FR3037664A1

FR3037664A1 -

Info

Publication number: FR3037664A1
Application number: FR1654370A
Authority: FR
Inventors: Han-Sun Choi; Tasneem A Mandviwala; David Andrew Barfoot
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2016-12-23
Also published as: NO20171704A1; US9864095B2; GB2553720A; US20170146685A1; GB201717771D0; WO2016204738A1

Abstract

L'invention concerne des systèmes et des procédés à capteur microvolt multiplexé. Un exemple de système peut comprendre une source lumineuse à impulsions, un premier segment optique guide d'onde couplé en fonctionnement à la source lumineuse à impulsions, un circulateur optique (104) contenant un premier port, un deuxième port et un troisième port, le premier port étant couplé en fonctionnement au premier segment guide d'onde optique (151), un deuxième segment guide d'onde optique (152) couplé en fonctionnement au deuxième port du circulateur optique (104), et une matrice d'éléments de détection (110). Chacun des éléments de détection peut comprendre un détecteur (230) et un modulateur électro-optique, le modulateur électro-optique (220) étant couplé en fonctionnement au deuxième segment guide d'onde optique. L'exemple de système peut comprendre en outre un troisième segment guide d'onde optique (153) couplé en fonctionnement au troisième port du circulateur optique (104), un interféromètre de compensation (120 ; 480) couplé en fonctionnement au troisième segment guide d'onde optique (153) et un démodulateur multiplexé (130) à division temporelle couplé en fonctionnement à l'interféromètre de compensation (120 ; 480) et à la source lumineuse à impulsions.

Description

1 SYSTÈMES À CAPTEUR MICROVOLT MULTIPLEXÉS CONTEXTE [0001] Les réservoirs souterrains peuvent changer au cours du 5 temps du fait de diverses conditions comprenant des problèmes géologiques et des traitements effectués par rapport au réservoir. Ces changements peuvent avoir un impact sur le réservoir et sur la formation environnante. Les traitements de récupération d'hydrocarbures peuvent être améliorés par injection d'eau ou de vapeur dans un réservoir. Dans 10 ces cas, il peut s'avérer utile de suivre les injections d'eau ou de vapeur, ainsi que d'autres fluides dans une formation souterraine, et/ou de suivre la progression de ces fluides vers au moins un puits de forage dans le réservoir ou à l'écart de ce ou ces puits.

15 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0002] Les figures suivantes sont conçues pour illustrer certains aspects de la présente description, et ne doivent pas être considérés comme des modes de réalisation exclusifs. Le sujet décrit est à même de recevoir de considérables modifications, altérations, combinaisons et 20 équivalents en forme et en fonction, sans s'éloigner de la portée de cette description. [0003] La figure 1 est un diagramme d'un exemple de système à capteur microvolt multiplexé conforme à certains aspects de la présente description. 25 [0004] La figure 2 est un diagramme d'un exemple d'élément de détection de l'exemple de système à capteur microvolt multiplexé conforme à certains aspects de la présente description. [0005] La figure 3 est un diagramme d'un exemple de système de puits comprenant un système à capteur microvolt multiplexé conforme 30 à certains aspects de la présente description. 3037664 2 [0006] La figure 4 est un diagramme d'une partie de l'exemple de système à capteur microvolt multiplexé illustrant un exemple d'impulsions lumineuses propagées conforme à certains aspects de la présente description. [0007] La figure 5 est un diagramme d'un autre exemple de système à capteur microvolt multiplexé conforme à certains aspects de la présente description. DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0008] La présente description concerne globalement des systèmes à capteurs microvolt multiplexés et plus particulièrement des systèmes à capteurs microvolt multiplexés utilisant des modulateurs électro-optiques et des procédés d'utilisation de ceux-ci. [0009] Des systèmes et des procédés sont décrits ici pour 15 mesurer un champ électromagnétique à proximité d'une zone de fond de trou de puits de forage (par ex., dans le puits de forage ou attaché à côté dans le puits de forage à l'extérieur d'un coffrage ou d'un chemisage). Par exemple, un émetteur peut émettre un champ électromagnétique et ce champ peut être atténué par la formation souterraine environnante (par 20 ex., roche, eau, hydrocarbures, etc.). Le champ électrique atténué peut être reçu ou détecté par un détecteur dans un élément de détection. Si par exemple il se trouve que de l'eau est présente, l'atténuation du champ électrique changera par rapport à la présence éventuelle de roche. Ainsi, en analysant l'atténuation du champ électromagnétique, on peut 25 déterminer si du fluide (par ex., de l'eau, de la vapeur, du CO2, etc.) s'approche du puits de forage, par exemple. À ce propos, l'entrée d'eau dans un puits de forage peut entraîner des dommages ou des problèmes de production d'hydrocarbures à partir du puits de forage. [0010] La surveillance des fluides dans la formation souterraine 30 est importante parce que quand les hydrocarbures sont extraits d'un puits de production, une pression du réservoir peut commencer à diminuer. À 3037664 3 ce propos, une technique d'augmentation de l'extraction d'hydrocarbures consiste à forer un deuxième puits stratégiquement placé à côté d'une portion du réservoir pour qu'un fluide puisse être inséré (par ex., de l'eau, de la vapeur, du CO2, etc.) en poussant ainsi les hydrocarbures résiduels 5 dans le réservoir vers le puits de production. Toutefois, un opérateur du puits de production doit être averti quand le fluide utilisé pour pousser les hydrocarbures s'approche du puits de production et étant proche de pénétrer dans le puits de forage. Ainsi, par détection et localisation du fluide approchant du puits de forage, par exemple, à travers un réseau de 10 fractures ou un gradient de pression sous la surface, un opérateur peut mettre en oeuvre certaines procédures (par ex., des techniques d'insertion de barrière ou de diversion) par rapport à la protection de l'intégrité du puits de production. [0011] Selon des modes de réalisation décrits ici, un détecteur peut détecter le champ électromagnétique, et un signal correspondant (par ex., un signal de tension) est appliqué à un modulateur optique de l'élément de détection, pour convertir le signal du détecteur électrique dans le domaine optique. En tant que tel, le signal du détecteur peut être transmis de manière optique à une certaine distance d'au moins un système (par ex., un système d'interrogation) à proximité d'une surface du puits, par exemple. Des guides optiques (par ex., une fibre) peuvent donner au moins un avantage quand on communique ces signaux du capteur à la surface au lieu d'utiliser un outil par câble en cuivre placé dans une tête de puits à la surface, et s'étendant vers le bas pour mesurer un champ électrique. L'utilisation d'une fibre optique comme milieu de transmission peut par exemple procurer l'avantage d'une perte faible et d'une tolérance vis-à-vis des conditions environnementales telles que des températures élevées, sans s'y limiter. De plus, un autre avantage des systèmes à capteurs microvolt multiplexés décrits ici est qu'il n'est pas nécessaire d'arrêter la production du puits pour détecter si un front d'eau vient à approcher ou est à proximité du puits de forage (par ex., aucune intervention disruptive n'est pas nécessaire pour prendre 3037664 4 des mesures, comme c'est le cas avec certains outils pour câble en cuivre qui mesurent les champs électromagnétiques au fond). [0012] Selon certains aspects, un détecteur ou un capteur (par ex., un capteur de champ électromagnétique) peut être disposé à côté 5 d'une zone de fond de trou. Un signal que le détecteur ou le capteur enregistre ou mesure peut alors être transmis jusqu'à la surface du puits par voie optique. L'élément de détection peut être conçu pour moduler un signal optique en fonction d'un signal électrique appliqué à un modulateur électro-optique (par ex., un modulateur électro-optique au niobate de 10 lithium). Par couplage du détecteur ou du capteur au modulateur électrooptique, le signal électrique détecté à mesurer peut être converti en un signal optique de sorte qu'il peut être propagé à travers un guide d'onde optique. [0013] Selon certains aspects, le système à capteur microvolt 15 multiplexé peut être utilisé dans un environnement de production (par ex., à l'issue du forage et alors que le puits produit des hydrocarbures). Dans certains modes de réalisation, de nombreux composants sont dans le puits et peuvent y être installés en permanence (ou de manière semipermanente). Le système à capteur microvolt multiplexé peut par 20 exemple être installé de manière permanente dans un puits de production, et peut être conçu pour procurer des lectures ou des mesures continues. En conséquence, dans un format de découpage du temps, le système à capteur microvolt multiplexé peut déterminer si le fluide (par ex., un front d'eau) est présent et à quelle vitesse il s'approche du puits 25 de forage. [0014] Un guide d'onde optique (par ex., procuré par un câble à fibre optique) peut s'étendre à partir de la surface du puits jusqu'à une zone de production au sein du puits de forage. Dans certains modes de réalisation, un câble à fibres peut contenir au moins un toron de fibre 30 pour fournir le guide d'onde optique qui s'étend sur toute la longueur du câble. Dans certaines mises en oeuvre, le câble à fibres sera pincé ou 3037664 5 autrement attaché à l'extérieur du coffrage et peut être cimenté dans le puits de forage. [0015] La disposition du guide d'onde optique et des éléments de détection qui y sont attachés à l'extérieur du coffrage du puits procure 5 en outre un avantage en ce que le coffrage métallique n'atténuera pas le signal électromagnétique émis par l'émetteur et reçu par le détecteur, par exemple. "(0016] Comme on le voit parmi les exemples proposés ici, les systèmes à capteurs microvolt multiplexés peuvent fournir une mesure 10 continue et sans disruption de tensions alternatives à proximité d'une zone multiple de fond de trou, de sorte qu'une détection des fluides qui approchent (par ex., un front d'eau) peut être déterminée. Toutefois, certains modulateurs électro-optiques présentent intrinsèquement une perte élevée qui peut empêcher une connexion en série pour le 15 multiplexage, et l'intensité du signal peut varier du fait du décalage de polarisation à travers une fibre à mode simple, par exemple. Dans ce contexte, les systèmes à capteurs microvolt multiplexés utilisant des modulateurs électro-optiques (par ex., on décrit des modulateurs de phase personnalisés au niobate de lithium), en tant que composants très 20 sensibles de détection, pour résoudre ces problèmes. [0017] La figure 1 illustre un exemple de système à capteur microvolt multiplexé 100. Le système 100 peut comprendre une source de lumière à impulsions 102 (par ex., une source de lumière par impulsions à haute puissance et à faible cohérence), une matrice d'élément de 25 détection 110, un interféromètre de compensation 120 et un démodulateur multiplexé 130 à division temporelle. Le système 100 peut aussi comprendre un guide d'onde optique comprenant divers segments couplés en fonctionnement à un circulateur optique 104 comportant un premier port 1, un deuxième port 2 et un troisième port 3. Dans le 30 système 100 par exemple, un premier segment guide d'onde optique 151 peut être couplé en fonctionnement à la source de lumière à impulsions 102 et au premier port 1 du circulateur optique 104. Un deuxième 3037664 6 segment guide d'onde optique 152 peut être couplé en fonctionnement au deuxième port 2 du circulateur optique 104 et couplé en fonctionnement à chaque élément de détection 110 de la matrice d'éléments de détectoin 110. Le deuxième segment guide d'onde optique 152 et la matrice 5 d'éléments de détection 110 peuvent s'étendre à partir d'une surface d'un puits et s'étendre jusqu'à un côté du puits de forage correspondant vers le bas, par exemple. Un troisième segment guide d'onde optique 153 peut être couplé en fonctionnement au troisième port 3 du circulateur optique 104 et à l'interféromètre de compensation 120. On notera que le nombre 10 de segments guides d'onde optique que l'on peut utiliser ne se limite pas à trois, comme on l'indique précédemment, et le nombre de segments guides d'onde optiques peut être augmenté ou diminué en fonction de la puissance fournie à la source de lumière à impulsions 102. Si par exemple la puissance augmente, alors le nombre de segments guides d'onde 15 optique peut se limiter à un ou deux. De même, si la puissance diminue, on peut employer plus de trois segments guides d'onde optique dans le système 100. [0018] Chaque élément de détection 110 à l'exception du dernier élément de détection 110 (par ex., Capteur N à la figure 1) peut 20 être couplé en fonctionnement au deuxième segment guide d'onde optique 152 par le biais d'un coupleur directionnel 112. Le coupleur directionnel 112 peut diviser une partie de l'impulsion lumineuse vers un élément de détection 110 et permettre au reste de passer au capteur suivant par le deuxième guide d'onde optique 152. Le coupleur 25 directionnel 112 peut par exemple procurer un limiteur à 10 % dans certaines mises en oeuvre. Le dernier élément de détection 110 (par ex., le Capteur N) dans la matrice des éléments de détection 100 peut être couplé en fonctionnement au deuxième guide d'onde optique 152 par une connexion directe avec une extrémité du deuxième guide d'onde optique 30 152. [0019] La figure 2 illustre un exemple d'élément de détection 110 selon au moins un des modes de réalisation. L'élément de détection 3037664 7 110 peut comprendre un modulateur électro-optique 220 et un détecteur 230. Dans certains modes de réalisation, le modulateur électro-optique 220 peut comprendre un interféromètre de détection, qui peut être un interféromètre de type Michelson au niobate de lithium. L'élément de 5 détection 110 peut comprendre un canal guide d'onde d'entrée/sortie 223 qui peut avoir une extrémité proximale par rapport à la source de lumière à impulsions 102 (cf. figure 1) et une extrémité distale peut se connecter à une extrémité proximale d'un premier bras de canal guide d'onde 221 et à une extrémité proximale d'un deuxième bras de canal guide d'onde 222.

10 L'extrémité proximale du canal guide d'onde d'entrée/sortie 223 peut être couplée en fonctionnement à une voie guide d'onde optique 252 s'étendant à partir du coupleur directionnel 112 (cf. figure 1) pour couplage au deuxième segment guide d'onde optique 152. [0020] Un premier élément réflecteur 225 peut être disposé à 15 une extrémité distale du premier bras de canal guide d'onde 221 et un deuxième élément réflecteur 225 peut être disposé à une extrémité distale du deuxième bras de canal guide d'onde 222. Dans certains modes de réalisation, les premier et deuxième éléments réflecteurs 225 peuvent être des miroirs qui peuvent être plaqués d'or pour améliorer la résistance 20 au signal. [0021] Selon certains modes de réalisation, le deuxième bras de canal guide d'onde 222 peut être plus long que le premier bras de canal guide d'onde 221. Par exemple, une distance dont le deuxième bras de canal guide d'onde 222 peut être plus long que le premier bras de 25 canal guide d'onde 221 peut être comprise entre 0,1 et 5,0 mm dans certaines mises en oeuvre. [0022] Le détecteur 230 peut être conçu pour détecter un champ électromagnétique et peut par exemple être une bobine de matériau conducteur de l'électricité. Dans certaines mises en oeuvre, la 30 bobine peut être formée de matériau ferromagnétique. Toutefois, le détecteur 230 peut être tout autre dispositif de mesure de champ électromagnétique conforme à d'autres mises en oeuvre. Le détecteur 230 3037664 8 peut recevoir un signal sinusoïdal du champ électromagnétique et transmettre le signal sinusoïdal aux électrodes du modulateur électro- _ optique 220. Le modulateur électro-optique 220 peut par exemple contenir une première électrode 231, une deuxième électrode 232 et une 5 troisième électrode 233. Le premier bras de canal guide d'onde 221 peut être disposé entre la première électrode 231 et la deuxième électrode 232. Le deuxième bras de canal guide d'onde 222 peut être disposé entre la première électrode 232 et la troisième électrode 233. De plus, dans certains modes de réalisation, la première électrode 231 et la troisième 10 électrode 233 peuvent être couplées électriquement à une première extrémité du détecteur 230, et la deuxième électrode 232 peut être couplée électriquement à une deuxième extrémité du détecteur 230. Toutefois, d'autres arrangements des électrodes et des bras de canal guide d'onde du modulateur électro-optique 220 peuvent être utilisés par 15 un spécialiste bénéficiant des avantages de la présente description. [0023] Si l'on se réfère de nouveau à la figure 1, on voit que l'interféromètre de compensation 120 peut comprendre un coupleur 2x2 directionnel 122 pour obtenir une différence de voie de compensation qui peut être approximativement égale à une différence de trajets dans le 20 modulateur électro-optique 220 (par ex., l'interféromètre de détection) correspondant au premier bras de canal guide d'onde 221 et au deuxième bras de canal guide d'onde 222. On peut par exemple prévoir une première voie de guide d'onde de compensation 124 par une certaine longueur de fibre. La première voie de guide d'onde de compensation 124 25 peut comprendre un réflecteur 128 (par ex., un miroir rotatif de faraday (FRM)). Une deuxième voie de guide d'onde de compensation 126 peut comprendre un modulateur de phase. Le modulateur de phase peut comprendre une boucle de la fibre procurant la voie de guide d'onde qui peut être enveloppée autour d'un disque piézoélectrique, conformément à 30 certains modes de réalisation. La deuxième voie de guide d'onde de compensation 126 peut aussi comprendre un réflecteur 128 (par ex., un miroir FRM). 3037664 9 [0024] À ce propos, pour s'ajuster avec la différence de chemin optique (OPD) de la longueur de fibre d'ajustement procurant la première voie de guide d'onde de compensation 124 dans l'interféromètre de compensation 120 avec la différence entre les longueurs de bras de canal 5 du premier bras de canal guide d'onde 221 et du deuxième bras de canal guide d'onde 222 dans le modulateur électro-optique 220, on peut utiliser un appareil servant à moduler les chemins optiques. Comme il peut falloir l'interféromètre 120 pour être précis dans certaines mises en oeuvre par exemple, l'épissure des torons de fibre pour être exactement précise pour 10 que la différence entre la première voie de guide d'onde de compensation 124 et la deuxième voie de guide d'onde de compensation 126 s'ajuste avec le défaut d'ajustement de la voie correspondante entre le premier bras de canal guide d'onde 221 et le deuxième bras de canal guide d'onde 222 peut s'avérer délicate. Ainsi, un dispositif (non représenté) peut être 15 utilisé pour moduler les chemins optiques jusqu'à plusieurs millimètres avec juste une tension appliquée pour régler finement la longueur de la première voie de guide d'onde de compensation 124, par exemple. Ainsi, les fibres présentes dans le toron de fibres à ajustement de différence de chemin optique peuvent être découpées à l'intérieur d'un centimètre de la 20 distance d'ajustement, et l'appareil servant à moduler le chemin optique de la première voie de guide d'onde de compensation 124 peut servir à mieux ajuster la différence entre le premier bras de canal guide d'onde 221 et le deuxième bras de canal guide d'onde 222 pour qu'elle soit inférieure à 1 mm. Dans certaines mises en oeuvre, le dispositif servant à 25 obtenir le défaut d'ajustement de voie presque exact peut comprendre un autre (deuxième) tube piézoélectrique enroulé d'une fibre inséré au moins en partie dans la première voie de guide d'onde de compensation 124. À ce propos, la fibre d'ajustement de la différence de chemin optique peut entraîner une étape d'étalonnage pour régler finement la distance de 30 défaut d'ajustement de voie dans l'interféromètre de compensation 120 pour qu'elle soit à peu près la même que le premier bras de canal guide 3037664 10 d'onde 221 et que le deuxième bras de canal guide d'onde 222 du modulateur électro-optique 220. [0025] Le démodulateur multiplexé à division de temps 130 peut être couplé en fonctionnement à l'interféromètre de compensation 5 120 et à la source de lumière à impulsions 102. Par exemple, le démodulateur multiplexé à division de temps 130 peut produire des impulsions de commande (par ex., une commande d'impulsion 134) pour la source 102 de lumière à impulsions. Le démodulateur multiplexé à division de temps 130 peut aussi émettre un signal 132 de commande à 10 support produit par une phase (PGC) pour une modulation de compensateur d'interféromètre de compensation 120 (par ex., par commande d'un modulateur de phase de la deuxième voie de guide d'onde de compensation 126). [0026] Dans certains modes de réalisation, la source de lumière 15 à impulsions 102 peut être une source de lumière à impulsions à haute puissance et à faible cohérence. Dans ce contexte, une haute puissance peut correspondre à des alimentations électriques produisant au moins 100 mW, et une source à faible cohérence peut correspondre à une source de lumière susceptible d'émettre un rayonnement optique à large 20 bande en fonction de la superluminescence. Celles-ci peuvent par exemple comprendre des diodes électroluminescentes (DEL), des diodes superluminescentes (SLD), des sources d'émission spontanée amplifiée (ASE) ou une autre source lumineuse susceptible d'avoir une longueur de cohérence de quelques dizaines de micromètres. Au moins une de ces 25 sources lumineuses peut utiliser un amplificateur optique à semiconducteur en tant que commutateur. [0027] De plus, dans certains modes de réalisation, une source de lumière à impulsions 102 peut contenir un élément de polarisation, par exemple un dépolariseur de Lyot ou un aiguilleur de polarisation, pour 30 éviter l'atténuation des signaux due au décalage de polarisation. On peut noter que l'état de polarisation (SOP) dans une fibre à mode simple peut se décaler de manière aléatoire pendant qu'un faisceau se propage à 3037664 11 travers la longueur de la fibre. Si le faisceau d'entrée peut être linéairement polarisé et que son axe peut être orthogonal à l'axe de guide d'onde au niobate de lithium, une atténuation totale des signaux peut avoir lieu. 5 [0028] Dans certains modes de réalisation, un dépolariseur de Lyot peut être utilisé au niveau du côté de l'émission à la source (par ex. couplé ou intégré avec une sortie de la source lumineuse à impulsions 102) pour faire de la lumière émise une lumière dépolarisée. Si l'état dépolarisé du faisceau peut être préservé à l'entrée du modulateur 10 électro-optique 220 contenant l'interféromètre de détection du type Michelson au niobate de lithium, on peut éviter une atténuation totale comme la moitié de la puissance optique peut toujours être couplée au modulateur électro-optique 220. Dans d'autres modes de réalisation, la commutation de polarisation de source entre les polarisations linéaires 15 orthogonales est possible. Dans certains modes de réalisation utilisant la commutation par polarisation de source, la non-atténuation d'au moins un des deux SOP peut avoir lieu, mais la largeur de bande de signal de système peut baisser de moitié, et peut nécessiter la personnalisation d'au moins un dispositif optoélectronique semiconducteur (par ex., des 20 diodes superluminescentes) avec une fibre de maintien de la polarisation (PMF) en tire-bouchon, par exemple. [0029] On doit comprendre que dans certains modes de réalisation, une combinaison d'équipement de surface du système 100 (par ex., une source de lumière à impulsions 102, l'interféromètre 25 compensation 120, et/ou le démodulateur multiplexé à division de temps 130) peut faire partie d'un système d'interrogation. À ce propos, l'interrogation peut avoir lieu par émission d'impulsions lumineuses dans le guide d'onde optique et vers la matrice d'éléments de détection 110, et par collecte des signaux de retour optiques réfléchis, à séparation 30 temporelle. Les signaux de retour optiques à séparation temporelle réfléchis peuvent alors être traités pour mesurer précisément les variations de phase optique associées au modulateur électro-optique 220, 3037664 12 qui correspondent à une variation dans la tension du champ électromagnétique détecté par le détecteur 230, par exemple. [0030] La figure 3 est un exemple d'un système de puits 300 comprenant le système à capteur microvolt multiplexé 100. Dans ce 5 contexte, un puits peut être, par rapport au système de puits 300, mais sans s'y limiter, un puits de pétrole ou de gaz. Dans certaines mises en oeuvre, le système de puits 300 peut comprendre un équipement de forage, une plateforme semi-submersible ou des plateformes fixes, par exemple. 10 [0031] Selon certains modes de réalisation, le système à capteur microvolt multiplexé 100 peut en outre comprendre un émetteur 140 qui peut servir à émettre de l'énergie électromagnétique impliquant un champ électromagnétique comprenant des composantes de champ électrique et magnétique. À ce propos, des champs électromagnétiques 15 145 peuvent être induits dans la formation souterraine 305. On doit cependant comprendre que cet aspect de la description ne se limite pas à un mode particulier d'induction de champs électromagnétiques dans la formation souterraine 305. [0032] La matrice d'éléments de détection 110 peut être 20 couplée en fonctionnement à une partie du guide d'onde optique s'étendant en bas du puits de forage 310 (par ex., le deuxième segment guide d'onde optique 152 en lien avec la figure 1). La matrice d'éléments de détection 110 peut par exemple être disposée à proximité d'une partie extérieure d'un coffrage 304 du puits de forage 310. Par exemple, une 25 partie du câble à fibres servant à procurer le guide d'onde optique conjointement avec au moins une partie des éléments de détection 110 peut être pincée ou autrement attachée à une surface extérieure du coffrage 304. De plus ou sinon, une partie du câble à fibres servant à procurer le guide d'onde optique conjointement avec au moins une partie 30 des éléments de détection 110 peut être cimentée 302 dans le puits de forage 310 à proximité de la surface extérieure du coffrage 304. De même, si l'on utilise un chemisage pour étendre le support du puits de 3037664 13 forage 310, la matrice d'éléments de détection 110 peut être disposée à proximité d'une partie extérieure du chemisage (par ex., attachée ou fixée à celui-ci). [0033] Dans certains modes de réalisation, le schéma de 5 multiplexage à division du temps peut servir à communiquer avec chaque élément de détection 110 dans la matrice. Par exemple, une impulsion lumineuse peut être émise le long du guide d'onde optique (par ex., le deuxième segment du guide d'onde optique 152), et au cours du temps, chaque élément de détection 110 réfléchit son signal correspondant avec 10 la distance vers chaque élément de détection 110 lié au retard avant qu'une réponse de la réflexion ne soit reçue. En tant que tel, dans certains modes de réalisation, le segment du guide d'onde optique peut procurer un seul chemin optique. Un seul toron de fibres ou un seul chemin optique peut par exemple servir à la transmission optique des 15 impulsions lumineuses se propageant vers le bas et des signaux optiques de retour réfléchis à propagation ascendante et à séparation temporelle sur au moins une partie du guide d'onde optique s'étendant entre les premier élément de détection 110 et le dernier élément de détection 110. Ainsi, par utilisation des schémas d'interférométrie de faible cohérence 20 décrits ici, de multiples éléments de détection 110 (par ex., 10 à 20 éléments de détection 110) peuvent être utilisables sur un seul toron de fibres ou sur un seul chemin optique. [0034] Dans certains modes de réalisation toutefois, au moins un autre capteur supplémentaire peut être ajouté par utilisation de 25 techniques de multiplexage à division de longueur d'onde. Par exemple, on peut employer un multiplexage à division de longueur d'onde grâce à différentes longueurs d'onde lumineuse (par ex., en utilisant de multiples lasers et de filtres optiques de fond de puits). [0035] Dans certains mises en oeuvre, la matrice d'éléments 30 détecteurs 110 couplés en fonctionnement au guide d'onde optique de fond de puits s'étend d'une distance supérieure à 1 500 m. De plus, une distance entre chaque élément de détection 110 dans la matrice 3037664 14 d'éléments de détection 110 peut être comprise entre 10 et 50 m. Selon certains aspects, la propagation de lumière en avant dans une fibre standard peut être telle qu'une impulsion lumineuse se propagera d'environ 1 mètre en 5 nanosecondes. Dans certaine mises en oeuvre, par 5 exemple, chaque impulsion lumineuse émise depuis la source lumineuse à impulsions 102 peut être une impulsion de 100 ns (par ex., une largeur d'impulsion d'environ 20 mètres). Dans certains modes de réalisation, la largeur d'impulsion de l'impulsion lumineuse à transmettre au guide d'onde optique s'étendant vers le bas du puits de forage 310 peut être 10 conçue de sorte que l'impulsion lumineuse ne puisse pas atteindre et rebondir de deux éléments de détection 110 consécutifs à la fois. [0036] Si chaque élément de détection 110 présent dans la matrice atteint 100 m de séparation par exemple, alors la largeur d'impulsion de l'impulsion lumineuse peut dépasser 20 m, mais être 15 inférieure à 100 m selon certains modes de réalisation. Un avantage de l'envoi d'une plus grande impulsion, c'est que l'énergie optique peut être réfléchie, ce qui entraîne une mesure plus sensible. Selon certains modes de réalisation, après émission d'une première impulsion lumineuse, une deuxième impulsion lumineuse peut ne pas être émise tant que les 20 signaux optiques de retour/réfléchis ne sont pas reçus depuis la première impulsion lumineuse. [0037] Dans certains modes de réalisation toutefois, dans lesquels on souhaite des mesures plus rapides, une deuxième impulsion lumineuse peut être émise de sorte que la deuxième impulsion lumineuse 25 arrive à côté du premier élément de détection 110 quand les signaux optiques de retour/réfléchis de la première impulsion lumineuse arrivent au niveau du premier élément de détection 110. À ce propos, la longueur de fibre pour atteindre le premier élément de détection 110 (par ex., la longueur de fibre à partir du circulateur optique jusqu'au premier élément 30 de détection 110) peut ne pas nécessiter d'être considérée pour déterminer un intervalle entre des impulsions lumineuses successives, dans certains modes de réalisation. Seule la durée nécessaire pour qu'une 3037664 15 impulsion lumineuse se propage du premier élément de détection 110 au dernier élément détecteur 110, et les signaux optiques de retour/réfléchis du dernier élément de détection au premier élément de détection 110 peuvent être nécessaires pour déterminer un intervalle approprié entre 5 des impulsions lumineuses successives, dans certains modes de réalisation. Par exemple, si la distance entre le premier élément de détection 110 et le dernier élément de détection 110 peut atteindre 1 km, l'intervalle entre des impulsions lumineuses successives peut valoir au moins 10 bas (par ex., 5 ns x 1 000 m du premier élément de détection 10 110 au dernier élément de détection 110 et 5 ns x 1 000 m du dernier élément de détection 110 au premier élément de détection 110), selon certains modes de réalisation. [0038] À ce propos, chaque élément de détection 110 peut être déterminé par identification du retard associé à chaque signal optique de 15 retour/réfléchi d'une partie de l'impulsion lumineuse d'entrée revenant à un photodétecteur dans le démodulateur multiplexé à division de temps 130. À ce propos, le démodulateur multiplexé à division de temps 130 peut recevoir chaque signal optique retournant/réfléchi soumis à son emplacement dans la matrice d'éléments de détection 110. On appréciera 20 toutefois que le système à puits 300 ne se limite pas à une distance quelconque d'intervalle ou à un nombre d'éléments de détection 110 dans la matrice. [0039] La figure 4 illustre une partie du système à capteur microvolt multiplexé 100 apparaissant aux figures 1 et 2, et montre en 25 outre des voies possible de propagation d'impulsions lumineuses ou de faisceaux lumineux conformes à certains aspects de la description. [0040] Selon certains aspects, le système 100 peut employer des techniques d'interférométrie multiplexées à division temporelle et à faible cohérence. Comme on l'indique ici par exemple, chaque élément de 30 détection 110 de la matrice d'éléments de détecteur peut comprendre un modulateur électro-optique 220 qui peut comprendre un interféromètre de type Michelson au niobate de lithium. Une différence de chemin 3037664 16 optique du premier bras de canal guide d'onde 221 et du deuxième bras de canal guide d'onde 222 peut aller de plusieurs centaines de micromètres à quelques millimètres. Les longueurs de chemin de chacun des deux bras de canal 221, 222 peuvent valoir quelques centimètres.

5 Dans certaines mises en oeuvre, plus les deux bras de canal 221, 222 sont longs, plus le modulateur électro-optique 220 est sensible. L'interféromètre de compensation 120 peut avoir une différence de chemins optiques qui peut correspondre à celle du modulateur électrooptique 220. Selon certains aspects, la longueur de cohérence de la 10 source lumineuse à impulsions 102 (par ex., la diode superluminescente) peut être plus courte qu'une différence de chemins d'une partie d'interféromètre de détection du modulateur électro-optique 220. Toutefois, la longueur de cohérence de la source de lumière à impulsions 102 peut être plus grande qu'une erreur de concordance des différences 15 de chemins de l'interféromètre de compensation 120 et que la différence de chemins de l'interféromètre de détection. Cette relation par rapport à la longueur de cohérence peut s'exprimer de la manière suivante : 1ALs ALc A(ALs) < < ALs [0041] où le représente la longueur de cohérence de la source 20 lumineuse à impulsions 102, ALS représente la différence de chemins de l'interféromètre de détection du modulateur électro-optique 220, et ALc représente la différence de chemins de l'interféromètre de compensation 120. [0042] Pour un schéma multiplexé à division temporelle à N 25 éléments de détection, la matrice de détecteurs 110 peut être constituée par N-1 coupleurs directionnels à N-1 limiteurs (DC) 112 de différents rapports de limiteurs. Si l'on néglige les pertes du coupleur, DC1 112 peut avoir 1/N puissance de limiteur et (N-1)/N puissance de transmission, DC2 112 peut avoir 1/(N-1) puissance de limiteur, etc. Le dernier DC(N- 30 1) 112 peut avoir 1/2 puissance de limiteur et 1/2 puissance de transmission pour équilibrer le train d'impulsions de retour, par exemple.

3037664 17 Les microtensions détectées par le détecteur 230 peuvent être converties en phase optique par le modulateur électro-optique 220. La phase de signal optique peut être convertie en lectures de tension par le démodulateur multiplexé à division de temps 130. 5 [0043] Par exemple, quand une tension sinusoïdale AC peut être appliquée à proximité du bras de canal guide d'onde 221 et que le deuxième bras de guide d'onde de canal 222 par la première électrode 231, la deuxième électrode 232 et la troisième électrode 233, la variation de chemin optique pour les deux bras de canal peut être complémentaire 10 (par ex., quand la longueur soit du premier bras de canal guide d'onde 221 soit du deuxième bras de canal guide d'onde 222 augmente, l'autre diminue du fait des tensions opposées appliquées aux deux bras de canal par les électrodes connectées au détecteur 230. [0044] Selon certains aspects d'interférométrie de basse 15 cohérence du système 100, la longueur de cohérence, Ic, de la source lumineuse à impulsions 102 avec une largeur de bande AÀ peut être exprimée sous la forme de : 22 = k c 02 [0045] Où À représente la longueur d'onde centrale de la 20 source lumineuse à impulsions 102, k un coefficient dépendant du profil de source lumineuse à impulsions 102 (par ex., une fonction densité de probabilité de la source lumineuse à impulsions 102). Selon certaine mises en oeuvre, la longueur de cohérence de la source lumineuse à impulsions 102 et la différence de chemin optique (OPD) des 25 interféromètres de détection et de compensation, une source diode superluminescente de 1 550 nm avec une largeur de bande de 30 nm de largeur complète demi max (FWHM) largeur de bande et fonction de densité gaussienne approximée (k=0,664) peut avoisiner une longueur de cohérence de 53,2 pm. 3037664 18 [0046] Si l'on se réfère à la figure 4, les deux bras de canal de l'interféromètre de détection de l'élément de détection 110 peuvent être identifiés en tant que bras de canal « a » et bras de canal « b ». L'interféromètre de compensation 120 peut être identifié comme voie de 5 guide d'onde de compensation « 1 » et voie de guide d'onde de compensation « 2 ». Selon certains aspects, le bras de canal « b » et la voie de guide d'onde de compensation « 2 » peut être plus longue que le bras de canal « a » et que la voie de guide d'onde de compensation « 1 », et leurs différences valent toutes deux AL (par ex., concordantes).

10 Lorsqu'une impulsion lumineuse peut être réfléchie ou rebondie par les deux éléments réflecteurs 225 du modulateur électro-optique 220 (figure 2), deux faisceaux de retour différents de différentes voies sont produits. Ces deux faisceaux de retour peuvent être identifiés comme Ba et Bb et peuvent être propagés jusqu'à l'interféromètre de compensateur 120 par 15 le DC1 120, le circulateur optique 104 et le coupleur directionnel 2x2 122. Ba et Bb peuvent tous deux être réfléchis encore par les deux réflecteurs 128 de l'interféromètre de compensation 120, qui produit ainsi quatre faisceaux différents de voies différentes. [0047] Les différences de chemins optiques de toutes les 20 combinaisons possibles de couples de faisceaux de retour parmi les quatre faisceaux de retour différents par rapport à la longueur de cohérence de source apparaissent dans le tableau I ci-après : [0048] Tableau I. Différences de chemins optiques entre deux faisceaux de retour des quatre faisceaux de retour.

25 Deux faisceaux sur 4 OPD OPD < le ? (ou interférence des faisceaux ?) Bai et Bbl AL Non Bai et Ba2 AL Non Bai et Bb2 2AL Non Bbi et Ba2 0 Oui Bbi et Bb2 AL Non Ba2 et Bb2 AL Non 3037664 19 [0049] Si l'on se réfère au Tableau I, seul le couple de faisceaux concordants de différences de chemins optiques, Bbl et E382, peut interférer, en produisant ainsi les signaux optiques de détection au 5 démodulateur multiplexé à division de temps 130 (ou interrogateur). Les autres couples (ou paires) de rayons de retour peuvent ne pas interférer, comme les différences de chemins optiques peuvent être plus longues que la longueur de cohérence de la source lumineuse à impulsions 102 (par ex., source lumineuse à impulsions de haute puissance et de faible 10 cohérence). [0050] Certains modes de réalisation du système 100 de détection microvolt multiplexé engendrent des déphasages optiques d'environ pi radians en cas de variation de tension appliquée au modulateur d'environ un volt. En tant que telle, un déphase d'environ 15 trois radians peut correspondre à une variation de 1 V dans le détecteur 230. Le démodulateur multiplexé à division de temps 130 peut avoir une sensibilité de plus de 100 prad/m par hertz puissance un demi pour certaines fréquences. Ainsi, le système 100 peut détecter de petites tensions. Par exemple, en cas de signal de tension sinusoïdale AC détecté 20 par l'élément de détection 110, l'amplitude du signal de tension peut être détectée et déterminée dans les dizaines de microvolts. [0051] À ce propos, comme décrit ici, l'émetteur 140 peut émettre un champ électromagnétique qui a une amplitude sinusoïdale telle que si le fluide (par ex., l'eau, la vapeur, le CO2, etc.) peut être 25 présent, l'amplitude du champ électromagnétique (par ex., le champ électromagnétique 145 (cf. figure 3)) peut s'atténuer différemment et peut être reçu et détecté par au moins un élément de détection 110 de la matrice d'éléments de détection 110. Les tensions produites par le détecteur 230 peuvent être petites. Toutefois, avec une telle tension 30 faible, un élément de détection 110 typique peut typiquement ne pas avoir la capacité de porter ce petit signal de tension sur une longue distance. Ainsi, si ce petit signal de tension détecté doit être 3037664 20 électriquement connecté à la surface (par ex., par une ligne de cuivre au fond à travers une tête de puits), le signal détecté de tension risque de ne pas être discernable comme perdu dans le bruit de fond. [0052] Ainsi, on appréciera que par modulation du signal 5 détecté de tension avec le modulateur électro-optique 220, le signal détecté de tension peut être converti en un signal optique de variation de phase, point auquel l'information de signal sera transmise par voie optique par le guide d'onde optique avec peu de perte (par ex., de l'ordre de 0,2 dB par kilomètre pour une fibre à mode unique). 10 [0053] On décrit des procédés et des techniques de détection d'une tension dans la gamme des microvolts en lien avec la figure 4 ainsi qu'avec les figures 1 à 3. On comprendra néanmoins que les opérations du procédé décrit peuvent être mises en oeuvre en lien avec d'autres procédés/processus et aspects de la description présentée ici. Bien que 15 certains aspects du procédé soient décrits en lien avec les exemples de modes de réalisation présentés dans les figures 1 à 4, le procédé ne s'y limite pas. [0054] Un exemple de procédé peut comprendre l'émission d'un champ électromagnétique dans une formation souterraine pour la 20 détection par un élément de détection. L'élément de détection peut être couplé à un guide d'onde optique qui s'étend vers le fond d'un puits de forage (par ex., le puits de forage 310 de la figure 3). Une impulsion lumineuse peut être transmise par le guide d'onde optique vers l'élément de détection. Une source lumineuse de haute puissance et de faible 25 cohérence à impulsions présentant une longueur de cohérence qui peut être plus courte qu'une différence de chemins d'un interféromètre de détection d'un élément de détection, et qui peut être plus longue qu'une erreur d'ajustement de différence de chemin d'un interféromètre de compensation (par ex., l'interféromètre de compensation 120 de la figure 30 1 et 4) et la différence de chemins de l'interféromètre de détection peut servir à transmettre l'impulsion lumineuse. 3037664 21 [0055] Le procédé peut en outre comprendre la réception de deux impulsions lumineuses de retour par le guide d'onde optique de fond à partir de l'élément de détection. Les deux impulsions lumineuses de retour peuvent être modulées en fonction de la détection du champ 5 électromagnétique par l'élément de détection. Le procédé peut en outre comprendre la direction des deux impulsions lumineuses de retour à l'interféromètre de compensation, par exemple par un circulateur optique jusqu'à l'interféromètre de compensation. L'interféromètre de compensation peut compter deux voies de guide d'onde optique et deux 10 ensembles à miroirs pour réfléchir les deux impulsions lumineuses de retour. Ainsi, le procédé peut encore comprendre la réception de quatre impulsions lumineuses de retour compensées à partir de l'interféromètre de compensation. [0056] Le procédé peut encore comprendre la détermination 15 d'un signal de l'élément de détection en fonction des quatre impulsions lumineuses de retour compensées. Un démodulateur ou interrogateur multiplexé à division temporelle peut par exemple déterminer le signal de l'élément de détection à partir du seul couple de faisceaux de retour à différences concordantes de chemin optique, comme on l'indique ici. 20 [0057] La figure 5 illustre un autre exemple de système à capteur microvolt multiplexé 400. Le système 400 peut se caractériser comme un schéma de multiplexage à domaine de cohérence. À ce propos, un deuxième interféromètre de compensation ayant un défaut de concordance de chemins qui diffère du premier interféromètre de 25 compensation peut être utilisé. [0058] Dans le système illustré 400 de la figure 5, des numéros de référence identiques correspondent à des nombres identiques dans le système 100 (par ex., l'élément de référence 4xx est le même ou est similaire à lxx). Le système 400 peut en outre comprendre un diviseur 30 472 servant à diviser les signaux optiques de retour/réfléchis jusqu'à un premier interféromètre de compensation 480 et un deuxième interféromètre de compensation 490. De plus, une matrice d'éléments de 3037664 22 détection 410 du système 400 comprend un premier ensemble d'éléments de détection 410 et un deuxième ensemble d'éléments de détection 410. Le premier ensemble d'éléments de détection 410 peut être commandé consécutivement et le deuxième ensemble d'éléments de détection 410 5 commandé consécutivement ensuite (par ex., un premier ensemble d'éléments de détection 410 étant le détecteur 1, le détecteur 2,... et le détecteur X ; et le deuxième ensemble d'éléments de détection 410 étant le détecteur X+1, ... le détecteur N-1 et le détecteur N). Dans d'autres mises en oeuvre, le premier ensemble et le deuxième ensemble 10 d'éléments de détection 410 peut alterner consécutivement ou être entrelacés dans la matrice d'éléments de détection 410. [0059] Si l'on se réfère encore à la figure 2, chaque modulateur électro-optique 220 du premier ensemble d'éléments de détection 410 peut comprendre un premier interféromètre de détection établi, 15 comprenant un premier bras de canal guide d'onde 221 et un deuxième bras de canal guide d'onde 222 qui peut être plus long que le premier bras de canal guide d'onde 221 d'une première distance établie (par ex. 2 mm). Chaque modulateur électro-optique 220 du deuxième ensemble d'éléments de détection 410 peut comprendre un deuxième 20 interféromètre de détection établi, comprenant un premier bras de canal guide d'onde 221 et un deuxième bras de canal guide d'onde 222 qui peut être plus long que le premier bras de canal guide d'onde 221 du deuxième ensemble d'éléments de détection d'une deuxième distance établie (par ex. 4 mm) de sorte que la deuxième distance établie puisse être plus 25 grande que la première distance établie. [0060] Le premier interféromètre de compensation 480 peut comprendre un coupleur 2x2 directionnel 482 pour obtenir une différence de voie de compensation qui peut être approximativement égale à une différence de trajets dans le modulateur électro-optique 220 (par ex., 30 l'interféromètre de détection) correspondant au premier bras de canal guide d'onde 221 et au deuxième bras de canal guide d'onde 222 du premier ensemble d'éléments de détection 410. On peut par exemple 3037664 23 prévoir une première voie de guide d'onde de compensation 484 par une certaine longueur de fibre. La première voie de guide d'onde de compensation 484 peut comprendre un réflecteur 488 (par ex., un miroir rotatif de faraday (FRM)). Une deuxième voie de guide d'onde de 5 compensation 486 peut comprendre un modulateur de phase. Le modulateur de phase peut comprendre une boucle de la fibre procurant la voie de guide d'onde qui peut être enveloppée autour d'un disque piézoélectrique, conformément à certains modes de réalisation. La deuxième voie de guide d'onde de compensation 486 peut aussi 10 comprendre un réflecteur 488 (par ex., un miroir FRM). [0061] La différence de chemin optique (OPD) du premier interféromètre de compensation 480 peut être ajusté avec la différence entre les longueurs de bras de canal du premier bras de canal guide d'onde 221 et du deuxième bras de canal guide d'onde 222 dans le 15 modulateur électro-optique 220 du premier ensemble d'éléments de détection 410. [0062] Le deuxième interféromètre de compensation 490 peut comprendre un coupleur 2x2 directionnel 492 pour obtenir une différence de voie de compensation qui peut être approximativement égale à une 20 différence de trajets dans le modulateur électro-optique 220 (par ex., l'interféromètre de détection) correspondant au premier bras de canal guide d'onde 221 et au deuxième bras de canal guide d'onde 222 du deuxième ensemble d'éléments de détection 410. Par exemple, un premier chemin guide d'onde de compensation 494 peut aussi être 25 procuré par une certaine longueur de fibre (par ex., moyennant quoi le premier chemin guide d'onde de compensation 494 du deuxième interféromètre de compensation 490 peut être plus long que le premier chemin guide d'onde de compensation 484 du premier interféromètre de compensation 480). La première voie de guide d'onde de compensation 30 494 peut comprendre un réflecteur 498 (par ex., un miroir FRM). Une deuxième voie de guide d'onde de compensation 496 peut comprendre un modulateur de phase. Le modulateur de phase peut comprendre une 3037664 24 boucle de la fibre procurant la voie de guide d'onde qui peut être entourée autour d'un disque piézoélectrique, conformément à certains modes de réalisation. La deuxième voie de guide d'onde de compensation 496 peut aussi comprendre un réflecteur 498 (par ex., un miroir FRM). 5 [0063] L'OPD du deuxième interféromètre de compensation 490 peut être ajusté avec la différence entre les longueurs de bras de canal du premier bras de canal guide d'onde 221 et du deuxième bras de canal guide d'onde 222 dans le modulateur électro-optique 220 du deuxième ensemble d'éléments de détection 410. 10 [0064] Le démodulateur multiplexé à division de temps 430 peut être couplé en fonctionnement au premier interféromètre de compensation 480 et au deuxième interféromètre de compensation 490. Le démodulateur multiplexé à division de temps 430 peut aussi émettre un premier signal 438 de commande à support produit par une phase 15 (PGC) pour une modulation de compensateur du premier interféromètre de compensation 480 et un deuxième signal 439 de commande de PGC pour la modulation de compensateur du deuxième interféromètre de compensation 490. [0065] Un autre aspect du système 400 peut être similaire à 20 ceux décrits à propos du système 100 aux figures 1 à 4. En conséquence, un multiplexage de domaine de cohérence avec démodulation multiplexée à division temporelle est possible dans certains modes de réalisation. Ainsi, un nombre accru d'éléments de détection 410 peut être déployé sur un seul toron de fibre ou sur un seul chemin optique. 25 [0066] Les modes de réalisation décrits ici comprennent : [0067] A. Un système qui contient une source de lumière par impulsions, un premier segment guide d'onde optique couplé en fonctionnement à la source lumineuse à impulsions, un circulateur optique comprenant un premier port, un deuxième port et un troisième port, le 30 premier port étant couplé en fonctionnement au premier guide d'onde optique, un deuxième segment guide d'onde optique couplé en fonctionnement au deuxième port du circulateur optique, une matrice 3037664 25 d'éléments de détection, chacun des éléments de détection comprenant un détecteur et un modulateur électro-optique, le modulateur électrooptique étant couplé en fonctionnement au deuxième segment guide d'onde optique, un troisième segment guide d'onde optique couplé en 5 fonctionnement au troisième port du circulateur optique, un interféromètre de compensation couplé en fonctionnement au troisième segment guide d'onde optique et un démodulateur multiplexé à division temporelle couplé en fonctionnement à l'interféromètre de compensation et à la source de lumière à impulsion. 10 [0068] B. Un procédé qui comprend l'émission d'un champ électromagnétique dans une formation souterraine pour la détection par un élément de détection, l'élément de détection étant couplé à un guide d'onde optique, la transmission d'une impulsion lumineuse par une source lumineuse à impulsions à haute puissance et à faible cohérence 15 présentant une longueur de cohérence inférieure à une différence de chemins d'un interféromètre de détection d'un élément de détection, et plus longue qu'une erreur de concordance de différence de chemins d'un interféromètre de compensation et la différence de chemins de l'interféromètre de détection, l'impulsion lumineuse étant transmise par le 20 guide d'onde optique, et la réception de deux impulsions lumineuses de retour par le guide d'onde optique à partir de l'élément de détection, les deux impulsions lumineuses de retour étant modulées en fonction de la détection du champ électromagnétique par l'élément de détection. [0069] C. Un système de puits qui contient un système 25 d'interrogation conçu pour produire une impulsion lumineuse et pour recevoir une pluralité d'impulsions lumineuses de retour, un guide d'onde optique couplé en fonctionnement au système d'interrogation, et une matrice d'éléments de détection couplée en fonctionnement à un guide d'onde optique, la matrice d'éléments de détection étant disposée à 30 proximité d'une partie extérieure d'au moins soit un coffrage soit un chemisage d'un puits de forage, chacun des éléments de détection comprenant un détecteur et un modulateur électro-optique, le modulateur 3037664 26 électro-optique étant couplé en fonctionnement au guide d'onde optique, chacun des modulateurs électro-optiques comprenant un premier bras de canal guide d'onde et un deuxième bras de canal guide d'onde plus long que le premier bras de canal guide d'onde. 5 [0070] Chacun des modes de réalisation A, B et C peut compter au moins l'un des éléments supplémentaires suivants dans une combinaison quelconque : Élément 1 : la source de lumière à impulsions est une source de lumière à impulsions à haute puissance et à faible cohérence. 10 [0071] Élément 2 : la source lumineuse à impulsions contient un élément de polarisation. Élément 3 : le deuxième segment guide d'onde optique est un chemin optique simple. Élément 4 : le détecteur est une bobine de matériau électroconducteur. Élément 5 : chacun des modulateurs électro-optiques à l'exception d'un dernier modulateur 15 électro-optique dans la matrice d'éléments de détection est couplé en fonctionnement au deuxième segment guide d'onde optique par un coupleur directionnel. Élément 6 : un dernier modulateur électro-optique dans la matrice des éléments de détection est couplé en fonctionnement au deuxième guide d'onde optique par une connexion directe à une 20 extrémité du deuxième guide d'onde optique. Élément 7 : le modulateur électro-optique contient un interféromètre de détection. Élément 8 : l'interféromètre de détection est un interféromètre de type Michelson au niobate de lithium. Élément 9 : l'interféromètre de détection contient un premier bras de canal guide d'onde et un deuxième bras de canal guide 25 d'onde plus long que le premier bras de canal guide d'onde. Élément 10 : une distance sur laquelle le deuxième bras de canal guide d'onde dépasse le premier bras de canal guide d'onde est comprise entre 0,1 mm et 5,0 mm. Élément 11 : le premier bras de canal guide d'onde a une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et 30 une extrémité distale à laquelle se trouve un premier élément réfléchissant, et le deuxième bras de canal guide d'onde a une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une 3037664 27 extrémité distale à laquelle se trouve un deuxième élément réfléchissant. Élément 12 : l'interféromètre de détection contient un canal guide d'onde d'entrée/sortie contenant une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une extrémité distale qui se connecte à 5 l'extrémité proximale du premier bras de canal guide d'onde et l'extrémité proximale du deuxième bras de canal guide d'onde. Élément 13 : l'interféromètre de détection contient une première électrode, une deuxième électrode et une troisième électrode, le premier bras de canal guide d'onde étant disposé entre la première électrode et la deuxième 10 électrode, et le deuxième bras de canal guide d'onde étant disposé entre la deuxième électrode et la troisième électrode. Élément 14 : la première électrode et la troisième électrode sont couplées électriquement à une première extrémité du détecteur, et la deuxième électrode est couplée électriquement à une deuxième extrémité du détecteur. Élément 15 : 15 l'interféromètre de compensation est conçu pour procurer une différence de voie de compensation à peu près égale à une différence de chemins dans l'interféromètre de détection correspondant au premier bras de canal guide d'onde et au deuxième bras de canal guide d'onde. Élément 16 : comprenant en outre un émetteur conçu pour émettre un champ 20 électromagnétique pour la détection par la matrice d'éléments de détection. Élément 17 : comprenant en outre un interféromètre supplémentaire de compensation couplé en fonctionnement au troisième segment guide d'onde optique et au démodulateur multiplexé à division temporelle, et la matrice d'éléments de détection comprenant un premier 25 ensemble d'éléments de détection et un deuxième ensemble d'éléments de détection, chaque modulateur électro-optique du premier ensemble d'éléments de détection comprenant un premier bras de canal guide d'onde présentant une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une extrémité distale à laquelle un premier 30 élément réfléchissant est disposé, et un deuxième bras de canal guide d'onde plus long que le premier bras de canal guide d'onde d'une première distance établie, le deuxième bras de canal guide d'onde ayant 3037664 28 une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une extrémité distale à laquelle un deuxième élément réfléchissant est disposé, et chaque modulateur électro-optique du deuxième ensemble d'éléments de détection comprenant un premier bras de canal guide 5 d'onde présentant une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une extrémité distale à laquelle un premier élément réfléchissant est disposé, et un deuxième bras de canal guide d'onde plus long que le premier bras de canal guide d'onde du deuxième ensemble d'éléments de détection d'une deuxième distance établie plus 10 grande que la première distance établie, le deuxième bras de canal guide d'onde ayant une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une extrémité distale à laquelle un deuxième élément réfléchissant est disposé. [0072] Élément 18 : comprenant en outre la direction des deux 15 impulsions lumineuses de retour vers l'interféromètre de compensation, l'interféromètre de compensation comportant deux voies guides d'onde optique et deux ensembles à miroirs servant à réfléchir les deux impulsions lumineuses de retour, à recevoir quatre impulsions lumineuses de retour compensées à partir de l'interféromètre de compensation, et à 20 déterminer un signal de l'élément de détection en fonction des quatre impulsions lumineuses de retour compensées. [0073] Élément 19 : la matrice d'éléments détecteurs couplés en fonctionnement au guide d'onde optique s'étend d'une distance supérieure à 1 500 m. Élément 20 : une distance entre chaque élément 25 de détection dans la matrice d'éléments de détection peut être comprise entre 10 et 50 m. [0074] À titre d'exemple non limitatif, les exemples de combinaisons applicables à A, B et C comprennent : Élément 7 avec élément 8 ; élément 7 avec élément 9 ; élément 9 avec élément 10 ; 30 élément 9 avec élément 11 ; élément 11 avec élément 12 ; élément 9 avec élément 13 ; élément 13 avec élément 14 ; élément 9 avec élément 15.

Claims

REVENDICATIONS1. Système (100 ; 400) de mesure d'un champ électromagnétique (145) à proximité d'une zone de fond de trou de puits de forage (310) comprenant : une source lumineuse à impulsions (102); un premier segment guide d'onde optique (151) couplé en 10 fonctionnement à la source lumineuse à impulsions (102); un circulateur optique (104) comprenant un premier port, un deuxième port et un troisième port, le premier port étant couplé en fonctionnement au premier segment guide d'onde optique (151) ; un deuxième segment guide d'onde optique (152) couplé en 15 fonctionnement au deuxième port du circulateur optique (104) ; une matrice d'éléments de détection (110 ; 410), chacun des éléments de détection (110 ; 410) comprenant un détecteur (230 ; 430) et un modulateur électro-optique (220), le modulateur électro-optique (220) étant couplé en fonctionnement au deuxième segment guide d'onde 20 optique (152) ; un troisième segment guide d'onde optique (153) couplé en fonctionnement au troisième port du circulateur optique (104) ; un interféromètre de compensation (120 ; 480) couplé en fonctionnement au troisième segment guide d'onde optique (153) ; et 25 un démodulateur multiplexé (130 ; 430) à division de temps couplé en fonctionnement à l'interféromètre de compensation (120 ; 480) et à la source de lumière à impulsions (102).
2. Système (100 ; 400) selon la revendication 1, dans lequel la 30 source de lumière à impulsions (102) est une source de lumière (102) à impulsions à haute puissance et à faible cohérence. 3037664 30
3. Système (100 ; 400) selon la revendication 1, dans lequel la source lumineuse à impulsions (102) contient un élément de polarisation.
4. Système (100 ; 400) selon la revendication 1, dans lequel le deuxième segment guide d'onde optique (152) est un chemin optique simple.
5. Système (100 ; 400) selon la revendication 1, dans lequel le 10 détecteur (230 ; 430) est une bobine de matériau électroconducteur.
6. Système (100 ; 400) selon la revendication 1, dans lequel chacun des modulateurs électro-optiques (220) à l'exception d'un dernier modulateur électro-optique (220) dans la matrice d'éléments de détection 15 (110 ; 410) est couplé en fonctionnement au deuxième segment guide d'onde optique (152) par un coupleur directionnel (112 ; 122 ; 492).
7. Système (100 ; 400) selon la revendication 1, dans lequel un dernier modulateur électro-optique (220) dans la matrice des éléments de 20 détection (110 ; 410) est couplé en fonctionnement au deuxième guide d'onde optique (152) par une connexion directe à une extrémité du deuxième guide d'onde optique.
8. Système (100 ; 400) selon la revendication 1, le modulateur 25 optique comprend un interféromètre de détection .
9. Système (100 ; 400) selon la revendication 8, dans lequel l'interféromètre de détection (110 ; 410) est un interféromètre de type Michelson au niobate de lithium. 30
10. Système (100 ; 400) selon la revendication 8, dans lequel l'interféromètre de détection contient un premier bras de canal guide 3037664 31 d'onde (221) et un deuxième bras de canal guide d'onde (222) plus long que le premier bras de canal guide d'onde.
11. Système (100 ; 400) selon la revendication 10, dans lequel 5 une distance dont le deuxième bras de canal guide d'onde (222) dépasse le premier bras de canal guide d'onde (221) est comprise entre 0,1 et 5,0 mm.
12. Système (100 ; 400) selon la revendication 10, dans lequel : le premier bras de canal guide d'onde (221) a une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une extrémité distale à laquelle se trouve un premier élément réfléchissant ; et le deuxième bras de canal guide d'onde (222) a une extrémité 15 proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une extrémité distale à laquelle se trouve un deuxième élément réfléchissant.
13. Système (100 ; 400) selon la revendication 12, dans lequel l'interféromètre de détection contient un canal guide d'onde 20 d'entrée/sortie (223) contenant une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une extrémité distale qui se connecte à l'extrémité proximale du premier bras de canal guide d'onde (221) et l'extrémité proximale du deuxième bras de canal guide d'onde. 25
14. Système (100 ; 400) selon" la revendication 10, dans lequel l'interféromètre de détection contient une première électrode (231), une deuxième électrode (232) et une troisième électrode (233), le premier bras de canal guide d'onde (221) étant disposé entre la première électrode (231) et la deuxième électrode (232), et le deuxième bras de 30 canal guide d'onde (222) étant disposé entre la deuxième électrode (232) et la troisième électrode (233). 3037664 32
15. Système (100 ; 400) selon la revendication 14, dans lequel la première électrode (231) et la troisième électrode (233) sont couplées électriquement à une première extrémité du détecteur (230), et la deuxième électrode (232) est couplée électriquement à une deuxième 5 extrémité du détecteur (230 ; 430).
16. Système (100 ; 400) selon la revendication 10, dans lequel l'interféromètre de compensation (120 ; 480) est conçu pour procurer une différence de voie de compensation à peu près égale à une différence de 10 chemins dans l'interféromètre de détection correspondant au premier bras de canal guide d'onde (221) et au deuxième bras de canal guide d'onde (222).
17. Système (100 ; 400) selon la revendication 1, comprenant en outre : un émetteur conçu pour émettre un champ électromagnétique (145) pour la détection par la matrice d'éléments de détection (110 ; 410).
18. Système (100 ; 400) selon la revendication 1, comprenant en outre : un interféromètre de compensation (490) supplémentaire couplé en fonctionnement au troisième segment guide d'onde optique (153) et au démodulateur multiplexé (130 ; 430) à division temporelle, et la matrice d'éléments de détection (110 ; 410) comprenant un premier ensemble d'éléments de détection (410) et un deuxième ensemble d'éléments de détection (410), chaque modulateur électro-optique (220) présent dans le premier ensemble d'éléments de détection (410) comprend un premier interféromètre de détection réglé comprenant un premier bras de canal guide d'onde (221) comportant une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions (102) et une extrémité distale à laquelle 3037664 33 se trouve un premier élément réfléchissant (488), et un deuxième bras de canal guide d'onde (222) plus long que le premier bras de canal guide d'onde (221) d'une première distance établie, le deuxième bras de canal guide d'onde (222) présentant une extrémité proximale par rapport à la 5 source lumineuse à impulsions (102) et une extrémité distale à laquelle se trouve un deuxième élément réfléchissant (488), et chaque modulateur électro-optique (220) présent dans le deuxième ensemble d'éléments de détection (410) comprend un deuxième interféromètre de détection réglé comprenant un premier bras de canal 10 guide d'onde (221) comportant une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions et une extrémité distale à laquelle se trouve un premier élément réfléchissant (488), et un deuxième bras de canal guide d'onde (222) plus long que le premier bras de canal guide d'onde (221) du deuxième ensemble d'éléments de détection d'une 15 deuxième distance établie supérieure à la première distance établie, le deuxième bras de canal guide d'onde (222) présentant une extrémité proximale par rapport à la source lumineuse à impulsions (102) et une extrémité distale à laquelle se trouve un deuxième élément réfléchissant (488). 20
19. Procédé de mesure d'un champ électromagnétique (145) à proximité d'une zone de fond de trou de puits de forage (310) comprenant : l'émission d'un champ électromagnétique (145) dans une formation 25 souterraine (305) pour la détection par un élément de détection (110 ; 410), l'élément de détection (110 ; 410) étant couplé à un guide d'onde optique (252) ; la transmission d'une impulsion lumineuse par une source lumineuse à impulsions (102) de haute puissance, de faible cohérence 30 ayant une longueur de cohérence plus courte qu'une différence de chemins d'un interféromètre de détection d'un élément de détection (110 ; 410), et plus longue qu'une erreur d'ajustement de différence de 3037664 34 chemins d'un interféromètre de compensation (120 ; 480), et la différence de chemins de l'interféromètre de détection (120 ; 480), l'impulsion lumineuse étant transmise par le guide d'onde optique (252) ; et la réception de deux impulsions lumineuses de retour par l'intermédiaire du guide d'onde optique (252) à partir de l'élément de détection (110 ; 410), les deux impulsions lumineuses de retour étant modulées en fonction de la détection du champ électromagnétique (145) par l'élément de détection (110 ; 410). 10
20. Procédé selon la revendication 19, comprenant en outre : la direction des deux impulsions lumineuses de retour vers l'interféromètre de compensation (120 ; 480), l'interféromètre de compensation (120 ; 480) comportant deux voies de guidage d'onde 15 optique (494, 496) et deux ensembles à miroirs (488) servant à réfléchir les deux impulsions lumineuses de retour ; la réception de quatre impulsions lumineuses de retour compensées à partir de l'interféromètre de compensation (120 ; 480) ; et la détermination d'un signal (132) de l'élément de détection (110 ; 20 410) en fonction des quatre impulsions lumineuses de retour compensées.
21. Système de puits (300) comprenant : un système d'interrogation conçu pour produire une impulsion 25 lumineuse et pour recevoir un ensemble d'impulsions lumineuses de retour ; un guide d'onde optique (252) couplé en fonctionnement au système d'interrogation ; et une matrice d'éléments de détection (110 ; 410) couplée en 30 fonctionnement à un guide d'onde optique (252), la matrice d'éléments de détection (110 ; 410) étant disposée à proximité d'une partie extérieure d'au moins soit un coffrage (304) ou un chemisage d'un puits. de forage 3037664 (310), chacun des éléments de détection (110 ; 410) comprenant un détecteur (230 ; 430) et un modulateur électro-optique (220), le modulateur électro-optique (220) étant couplé en fonctionnement avec le guide d'onde optique (252), 5 chacun parmi le modulateur électro-optique (220) comprenant un premier bras de canal guide d'onde (221) et un deuxième bras de canal guide d'onde (222) plus long que le premier bras de canal guide d'onde (221). 10
22. Système de puits (300) selon la revendication 21, dans lequel la matrice d'éléments détecteurs (110 ; 410) couplés en fonctionnement au guide d'onde optique (252) s'étend sur une distance supérieure à 1 500 m. 15
23. Système de puits (300) selon la revendication 21, dans lequel une distance entre chaque élément de détection (110 ; 410) dans la matrice d'éléments de détection (110 ; 410) peut être comprise entre 10 et 50 m. 20