FR2985039A1 - Noeud sous-marin couple avec l'eau pour des etudes sismiques - Google Patents

Abstract

Un noeud marin pour enregistrer des ondes sismiques sous l'eau. Le noeud comprend un corps sphérique réalisé en un matériau qui a une densité similaire à une densité de l'eau de sorte que le corps ait une flottabilité neutre ; un premier capteur situé dans le corps et configuré pour enregistrer des mouvements tridimensionnels du noeud ; un deuxième capteur situé dans le corps et configuré pour enregistrer des ondes de pression se propageant à travers l'eau ; et un ou plusieurs câbles connectés aux premier et deuxième capteurs et configurés pour sortir du corps pour être connectés à un dispositif externe. Le corps est couplé à l'eau.

Description

NOEUD SOUS-MARIN COUPLE AVEC L'EAU POUR DES ETUDES SISMIQUES Contexte Domaine technique Les modes de réalisation de l'objet présenté ici concernent généralement des procédés et des systèmes et, plus particulièrement, des mécanismes et des techniques pour effectuer une étude sismique marine en utilisant des noeuds sous-marins couplés à l'eau qui portent des capteurs sismiques appropriés. Examen du contexte L'acquisition et le traitement de données sismiques marines génèrent un profil (image) d'une structure géophysique sous les fonds océaniques. Bien que ce profil ne fournisse pas un emplacement précis des gisements de pétrole et de gaz, il suggère, aux hommes du métier, la présence ou l'absence de ces gisements. Ainsi, la fourniture d'une image à haute résolution des structures géophysiques sous les fonds océaniques est un processus en cours. La sismologie à réflexion est un procédé d'exploration géophysique pour déterminer les propriétés de la sous-surface terrestre, qui est utile particulièrement dans l'industrie pétrolière et du gaz. La sismologie à réflexion marine est basée sur l'utilisation d'une source commandée d'énergie qui envoie de l'énergie dans la terre. En mesurant le temps nécessaire pour que les réflexions reviennent au niveau de plusieurs récepteurs, il est possible d'évaluer la profondeur des caractéristiques provoquant ces réflexions. Ces caractéristiques peuvent être associées 35 à des gisements d'hydrocarbure souterrains.

Un système marin classique pour générer des ondes sismiques et enregistrer leurs réflexions hors des structures géologiques présentes dans la sous-surface est illustré sur la figure 1. Un navire 10 remorque un réseau de récepteurs sismiques 11 prévus sur des flûtes 12. Les flûtes peuvent être disposées le long de n'importe quel profil de profondeur par rapport à une surface 14 de l'océan. Les flûtes peuvent être disposées pour qu'elles aient des agencements spatiaux autres qu'horizontaux. Le navire 10 remorque également un réseau de sources sismiques 16 qui est configuré pour générer une onde sismique 18. L'onde sismique 18 se propage vers le bas vers les fonds océaniques 20 et pénètre dans les fonds océaniques jusqu'à ce qu'une structure de réflexion 22 (réflecteur) réfléchisse finalement l'onde sismique. L'onde sismique réfléchie 24 se propage vers le haut jusqu'à ce qu'elle soit détectée par le récepteur 11 sur la flûte 12. Sur la base d'analyses supplémentaires des données collectées par le récepteur 11, une image de la sous-surface est générée. Le réseau de sources sismiques 16 comprend plusieurs éléments de source individuels. La figure 2 montre un navire 40 remorquant deux câbles 42 pourvus, à des extrémités respectives, de déflecteurs 44. Plusieurs câbles de liaison 46 sont reliés aux flûtes 50. La pluralité de câbles de liaison 46 sont également reliés au navire 40. Les flûtes 50 sont maintenues à des distances souhaitées les unes des autres par des cordages de séparation 48. Plusieurs éléments de source individuels 52 sont également reliés au navire 40 et aux câbles de liaison 46 par l'intermédiaire de cordages 54. Cependant, cette configuration classique est coûteuse étant donné que le coût des flûtes est élevé. 35 De plus, cette configuration pourrait ne pas fournir de résultats précis étant donné que le bruit à la surface de l'eau peut interférer avec les enregistrements. Pour surmonter ce dernier problème, de nouvelles technologies déploient plusieurs capteurs sismiques sur le fond de l'océan pour obtenir un couplage entre les capteurs et le fond océanique. Une telle nouvelle technologie est incorporée dans des noeuds de station au fond de l'océan (OBS). Les OBS sont capables de fournir de meilleures données que les systèmes d'acquisition classiques du fait de leur large géométrie en azimut. Une large couverture en azimut est utile pour une formation d'image au-dessous de couvertures complexes similaires à celles associées à des corps salés. Les corps salés agissent comme d'énormes lentilles, déformant les ondes sismiques qui se propagent à travers ceux-ci. Pour former une image de cibles au-dessous de corps salés, il est préférable d'avoir la capacité de former l'image à travers une couverture complexe, mais même la meilleure technologie de formation d'image seule n'est pas suffisante. Une bonne irradiation des cibles est nécessaire. Les études par flûtes classiques sont effectuées avec un seul navire sismique et ont une étroite couverture azimutale. Si l'un ou l'autre de la source ou du récepteur est situé au-dessus d'une anomalie de couverture, l'irradiation de certaines cibles est susceptible d'être médiocre. Les noeuds d'OBS peuvent avoir une large géométrie en azimut. De plus, les noeuds d'OBS sont beaucoup plus pratiques en présence d'obstacles tels que des installations de production. A des fins de surveillance sismique par des études répétées (4D), les OBS ont une meilleure reproductibilité de positionnement que les flûtes. En outre, les noeuds d'OBS fournissent des données multi-composantes. Ces données peuvent être utilisées pour séparer les ondes ascendantes et descendantes au niveau du lit marin, ce qui est utile pour de multiples atténuations et pour former l'image en utilisant les nombreux éléments de données. De plus, 5 les données multi-composantes tiennent compte de l'enregistrement d'ondes transversales, qui fournissent des informations supplémentaires concernant la lithologie et les failles et permettent parfois de former l'image de cibles qui ont une faible 10 réflectivité ou qui sont sous des nuages de gaz. Le brevet US n° 6 932 185, dont le contenu entier est incorporé ici par voie de référence, présente ce type de noeud. Dans ce cas, les capteurs sismiques 60 sont attachés à un lourd socle 62, comme montré sur la 15 figure 3 (qui correspond à la figure 4 du brevet). Une station 64 qui comprend les capteurs 60 est lancée d'un navire et arrive, du fait de sa gravité, à une position souhaitée. La station 64 reste sur le fond de l'océan en permanence. Les données enregistrées par les 20 capteurs 60 sont transférées, par un câble 66, à une station mobile 68. Lorsque cela est nécessaire, la station mobile 68 peut être amenée à la surface pour récupérer les données. Bien que ce procédé fournisse un meilleur couplage encore coûteux et n'est pas souple étant donné que les stations et les capteurs correspondants sont laissés sur le lit marin. Une amélioration de ce procédé est décrite dans le 30 brevet européen n° EP 1 217 390, dont le contenu entier est incorporé ici par voie de référence. Dans ce document, un capteur 70 (voir la figure 4) est attaché de manière amovible à un socle 72 avec un dispositif de mémoire 74. Après l'enregistrement des ondes sismiques, 35 un navire 76 ordonne au capteur 70 avec le dispositif 25 entre le lit marin et les capteurs, le procédé est de mémoire 74 de se détacher du socle 72 et de remonter à la surface de l'océan 78 pour être récupéré par le navire 76. Cependant, cette configuration n'est pas très 5 fiable étant donné que le mécanisme maintenant le capteur 70 relié au socle 72 peut ne pas permettre la libération du capteur 70. De plus, le capteur 70 et le socle 72 peuvent ne pas atteindre leurs positions attendues sur le fond de l'océan. En outre, les socles 10 72 sont laissés au fond et cela contribue de ce fait à la fois à une pollution de l'océan et à une augmentation du prix, qui sont tous deux des effets indésirables. Par conséquent, il serait souhaitable de proposer 15 des systèmes et des procédés qui fournissent des noeuds peu coûteux et non polluants pour atteindre le lit marin et enregistrer les ondes sismiques. Résumé 20 Selon un exemple de mode de réalisation, il est proposé un noeud marin pour enregistrer des ondes sismiques sous l'eau. Le noeud comprend un corps sphérique réalisé en un matériau qui a une densité similaire à la densité de l'eau de sorte que le corps 25 ait une flottabilité neutre ou positive ; un premier capteur situé dans le corps et configuré pour enregistrer les mouvements tridimensionnels du noeud ; un deuxième capteur situé dans le corps et configuré pour enregistrer les ondes de pression se propageant à 30 travers l'eau ; et un ou plusieurs câbles connectés aux premier et deuxième capteurs et configurés pour sortir du corps pour être connecté à un dispositif externe. Le corps est couplé à l'eau et le noeud a une flottabilité neutre.

Selon un autre exemple de mode de réalisation, il est proposé un agencement de noeud marin pour enregistrer des ondes sismiques sous l'eau. L'agencement comprend un noeud configuré pour enregistrer les ondes sismiques ; un dispositif d'ancrage configuré pour s'attacher au fond de l'eau ; et une amarre configurée pour relier le noeud au dispositif d'ancrage, l'amarre étant configurée pour transférer les données enregistrée par le noeud au dispositif d'ancrage. Le noeud est complètement couplé à l'eau. Selon encore un autre exemple de mode de réalisation, il est proposé un agencement de noeud marin pour enregistrer des ondes sismiques sous l'eau.

L'agencement de noeud marin comprend un noeud comprenant deux capteurs sismiques ou plus pour enregistrer les ondes sismiques, un processeur, une unité de mémorisation et une alimentation ; et un capot configuré pour loger le noeud. Le noeud a une flottabilité négative et le capot a une flottabilité positive de sorte qu'une flottabilité globale de l'agencement de noeud marin soit neutre ou négative, et chacun des deux capteurs sismiques ou plus est couplé à l'eau.

Brève description des dessins Les dessins joints, qui sont incorporés dans la description et qui constituent une partie de celle-ci, illustrent un ou plusieurs modes de réalisation et, avec la description, expliquent ces modes de réalisation. Sur les dessins : la figure 1 est un schéma d'un système d'étude sismique classique ; la figure 2 illustre un agencement classique de flûtes et de réseaux de sources remorqués par un navire ; la figure 3 est un schéma d'une station qui peut 5 être placée sur le fond de l'océan pour l'enregistrement de données sismiques ; la figure 4 est un schéma d'une autre station qui peut être placée sur le fond de l'océan pour l'enregistrement de données sismiques ; 10 la figure 5 est un schéma d'un noeud couplé à l'eau selon un exemple de mode de réalisation ; la figure 6 est un schéma d'un autre noeud couplé à l'eau selon un exemple de mode de réalisation ; la figure 7 est un schéma d'un noeud avec des 15 capteurs disposés en un tétraèdre selon un exemple de mode de réalisation ; la figure 8 est un schéma d'un noeud relié à un dispositif d'ancrage selon un exemple de mode de réalisation ; 20 les figures 9A-B sont des schémas d'un noeud couplé au lit marin ; la figure 10 est un schéma d'encore un autre noeud couplé à l'eau selon un exemple de mode de réalisation ; et 25 la figure 11 est un schéma d'un noeud relié par l'intermédiaire de multiples amarres à de multiples dispositifs d'ancrage selon un exemple de mode de réalisation. 30 Description détaillée La description qui suit d'exemples de modes de réalisation fait référence aux dessins joints. Les mêmes numéros de référence sur les différents dessins identifient les mêmes éléments ou des éléments 35 similaires. La description détaillée qui suit ne limite , ,.. 8 pas l'invention. Au lieu de cela, l'étendue de l'invention est définie par les revendications jointes. Les modes de réalisation qui suivent sont examinés, par souci de simplicité, en relation avec la terminologie et la structure d'un noeud couplé à l'eau comportant des capteurs sismiques et déployé sous l'eau pour effectuer des enregistrements sismiques. Cependant, les modes de réalisation qui seront examinés ensuite ne sont pas limités à un noeud indépendant, étant donné qu'ils peuvent être appliqués à des noeuds attachés à un véhicule sous-marin autonome (AUV) ou à d'autres plateformes, tel qu'un glisseur. Une référence dans toute la description à « un mode de réalisation » signifie qu'une fonction, structure, ou caractéristique particulière décrite en relation avec un mode de réalisation est incluse dans au moins un mode de réalisation de l'objet présenté. Ainsi, l'apparition de l'expression « dans un mode de réalisation » à divers emplacements dans toute la description ne fait pas nécessairement référence au même mode de réalisation. En outre, les fonctions, structures ou caractéristiques particulières peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée dans un ou plusieurs modes de réalisation.

Les technologies émergentes dans les études sismiques marines nécessitent un système peu coûteux pour déployer et récupérer des récepteurs sismiques au niveau du lit marin ou à proximité de celui-ci. Selon un exemple de mode de réalisation, un tel système sismique comprend plusieurs noeuds peu coûteux comportant chacun un ou plusieurs capteurs sismiques. Les capteurs sismiques peuvent comprendre un hydrophone, un géophone, des accéléromètres, des capteurs électromagnétiques, etc. .., .. 9 Un noeud peut être déployé de lui-même ou en utilisant un AUV. Le noeud peut être la charge utile de l'AUV ou peut être lié à l'AUV. L'AUV peut être un dispositif conçu spécialement ou un dispositif du commerce qui est relativement peu coûteux. Le dispositif du commerce peut être rapidement mis à niveau ou modifié pour recevoir le noeud. Un navire de déploiement stocke les noeuds et/ou les AUV et les lance en fonction des besoins de l'étude sismique. Les noeuds et/ou les AUV trouvent leurs positions souhaitées (préprogrammées dans leur dispositif de commande local) en utilisant, par exemple, un système de navigation par inertie. Dans un mode de réalisation, le noeud a une forme 15 sphérique et est réalisé en un matériau qui a une densité si proche de la densité de l'eau que la flottabilité globale du noeud est neutre ou légèrement négative. Le matériau peut également avoir la même rigidité que l'eau. Ainsi, si une onde sismique amène 20 les particules d'eau à se déplacer, le noeud, du fait de sa flottabilité neutre et de sa rigidité, suivra le mouvement des particules d'eau et les capteurs à l'intérieur du noeud seront capables d'enregistrer ce mouvement. Par conséquent, dans une application, le 25 noeud est couplé à l'eau et non au lit marin, c'est-à- dire que le noeud flotte et n'est pas en contact avec le lit marin. Le noeud peut comprendre un hydrophone et trois géophones, étant ainsi qualifié de capteur sismique 4C (à quatre composants) . D'autres 30 combinaisons de capteurs sismiques sont possibles, c'est-à-dire, 2C, 3C, etc. Dans une application, le noeud sphérique est rigide mais encore compressible. Une répartition du poids du noeud sphérique peut être effectuée de sorte que la masse de la partie inférieure 35 du noeud (par exemple, une première moitié du noeud) soit supérieure à la masse de la partie supérieure (par exemple, une deuxième moitié du noeud). Cette caractéristique garantit une directivité (orientation) donnée du noeud. Le noeud peut être amarré à un dispositif d'ancrage rigide/élastique/viscoélastique qui est attaché au lit marin. Les données enregistrées par le noeud peuvent être transmises par l'amarre au dispositif d'ancrage. Le dispositif d'ancrage peut être un noeud d'OBS existant. Le noeud peut également être déployé avec l'AUV. L'AUV peut avoir une baie de charge utile d'immersion dans laquelle le noeud est prévu ou l'AUV peut remorquer le noeud. Dans ce dernier cas, le noeud peut être situé dans une cage d'immersion. Le noeud peut également être déployé de lui-même.

Alors que le navire de déploiement lance les noeuds et/ou les AUV, un navire de tir peut suivre le navire de déploiement pour générer des ondes sismiques. Le navire de tir peut remorquer un ou plusieurs réseaux de sources sismiques. Le navire de tir ou un autre navire, par exemple le navire de récupération, peut alors ordonner aux noeuds et/ou aux AUV sélectionnés de faire surface de sorte qu'ils puissent être récupérés. En variante, le navire de récupération peut utiliser un véhicule actionné à distance pour récupérer les noeuds sur le fond océanique. Dans un mode de réalisation, le navire de déploiement remorque également des réseaux de sources et effectue des tirs alors qu'il déploie les noeuds et/ou les AUV. Dans un exemple de mode de réalisation, les noeuds et/ou les AUV sont présents par milliers. Ainsi, le navire de déploiement est configuré pour les contenir au début de l'étude et pour les lancer ensuite alors que l'étude sismique progresse. Si le navire de tir est configuré pour récupérer les noeuds et/ou les AUV, lorsque le nombre de noeuds et/ou d'AUV disponibles dans le navire de déploiement est inférieur à un seuil prédéterminé, il est ordonné au navire de tir et au navire de déploiement de changer de positions au milieu de l'étude sismique. Si un navire de récupération dédié est utilisé pour récupérer les noeuds et/ou les AUV, alors le navire de déploiement est configuré pour changer de position avec le navire de récupération lorsque le navire de déploiement est vide. Dans un exemple de mode de réalisation, l'étude sismique est appliquée en tant que combinaison de capteurs sismiques situés sur les noeuds et sur les flûtes remorquées par le navire de déploiement, par le navire de tir, ou par les deux. On doit noter qu'un dispositif informatique général, qui est modifié par des instructions logicielles spécifiques pour générer une image de la sous-surface, traite les données collectées par les noeuds examinés dans les descriptions ci-dessus. La quantité de données peut être importante, par exemple, de l'ordre de téraoctets, et, par conséquent, il est peu pratique voire impossible à une personne de traiter ces données de tête. Ainsi, n'importe quelle revendication de traitement, si elle est présente dans cette demande, concerne un traitement informatique et n'est pas destinée à couvrir traitement de données. Les modes de réalisation des actions mentales de indiqués ci-dessus sont maintenant examinés plus en détail en relation avec les figures. La figure 5 illustre un noeud 100 avec un corps sphérique 102. Le corps peut être réalisé en un matériau qui a une flottabilité neutre, c'est-à-dire qu'il a une densité proche de la densité de l'eau de sorte que le corps flotte. Autrement dit, un corps à flottabilité neutre, lorsqu'il est placé dans l'eau, ne se déplace ni vers le haut ni vers le bas. Dans une application, il est préférable que le corps ait une flottabilité positive de sorte que, lorsque divers capteurs sont ajoutés au corps, la flottabilité globale du noeud soit neutre. Ainsi, dans une demande, le corps peut être réalisé en un type de mousse qui a une flottabilité positive. Une flottabilité positive signifie que, lorsque l'objet est placé dans l'eau, l'objet a une tendance naturelle à se déplacer vers la surface de l'eau. Un objet à flottabilité négative a la tendance naturelle à se déplacer vers le fond de l'eau lorsqu'il est placé dans l'eau. Le noeud 100 peut comprendre un ou plusieurs capteurs sismiques. Un premier capteur 110 peut être configuré pour enregistrer les déplacements des particules d'eau en enregistrant les déplacements correspondants du corps 102. A cet égard, on doit noter que le noeud 100, qui a une flottabilité neutre, se déplace alors que les particules d'eau se déplacent. Le premier capteur 110 peut comprendre un ou plusieurs capteurs uniques 112, 114, 116 et 118. Les capteurs uniques peuvent être des géophones ou des accéléromètres ou d'autres capteurs similaires. Dans le présent exemple de mode de réalisation, les capteurs uniques 112, 114, 116 et 118 sont prévus à l'intérieur 25 du corps 102, c'est-à-dire qu'ils ne viennent pas en contact direct avec l'eau. Cependant, il est possible que les capteurs 112, 114, 116 et 118 communiquent avec l'eau 120, comme montré par le noeud 200 sur la figure 6. Dans ce cas, un produit d'étanchéité 122 peut 30 être prévu sur les capteurs pour éviter que l'eau 120 ne pénètre dans les capteurs ou le corps 102. Le noeud 100 peut également comprendre un deuxième capteur 130. Le deuxième capteur 130 est différent du premier capteur 110 et il est configure pour 35 enregistrer des pressions d'eau, c'est-à-dire, des ondes p. Les données enregistrées par le premier capteur 110 et le deuxième capteur 130 sont collectées par plusieurs câbles 140a à d et transmises ensuite par l'intermédiaire d'un câble 142 à l'extérieur du noeud 100. Plusieurs câbles 140a à d peuvent être prévus à l'intérieur du corps 102, mais également complètement à l'extérieur du corps 102. A cet égard, on doit noter que, dans une application, le noeud 100 ne comprend pas de processeur, de dispositifs de mémorisation de données, de dispositifs de traitement, etc., étant donné que les données sont simplement enregistrées par les capteurs et transférées ensuite à un dispositif externe (qui sera examiné ultérieurement) pour traitement et mémorisation. Cette structure simpliste du noeud permet d'obtenir une flottabilité neutre et de réduire également le coût des noeuds. Si le premier capteur comprend quatre capteurs individuels, ces capteurs peuvent être agencés à l'intérieur du corps, comme montré sur la figure 7.

Dans ce mode de réalisation, le noeud 300 a encore un corps sphérique 302. Chacun des quatre capteurs individuels 112, 114, 116 et 118 a son propre axe de détection 112a, 114a, 116a et 118a. Ces quatre axes se rencontrent en un point central 310 et chaque axe croise un sommet 112b, 114b, 116b ou 118b correspondant d'un tétraèdre 320. Le tétraèdre 320 peut avoir la totalité ou certains des côtés de la même longueur. Dans une application, les sommets du tétraèdre sont sur la surface extérieure du corps 302. Cependant, dans une autre application, les sommets sont à l'intérieur du corps 302. Dans encore une autre application, un capteur unique 112 est prévu dans la première moitié 302a du corps 302 et les autres capteurs uniques 114, 116 et 118 sont prévus dans la deuxième moitié 302b du corps 302. De cette manière, le poids des capteurs n'est pas réparti uniformément à l'intérieur du corps 302, ce qui donne au corps 302 un diamètre 302c qui s'aligne avec la gravité (c'est-à-dire, l'axe Y). Ainsi, le, noeud 300, lorsqu'il est déployé, a une 5 orientation préférentielle bien qu'il ait encore une flottabilité neutre. Dans encore une autre application, le centre de masse du noeud 300 est au-dessus du point central 310 le long du diamètre 302c. Dans une application, le centre de masse peut coïncider avec le 10 point central 310. Cependant, l'orientation du tétraèdre ne doit pas être comme examiné dans la description ci-dessus. En fait, l'orientation du tétraèdre peut être aléatoire. Dans une application, un ballast 350 peut être ajouté 15 au noeud pour déterminer une orientation préférentielle, comme montré sur la figure 7. Dans une application, le deuxième capteur 130 peut être utilisé en tant que ballast, comme montré sur les figures 5 et 6. Dans encore une autre application, le deuxième capteur 130 20 peut être prévu diamétralement opposé au capteur unique 112 pour orienter le noeud selon les souhaits. Lorsqu'il est déployé sous l'eau, le noeud examiné dans la description ci-dessus flotte au-dessus du lit marin. Ainsi, il est souhaitable de disposer d'un 25 mécanisme en place pour confiner le noeud dans un volume prédéterminé lors de l'enregistrement de données sismiques. Un système 500 comprenant un noeud 510 et un mécanisme d'ancrage 520 est montré sur la figure 8. Le noeud 510 peut être l'un quelconque des noeuds examinés 30 dans les descriptions ci-dessus. Le mécanisme d'ancrage 520 peut comprendre un dispositif d'ancrage 522 et une amarre 524. L'amarre 524 est reliée entre le noeud 510 et le dispositif d'ancrage 522. Le dispositif d'ancrage 522 est montré sur la figure 8 comme étant en contact 35 direct avec le lit marin 530. Le dispositif d'ancrage 522 peut comprendre divers éléments, par exemple un dispositif de traitement 522a, une interface 522b qui est connectée par un câble électrique pour recevoir des données du noeud 510, une unité de mémorisation 522c, une alimentation 522d, etc. Le câble électrique peut être une partie de l'amarre 524 ou peut être l'amarre elle-même. L'amarre 524 peut avoir une longueur R prédéterminée, ce qui signifie que la position du noeud 510 sera dans une sphère de rayon R autour du dispositif d'ancrage. Si R est petit, par exemple, d'environ 1 m, la position du noeud 510 peut être prise en considération pour coïncider avec la position du dispositif d'ancrage d'un point de vue de traitement. Dans un exemple de mode de réalisation, le dispositif d'ancrage 522 est par lui-même un noeud. Comme illustré sur les figures 9A-B, le dispositif d'ancrage 522 peut avoir une base circulaire 540 sur laquelle, par exemple, trois ensembles 542a à c sont prévus. Chaque ensemble peut contenir un ou plusieurs composants illustrés sur la figure 8. Un autre ensemble 544 peut contenir trois géophones ou capteurs similaires et un hydrophone. La base 540 et les ensembles 542a à c et 544 sont recouverts par un capot 546, comme montré sur la figure 9B. Un véhicule actionné à distance (ROV) peut gérer le dispositif d'ancrage 522, c'est-à-dire, peut déployer ou récupérer le dispositif d'ancrage 522. Des nervures 548 peuvent être prévues sur la base 540 pour un meilleur couplage avec le lit marin. Un des ensembles 542a à c, par exemple l'ensemble 542a, peut comprendre un équipement d'enregistrement. Dans ce cas, cet ensemble est configuré pour une connexion à l'amarre 524. Selon un autre exemple de mode de réalisation illustré sur la figure 10, un autre agencement de noeud 35 600 peut comprendre un noeud 602 et un capot à flottabilité positive 604. Plus spécifiquement, le noeud 602 peut être le noeud 522 montré sur les figures 9A-B ou l'un quelconque des noeuds existants. Ainsi, le noeud 602 peut comprendre au moins un hydrophone et un géophone. Dans une application, le noeud 602 comprend un hydrophone et trois géophones. Chaque capteur sismique du noeud 602 est couplé à l'eau et non au lit marin. Ainsi, les capteurs sismiques, l'alimentation en énergie et les dispositifs de traitement nécessaires sont tous intégrés dans un tel noeud. Cependant, ces noeuds ont une flottabilité négative, c'est-à-dire qu'ils ne flottent pas. Ainsi, l'ajout du capot de flottabilité 604, qui a une flottabilité suffisamment positive, peut donner à l'agencement de noeud global une flottabilité neutre. Ainsi, un tel noeud modifié peut flotter, de manière similaire aux noeuds décrits sur les figures 5 à 8. Un avantage de disposer du noeud flottant plutôt que couplé au fond océanique est que le couplage de tous les noeuds (dans une étude type, des centaines sinon des milliers de noeuds peuvent être utilisés) avec l'eau est plus uniforme que le couplage des noeuds existants au fond océanique. Ce couplage uniforme garantit une meilleure précision des données enregistrées dans toute la bande de fréquence. Cela diffère des opérations sur le lit marin classiques qui utilisent un récepteur à deux composants (2C) ou à quatre composants (4C) que l'on tente de coupler au lit marin. Dans le fonctionnement classique, un composant du récepteur est habituellement un hydrophone qui est bien couplé à l'eau. Souvent, le signal d'hydrophone est utilisé pour étalonner le « couplage » des autres capteurs de vitesse ou d'accélération avec le lit marin. Ce couplage avec le lit marin n'est pas toujours bon et est généralement plus mauvais que celui de l'hydrophone avec l'eau. Ainsi, le couplage permet, de cette manière, l'enregistrement d'ondes p dans l'eau et le sédiment avec l'hydrophone et d'ondes s dans le sédiment avec un récepteur 4C. En mesurant un signal d'onde p représenté par une pression instantanée (hydrophone) et un mouvement de lit marin (vitesse ou accélération), il est possible d'obtenir une séparation de champ d'onde et une formation d'image miroir pour séparer de multiples ondes provenant de réflexions. Le spectre de signal global peut être égalisé en combinant les signaux de pression et de mouvement pour « remplir » les encoches présentes à différentes fréquences pour les signaux d'hydrophone uniquement et de vitesse uniquement. Cependant, les modes de réalisation examinés ci-dessus suivent une approche différente, c'est-à-dire le couplage à la fois de l'hydrophone et des capteurs de mouvement (vitesse ou accélération) avec l'eau, comme illustré sur les figures 5 à 10. En mesurant la pression instantanée scalaire (par l'hydrophone) et le mouvement de particules vectoriel instantané (par les capteurs de vitesse ou d'accélération), il est possible de comprendre l'amplitude et la direction de propagation des ondes p, réalisant la séparation de champ d'onde et le remplissage d'encoches du système non couplé avec le lit marin. Ainsi, avec ce système original, les ondes transversales ne sont pas enregistrées, étant donné que les ondes transversales ne peuvent pas se propager dans un fluide. Les modes de réalisation illustrés sur les figures 5 à 10 décrivent l'idée de « flottaison » d'un capteur de vitesse dans l'eau et de combinaison de son signal avec un hydrophone. Ainsi, le mouvement des particules de l'eau est mesuré par la pression acoustique provenant de la propagation d'onde p. Des mesures similaires peuvent être effectuées en utilisant le gradient de pression, la pression différentielle en deux points alors que l'onde p se déplace devant eux.

Le mouvement des particules en réponse à la propagation d'onde p dans l'eau est une propriété vectorielle et ainsi il doit être mesuré en tant que vitesse (ou accélération), c'est-à-dire avoir une amplitude et une direction. Afin de réaliser cette utilisation de capteurs (géophones) qui présentent une réponse de cardioïde type (ou directionnelle), les modes de réalisation des figures 5 à 10 comportent des capteurs sismiques qui mesurent plusieurs composantes, chaque réponse directionnelle pointant dans une direction différente. Étant donné qu'il y a six propriétés de mouvement à mesurer (trois translations le long des axes X, Y et Z et trois rotations, un tangage, un lacet et un roulis) , un capteur de mouvement de particules multi-composante capable de mesurer la totalité des six mouvements peut être utilisé. Pour mesurer trois translations et trois rotations de manière indépendante, il est possible d'utiliser un enregistreur à 6 canaux. Cependant, cette approche est inefficace. En agençant quatre transducteurs (géophones) comme illustré sur les modes de réalisation des figures 5 à 7, leurs axes de détection se croisant au centre d'un tétraèdre et passant par les quatre sommets, et en combinant ensuite deux de ces composantes ou plus, il est possible de régénérer les trois translations et les trois rotations. En utilisant cet agencement des axes de détection, le nombre de canaux d'enregistrement peut être réduit à quatre pour les géophones et à un pour l'hydrophone.

Dans une application, les axes de détection se croisent au centre du tétraèdre et celui-ci peut également être le centre de masse du boîtier. Pour cette raison, un bon boîtier candidat est un corps sphérique tel qu'illustré sur les figures 5 à 7. Comme déjà indiqué ci-dessus, pour amener le boîtier à suivre le mouvement des particules de l'eau, il devrait avoir une flottabilité neutre et être rigide. D'autres éléments à prendre en considération dans 10 la conception du noeud sont les coordonnées de référence et la position du noeud. Il est préférable de connaître le cap de l'onde p. Pour réaliser cela, un capteur de cap, un inclinomètre à trois composantes et un certain procédé de mesure ou de fixation de la position du noeud 15 en fonction de la dérive peuvent être utilisés. Autrement dit, un système inertiel complet pourrait être nécessaire. Cependant, le noeud original doit être léger et peu coûteux. Ainsi, un système inertiel total qui serait hébergé par le noeud n'est pas souhaitable. 20 Les noeuds originaux proposés ci-dessus peuvent résoudre ce problème en faisant en sorte que le centre de masse soit décalé au-dessous du point d'intersection des axes de détection dans un boîtier à flottabilité neutre. Ainsi, le noeud agit comme un système de cardan 25 inchavirable de sorte qu'une orientation verticale soit définie. Les axes de référence restants sont l'azimut et la position. Si les géophones sont utilisés dans le noeud, une boussole ne peut pas être ajoutée à cause du champ magnétique du géophone. Ainsi, l'azimut est 30 difficile à suivre. La position du noeud est également difficile à mesurer et à suivre sous l'eau. Ainsi, l'amarre montrée sur la figure 8 fixe le noeud à flottabilité neutre à un dispositif d'ancrage sur les fonds océaniques pour confiner le noeud dans un 35 volume donné. Cette approche définit la position du noeud dans un certain rayon. Cependant, l'azimut est plus difficile à déterminer. Une approche consiste à utiliser de multiples amarres 704a, 706a et 708a pour relier le noeud 702 à des dispositifs d'ancrage avec le lit marin 704, 706 et 708 pour éviter des rotations, comme illustré sur la figure 11. Une autre approche pourrait être d'utiliser un dispositif d'ancrage unique, comme montré sur la figure 8, mais d'utiliser de multiples amarres pour relier le noeud 510 au dispositif d'ancrage 522 Encore une autre approche consiste à utiliser les données enregistrées pour déterminer l'azimut. Les premières arrivées aux capteurs sismiques ont une polarité qui, si elle est mesurée, peut indiquer l'azimut.

Une autre solution a été illustrée sur la figure 10. Un noeud de lit marin à flottabilité négative 602 fournit déjà une mesure des trois translations et de la pression instantanée. Ce noeud a une flottabilité négative de sorte qu'il est couplé avec le lit marin.

Pour transformer ce noeud en un capteur de mouvement de particules, la flottabilité négative du noeud est réduite en utilisant le capot 604 jusqu'à ce que le système 600 ait une flottabilité neutre. Cependant, pour résoudre l'inclinaison, la position et l'azimut, il est possible de concevoir la taille du capot 604 de sorte que le système 600 entier soit du côté négatif de flottabilité neutre (par exemple, une densité apparente de 1,1 g/cm3) de sorte que le noeud 602 reste sur le lit marin, et réagisse encore au mouvement des particules d'eau. Un ou plusieurs des exemples de modes de réalisation examinés ci-dessus présentent un noeud couplé avec l'eau configuré pour effectuer des enregistrements sismiques. On devrait comprendre que cette description n'est pas destinée à limiter l'invention. Au contraire, les exemples de modes de réalisation sont destinés à couvrir les variantes, les modifications et les équivalents, qui sont inclus dans l'esprit et l'étendue de l'invention telle que définie 5 par les revendications jointes. En outre, dans la description détaillée des exemples de modes de réalisation, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension détaillée de l'invention revendiquée. Cependant, un homme du métier 10 comprendrait que divers modes de réalisation peuvent être mis en pratique sans ces détails spécifiques. Il convient de noter que, selon un exemple de mode de réalisation, il existe un agencement de noeud marin pour enregistrer des ondes sismiques sous l'eau. 15 L'agencement comprend un noeud configuré pour enregistrer les ondes sismiques ; un dispositif d'ancrage configuré pour être attaché à un fond de l'eau ; et une amarre configurée pour relier le noeud au dispositif d'ancrage, l'amarre étant configurée pour 20 transférer les données enregistrées par le noeud au dispositif d'ancrage. Le noeud est complètement couplé avec l'eau. Le noeud peut comprendre un corps sphérique réalisé en un matériau qui a une densité similaire à la densité de l'eau de sorte que le corps ait une 25 flottabilité neutre ou positive ; un premier capteur situé dans le corps et configuré pour enregistrer les mouvements tridimensionnels du noeud ; un deuxième capteur situé dans le corps et configure pour enregistrer les ondes de pression se propageant à 30 travers l'eau ; et un ou plusieurs câbles connectés aux premier et deuxième capteurs et configurés pour sortir du corps pour être connectés à un dispositif externe. Lesdits un ou plusieurs câbles font partie de l'amarre. Le premier capteur peut comprendre quatre capteurs 35 individuels configurés pour déterminer un mouvement du corps, et les quatre capteurs individuels peuvent avoir des axes de détection se croisant au niveau d'un point central. Le point central est un centre d'un tétraèdre, et chaque axe de détection croise également un sommet correspondant du tétraèdre. Trois des quatre capteurs individuels sont prévus dans une première moitié du corps et le quatrième capteur individuel est prévu dans une deuxième moitié du corps de sorte que le corps ait une orientation préférée lorsqu'il est sous l'eau. Le deuxième capteur peut être utilisé en tant que ballast pour orienter un diamètre prédéterminé du corps le long d'une direction de gravité. Dans une application, le premier capteur comprend quatre capteurs indépendants ayant des axes de détection s'étendant d'un centre vers les sommets d'un tétraèdre, et le deuxième capteur est prévu diamétralement opposé à l'un des quatre capteurs indépendants. Le dispositif d'ancrage peut comprendre un processeur ; une mémoire ; une alimentation ; et des capteurs sismiques.

Bien que les caractéristiques et les éléments des présents exemples de modes de réalisation soient décrits dans les modes de réalisation en des combinaisons particulières, chaque caractéristique ou élément peut être utilisé seul sans les autres caractéristiques et éléments des modes de réalisation ou en diverses combinaisons avec ou sans autres caractéristiques et éléments présentés ici. Cette description écrite utilise des exemples de l'objet présenté pour permettre à n'importe quel homme du métier de mettre en pratique l'invention, comprenant la réalisation et l'utilisation de n'importe quels dispositifs ou systèmes ou la mise en oeuvre de n'importe quels procédés incorporés. L'étendue brevetable de l'objet est définie par les revendications, et peut comprendre d'autres exemples qui apparaissent aux hommes du métier. Ces autres exemples sont destinés à être dans l'étendue des revendications.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Noeud marin pour enregistrer des ondes sismiques sous l'eau, le noeud comprenant : un corps sphérique réalisé en un matériau qui a une densité similaire à une densité de l'eau de sorte que le corps ait une flottabilité neutre ou positive ; un premier capteur situé dans le corps et configuré pour enregistrer des mouvements tridimensionnels du noeud ; un deuxième capteur situé dans le corps et configuré pour enregistrer des ondes de pression se propageant à travers l'eau ; et un ou plusieurs câbles connectés aux premier et 15 deuxième capteurs et configurés pour sortir du corps pour être connectés à un dispositif externe, dans lequel le corps est couplé à l'eau et le noeud a une flottabilité neutre. 20
2. 2. Noeud selon la revendication 1, dans lequel le corps entier est couplé à l'eau et non aux fonds marins.
3. 3. Noeud selon la revendication 1, dans lequel le 25 dispositif externe est un dispositif d'ancrage.
4. 4. Noeud selon la revendication 3, dans lequel le dispositif d'ancrage est attaché fixement aux fonds marins et lesdits un ou plusieurs câbles agissent en 30 tant qu'amarre pour maintenir le corps à une distance fixée du dispositif d'ancrage.
5. 5. Noeud selon la revendication 1, dans lequel le premier capteur comprend :quatre capteurs individuels configurés pour déterminer un mouvement du corps.
6. 6. Noeud selon la revendication 5, dans lequel les 5 quatre capteurs individuels ont des axes de détection se croisant en un point central.
7. 7. Noeud selon la revendication 6, dans lequel le point central est un centre d'un tétraèdre et chaque 10 axe de détection croise également un sommet correspondant du tétraèdre.
8. 8. Noeud selon la revendication 7, dans lequel trois des quatre capteurs individuels sont prévus dans 15 une première moitié du corps et le quatrième capteur individuel est prévu dans une deuxième moitié du corps de sorte que le corps ait une orientation préférée lorsqu'il est sous l'eau. 20
9. 9. Agencement de noeud marin pour enregistrer des ondes sismiques sous l'eau, l'agencement comprenant : un noeud configuré pour enregistrer les ondes sismiques ; un dispositif d'ancrage configuré pour s'attacher 25 à un fond de l'eau ; et une amarre configurée pour relier le noeud au dispositif d'ancrage, l'amarre étant configurée pour transférer des données enregistrées par le noeud au dispositif d'ancrage, 30 dans lequel le noeud est complètement couplé à l'eau.
10. 10. Agencement de noeud marin pour enregistrer des ondes sismiques sous l'eau, l'agencement de noeud marin 35 comprenant :un noeud comprenant deux capteurs sismiques ou plus pour enregistrer les ondes sismiques, un processeur, une unité de mémorisation et une alimentation ; et un capot configuré pour loger le noeud, dans lequel le noeud a une flottabilité négative et le capot a une flottabilité positive de sorte qu'une flottabilité globale de l'agencement de noeud marin soit neutre ou négative, et chacun des deux capteurs sismiques ou plus est 10 couplé à l'eau.