OA16424A - Procédé de déploiement, procédé et dispositif de prospection sismique en milieu aquatique - Google Patents

Abstract

Il est proposé un procédé de prospection sismique en milieu aquatique à l'aide d'un dispositif comprenant au moins un câble sismique muni de capteurs et d'au moins une source sismique mobile. Le procédé comprend l'évolution du câble dans l'eau, contrainte par une valeur de courbure maximale de parcours dans l'eau et par une valeur maximale d'écart par rapport à une route souhaitée dans le référentiel terrestre, la route étant soumise à une valeur maximale de vitesse par rapport au référentiel terrestre. Le procédé comprend, simultanément, le déplacement de la source sismique dans un référentiel lié au câble et l'émission d'ondes par la source sismique, les ondes étant réfléchies par le fond aquatique et captées par le câble. Un tel procédé permet notamment d'obtenir une bonne densité sismique au-dessus d'un champ à l'étude lors d'une prospection sismique, avec de moindres efforts de motorisation et de moindres contraintes s'exerçant sur le câble.

Description

PROCEDE DE DEPLOIEMENT, PROCEDE ET DISPOSITIF DE PROSPECTION SISMIQUE EN MILIEU AQUATIQUE

La présente invention concerne le domaine de la prospection sismique en milieu aquatique (marin ou lacustre).

On connaît des procédés consistant à mettre en place une série de câbles sismiques (ou lignes ou «streamer» en anglais) parallèles immergés, maintenus latéralement par des paravanes, sur chacun desquels sont placés espacés des capteurs du type hydrophone et/ou géoplione, les câbles étant tractés par un ou plusieurs bateaux.

Un (ou plusieurs) autre bateau dit « source », muni de moyens aptes à créer une onde dans un milieu marin, sous la forme généralement d'un canon à air, se déplace à distance des câbles de capteurs. Les ondes ainsi formées se propagent jusqu'au fond marin, puis sur les différentes couches géologiques pour être réfléchies par ces dernières, et sont enfin recueillies et mesurées par lesdils capteurs immergés. Le bateau source peut être le bateau tractant les câbles sismiques.

L'ensemble des informations est ensuite traité pour réaliser une image en trois dimensions (3D) des différentes couches géologiques du sous-sol sous-marin, généralement utilisée pour déterminer la présence éventuelle de réservoirs pétrolifères.

Cette technique est utilisée depuis de très nombreuses années et est soumise à des exigences de mise en œuvre très contraignantes. Tout d'abord, le bruit dynamique dû au remorquage des câbles perturbe la mesure des ondes que l'on cherche à recueillir. En outre, la tramée hydrodynamique résultant de la traînée des câbles est très élevée, et se compte en dizaines de tonnes, par exemple de l'ordre de 70 tonnes, ce qui conduit à employer des bateaux de traction très puissants. Cela est dû notamment à la vitesse dans l’eau requise pour le procédé et à la présence des paravanes, qui créent une résistance. En outre, le poids et la traînée hydrodynamique induite fait que le câble de traction des paravanes subit un effet de déformation dynamique du type « corde de piano » lors du remorquage. Ceci conduit à une fatigue du câble et peut entraîner sa rupture. Il peut en résulter des coûts extrêmement élevés de remplacement, compte tenu de l'immobilisation de l'ensemble du dispositif. De plus, dans les méthodes classiques, les câbles doivent être faiblement immergés, entre 5 et 10 m, ce qui entraîne un risque d'accident compte tenu de la circulation de navires en surface ayant un fort tirant d’eau (pétroliers ou porte-conteneurs) et une forte sensibilité à l’état de la mer.

Par ailleurs, les dispositifs de prospection sismique connus laissent des zones d'ombre lors de la mesure. En effet, les câbles ont généralement une longueur d'environ 8 km et sont espacés d'environ 100 m, ce qui conduit, pour une dizaine de câbles parallèles, à une zone de mesure i x 8 km. Or, l'idéal en termes de mesure est d'utiliser un système isotrope, c'est-à-dir une surface carrée, par exemple 8x8 km. Cependant, ces dimensions sont incompatibles ave

ORIGINAL les moyens de remorquage qui seraient nécessaires eu égard au poids, à la traînée et à la logistique necessaire pour obtenir une telle surface de mesure.

On a donc tenté de remédier à cette situation de deux manières de façon connue.

La première tentative (dite en anglais « Wide Azimuth ») consiste à suppléer à l'anisotropie, par l'utilisation d'un (ou deux) bateaux tractant un ensemble de câbles formant une zone de mesure de l x 8 km, et en utilisant 2 à 8 bateaux source. Ce dispositif présente deux inconvénients majeurs. Tout d'abord, le coût prohibitif résultant de l'investissement en matériels, en maintenance et utilisation (2 à 8 bateaux source, plus un (ou deux) bateaux de remorquage, plus l'ensemble des câbles). L'autre inconvénient réside dans le fait que les bateaux source «tirent» (i.e. émettent des ondes) chacun leur tour, et donc deux à huit fois moins souvent, ce qui conduit à une densité de tir très faible.

La deuxième tentative proposée de manière connue est montrée par la demande de brevet GB n°2 435 931, au nom de Western Geco, qui décrit un procédé et dispositif consistant schématiquement en un réseau de capteurs (géophones) fixés à une structure à deux dimensions (sous la forme d'un maillage ou filet) ou à trois dimensions. La structure présente une périphérie (périmètre ou enveloppe) maintenue en forme par des moyens dynamiques tels que des drones ou des petits bateaux, de façon à maintenir en forme le maillage constituant la structure. Cette dernière est tractée en continu et une ou plusieurs sources sismiques sont prévues.

Malgré l’attrait apparent, sur le plan théorique, du dispositif et procédé ainsi proposés, il n'en reste pas moins que ce dispositif semble difficile à mettre en oeuvre de façon réaliste. En effet, la structure ainsi constituée présenterait un poids et une traînée gigantesques et obligerait à utiliser des moyens pour la maintenir en forme, démesurés et hors normes à la fois sur le plan technique, et sur le plan financier ou budgétaire. De plus, elle n’offre par construction qu'une seule géométrie possible pour le réseau de capteurs.

Selon un autre aspect, de façon générale la prospection sismique marine vise à capter ou récupérer le maximum de signaux pour réaliser une cartographie géologique la plus exacte et fiable possible des zones sous-jacentes du fond sous-marin. Or, les signaux à basse fréquence fournissent des informations sur des réservoirs très profonds et sont donc précieux à cet égard. Cependant, les signaux basse fréquence sont fortement atténués par le phénomène de réflexion de surface, appelé «fantôme» et dû notamment au fait que le câble, selon l'art antérieur, est immergé à quelques mètres de la surface. On cherche ainsi à éliminer ces «fantômes» pour obtenir ce que l’on appelle un « spectre plat ». On a tenté de remédier à cette situation en utilisant une technique connue sous la dénomination « over-under » qui consiste à disposer deux câbles porteurs de capteurs hydrophones, l'un sous l'autre verticalement, à des profondeurs par exemple respectives de 20 m et 26 m. La combinaison traitée des deux signaux reçus par les deux câbles respectifs permet d'atténuer voire éliminer les conséquences

ORIGINAL des «fantômes ». Cependant, ce procédé connu, outre le traitement additionnel qu'il nécessite, présente l'inconvénient majeur de diminuer très fortement la productivité et d'augmenter les coûts, du fait du doublement des câbles et capteurs.

Une autre technique connue cherchant à éliminer les « fantômes », proposée par la société PGS, consiste à utiliser des lignes ou câbles portant, outre les hydrophones (mesurant la pression), des géophones ou des accéléromètres aptes à mesurer la vitesse ou l'accélération de l'onde. Les coefficients de réflexion pour les mesures respectives de pression (hydrophones) et de vitesse (géophones) étant inverses (-1 et -il), on peut ainsi en théorie annuler les « fantômes ». Cette technique connue présente les inconvénients de nécessiter un investissement élevé en capteurs et engendre un bruit gênant au niveau des géophones ou accéléromètres résultant de la vitesse de traction (d'environ 5 noeuds) génératrice de vibrations parasites.

L’invention propose de remédier au moins en partie aux inconvénients précités.

A cette fin, la présente invention propose, selon un premier aspect, un procédé de prospection sismique en milieu aquatique à l’aide d’un dispositif comprenant au moins un câble sismique muni de capteurs et d’au moins une source sismique mobile. Le procédé comprend les étapes consistant à déplacer le câble dans l’eau, et, simultanément, déplacer la source sismique dans un référentiel lié au câble, émettre des ondes par la source sismique, et capter des réflexions des ondes par le câble. Le déplacement du câble minimise l’écart du câble par rapport à une route souhaitée dans le référentiel terrestre. Le déplacement du câble est en outre contraint par une valeur de courbure maximale de parcours dans l’eau. En d’autres termes, le déplacement du câble dans l’eau est défini par un programme de minimisation de l’écart du câble par rapport à la route souhaitée, avec pour contrainte la valeur de courbure maximale de parcours dans l’eau.

Selon un autre aspect, l’invention propose un procédé de déploiement (i.e. déplacement) en milieu aquatique d’un dispositif comprenant au moins un câble sismique muni de capteurs. Le procédé comprend une étape consistant à déplacer le câble dans l’eau. Comme dans le procédé de prospection sismique, le déplacement du câble minimise l’écart du câble par rapport à une route souhaitée dans le référentiel terrestre et est en outre contraint par une valeur de courbure maximale de parcours dans l’eau.

L’invention propose également un dispositif de prospection sismique, par exemple tel que celui mis en œuvre dans le procédé de prospection sismique ou le procédé de déploiement. Le dispositif comprend au moins un câble muni de capteurs, et une unité de calcul pour déterminer le déplacement du câble dans l’eau. L’unité de calcul calcule le déplacement du câble qui minimise l’écart du câble par rapport à une route souhaitée dans le référentiel terrestre, le déplacement du câble étant en outre contraint par une valeur de courbure maximale de parcours dans l’eau. En d’autres termes, l’unité de calcul peut résoudre

ORIGINAL un programme de minimisation de l’écart du câble par rapport à la route souhaitée, avec pour contrainte la valeur de courbure maximale de parcours dans l’eau.

Le câble peut en outre, de manière appropriée, être muni de deux drones chacun relié à une extrémité du câble. Dans ce cas, les drones peuvent mettre le câble sous tension et le mettre en déplacement dans le milieu aquatique, en exerçant une force de tension sur le câble. On peut alors employer l’expression drone « moteur » pour désigner le drone exerçant la force de tension dominante. En d’autres termes, le drone moteur met le câble en déplacement en le « tractant ». D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation préféré de l’invention, donnée à titre d'exemple et en réference aux dessins annexés qui montrent :

- La figure l représente un schéma de dispositif de prospection ;

- Les figure 2-4 représentent des trajectoires de parcours pour une route fixe ;

- La figures 5 représente le parcours théorique d’un câble soumis au courant de la figure 4 pour une route fixe ;

Les figures 6-7 représentent le déplacement d’un câble avec une route souhaitée fixe ;

- Les figures 8-13 représentent l’évolution d’un câble avec une route souhaitée fixe dans le cas où l’on dispose de prédictions du courant ;

- Les figures 14-17 représentent le déplacement d’un câble avec une route souhaitée fixe en temps réel ;

- La figure 18, représente une vue de dessus des câbles du dispositif de la figure l et une ligne suivie par une source sismique ; et

- La figure 19 présente un exemple d’une boucle d’asservissement du déplacement du câble.

Un procédé de prospection sismique en milieu aquatique, par exemple marin ou lacustre, peut être réalisé à l’aide d’un dispositif comprenant au moins un câble sismique muni de capteurs et au moins une source sismique mobile, positionnés dans l’eau de façon à permeltre la prospection d’une zone déterminée du sous-sol. Le procédé comprend le déplacement du câble dans l’eau, et, simultanément, l’émission d’ondes par la source sismique, préférablement immergée, ce qui permet de diminuer les bruits. Les ondes, par exemples des ondes acoustiques, sont réfléchies dans le sous-sol par les interfaces entre les couches géologiques de la zone précitée ainsi que par le fond du milieu aquatique et captées par le câble.

La figure . I montre un exemple d'un tel dispositif de prospection sismique 100. La source sismique mobile n’est pas représentée sur la figure. La source sismique est apte à créer une perturbation transmise par le milieu aquatique sous forme d'ondes. Le dispositif 100 comprend au moins un câble 110, et de préférence plusieurs, muni d’une pluralité de captcu

ORIGINAL

106 sismiques (par exemple des hydrophones) aptes à recueillir lesdites ondes réfléchies. Un tel câble peut être appelé « câble sismique », ou encore « flûte sismique ». Le câble 110 évolue en une station de mesure adaptée à la prospection d’une partie de la zone du sous-sol précitée. Typiquement, pour réaliser le procédé, on déclenche ladite source sismique. On capte à l'aide desdits capteurs 106 lesdites ondes réfléchies. On déplace jusqu'à une autre station de mesure adaptée à la prospection d’une autre partie de la zone précitée, d’une part le câble 110 et d'autre part la source sismique, et ainsi de suite.

Le câble 110 évolue dans l’eau. D’une manière générale, il peut être immobile, c’est-àdire à la dérive, ou il peut se déplacer dans l’eau. La source sismique se déplace, pendant le procédé de prospection, dans un référentiel lié au câble. On entend par là que la source sismique se déplace globalement par rapport au câble. Cela permet d’augmenter le nombre de mesures en un temps moindre. On peut prendre, par exemple, un référentiel dont l’origine est une extrémité du câble, ou le milieu du câble, et dont les axes sont orthogonaux, l’un des axes étant dans la direction tangente au câble en cette origine. La source sismique se trouve à une distance du câble permettant la capture par le câble des ondes cmiscs puis réfléchies par les couches géologiques du sous-sol et le fond du milieu aquatique.

L’évolution (le terme « évolution » peut désigner « déplacement » dans toute la suite) du câble 110 est contrainte par une valeur de courbure maximale de parcours dans l’eau et par une valeur maximale d’écart par rapport à une route souhaitée dans le référentiel terrestre. De façon appropriée, la route est soumise à une valeur maximale de vitesse par rapport au référentiel terrestre.

Par « parcours » on entend un ensemble de couples (u, t) où u représente une position dans le référentiel eau et t un instant, les positions successives suivant une courbe continue correspondant à un arc paramétré dont le paramètre est le temps. L’ensemble peut être discret en temps, un pas de temps séparant alors deux positions successives, ou continu en temps (le parcours est alors l’arc paramétré susmentionné). Le câble 110 peut éventuellement se déplacer dans le référentiel eau. Lorsque cela n’est pas précisé, le parcours se réfère à des positions données dans le référentiel eau. Dans le cas présent, le parcours du câble 110 s’entend par rapport au référentiel eau.

Le parcours ainsi défini correspond au déplacement d’un point. On dît cependant par extension que le câble 110 évolue dans l’eau suivant le parcours car si l’une de ses extrémités A ou B est en déplacement, on considère que le reste du câble 110 est traîné dans le sillon et suit donc le même parcours dans le référentiel eau. Le câble 110 est donc déplacé suivant son axe. Si le câble est au contraire à la dérive, on peut parler de parcours nul, puisque le parcours est réduit à un point fixe dans le référentiel eau. La courbure du parcours est la courbure de l’arc paramétré susmentionné correspondant au parcours, en prenant la définition classique de

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Par « contraindre » on entend que le procédé assure que le câble ne peut pas suivre un parcours présentant une courbure supérieure à la valeur de courbure maximale, et que le câble ne s’écarte pas de la route souhaitée au-delà de la valeur maximale d’écart. Eventuellement, le procédé peut donc comprendre une étape de vérification assurant que ces contraintes sont 5 respectées et une étape de correction si necessaire.

Contraindre l’évolution du câble 110 par une valeur maximale de courbure permet de diminuer les dépenses d’énergie et les contraintes mécaniques subies par le câble. Par ailleurs, le courant aquatique (par exemple le courant marin si l’on est en milieu marin) peut être considéré comme homogène sur la longueur du câble I IO à un instant donné de l’évolution. IO Contraindre le parcours par une valeur maximale de courbure permet alors d’imposer un rayon minimal au câble l IO. Cela permet d’éviter de trop perturber la géométrie du câble 110 et de conserver une longueur d’utilisation efficace du câble HO au cours des mesures et d’obtenir ainsi une meilleure densité sismique (i.e. répartition des points de réflexion des ondes sur le câble 110).

L’évolution du câble 110 est en outre contrainte par une valeur maximale d’écart par rapport à une route souhaitée dans le référentiel terrestre. Une route est un ensemble de positions dans lesquelles on vise à positionner le câble par rapport au référentiel terrestre. Par exemple, si le câble 110 est discrétisé en N points Pi... Pu, la route peut être donnée par N arcs paramétrés (P,·, ή correspondant chacun à la position d’un point P, du câble HO, dans le 20 référentiel terrestre, en fonction du temps. On peut également par approximation représenter une route par un seul arc paramétré, correspondant alors aux positions dans le référentiel terrestre d’un point du câble en fonction du temps, par exemple le milieu du câble. De manière générale, il existe une route dont le câble ne s’éloigne pas au cours de son évolution dans l’eau. De façon appropriée, lu route est soumise à une valeur maximale de vitesse par 25 rapport au référentiel terrestre. Ainsi, il existe une référence de faible vitesse dans le référentiel terrestre dont le câble ne s’éloigne jamais au-delà de la valeur maximale d’écart. La contrainte de valeur maximale d’écart combinée au fait que la route est soumise à une vitesse maximale permet de contrôler le positionnement du dispositif par rapport à la partie de la zone du sous-sol à prospecter, et ainsi d’obtenir une meilleure densité sismique. On parie de 30 route « souhaitée » car il s’agit d’une route que le câble devrait idéalement suivre, mais par rapport à laquelle on autorise des écarts (dans les limites autorisées par la valeur maximale d’écart), ce qui permet de diminuer les contraintes mécaniques subies par le câble et la consommation en carburant.

Le procédé va maintenant être décrit selon un premier exemple de mise en oeuvre. Dans ce premier exemple, le câble évolue en milieu marin. La route souhaitée comprend une position du référentiel terrestre fixe pendant une période de temps. En d’autres termes, sur cette période de temps, la route se confond avec un point qui ne bouge pas dans le référentiel

ORIGINAL terrestre. On dit alors que le câble est maintenu pendant la période de temps en position quasistationnaire voire stationnaire (« sensiblement stationnaire »)), car le câble ne s’écarte jamais au-delà de la valeur maximale d’écart de la position fixe en question.

En effet, un câble évoluant dans un milieu aquatique, est dit « maintenu en position quasi-stationnaire » (respectivement «stationnaire») s’il évolue dans l’eau (par exemple selon un « parcours » tel que défini plus haut) de manière à rester quasi-stationnaire (respectivement parfaitement stationnaire) dans le référentiel terrestre (i.e. le référentiel « absolu »). En d’autres termes, la projection du câble sur le fond marin ne s’écarte jamais audelà d’une valeur prédéterminée (i.e. valeur maximale d’ccart) d’une position du référentiel terrestre fixe pendant une période de temps donnée. La valeur maximale d’écart peut être liée aux dimensions du câble. Dans un exemple, l’écart du câble par rapport au point fixe est calculé comme la distance entre le milieu du câble (ou tout autre point du câble) et le point fixe. La quasi-stationnarité est alors traduite par un écart de préférence inférieur à dix fois la longueur de câble, encore de préférence inférieure à deux fois la longueur du câble, et encore plus de préférence inférieure à la longueur du câble, voire à la demi-longueur du câble (ces valeurs sont également applicables aux antres exemples du procédé). De manière générale, plus l’écart est contraint par une valeur maximale basse, plus la densité de tirs réalisée à la station de mesure est répartie de manière homogène sur le champ. Cela permet de récolter les données permettant une bonne analyse de la partie de la zone du sous-sol à prospecter en dessous de la station de mesure en un temps moindre, le cas extrême étant celui de la parfaite stationnarité.

Le câble 11() (ou tes câbles) étant maintenu en position quasi-stationnaire, sa durée de vie est augmentée car il subit moins de contraintes qu’un câble qui est sans cesse tracté à une vitesse importante. En outre, le câble 110, s’il est doté d’hydrophones et de géophones, ou de couples verticaux d’hydrophones, peut être immergé plus profondément que les câbles traînés, ce qui le prémunit des risques d’accident avec d’autres navires et ce qui limite la génération de bruits, notamment par les vagues. Ainsi, le câble est d'autant plus protégé qu’il est immergé à une profondeur 108 (i.e. la distance par rapport à la surface 112 de l’eau) plus importante. En outre, le dispositif permet de procéder à une prospection sismique plus efficace et rapide, car les mesures peuvent être corrigées de l’effet néfaste des fantômes. Le câble est de préférence immergé, entre deux eaux (i.e. le câble n’est ni à la surface 112 ni gisant au fond de la mer - où le sol peut être accidenté ce qui génère du bruit dans la réception du signal) à une profondeur qui peut se situer entre 5 et 1000 mètres, de préférence entre 5 et

500 mètres, de préférence entre 10 et 300 mètres, de préférence entre 20 et 200 mètres, et encore plus de préférence entre 50 et 100 m. Le câble 110 est de façon appropriée muni d’éléments formant ballast 104 destinés à maintenir immerge le câble. Les ballasts permettent

ORIGINAL au câble de maintenir sa profondeur sensiblement constante et de la faire varier de manière contrôlée.

Le câble U0 est de façon appropriée muni de moyens de traction (i.e. exerçant une force de tension) symétriques en ses deux extrémités, par exemple des drones 102 comme sur l’exemple de la figure I. Les drones 102 sont du type connu en soi, par exemple flottant, ou semi-submersible à propulsion Diesel ou du type électrique alimenté par un câble relié à une source d’énergie sur un bateau principal. Les drones 102 peuvent comporter des moyens de propulsion (hélice) de manière à tracter et à maintenir en tension le câble 110, et plus précisément de façon que la partie centrale porteuse des capteurs 106, soit sensiblement horizontale, comme c’est le cas sur la figure 1, et disposée à une profondeur 108 constante susmentionnée. Le dispositif 100 peut être conçu pour avoir une flottabilité nulle ou légèrement positive. De façon appropriée, les drones comportent en outre des moyens de liaison électrique avec les câbles respectifs pour les communications de données et l'alimentation, et des moyens d’enregistrement de données sismiques.

Le maintien en position quasi-stationnaire nécessite moins d’cncrgic que le remorquage, d’autant plus que le nombre de câbles 106, leur taille et leur masse sont importants. De manière préférentielle, le dispositif 100 comprend entre 10 et 50 câbles 110, ou entre 15 et 30 câbles 106, ou encore 20 câbles 106. Les câbles ont une longueur comprise entre 1 et 20 km, de préférence entre 2 et 6 km (de préférence environ 4 km) ou entre 6 et 14 km (de préférence environ 8 km). De manière générale, la configuration qui permet une bonne étude de la zone du sous-sol â prospecter avec le moins de moyens possibles, donc les plus faibles coûts, est une configuration comprenant entre 15 et 25 câbles, de préférence entre 18 et 22 câbles, encore de préférence 20 câbles, les câbles ayant une longueur L telle que L=k*d où d est la profondeur de l’objectif, c’est-à-dire de la région du sous-sol ta plus intéressante pour la prospection, et k est un facteur de préférence compris entre 0.8 et 1.5 et encore plus de préférence sensiblement égal à 1.

Typiquement, en une station de mesure, le dispositif 100 est formé de plusieurs câbles 110 qui évoluent dans l’eau de manière à être maintenus en position quasi-stationnaire sensiblement parallèles les uns par rapport aux autres de manière à former une grille au dessus du champ à explorer. Les câbles 110 peuvent alors être disposés au sein du dispositif 100 de sorte que, s’ils sont rectilignes, ils forment sensiblement un carré. La source mobile se déplace au dessus dudit champ et émet par intermittence des ondes. Les ondes réfléchies permettent de récolter des données utilisables par les géologues. Ces opérations en une seule station de mesure durent typiquement plusieurs jours, par exemple une semaine.

Dans un premier cas de figure, le déplacement de la source sismique comprend le suivi de plusieurs lignes sensiblement perpendiculaires au câble, la période de temps pendant laquelle le câble évolue de manière quasi-stationnaire (voire stationnaire dans les cas

ORIGINAL particuliers) étant sensiblement égale à la durée du suivi des lignes. En d’autres termes, pendant que le câble est maintenu en une position sensiblement fixe par rapport au référentiel terrestre, la source tire des ondes le long de lignes perpendiculaires au câble. Les points à partir desquels la source émet line onde constituent ainsi une grille de points au dessus de la partie de la zone à prospecter. Cela permet une couverture optimale de la partie en question.

Dans un autre cas de figure, le déplacement de la source sismique comprend le suivi d’une ligne sensiblement perpendiculaire au câble et passant de préférence sensiblement au niveau d’un milieu du câble, la période de temps étant sensiblement égale à la durée du suivi de la ligne. Dans ce cas de figure, pendant la période où le câble est maintenu quasistatioiinaire, une seule ligne est donc suivie.

La route peut alors comprendre d’autres positions du référentiel terrestre correspondant à d’autres parties de la zone à prospecter, chaque autre position étant fixe pendant une période de temps respective et le déplacement de la source sismique peut comprendre le suivi de la ligne pendant la période de temps respective, chaque période de temps respective étant sensiblement égale à la durée du suivi de la ligne. En d’autres termes, le câble est maintenu en une première position quasi-stationnaire. Pendant la durée du maintien en cette première position, une première ligne de tir est suivie par la source. Le câble est ensuite emmené eii une deuxième position quasi-stationnaire où il y est maintenu pendant une deuxième période de temps. Pendant cette deuxième période de temps, une deuxième ligne de tir est suivie par la source. Et l’on répète cela, de sorte que l’on obtient de même que pour le premier cas de figure une grille de points au dessus du champ à l’étude avec les mêmes avantages. Il est à noter que la ligne est à chaque fois celle qui est perpendiculaire au câble et passant de préférence en son milieu. Ainsi, le mouvement de la source dans le référentiel lié au câble, en dehors des périodes où le câble n’est pas maintenu en position quasi-stationnaire, consiste en des va-et-vient le long de cette ligne.

La route peut comprendre en outre des déplacements longitudinaux du câble entre les positions fixes du référentiel terrestre. Ces déplacements permettent de déplacer le câble d’une position quasi-stationnaire à une autre à moindre effort.

Pour maintenir en position stationnaire par rapport au fond de la mer un objet classique tel un bateau ou une plate-forme pétrolière en dépit des courants, on peut modéliser sa position par un point et la contrôler par rapport à une position de référence (i.e. position absolue). Tout écart par rapport à la position absolue souhaitée, donné par exemple par des capteurs GPS, initie une réaction des propulseurs de l’objet pour le ramener à sa position souhaitée, ce que les dimensions de l’objet permettent de faire sans efforts démesurés.

On peut considérer deux référentiels : le référentiel «eau » (ou marin) dans lequel navigue l’objet, et le référentiel « absolu », lié au fond de la mer ou au référentiel terrestre. En présence d’un courant marin qui est la superposition d’un courant constant Pc et d’un courant

ORIGINAL

ΙΟ circulaire de marée le repère eau se déplace par rapport au repère absolu avec pour vecteur vitesse : 1 sa =Vc + Vm * cos(fat)^ ο désignant la pulsation caractéristique du courant de marée et t le temps.

Si l’on note le vecteur vitesse avec lequel l’objet se déplace par rapport au repère eau, l’objet sc déplace dans le repère absolu avec le vecteur vitesse qui est la somme des deux vecteurs vitesse précédents, à savoir :

Vea = Voe -i- Vea = Vos + Vc + Vni » cos(cut)

Pour que l’objet soit parfaitement stationnaire dans le référentiel terrestre, il faut que sa vitesse absolue soit nulle, i.e. Ton = 0. Cela implique :

Vos = -Vea = -Vc - Vrn · cos(wt).

Autrement dit, l’objet doit se déplacer dans l’eau à une vitesse inverse de la vitesse du courant marin à l’instant t considéré. Mais ce faisant, son parcours dans le repère eau est donnée par l’intégrale de V°^e et la trajectoire du parcours est une courbe complexe illustrée aux figures 2-4. Si '^Zi? > , la courbe a la forme représentée par la figure 2. Si Tî = Km , la courbe a la forme représentée par la figure 3. Si Fc < Fm , la courbe a la forme représentée par la figure 4. On voit sur ces figures que, selon le courant, le parcours de l’objet dans l’eau peut présenter des boucles et même des points d’inflexion.

Dans le cadre du procédé, pour maintenir en position quasi-stationnaire par rapport au référentiel terrestre le câble 110 ou tout autre câble sismique, on fait évoluer le câble 110 dans l’eau, selon un parcours quasi-stationnaire (i.e. on fait évoluer le câble 110 avec une contrainte d’écart maximal par rapport à une route souhaitée qui est un point fixe du référentiel terrestre), le parcours quasi-stationnaire étant contraint par une valeur maximale de courbure.

La longueur du câble 110 peut être au moins cent fois supérieure à ses dimensions transversales. La traînée transversale du câble 110 est alors considérablement plus importante que sa traînée longitudinale. Déplacer le câble 110 dans l’eau selon son axe est relativement facile. Au contraire, le faire naviguer dans l’eau perpendiculairement à son axe est extrêmement difficile. Typiquement dans ce dernier cas pour un câble de quelques kilomètres de long et 10 cm de diamètre, la traînée serait de plusieurs dizaines de tonnes à une vitesse dans l’eau de 1 nœud, ce qui est trop élevé. De plus les efforts résultants sur le câble 110 produiraient des contraintes l’amenant à la rupture.

Maintenir le câble 110 en position parfaitement stationnaire avec les procédés connus imposerait une motorisation et des contraintes exercées sur le câble 110 trop importantes pour certains types de courant marin. Par exemple, si l’on considère que le courant est tel que celui auquel la figure 4 fait référence, il faudrait que chacun des points du câble suive un parcours dans l’eau tel que celui de la figure 4. En particulier, et comme cela est représenté par les flèches sur la figure 5, les extrémités A et B (et donc également tous les autres points) du

ORIGINAL câble HO suivraient par moments dans le repère eau un parcours à forte composante transversale (i.e. perpendiculaire à l’axe du câble llO). Cela entraînerait les inconvénients précités.

Le procédé de maintien en position quasi-stationnaire proposé permet donc d’obtenir les avantages du maintien en position quasi-stationnaire, à savoir la diminution des bruits, la diminution des coûts énergétiques par rapport au remorquage, l’autorisation d’immerger le câble plus profondément que lorsqu’il est remorqué, tout en diminuant les dépenses d’énergie et les contraintes mécaniques exercées sur le câble 110.

On explique maintenant plus en détails comment un câble peut être maintenu en position quasi-stationnaire pendant une période de temps donnée.

Par exemple, comme illustré sur la figure 6, dans (e cas d’un courant Fc variable en intensité mais constant en direction, le câble 110 se trouve dans la direction du courant et est déplacé face au courant selon la flèche 160 avec une vitesse opposée à tout instant à celle du courant. Dans ce cas, le câble 110 est parfaitement stationnaire dans le repère absolu. Le câble 110 évoluant dans l’eau le long de son axe, il ne subit ni traînée ni contraintes trop importantes. Si le courant s’inverse tout en gardant la même direction, comme représenté sur la figure 7, le câble 110 reste dans la même direction mais se déplace dans le sens inverse représenté par la flèche 170,

La courbure maximale peut dépendre de la longueur L du câble 110. Ainsi, la courbure maximale peut être une fonction décroissante de la longueur du câble 110. Par exemple, on peut avoir une courbure maximale égale à q/L avec 7 typiquement entre '4 et 1. Une telle dépendance permet une meilleure densité sismique.

Le câble 110 est de façon appropriée mis en déplacement par l’un ou l’autre de deux drones, tels les drones 102 de la figures 1, placés chacun à une extrémité A ou B du câble 110. Cela permet une inversion rapide et simple du sens de déplacement du câble 110. A un instant du déplacement, par exemple, l’un des deux drones tracte en dirigeant en cap le câble 110 tandis que l’autre drone aide à maintenir une tension minimale dans le câble 110. En particulier, le drone à l’avant du sens de déplacement dirige le câble 110 en s’orientant et exerce une traction/tension plus importante que le drone arrière. Cela évite que le câble 110 ne sorte du parcours suivi par l’extrémité avant du câble 110 par des déplacements latéraux. Le drone arrière tire dans le sens opposé dans l’axe du câble 110 de manière à exercer une tension minimale typiquement supérieure à 50 kg et inférieure à 500 kg, ce qui évite les compressions du câble 110. Les deux drones peuvent tracter en alternance. Typiquement, le passage de la traction d’un drone à l’autre peut être asservi à la tension du câble. 11 se produit par exemple dès que la tension mesurée est inférieure à une valeur prédéfinie. Les drones peuvent être orientables dans des limites étroites.

ORIGINAL

I2

D’une manière appropriée, le procédé comprend, avant l’étape d’évolution du câble, les étapes de : fourniture de valeurs de prédiction du courant marin ; de détermination d’un parcours théorique du câble dans l’eau correspondant exactement à la route souhaitée, en fonction des valeurs de prédiction du courant marin (on détermine un parcours dans l’eau assurant le suivi exact de la route souhaitée) ; de détermination d’un parcours réel du câble dans l’eau par approximation du parcours théorique en minimisant un écart entre le parcours réel et le parcours théorique, la minimisation étant contrainte par la courbure maximale ; de l’évolution du câble comprenant le déplacement du câble dans l’eau selon le parcours réel. Cela permet une gestion de la consommation énergétique et une gestion des contraintes mécaniques sur le câble qui soient optimales.

Dans une application au premier exemple, qui peut être généralisée à tous les exemples décrits du procédé, le procédé de maintien en position quasi-stationnaire du câble 110 comprend une étape de fourniture de valeurs de prédiction du courant marin. Ces valeurs peuvent être fournies par exemple par des instituts spécialisés, ou obtenues en temps réel par des moyens de mesure du courant. Dans cct exemple, le procédé comprend également la détermination d’un parcours stationnaire par rapport au référentiel terrestre dans le milieu marin en fonction des valeurs de prédiction du courant marin. Pour cela, le courant prédit peut être intégré dans le temps pour fournir le parcours stationnaire d’une référence ponctuelle. Le procédé comprend ensuite une étape de détermination du parcours quasi-stationnaire par approximation du parcours stationnaire en minimisant un écart entre le parcours quasistationnaire et le parcours stationnaire. La minimisation est contrainte par la valeur maximale de courbure. Cela peut être fait en filtrant (i.e. en lissant) le parcours stationnaire, avec pour contrainte que le parcours filtré (i.e, lissé), c’est-à-dire le parcours quasi-stationnaire, doit avoir à chaque instant une courbure inférieure à la valeur maximale de courbure. Ce lissage peut comprendre une interpolation, par exemple polynomiale, du parcours stationnaire, ou encore une régression du parcours stationnaire. Le câble est ensuite déplacé dans le milieu marin selon le parcours quasi-stationnaire ainsi déterminé.

Cet exemple peut être mis en application par des consignes en temps réel, lesdites consignes pouvant être déduites des courants et transmises aux drones. Le cap des drones est donné par le parcours quasi-stationnaire.

Comme il a déjà été expliqué, on peut par intégration calculer le parcours dans l’eau d’un objet ponctuel virtuel (appelé dans la suite la référence (ou cible) R) et qui serait maintenu en position absolue stationnaire par exemple par des moyens conventionnels. On ne peut pas faire suivre le parcours stationnaire correspondant à tous les points du câble 110, s’il est trop complexe, pour les raisons évoquées précédemment. Mais le câble 110 peut suivre sans contraintes importantes un parcours lissé, qui notamment évite les boucles et les points d’inflexion. Le lissage peut se faire sur une longueur comprise entre 0.5 fois et 3 fois ta'

ORIGINAL longueur du câble HO. Le résultat d’un tel lissage est présenté sur la figure 8, où le trait plein indique la trajectoire (i.e. l’ensemble des positions P) du parcours stationnaire de R, et le trait mixte indique la trajectoire du parcours quasi-stationnaire déterminé par approximation du parcours stationnaire.

Le câble 110 aux extrémités A et B suit donc le parcours quasi-stationnaire, et on le voit en deux positions ul et u2 différentes sur lu figure 8. Comme c’est le cas sur la figure 8, au cours du temps, l’orientation du câble 110 peut changer car la trajectoire du parcours quasistationnaire peut elle-mcme être courbe sur le long terme. Pour laisser au câble 110 la possibilité de tourner sur lui-même sur ce long terme, on peut modéliser l’écart entre le parcours quasi-stationnaire et le parcours stationnaire par l’écart entre un point M du câble et sa position de référence RM (la position qu’il aurait eue s’il avait suivi un parcours parfaitement stationnaire). Ce point M peut être tout point du câble 110, par exemple son milieu. Le choix du milieu est celui qui donne la meilleure densité sismique. La minimisation de l’écart entre le parcours quasi-stationnaire et le parcours stationnaire peut alors consister à intégrer, pour le déplacement global, la distance entre M et RM.

Dans la configuration de la figure 9, qui présente la trajectoire du parcours quasistationnaire en mixte et la trajectoire du parcours stationnaire en trait plein, de manière décalée par souci de clarté, le point de référence RM avance dans l’eau à la vitesse l'fîAfe (inverse du courant réel). Le droite de l'extrémité B tracte le câble 110 avec la vitesse dans l’eau T-tte qui est la projection du vecteur _sur [_e parcours filtré. Le drone est donc asservi en vitesse de manière que M reste au plus près de RM. Le drone est également asservi en cap par la définition du parcours filtré. Le propulseur en A peut être inactif ou assurer une tension minimale, comme indiqué plus haut.

Ainsi, le point M reste toujours à distance minimale de RM. Dans le repère absolu, cette distance est la même puisque les deux points RM et M subissent le même courant. Ainsi selon ce principe, le point choisi M du câble 110 reste à distance minimale de la position absolue visée. Par ailleurs, le propulseur B, naviguant sur un parcours lissé, n’impose pas de contraintes importantes au câble 110.

Le drone en B peut s’arrêter de tracter. Les drones A et B peuvent échanger leurs fonctions, le drone en A assurant dès lors le commandement avec le même principe d’asservissement en vitesse et B étant inactif ou assurant une tension minimale. Cela permet, si la projection de VRMe sur le parcours quasi-stationnaire s’annule et change de signe, d'inverser le sens de traction, comme cela est représenté sur les figures 10 et 11.

Avec un tel procédé, le vecteur vitesse des extrémités A ou B a toujours une direction lisse : il n’y a pas de changements de cap importants avec comme conséquence l’absence de contraintes sur le câble 110 ainsi déplacé. Le module de la vitesse est donné par la projection

ORIGINAL de la vitesse de la référence (inverse du courant vrai) sur la trajectoire du parcours filtré : le câble 110 reste donc à distance minimale de cette référence.

Comme illustré par les figures 12 et 13, cela est également vrai dans te référentiel absolu (terrestre). La figure 12 présente dans le référentiel eau trois positions successives (ul, 5 u2, u3) du câble lors du déplacement. La figure 13 présente ces trois positions successives (ul, u2, u3) dans le référentiel absolu. Le point M choisi (par exemple le milieu) reste à distance minimale du point fixe RM. La position absolue de M donnée par le vecteur M - RM peut fluctuer mais seulement selon la composante haute fréquence du courant (composante de marée par exemple). Elle décrit donc dans le temps une petite courbe fermée. 10 L’orientation du câble 110 change, quant à elle, selon la composante très basse fréquence (non filtrée) du courant.

En référence aux figures 14 à 17, le procédé peut alternativement, par exemple en l’absence de prédiction des courants, comprendre une étape de fourniture en temps réel d’une position cible (la position cible étant la position de stationnarité qui correspond à la position 15 fixe de la route dans le cas présent, et une position cible souhaitée déduite à partir de la route souhaitée selon l’instant t dans le cas général de tous les exemples décrits) et une étape de déplacement en direction de la position cible, le déplacement étant contraint par la valeur maximale de courbure. Les deux étapes de fourniture et de déplacement sont alors répétées. Cela permet de maintenir en position de quasi-stationnarité le câble 110 malgré l’absence de 20 prédictions. Typiquement les répétitions surviennent à pas réguliers. Alternativement, les pas peuvent être variables et dépendre du courant. A chaque pas, on observe l’écart par rapport à la position de stationnarité, et on le réduit tout en tenant compte de la valeur maximale de courbure, ce qui permet d’éviter une motorisation ou des contraintes exercées trop Importantes. L’intervalle entre deux pas dure typiquement de quelques secondes à quelques 25 dizaines de minutes, de préférence entre 1 et 10 minutes.

Les extrémités A et B du câble 110 peuvent être équipées d’un positionnement absolu (GPS par exemple), ainsi que de capteurs classiques de vitesse relative à l’eau, de cap, de tension sur l’objet. Le point M du câble peut être aussi équipé d’une mesure de vitesse relative à l’eau et de cap (compas magnétique flux gâte par exemple). Par ailleurs l’ensemble 30 est positionné par des moyens relatifs connus (acoustique, compas magnétiques) éventuellement calés sur la position GPS des propulseurs (méthodes connues en soi).

La position cible de stationnarité peut être la position dans le référentiel absolu de la référence RM de M. Pour un point M du câble 110 quelconque, par exemple le milieu, c’est donc la position dans le référentiel eau qu’il devrait avoir pour être stationnaire.

Comme illustré sur la figure 14, le déplacement en direction de la position cible RM peut comprendre une étape de projection de la position cible RM sur le câble 110 en un point P et une étape de calcul d’un cap maximal contraint par la valeur maximale de courbure et la

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I5 vitesse du câble dans l’eau. L’étape de projection peut comprendre la détermination d’une droite I30 perpendiculaire au câble llO passant par RM. Cette perpendiculaire est appelée ligne de référence et coupe le câble ! 10 au point P.

La ligne de référence 130 sert à l'asservissement de la vitesse que peut comprendre le procédé. Par exemple, comme c’est le cas sur la figure 14, si M est en retard par rapport à la ligne de référence 130 et le point P, le drone placé en B accélère pour ramener M sur P aux instants suivants. La boucle d’asservissement fait appel à des techniques classiques connues en soi. Succinctement, la boucle d’asservissement peut tenir compte de l’écart observé entre deux pas et adapter la vitesse en fonction.

Le procédé peut également comprendre l’asservissement du cap du drone placé en B. Cet asservissement peut ne faire intervenir que la position cible RM. Le vecteur AB représente la direction de traction par le drone B du câble. Pour se rapprocher du point cible RM dans le cas des figures 14 et 15, le drone B peut donner de la barre à gauche. Les changements de cap par unité de temps étant contraints par la courbure maximale, il n’est pas imposé de traînée ou contraintes trop fortes au câble 110. La valeur maximale de ce changement de cap pendant un intervalle de temps déterminé permettant par exemple de limiter la courbure de la trajectoire peut être déduite de la formule connue suivante :

da ξ.

-—<—4-, ai Ænnn où Ve est la vitesse dans l’eau du câble, Rtnin le rayon de courbure minimal (inverse de la courbure maximale) et dt l’intervalle de temps considéré.

La vitesse dans l’eau du câble peut être connue par les moyens déjà décrits, par exemple un loch ou un sonar doppler placés sur chaque drone et en un certain nombre d’autres points du câble dont le point M choisi. On peut aussi utiliser la mesure de la force de traction, ou de la vitesse de rotation et le pas de l’hélice du drone le cas échéant, à travers un modèle hydrodynamique de l’ensemble du système.

Les incréments de vitesse et de cap du propulseur peuvent être donnés par une boucle d’asservissement où l’objectif est de rapprocher le point M de la ligne de référence en priorité (pour la vitesse) et du point fixe RM en respectant les contraintes précitées de changements de cap. La figure 15 montre l’ancienne vitesse F'el et la nouvelle vitesse incrémentée respectant ces conditions.

Pour un état où le point M a dépassé ta ligne de référence tel que représenté sur la figure 16, le drone en B ralentit tout en donnant de la barre à gauche vers la position cible avec les mêmes contraintes que précédemment.

En diminuant sa vitesse dans l’eau, il peut se trouver un moment où la vitesse devient nulle (plus aucun effort de traction) et on ne peut admettre qu’elle devienne négative, c'est-àdirc que le propulseur B sc mette à pousser vers l’arrière te câble. A cc moment l’ordre est donné aux propulseurs A et B d’échanger leurs fonctions, B devenant alors inactif et A

ORIGINAL assurant une traction de sens opposé avec une liberté de manœuvre en cap selon les mêmes contraintes. Dans le cas où le drone assure une tension minimale, le transfert des fonctions a lieu plus tôt dès que l’effort de traction de B devient inférieur à la tension minimale requise dans l’objet.

Le maintien en position quasi-stationnaire du câble 110 peut comprendre une première phase de maintien du câble selon le procédé de l’exemple où l’on dispose d’une bonne prédiction du courant, et une deuxième phase de maintien du câble selon le procédé en temps réel ou l’on ne dispose pas d’une bonne prédiction du courant. Un tel procédé permet d’adapter le maintien aux données de prédiction.

Notamment, pendant la deuxième phase, des données de courant peuvent être enregistrées et servir de base à la prédiction du courant. On peut alors entrer dans la première phase. En outre, lors de la première phase, on peut contrôler, par exemple par GPS, l’écart par rapport à la position de stationnarité théorique (avec le courant marin réel). En effet, les prédictions du courant ne sont pas nécessairement parfaitement exactes, et il peut y avoir un 15 écart sur le long terme entre le parcours stationnaire déterminé ct le parcours stationnaire théorique. Dès qu’un seuil d’écart est atteint, on peut alors entrer dans la première phase. Ainsi, de manière générale, on peut commuter entre la première phase et la deuxième phase en fonction des valeurs de prédiction à disposition et/ou d’un écart par rapport à la position de stationnarité.

Encore une fois, toutes les données nécessaires aux différents asservissements peuvent provenir, pour A et B (et même des points intermédiaires) des positions GPS, de la tension appliquée par les propulseurs, des lochs ou sonar-dopplers, des angles de barre, etc. Ces données nourrissent un programme informatique qui en fonction du point cible donné va communiquer aux propulseurs les ordres de vitesse et de barre nécessaires.

Le procédé peut également être mis en œuvre suivant un deuxième exemple auquel les enseignements du premier exemple s’appliquent. Ce deuxième exemple diffère du premier exemple en ce que la route souhaitée est une droite continue. Ainsi, on souhaite que le câble se déplace suivant une droite par rapport au référentiel terrestre. Le procédé du deuxième exemple permet le balayage longitudinal d’une zone du sous-sol à prospecter. Dans cet exemple, le déplacement de la source sismique peut comprendre plusieurs portions suivant une ligne sensiblement perpendiculaire au câble et passant de préférence sensiblement au niveau d’un milieu du câble. Dans le référentiel lié au câble, la source sismique fait ainsi des mouvements de va-et-vient suivant cette ligne. On établit ainsi une grille de points d’émission d’ondes qui s’étend suivant la longueur du câble.

Le procédé peut également être mis en œuvre suivant un troisième exemple auquel les enseignements du premier exemple s’appliquent. Ce troisième exemple diffère du premier exemple en ce que la route souhaitée comprend le déplacement latéral du câble par rapport au

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ΙΟ référentiel terrestre. Dans cet exemple, le déplacement de la source sismique peut comprendre le parcours de lignes sensiblement parallèles au câble, les lignes étant entre deux câbles centraux du dispositif. On établit ainsi une grille de points d’émission d’ondes qui s’étend suivant une direction transversale à la longueur du câble. Ce cas peut correspondre à une situation de dérive du câble suivant la composante constante du courant.

Les deuxième et troisième exemples du procédé présentent des avantages similaires au premier exempte. Comme la route souhaitée est soumise à une valeur maximale de vitesse par rapport au référentiel terrestre, la source sismique a le temps de balayer la zone pour produire les ondes et la densité sismique n’est donc que peu affectée. La valeur maximale de vitesse est inférieure à l nœud, de préférence inférieure à 0,5 nœud, de préférence inférieure à 0,2 nœud. Par contre, une zone plus grande peut être balayée et on évite la discontinuité de mesures ponctuelles en même temps qu’on profite de la composante constante du courant pour l que les câbles se déplacent par rapport au référentiel terrestre, pour peu que la route ait la direction de cette composante.

Le procédé peut de manière générale comprendre une étape de mesure de la vitesse dans l’eau. Cette mesure peut servir de base à d’autres étapes du procédé. Par exemple, la vitesse mesurée peut contraindre la courbure maximale et/ou les changements de cap. La vitesse mesurée peut être acquise à l’aide de moyens de mesure. Il peut s’agir de la vitesse soit au niveau des drones, soit de préférence aux extrémités du câble immergé, soit le long du câble ou en son milieu. Les courants de surface peuvent être différents des courants à 100m de profondeur par exemple. Ainsi, dans le cas où l’on dispose d’une prédiction des courants de surface, mais que le câble est immergé, la vitesse mesurée peut servir à adapter les prédictions à la profondeur à laquelle le câble se trouve.

Ainsi, un programme d’ordinateur peut contenir des instructions pour la mise en œuvre du procédé décrit ci-dessus. Ce programme d’ordinateur peut être inscrit sur un un support classique, tel qu’un CD rom, un disque dur, ou autres type de mémoire, éventuellement fractionnée.

Le dispositif de prospection sismique peut comprendre un ou plusieurs câbles muni de capteurs, tel que le câble 110 et une unité de calcul pour l’évolution du câble 110 dans l’eau, contrainte par une valeur de courbure maximale de parcours dans l’eau et par une valeur maximale d’écart par rapport à une roule souhaitée dans le référentiel terrestre, la route étant de façon appropriée soumise à une valeur maximale de vitesse par rapport au référentiel terrestre. En particulier, le dispositif est spécialement adapté à la mise en œuvre du procédé décrit précédemment.

Un tel dispositif présente une durée de vie plus longue que les systèmes de prospection sismique de l’art antérieur puisque moins de contraintes sont infligées au câble. En outre, le

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I8 dispositif consomme moins d’énergie. Le câble peut en outre être muni de deux drones chacun relié à une extrémité du câble. Le câble peut également être muni de ballasts.

Le dispositif peut comprendre plusieurs câbles adaptés à être maintenus en position quasi-stationnaire de manière sensiblement parallèle les uns aux autres, chacun de la manière 5 décrite plus haut. Les câbles sont cependant de préférence aptes à évoluer les uns librement par rapport aux autres, de sorte qu’aucun moyen de rattachement tel que des paravanes, ne vient entraver le déplacement longitudinal du dispositif,

La figure 18, montre une vue de dessus du dispositif 100 comportant une pluralité de câbles 110, qui sont sensiblement parallèles. Egalement, la figure 18 montre le suivi par une I0 source sismique 212 d’une ligne 200 sensiblement perpendiculaire aux câbles 110 et passant de préférence sensiblement au niveau d’un milieu M des câbles. La ligne 200 comporte des points 210 à partir desquels la source sismique 212 effectue des tirs pendant le suivi de la ligne 200. Les points 215 représentent (dans le référentiel terrestre) des tirs précédents lors du suivi de ligne 200, le sens du déplacement des câbles étant selon la flèche 216 dans le 15 rcfcrcnticl tcrrcstrc.La figure 19 présente un exemple d’une boucle d’asservissement du déplacement du câble. Dans cet exemple le câble est soumis â un courant marin et le déplacement du câble dans l’eau compense te courant. Selon l’exemple, le déplacement du câble est asservi au courant. Dans l’exemple, le câble est en outre muni de deux drones, chacun relié à une extrémité du câble, notés « dronc I » et « drone 2 » sur la figure 19. Le 20 déplacement du câble suit une boucle d’asservissement comprenant un algorithme 199 prenant comme entrées les paramètres suivant ;

• la position ( 190 et 191 ) de chaque drone, obtenues par GPS, • la posit ion cible souhaitée 192 obtenue à partir de la route souhaitée, • une position calculée 193 du milieu du câble M, obtenue par GPS, acoustique, capteurs de profondeurs et boussoles, • une vitesse dans l’eau 194 du câble mesurée par sonde Doppler, • une prédiction 195 du courant marin, • un cap actuel 196 de chaque drone, et • une tension actuelle 197 exercée par chaque drone sur le câble.

L’algorithme 199 fournit comme sorties 200 un nouveau cap de chaque drone et une nouvelle tension à exercer par chaque drone sur le câble. L’algorithme peut être choisi parmi les algorithmes connus de l’homme du métier.

Claims (29)

1. REVENDICATIONS

   1. Procédé de prospection sismique en milieu aquatique à l'aide d'un dispositif comprenant au moins un câble (I I0) sismique muni de capteurs (J06) et d’au moins une

   5 source sismique mobile, comprenant les étapes consistant à :

   - déplacer le câble dans l’eau au moyen de deux droites (102) placés chacun à une extrémité du câble et qui maintiennent le câble en tension, le déplacement du câble minimisant l’écart du câble par rapport à une route souhaitée dans le référentiel terrestre, le déplacement du câble étant en outre contraint par une valeur de courbure maximale de parcours dans l’eau, et,

   I0 simultanément,

   - déplacer la source sismique dans un référentiel lié au câble, émettre des ondes par la source sismique, et capter des réflexions des ondes par le câble.
2. 2. Procédé selon la revendication I, dans lequel le câble est soumis à un courant marin et le déplacement du câble dans l’eau compense le courant.

   I5
3. 3. Procédé selon la revendication I ou 2 dans lequel la route est soumise à une valeur maximale de vitesse par rapport au référentiel terrestre, et la valeur maximale de vitesse est inférieure à I nœud, de préférence inférieure à 0,5 nœud, de préférence inférieure à 0,2 nœud.
4. 4. Procédé selon l’une des revendications I à 3, dans lequel le dispositif comprend plusieurs câbles sensiblement parallèles les uns aux autres au cours du procédé.

   20 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel le dispositif comprend entre 15 et 25 câbles, de préférence 20 câbles, les câbles ayant une longueur de préférence entre I et 20 km, de préférence entre 2 et 6 km, de préférence environ 4 km, ou entre 6 et I4 km, de préférence environ 8 km, les câbles étant séparés l’un de l'autre par une distance comprise entre 100 et I000 m, de préférence entre 200 et 800 m, de préférence entre 350 et 450 m.

   25 6. Procédé selon l’une des revendications I à 5, dans lequel la route souhaitée comprend une position du référentiel terrestre fixe pendant une période de temps.

   7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel le déplacement de la source sismique comprend le suivi d’une ligne sensiblement perpendiculaire au câble et passant de préférence sensiblement au niveau d’un milieu du câble, la période de Lemps étant sensiblement égale à 30 la durée du suivi de la ligne.

   8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la route comprend d’autres positions du référentiel terrestre, chaque autre position étant fixe pendant une période de temps respective et le déplacement de la source sismique comprend le suivi de la ligne pendant la période de temps respective, chaque période de temps respective étant sensiblement égale à la durée du
5. 5 suivi de la ligne.
6. 9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel la route comprend en outre des déplacements longitudinaux du câble entre les positions fixes du référentiel terrestre.
7. 10. Procédé selon la revendication 6 dans lequel le déplacement de la source sismique comprend le suivi de plusieurs lignes sensiblement perpendiculaires au câble, la période de

   I0 temps étant sensiblement égale à la durée du suivi des lignes.
8. 11. Procédé selon l’une des revendications I à 5, dans lequel la route souhaitée est une droite.
9. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le déplacement de la source sismique comprend plusieurs suivis d’une ligne sensiblement perpendiculaire au câble et passant de

   15 préférence sensiblement au niveau d’un milieu du câble.
10. 13. Procédé selon l’une des revendications I à 5, dans lequel la route comprend le déplacement latéral du câble par rapport au référentiel terrestre.
11. 14. Procédé selon la revendication I3 dans lequel le déplacement de la source sismique comprend le parcours de lignes sensiblement parallèles au câble, les lignes étant entre deux

    20 câbles centraux du dispositif.
12. 15. Procédé selon l’une des revendications I à I4, dans lequel la courbure maximale dépend de la longueur du câble et de la vitesse dans l’eau.

    !6. Procédé selon l’une des revendications l à 15, comprenant la mesure de la vitesse dans l’eau.

    25 17. Procédé selon l’une des revendications l à I6, dans lequel à un instant de l’évolution, l’un des deux drones met le câble en déplacement en dirigeant en cap tandis que l’autre drone maintient une tension minimale dans le câble.

    2I
13. 18. Procédé selon l’une des revendications 1 à 17, dans lequel les deux drones mettent le câble en déplacement en alternance.
14. 19. Procédé selon l’une des revendications I à 18 comprenant avant l’étape de déplacement du câble les étapes de :

    5 - fourniture de valeurs de prédiction du courant marin ;

    - détermination d'un parcours théorique du câble dans l’eau correspondant exactement à la route souhaitée, en fonction des valeurs de prédiction du courant marin ;

    - détermination d’un parcours réel du câble dans l’eau par approximation du parcours théorique en minimisant un écart entre le parcours réel et le parcours théorique, la

    10 minimisation étant contrainte par la courbure maximale ;

    le déplacement du câble dans l’eau étant selon le parcours réel.
15. 20. Procédé selon l’une des revendications I à 18 dans lequel l’étape de déplacement du câble dans l’eau comprend les sous-étapes de :

    - fourniture en temps réel d’une position cible souhaitée à partir de la route souhaitée ;

    15 - déplacement en direction de la position cible, le déplacement étant contraint par la courbure maximale ;

    les deux sous-étapes de fourniture et de déplacement étant répétées.
16. 21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le déplacement en direction de la position cible comprend une étape de projection de la position cible sur le câble et une étape

    20 de calcul d’un cap maximal contraint par la valeur de courbure maximale et la vitesse du câble dans l'eau.
17. 22. Procédé selon l’une des revendications 19 à 21, comprenant :

    - une première phase de prospection sismique selon la revendication 19, et

    - une deuxième phase de prospection sismique selon la revendication 20 ou 21.

    25
18. 23. Procédé selon la revendication 22, comprenant une commutation entre la première phase et la deuxième phase en fonction des valeurs de prédiction à disposition et/ou d’un écart par rapport à la position cible.
19. 24. Un dispositif de prospection sismique comprenant :

    - au moins un câble (110) muni de capteurs (106) et de deux drones (102) placés chacun à une 30 extrémité du câble pour mettre le câble en déplacement et le maintenir en tension ;

    - une unité de calcul pour déterminer le déplacement du câble dans l’eau, le déplacement du câble minimisant l’écart du câble par rapport à une route souhaitée dans le référentiel terrestre, le déplacement du câble étant en outre contraint par une valeur de courbure maximale de parcours dans l’eau,
20. 25. Le dispositif selon la revendication 24 dans lequel le câble est en outre muni de

    5 ballasts (104).
21. 26. Le dispositif selon la revendication 25, dans lequel à un instant du déplacement, l'un des deux droites met le câble eii déplacement en dirigeant en cap tandis que l’autre drone maintient une tension minimale dans le câble, les deux drones étant aptes à mettre le câble en déplacement en alternance.

    10
22. 27. Le dispositif selon l’une des revendications 24 à 26, comprenant en outre des moyens de mesure de la vitesse dans l’eau du câble.
23. 28. Le dispositif selon l’une des 24 à 27, dans lequel le câble a une longueur de préférence entre I et 20 km, de préférence entre 2 et 6 km, de préférence environ 4 km, ou entre 6 et I4 km, de préférence environ 8 km.

    15
24. 29. Le dispositif selon l’une des revendications 24 à 28 comprenant plusieurs câbles aptes à être mis en déplacement les uns librement par rapport aux autres.
25. 30. Procédé de déploiement en milieu aquatique d’un dispositif comprenant au moins un câble (110) sismique muni de capteurs (106), comprenant une étape consistant à déplacer le câble dans l’eau au moyen de deux drones ( 102) placés chacun à une extrémité du câble et qui

    20 maintiennent le câble en tension, le déplacement du câble minimisant l’écart du câble par rapport à une route souhaitée dans le référentiel terrestre, le déplacement du câble étant en outre contraint par une valeur de courbure maximale de parcours dans l'eau.
26. 31. Procédé selon la revendication 30, dans lequel la route souhaitée comprend une position du référentiel terrestre fixe pendant une période de temps.

    25
27. 32. Procédé selon l’une quelconque des revendications 30 ou 3I, dans lequel le câble est soumis à un courant marin et le déplacement du câble dans l’eau compense le courant.
28. 33. Procédé selon la revendication 32, dans lequel le déplacement du câble est asservi au courant.
29. 34. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 23 ou 30 à 33, dans lequel le déplacement du câble suit une boucle d'asservissement comprenant un algorithme prenant comme entrées une position de chaque drone, une position cible souhaitée à partir de la route souhaitée, une position calculée du milieu du câble, une vitesse dans l’eau du câble mesurée, une prédiction du courant marin, un cap actuel de chaque drone et/ou une tension actuelle exercée par chaque drone sur le câble, et l’algorithme fournissant comme sortie un nouveau cap de chaque drone et/ou une nouvelle tension à exercer par chaque drone sur le câble.