sur la ligne. Simultanément, l'impédance est assez faible pour faire passer la tension VB au-dessus d'une valeur plancher déterminée dans des circonstances normales.

20 2903534 8 Tableau 1. Exemple de liste de composants pour le SCH.

3 Composa Type No nt pièce/Valeur D, Diode Zener 1 N4744 R5 Résistance 100k R2 Résistance 100k R16 Résistance 1k X, Transistor MOSFET IRF9530 de puissance à canal P M, Transistor MOSFET VN10LE à canal N R3 Résistance 1 L X3 Transistor MOSFET IRF9530 de puissance à canal P M5 Transistor MOSFET VN10LE à canal N D2 Diode Zener 1 N4744 R17 Résistance 100K 5 Initialement, l'alimentation du circuit 300 est éteinte et donc les deux transistors X, et X3 le sont également. L'alimentation est appliquée au Côté A. Le transistor X1 conduit déjà le courant à ce moment-là grâce à sa diode drain-source interne (non montrée). La tension VA en augmentation allume le transistor M, lorsqu'elle dépasse la limite déterminée par la diode Zener D,. io Lorsque le transistor M, est allumé, le transistor X, s'allume complètement. La résistance R3 essaye d'augmenter la tension VB au niveau de la sortie. Dans des conditions normales, la tension augmente. Lorsqu'elle dépasse la limite déterminée par la diode Zener D2, le transistor M5 devient conducteur, allumant 2903534 9 de ce fait le transistor X3. L'alimentation arrive alors jusqu'au capteur en aval 112 suivant (s'il en existe un). En cas de court-circuit ou de situation proche d'un court-circuit, la tension VB au niveau de la sortie n'augmente pas assez pour allumer le transistor X3. Ce dernier reste alors éteint jusqu'à la disparition s du court-circuit et l'alimentation des capteurs sismiques 112 en aval (s'il en existe) demeure interrompue jusqu'à ce moment. Comme précédemment mentionné, l'invention accepte des variations au niveau de la mise en place de l'interrupteur 218. Par conséquent, la FIG. 3 montre io uniquement un exemple de concrétisation de l'interrupteur 218. D'autres concrétisations peuvent par exemple utiliser des comparateurs (non montrés) à la place des diodes Zener D, et D2. L'utilisation de comparateurs permet de définir de manière fiable quand activer et désactiver la protection et même d'introduire dans le système une hystérèse (par exemple, la tension de ls désactivation est inférieure à la tension d'activation) afin de minimiser d'éventuelles oscillations. Une telle concrétisation comprendrait également des condensateurs (non montrés) sur les grilles des transistors M, et M5 afin de définir le décalage de mise sous tension dans chaque noeud.

20 Eu égard à la FIG. 1, il faut imaginer un scénario dans lequel un court-circuit existe dans l'un des câbles sismiques 115, par exemple le câble sismique 115 entre le capteur sismique 120 et le capteur sismique 122, au moment où la portion 100 est allumée. Initialement, les capteurs sismiques 112, y compris le capteur sismique 120 ne sont pas alimentés. L'interrupteur 218, montré dans la 25 FIG. 2, de chaque capteur sismique 112 est en position off lorsque aucune alimentation n'est appliquée. L'alimentation est alors appliquée à partir de la source d'alimentation 103 vers la zone d'alimentation 106, par le biais du câble sismique 115.

30 Alors que la tension d'entrée dans le capteur sismique 120 augmente, son interrupteur 218 reste éteint à cause du court-circuit, ne permettant ainsi pas à son voisin en aval, c'est-à-dire le capteur sismique 122, de recevoir une 2903534 10 alimentation totale. Si la tension VB ne dépasse pas la valeur plancher déterminée, l'interrupteur 218 reste éteint. Le capteur sismique 120 situé à côté du court-circuit est toujours opérationnel et peut envoyer un message indiquant l'existence d'un court-circuit entre luimême et son voisin en aval, comme 5 expliqué plus en détails ci-après. Il faut noter que ce scénario est exactement le même si le court-circuit se trouve dans le capteur sismique 122 lui-même plutôt que dans le câble sismique. Si le court-circuit est éliminé, l'interrupteur 218 s'allume après que la tension VB a dépassé la valeur plancher déterminée et le capteur en aval 122 reçoit une alimentation totale. Le capteur en aval suit la io même procédure afin de déterminer si le câble de son capteur en aval 115 est opérationnel ou non, et ainsi de suite jusqu'à ce que tous les capteurs sismiques 112 soient alimentés, tant qu'aucun court-circuit n'existe. Il faut noter que le courant, qui fait généralement disjoncter de manière is nominale un fusible une fois qu'il dépasse la valeur du fusible dans les systèmes traditionnels, n'a aucun impact sur ce mode de protection contre les courts-circuits. Dans la situation de la FIG. 1, aucun élément en aval du court-circuit n'est alimenté. (Inversement, tous les éléments en amont du court-circuit le sont). Ce résultat demeure meilleur que ce qui serait obtenu avec un système 20 de fusibles traditionnel. De plus, ce système peut dire exactement où se situe le problème. Envisageons désormais une situation dans laquelle la zone d'alimentation 106 fonctionne sans le moindre problème et dans laquelle un court-circuit survient 25 quelque part dans la zone d'alimentation 106 durant le fonctionnement. Dans ce cas, la tension du segment dans lequel est apparu le court-circuit chute très vite à cause de ce dernier. Une fois la tension passée au dessous d'une valeur planchée déterminée, l'interrupteur 218 du capteur sismique 112 situé immédiatement en amont s'ouvre, évitant ainsi que le reste de la zone 30 d'alimentation 106 en amont du court-circuit perde son alimentation. Selon la valeur planchée déterminée, la résistance située le long de la ligne et le condensateur de chaque capteur sismique 112, certains capteurs sismiques 112 2903534 11 avoisinants de la section ayant subi le court-circuit peuvent perdre momentanément leur alimentation. Une telle perte temporaire d'alimentation serait due au fait que le court-circuit se propagerait plus vite que la protection contre les courts-circuits décrite ici ne réagirait. Ces capteurs sismiques 112 5 seront toutefois de nouveau alimentés dans les quelques secondes suivant la désactivation de la section où se produit le court-circuit. Après ces quelques secondes d'interruption, la ligne des capteurs sismiques 112 fonctionne à nouveau, tandis que la section touchée par le court-circuit n'est plus alimentée et est marquée comme comprenant un court-circuit. io La présente invention peut également fournir un indicateur de l'emplacement où l'erreur peut être trouvée dans cette concrétisation spécifique. Lorsque M, ou M5 est éteint, il existe un court-circuit en amont ou en aval, respectivement. Il est possible de surveiller cela, à l'aide par exemple d'un comparateur (non is montré), et un message peut être envoyé à des unités de niveau supérieur afin de prévenir les utilisateurs du système. Le message peut être relativement simple ou relativement complexe d'un point de vue technologique. Le message peut par exemple être une lumière sur le panneau de contrôle de l'unité utilisé par l'opérateur du système ou une alarme audible. Le message peut également 20 être un paquet transmis à l'opérateur via un canal de communications utilisant un protocole de contrôle de transmission/protocole Internet ( TCP/IP ), ou tout autre protocole de communications adéquat. La concrétisation illustrée comprend également un interrupteur, tel que 25 l'interrupteur 218, dans la source d'alimentation 103. Dans la concrétisation de la FIG. 4, expliquée plus en détails ci-après, un tel interrupteur peut être fourni dans les deux éléments de la source d'alimentation 103. Cela ne constitue toutefois par une condition requise pour l'application de l'invention. De plus, l'invention ne requiert pas nécessairement qu'un tel interrupteur 218 se trouve 30 dans chaque capteur sismique 112. Les avantages de la présente invention peuvent néanmoins être mieux réalisés en positionnant un interrupteur tel que 2903534 12 l'interrupteur 218 dans chaque capteur sismique 112 dans la zone d'alimentation 106 et dans chaque source d'alimentation 112. Ainsi, selon cet aspect particulier, et comme montré dans les concrétisations s des FIG. 1 et FIG. 4, l'invention comprend un dispositif d'études sismiques, comportant une source d'alimentation 103 et plusieurs capteurs sismiques 112 électriquement montés en série. Les capteurs sismiques 112 sont "en aval" de la source d'alimentation 103 dans la mesure où le courant se dirige vers eux à partir de la source d'alimentation 103. (De même, le capteur sismique 122 est io en aval du capteur sismique 120 dans la mesure où le courant se dirige de la source d'alimentation 103 vers le capteur sismique 122 via le capteur sismique 120.) Inversement, la source d'alimentation 103 est en amont des capteurs sismiques 112. Eu égard à présent à la FIG. 2, chaque capteur sismique 112 comprend un élément capteur 206 et plusieurs éléments électroniques 209 is associés avec l'élément capteur 206. Lors d'un court-circuit, les éléments électroniques 209 interrompent l'alimentation en amont provenant de la source d'alimentation 103 en direction des capteurs sismiques 112 en aval. Plus particulièrement, les éléments électroniques 209 transmettent l'alimentation de la source d'alimentation 103 à un capteur sismique 112 en aval en l'absence 20 d'un court-circuit et interrompent l'alimentation vers le capteur sismique 112 en aval en présence d'un court-circuit. Comme précédemment mentionné, l'invention accepte des variations dans les applications. Prenons par exemple la concrétisation de la FIG. 4. Cette 25 concrétisation concerne une portion 400 d'une étendue d'étude sismique (non montrée autrement) comprenant deux sources d'alimentation 103, une à chaque extrémité du câble sismique 109. L'alimentation étant fournie à partir des deux côtés, l'intégralité de la ligne de capteurs sismiques 112 continue à fonctionner sans problème même en présence d'un court-circuit. La seule exception serait 30 la situation où un court-circuit se produirait dans le capteur sismique 112, auquel cas uniquement ce capteur sismique 112 serait désactivé. L'équipe de l'étude peut alors prendre son temps pour se rendre à la section ayant subi le court- 2903534 13 circuit û identifiée de la manière précédemment décrite û sans interrompre la production. La conception symétrique du circuit 300, montrée dans la FIG. 3, est 5 avantageuse dans cette concrétisation. Comme expliqué précédemment, le circuit 300 est symétrique, de telle sorte qu'il fonctionne que l'alimentation arrive du Côté A ou du Côté B. Selon l'emplacement du court-circuit et le positionnement du capteur sismique 112 sur le câble sismique 115, un capteur sismique 112 peut être alimenté à partir du Côté A ou du Côté B. La conception io symétrique du circuit 300 est donc avantageuse puisqu'il fonctionne de la même manière, quel que soit le côté par lequel il est alimenté. Les concrétisations ci-dessus des FIG. 1 et 4 sont toutes deux des études terrestres. Toutefois, l'invention n'est pas aussi limitée. Les études sismiques is marines sont de deux sortes principales ù études par flûtes remorquées et études des fonds marins. L'invention peut être utilisée dans l'un ou l'autre de ce type d'études marines. Les flûtes et les câbles de fonds marin utilisées dans les études de fonds sous-marins peuvent tous deux être considérés comme des câbles sismiques , bien que certains aspects de la structure, du 20 fonctionnement et de l'utilisation diffèrent de ceux des câbles sismiques utilisés dans des études terrestres, comme le savent bien les spécialistes de la technique. Par conséquent, les questions de conception, construction et fonctionnement sans importance pour la présente invention ne sont pas abordées davantage, à des fins de clarté, et afin de ne pas compliquer la 25 présente invention. Plus particulièrement, dans les études par flûtes remorquées, telles que l'étude 500 montrée dans la FIG. 5, les gammes 503 de flûtes sismiques 506 (une seule indiquée) contenant des capteurs sismiques 112a (un seul indiqué) sont 30 remorquées par un navire étude 510 au niveau ou à proximité du niveau de la surface de l'eau 509. L'élément capteur (non montré) des capteurs sismiques 112a peut par exemple être composé d'hydrophones et les éléments 2903534 14 électroniques (non montrés) de chacun d'entre eux comprennent un interrupteur 218, tel que celui montré dans la FIG. 2. L'alimentation est fournie aux capteurs sismiques 112a à partir d'une unité de collecte de données (non montrée) sur le navire 510 à travers le câble de remorquage 511 et les flûtes 506. Dans une 5 telle étude, chaque flûte 506 peut par exemple constituer un domaine d'alimentation distinct 106a, dans lequel les éléments électroniques des capteurs sismiques 112a comprennent plusieurs noeuds montés en série. La protection contre les courtscircuits fonctionne comme décrit ci-dessus pour la concrétisation de la FIG. 1. i0 Dans les études de fonds marins, des Câbles de Fonds Océaniques ( CFO ) 512 (un seul indiqué) sont dispersés sur le fonds marin 515 à partir du navire 510 à la surface de l'eau 509. Chaque CFO 512 comprend plusieurs capteurs sismiques 112b. Les éléments capteurs (non montrés) des capteurs sismiques is 112b peuvent par exemple être des hydrophones ou des géophones. Les éléments électroniques (non montrés) de chacun d'entre eux comprennent un interrupteur 218, tel que celui montré dans la FIG. 2. Chaque CFO 512 comprend également une source d'alimentation 103a, qui alimente les capteurs sismiques 112b par les CFO 512. Chaque CFO 512 peut définir un domaine 20 d'alimentation 106b, dans lequel les éléments électroniques des capteurs sismiques 112b comprennent plusieurs noeuds montés en série. La protection contre les courts-circuits fonctionne comme décrit ci-dessus pour la concrétisation de la FIG. 1.

25 De plus, toutes les concrétisations décrites ci-dessus se situent dans le contexte d'une étude sismique. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à des applications sismiques et peut également être utilisée pour des applications de forage. La FIG.

7A présente de manière schématique une opération de forage 700 dans laquelle un train de tiges 703, comprenant un trépan 702, fore un trou de sonde 30 704 dans le sol 705 en dessous de la surface 707 de ce dernier. L'opération de forage 700 comprend un appareil de forage 706 auquel est suspendu le train de tiges 703 par le biais d'une tige d'entraînement 709. La chaîne de forage 703 2903534 15 comprend également des outils (non montrés) tels que des coulisses et des stabilisateurs. Les masse-tiges (également non montrées) et la tige de forage lourde 718 sont situées vers le bas du train de tiges 703. Un raccord de données et de transition 721 est inclus juste au dessus dutrépan 702.

5 Le train de tiges 703 comprendra plusieurs outils instrumentés pour le rassemblement d'informations concernant les conditions de forage du trou. Par exemple, le trépan 702 est relié à un raccord de données et de transition 721 hébergeant un appareil capteur 724 comprenant un accéléromètre (non montré io autrement). L'accéléromètre est utile pour rassembler des données en temps réel provenant du fond du trou. L'accéléromètre peut par exemple fournir une mesure quantitative de la vibration du trépan. Le trépan 702, le raccord de données et de transition 721 et l'appareil capteur 724 comprennent généralement, en partie, un assemblage de fond de trou 728, bien que la 15 constitution de l'assemblage de fond de trou 728 ne soit pas essentielle à l'application de l'invention. Les joints 727 entre ces sections de train de tiges 703, ainsi que les autres joints (non montrés) du train de tiges 703 comprennent des joints tels que ceux 20 connus des spécialistes de la technique. De nombreux types de sources de données peuvent être inclus et le sont généralement. Les mesures qui peuvent présenter un intérêt comprennent par exemple la température et la pression du trou, la salinité et le pH de la terre de forage, la déclinaison magnétique et la déclinaison horizontale de l'assemblage de fond de trou, les informations 25 sismiques anticipées sur la formation environnante, la résistivité électrique de la formation, la pression interstitielle de la formation, la caractérisation des rayons gamma de la formation, etc. Chacune des sections instrumentées du train de tiges 703 comprendra des 30 éléments électroniques 209a (un seul montré) qui incluent au moins en partie un interrupteur 218 (un seul montré). L'interrupteur 218 peut également être mis en place en utilisant par exemple le circuit 300 montré dans la FIG. 3. Il faut 2903534 16 remarquer que chaque instrument (par exemple l'accéléromètre de l'appareil capteur 721) peut constituer un noeud électrique et peut donc être associé à un interrupteur 218. En conséquence, une section instrumentée peut disposer de multiples noeuds électriques avec des multiples interrupteurs 218 associés, 5 comme montré dans la FIG.

7B. Eu égard à nouveau à la FIG.

7A, les éléments électroniques 209a sont alimentés à partir d'une source d'alimentation 103b à la surface 707 par le biais d'une ligne 109a. La source d'alimentation 103b est généralement un type de io système de collecte de données (non montré autrement). La ligne 109a peut être un câble ou une ligne de sonde. Les sections instrumentées constituent donc une zone d'alimentation 106c dans laquelle les noeuds (c'est-à-dire les éléments électroniques 209a) sont montés en série. La protection contre les courts-circuits fonctionne comme décrit ci-dessus pour la concrétisation de la is FIG. 1. La présente invention peut également être utilisée dans d'autres contextes de fond de puits, tels que la réalisation et le carottage. La FIG.

8A montre de multiples outils de carottage au câble 800 (un seul montré) utilisés pour collecter 20 des données au cours du processus de forage. Chaque outil 800 comprend des éléments électroniques 209b qui comportent un interrupteur tel que l'interrupteur 218, tout d'abord montré dans la FIG. 2, et un ou plusieurs capteurs (non montrés). L'alimentation est réalisée à partir de la surface à travers le câble 109b. Il faut remarquer que les outils individuels 800 peuvent comprendre de 25 multiples capteurs et donc de multiples ensembles d'éléments électroniques 209b, chacun avec un interrupteur. Ainsi, de multiples noeuds peuvent être présents dans un unique outil, tel que dans l'outil 803, montré dans la FIG.

8B. Eu égard à nouveau à la FIG.

8A, les éléments électroniques 209b comprennent donc plusieurs noeuds montés en série dans une zone 30 d'alimentation 106c dans laquelle la protection contre les courts-circuits fonctionne comme décrit ci-dessus pour la concrétisation de la FIG. 1.

2903534 17 Ainsi, dans cet aspect précis et comme montré dans les concrétisations des FIG.

7A à la FIG.

8B, l'invention comprend un dispositif de fond de trou, incluant une source d'alimentation 103a et plusieurs capteurs de fond de trou électriquement montés en série. Chaque capteur de fond de trou comprend un 5 élément capteur et une pluralité d'éléments électroniques 209a, 209b associés avec l'élément capteur. En cas de court-circuit, les éléments électroniques 209 interrompent l'alimentation en amont provenant de la source d'alimentation 103a vers les capteurs de fond de trou en aval. Plus particulièrement, les éléments électroniques 209a, 209b transmettent l'alimentation de la source d'alimentation io 103a à un capteur de fond de trou en aval en l'absence d'un court-circuit, et interrompent l'alimentation vers le capteur de fond de trou en aval en présence d'un court-circuit. Le système de protection contre les courts-circuits peut également être utilisé is dans d'autres applications utilisant un circuit électrique. Le système de protection contre les courts-circuits peut par exemple être utilisé dans d'autres applications de prospection et de production d'hydrocarbures utilisant des composants électriques de champs pétrolifères, tels que jauges, capteurs, valves, dispositifs de prélèvement, des dispositifs utilisés dans la réalisation 20 intelligente de puits, capteurs de température, capteurs de pression, dispositifs de contrôle du débit, dispositif de calcul du taux de débit, dispositif de calcul du rapport pétrole/eau/gaz, détecteurs d'échelle, vérins, verrous, mécanismes de relâche, capteurs d'équipement (par exemple capteurs de vibration), capteurs de détection de sable, capteurs de détection d'eau, enregistreurs de données, 25 capteurs de viscosité, capteurs de densité, capteurs de point de bulle, indicateurs de pH, débitmètres multiphases, détecteurs acoustiques de sable, détecteurs solides, détecteurs de composition, appareils et capteurs de gamme de résistivité, appareils et détecteurs acoustiques, autres appareils de télémétrie, capteurs proche infrarouge, détecteurs de rayons gamma, détecteurs 30 de H2S, détecteurs de CO2, unités de mémoire de fond de trou, contrôleur de fond de trou, appareils de perforation, charges de formes, têtes d'allumage, 2903534 18 balises, tensiomètres, transducteurs à pression et autres appareils de fond de trou. La présente invention permet donc une protection contre les courts-circuits dans 5 des systèmes de prospection et de production d'hydrocarbures, et plus particulièrement dans les systèmes électriques comportant des noeuds montés en série. La présente invention permet la localisation automatique des courts-circuits, avec des perturbations très limitées du fonctionnement causées par les courts-circuits et un démarrage en cascade. Certaines concrétisations donnent 10 même à l'opérateur du système des indications sur l'endroit où se trouve le court-circuit, ce qui facilite des réparations rapides. Certaines concrétisations fournissent une alimentation des noeuds montés en série à partir des deux côtés, ce qui permet un meilleur fonctionnement par rapport aux pratiques traditionnelles, même en présence d'un court-circuit.

15 Ceci conclut la description détaillée. Les concrétisations spécifiques décrites précédemment sont uniquement données à titre d'illustration puisque l'invention peut être modifiée et utilisée de manières différentes mais équivalentes par les spécialistes de la technique ayant pris connaissance des présentes 20 informations. De plus, les détails de la construction ou de la conception indiqués ici ne sont pas destinés à constituer des limitations, hormis celles décrites dans les revendications ci-dessous. Par exemple, dans la concrétisation de la FIG. 1, la source d'alimentation 103 peut être située au milieu du câble sismique 109 de telle sorte qu'il existe deux chaînes de capteurs 25 sismiques 112 montés en série, de telle sorte qu'il existe deux ensembles de capteurs sismiques 112 en aval de la source d'alimentation 103, soit un de chaque côté de cette dernière. Il est donc évident que les concrétisations particulières décrites ci-dessus peuvent être altérées ou modifiées et que toutes ces variations sont considérées comme faisant partie de la portée et de l'esprit 30 de l'invention. En conséquence, la protection recherchée ici est présentée dans les revendications ci-dessous.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'études sismiques ou de capteur de fond de trou, comprenant : une source d'alimentation (103) ; et plusieurs capteurs sismiques (112) ou capteurs de signaux de fond de trou (112) électriquement montés en série en aval de la source d'alimentation (103), chaque capteur (112) comprenant : un élément capteur (206) ; et plusieurs éléments électroniques (209) associés à l'élément capteur (206), les éléments électroniques (209) interrompant l'alimentation en amont pour les capteurs (112) situés en aval en cas de court-circuit.

2. Dispositif de la revendication 1, dans lequel la source d'alimentation (103) transmet en outre l'alimentation de la source d'alimentation (103) vers un capteur (112) en aval en l'absence de courts-circuits.

3. Dispositif de la revendication 2, dans lequel les éléments électroniques (209) comprennent un interrupteur 218 qui contrôle la transmission et l'interruption de l'alimentation en amont.

4. Dispositif de la revendication 3, dans lequel l'interrupteur (218) contrôle la transmission et l'interruption de l'alimentation en amont lors de la réception de l'alimentation en amont.

5. Dispositif de la revendication 1, dans lequel les éléments électroniques (209) interrompent l'alimentation en amont lors de la réception de l'alimentation en amont. 2903534 20

6. Dispositif de la revendication 1, dans lequel la source d'alimentation (103) alimente les capteurs sismiques (112) à partir d'une extrémité de la connexion en série.

7. Dispositif de la revendication 6, comprend également une seconde source d'alimentation (103) fournissant une alimentation à partir de l'autre extrémité de la connexion en série.

8. Dispositif des revendications 1 à 7, comprend également : des moyens d'alimentation (103) ; et plusieurs moyens électriquement montés en série pour des capteurs sismiques (112) ou de signaux de fond de trou, les moyens de capteurs de signaux (112) étant situés en aval des moyens d'alimentation (103), chaque moyen de capteur de signal (112) comprenant : des moyens de capter un signal caractéristique (206) ; et des moyens d'interrompre l'alimentation (209) en amont vers les moyens de capteur de signaux (112) en aval en cas de court-circuit.

9. Méthode d'utilisation du dispositif dans l'une des revendications 1 à 7 afin de détecter un court-circuit durant une étude sismique ou un test de fond de trou.

10. Méthode d'utilisation du dispositif de la revendication 8 afin de détecter un court-circuit durant une étude sismique ou un test de fond de trou.