WO2014080105A1 - Procédé et système de détection d'une veine souterraine de fluide - Google Patents

Procédé et système de détection d'une veine souterraine de fluide Download PDF

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WO2014080105A1
WO2014080105A1 PCT/FR2013/052705 FR2013052705W WO2014080105A1 WO 2014080105 A1 WO2014080105 A1 WO 2014080105A1 FR 2013052705 W FR2013052705 W FR 2013052705W WO 2014080105 A1 WO2014080105 A1 WO 2014080105A1
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WO
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electromagnetic field
resurgence
reservoir
fluid
potential
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/052705
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English (en)
Inventor
Barthélémy STECK
Jean-Louis Queri
Original Assignee
Electricite De France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electricite De France filed Critical Electricite De France
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/02—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current
    • G01V3/06—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current using ac
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/40—Investigating fluid-tightness of structures by using electric means, e.g. by observing electric discharges

Definitions

  • the present invention relates to the field of detecting an underground vein of a fluid by imposing potentials, aiming in particular to detect underground leaks of liquid near a hydraulic structure.
  • a liquid is contained or at least driven by such facilities. It is thus defined a liquid retention range provided to not allow the liquid to escape otherwise than by arrangements provided for this purpose.
  • the hydraulic structure and its close environment are, however, exposed to constraints inherent to the presence of the retained liquid (pressure, erosion, etc.). Under the action of these constraints, the conditions of retention of the liquid can degrade. For example, the installation may become less waterproof and more porous. It is then frequent that leaks of liquid appear around the hydraulic structure. When a leak is found and that it is on the surface of the installation, a technician can visually identify the leak, go back to the source of the leak and take the necessary measures to make an appropriate repair.
  • one solution may be to measure on the surface an electromagnetic field created by means of a magnetic loop constituted:
  • an electric current generator connected by wire connection to the first and second electrodes.
  • the electric current applied by the generator to the electrodes on either side of the vein is essentially conducted underground by the most conductive component, in this case, via the liquid of the vein.
  • the conduction of the electric current through the vein closes the loop between the two electrodes.
  • the electric current applied in the loop generates a magnetic field that can be measured from the surface. In this way, it is possible to follow in the open air the underground vein according to the measured magnetic field level.
  • the present invention improves the situation.
  • the invention provides a method and system for detecting an association between a reservoir and a resurgence of conductive fluid to determine an underground fluid vein, its topology, and more particularly its trajectory, between the reservoir and the resurgence.
  • the detection method makes it possible to quickly identify the source of a resurgence of fluid.
  • the method is such that: the fluid contained in the reservoir is electrically excited by a first imposed alternating potential, to obtain a first electromagnetic field associated with the reservoir; the fluid at the resurgence is electrically excited by a second alternating potential imposed on the resurgence fluid, distinct in frequency and / or phase of the first potential, to obtain a second electromagnetic field associated with the resurgence, and discriminable from the first associated electromagnetic field to the tank; and measuring at least one value of the first electromagnetic field and a value of the second electromagnetic field, between the respet and the reservoir.
  • an underground vein is characterized between the reservoir and the resurgence, effectively verifying the association of the resurgence and the reservoir.
  • a plurality of measurements of the first and second electromagnetic fields are carried out on a ground between the resurgence and the reservoir, associating each measurement with a geographical location of the terrain.
  • a significantly non-zero measured value of at least one of the first and second electromagnetic fields defines a point of the subsurface vein between the reservoir and the resurgence if simultaneously measured and significantly non-zero values of the first and second electromagnetic fields are obtained further in the field.
  • the values of the plurality of measurements of the first and second electromagnetic fields define the proximity of the vein to the points of the measurements in the field. The geographical locations of these points make it possible to map the measurements made, with vein proximity levels determined via the measured values of the electromagnetic fields.
  • a point of the underground vein between the reservoir and the resurgence is associated with a geographical location of the terrain in which a measured value of at least one of the first and second electromagnetic fields is greater than a threshold.
  • the measurements considered are those located at the right of the underground vein.
  • a trajectory of the underground vein between the reservoir and the resurgence is defined by a succession of geographical locations in which a significantly non-zero value of at least one of the first and second electromagnetic fields is measured.
  • the measurements are a function of the electrical component of the electromagnetic field.
  • the measurements are based on a measurement of potential difference at the surface of the ground.
  • the measurements are based on a Poynting vector of the electromagnetic field.
  • the first alternating potential is injected at a first frequency distinct from a second frequency in which the second alternating potential is injected, the first electromagnetic field being discernible from the second electromagnetic field by measurements at the first and / or second frequencies.
  • the frequencies of the injected potentials are low frequencies, belonging in particular to a range between 1 Hz and 150 kHz.
  • the first electric potential injected is injected in a first phase distinct from a second phase according to which the second electric potential is injected, the first electromagnetic field being discernible from the second electromagnetic field by measurements on the first and / or second phase.
  • the first and second fields can be discriminated and identified by the measurements according to at least two combinable parameters (frequency and / or phase), improving the discernment between the two fields to verify the presence of the underground vein and the association between the resurgence and the reservoir.
  • the trajectory of the underground vein begins to be measured at a point of departure at the resurgence.
  • the method is such that: at a source of fluid from the ground, the fluid of the source is electrically excited by an additional alternating potential imposed, distinct in frequency and / or phase of first and second potentials for obtaining an additional electromagnetic field associated with the fluid source and discriminable from the first and second electromagnetic fields associated with the resurgence and the reservoir; and at least one further electromagnetic field value is measured between the resurgence, the reservoir and the fluid source.
  • an underground vein is further characterized between the fluid source and the resurgence.
  • this embodiment is particularly suitable for terrains on which multiple sources are potentially sources of resurgence.
  • the detection system comprises at least: a first alternating potential generator able to electrically excite the fluid contained in the reservoir, inducing a first electromagnetic field associated with the reservoir; a second alternating potential generator adapted to electrically excite the fluid at the resurgence, distinct in frequency and / or in phase of the first potential, inducing a second electromagnetic field associated with the resurgence; and an electromagnetic field sensor capable of measuring a value of the first electromagnetic field and a value of the second electromagnetic field, between the resurgence and the reservoir, of simultaneously measured and significantly non-zero measured values of said first and second electromagnetic fields characterizing an underground vein between the reservoir and the reslargement.
  • the system further comprises at least one additional alternating potential generator, able to electrically excite a fluid, distinct in frequency and / or in phase from the first and second potentials, inducing a separate additional electromagnetic field, which additional generator is installed at a source of fluid from a site between the resurgence and the reservoir.
  • the electromagnetic field sensor is able to measure an additional electromagnetic field value.
  • the electromagnetic field sensor comprises at least:
  • an electromagnetic field measuring means capable of determining at least one value of the first and second electromagnetic fields and of the additional electromagnetic field
  • the AC potential generators comprise at least:
  • a low frequency generator an amplifier, and a control unit with at least amplification and frequency.
  • Figures 1, 2 and 3 illustrate the representation of an example of context according to which the detection system is implemented to raise a vein of underground liquid
  • Fig. 4 is a representation diagram illustrating steps of the detection method
  • Figures 5 and 6 are examples of graphical representations of electric field measurements made during a routing with the electromagnetic field sensor
  • Figure 7 is a cartographic illustration with an example of reconstitution of an investigation routing
  • Figure 8 is a schematic representation of an exemplary architecture of the AC potential generator.
  • Figure 9 is a schematic representation of an exemplary architecture of the electromagnetic field sensor.
  • the invention provides a method and system for the detection of an underground vein of conductive fluid, inherent in a leak for example. As described above after, the invention makes it possible to perform a rapid and non-destructive investigation of the subsoil, to locate and raise the underground vein via a compact and inexpensive system.
  • the conductive fluid may be a gas or a liquid.
  • the ground comprises a hydraulic structure 10 bordering a reservoir 12 of liquid, which liquid of the reservoir 12 is conductive.
  • the hydraulic structure 10 is here a dike intended to contain a reserve of water.
  • the hydraulic structure may also be a dam, a dike, a pipe, a shoulder, or any other liquid retaining structure, according to which a liquid is retained or at least driven.
  • an underground vein 16 of liquid which can cross or bypass the structure 10.
  • the vein 16 can to extend between:
  • an appropriate repair operation may be performed by a technician 19.
  • Such an operation may for example consist of a seam closure.
  • two alternating potential generators are installed on either side of the hydraulic structure 10, of which:
  • each of the generators GEN1 and GEN2 has:
  • a first electrode ELI intended to inject an alternating electric voltage to a fluid for putting it at potential
  • a second electrode EL2 intended to be placed in the ground so as to obtain a ground reference potential.
  • the first electrode ELI of the first generator GEN1 is intended to electrically excite the liquid contained in the reservoir 12.
  • the first electrode ELI of the second generator GEN2 is itself intended to electrically excite the liquid present at the resurgence 14.
  • the liquid of the reservoir 12 being conducting, it is understood that the liquid present at the resurgence 14, which is derived from the tank 12, is also conductive.
  • the generators and their electrodes form short loops.
  • the electrodes are advantageously shielded so as to limit the influence of parasitic electromagnetic fields.
  • the limited length of system cables helps to make it space-saving, easily transportable and less expensive to produce.
  • the first generator GEN1 can generate an alternating potential according to a first frequency f1.
  • the second generator GEN2 can generate a second alternating potential according to a second frequency f2.
  • the frequencies f1 and f2 are both adjustable at their respective generators GEN1 and GEN2.
  • the frequencies f1 and f2 are advantageously low frequencies, belonging in particular to a range between 1 Hz and 150 kHz.
  • the two generators impose an alternating potential at an identical frequency, the first GEN1 generator imposing it in a first phase p1 and the second generator GEN2 imposing it in a second phase p2.
  • Phases p1 and p2 are both adjustable at their respective generators GEN1 and GEN2.
  • the frequencies f1 and f2 are identical, the phases p1 and p2 are controlled to be shifted so that the electromagnetic fields are discernible by an electromagnetic field sensor.
  • the frequencies f1 and f2 are set according to two distinct frequency values.
  • the frequency f1 of the alternating potential injected by the generator GEN1 is 75 Hz and the frequency f2 of the alternating potential injected by the generator GEN2 is 133 Hz.
  • the two generators GEN1 and GEN2 can be installed in any order by the technician 19. Following the installation, an initialization of the generators can be provided as detailed below. This initialization can consist in particular of: measure the ambient noise in the electromagnetic field over a determined frequency range so as to regulate the generators on a frequency having the least noise,
  • the technician can initiate the investigation of the subsoil near the hydraulic structure and establish from the surface, the underground trajectory followed by the vein 16.
  • FIG 3 shows an example of movement of the technician 19 to the right of the vein 16 from the surface of the structure 10.
  • the technician 19 holds a CAPT electromagnetic field sensor (named CAPT sensor thereafter).
  • the electromagnetic fields to be measured are those induced by the electric potentials imposed via the generators GEN1 and GEN2.
  • the sensor CAPT is able to measure a value of the first electromagnetic field (induced by the generator GEN1) and a value of the second electromagnetic field (induced by the generator GEN2) between the resurgence and the reservoir.
  • the values measured by the sensor CAPT simultaneously and significantly nonzero first and second electromagnetic fields characterize an underground vein between the reservoir and the resurgence (as described below with respect to Figures 4, 5 and 6).
  • the technician 19 follows an ACH routing between a starting point P_DEP, from which it moves on the surface of the hydraulic structure 10, to a final point P_FIN. During its routing ACH, the technician 19 performs electromagnetic field measurements at different intermediate points P_INT, for example according to the first frequency f 1 in a first time, then according to the second frequency f2 in a second time, or vice versa.
  • the starting point P_DEP is advantageously the position of the resurgence 14. Indeed, it should be noted that an investigation at the start of the resurgence 14 is more suitable for following a vein of underground liquid presumed from the reservoir. However, it will be understood that the starting point P_DEP may be that of the first generator GEN1, at the reservoir 12, or any other position on the ground to be investigated.
  • the end point P_FIN can be relative for example to a position from which the technician:
  • a measured value can be considered maximum above a determined threshold, such as a high threshold.
  • a threshold may be progressive depending on the distance, so as to take into account the attenuation of the electromagnetic field during the routing.
  • Such attenuation can be determined for example according to parameters entered at system initialization. The measurability of electromagnetic fields is thus improved.
  • electromagnetic field measurements make it possible to identify the source of the measured signal.
  • the vein 16 is set to potential depending on the potential imposed by the first GEN1 generator to the liquid the tank; and / or at the frequency f2, the vein 16 is set to potential as a function of the potential imposed by the second generator GEN2 to the liquid of the resurgence.
  • the maxima of the measured values are satisfied for the first frequency f1 and also for the second frequency f2, it is understood that the potentials imposed by the electrodes follow the same subterranean conductor, the occurrence here the vein 16.
  • the electrodes of the two potential generators are electrically connected by the vein. In fact, the resurgence 14 is well from the tank 12. The routing then follows the course of the vein.
  • the technician 19 can geographically locate route points in the field where field measurements have been taken. This location can be for example performed according to data from a GPS module ("Global Positioning System” or Satellite Guidance) embedded by the CAPT sensor.
  • a point is located in the field when at its position a measured value of the first and second electromagnetic fields is maximum or greater than the aforementioned high threshold.
  • the sensor CAPT comprises at least one measuring means adapted to the detection of an electromagnetic field induced by the first and second alternatively injected potentials.
  • a measurement means is preferably adjustable in frequency, in particular in a range between 1 Hz and 150 kHz.
  • the senor CAPT may be especially designed to measure the electrical component of the electromagnetic field.
  • the electrical component derives from the potential imposed by the generators.
  • the field measurement is therefore made according to the vertical component of the electric field induced by the alternating potential.
  • the CAPT sensor measures the AC voltage at a given frequency between the ground surface and a reference point taken sufficiently far from the investigation area.
  • the measurements are based on the use of the Poynting vector:
  • the Poynting vector is the vector product of the electric field vector E and the magnetic field vector H.
  • the electric field vector E comprises the three-dimensional electric component E (x, y, z) of the electromagnetic field.
  • the magnetic field vector H comprises the three-dimensional magnetic component H (x, y, z) of the electromagnetic field.
  • the Poynting vector module is the power flow per unit area (Watt per m).
  • the direction of the Poynting vector indicates the direction of electromagnetic signal propagation in an underground environment. We can follow the loss of the fields measured with the CAPT sensor according to a measured power compared to a power expected. Measuring the Poynting vector thus makes it possible to accurately follow the path of the electromagnetic signal underground, in particular to determine the topology of the conducting medium in the subsoil. In this way, it is possible to detect and determine the objective path of the underground vein.
  • FIG. 4 steps of the detection method have been illustrated.
  • generators GEN1 and GEN2 are installed on the ground to investigate. This installation can be carried out by one or more technicians or other operator.
  • the generator GEN2 is placed at the resurgence 14 and the generator GEN1 is installed at the reservoir 12.
  • Each of the generators has at least a first electrode ELI placed in contact with the liquid to excite and a second electrode EL2 grounded.
  • the technician initializes the detection system by regulating in particular the frequency and the phase of the alternative potentials imposed by the generators.
  • this operation may consist in measuring with the CAPT sensor, in a range from 1 Hz to 150 kHz, the electric field present at the generators when they are in operating mode off.
  • the technician preferably adjusts each of the generators to a frequency where the noise is the lowest.
  • a threshold detection level and more particularly a low threshold, can be provided, below which the measurements are not taken into account by the CAPT sensor.
  • a significantly non-zero value means an electromagnetic field value measured at a value greater than or equal to the low threshold.
  • the frequency f1 of the generator GEN1 and the frequency f2 of the generator GEN2 can for example be adjusted according to:
  • the alternating potentials of the generators being then controlled in phase, for example so as to be shifted in phase so that the electromagnetic fields are discernible.
  • the setting of the CAPT sensor can also be provided at this stage so that the measurements in the electromagnetic field are performed according to the parameters (frequency window and phases in particular) initialized on the generators.
  • the method includes a step AVA advancement that the technician performs its investigation ACH routing.
  • the routing may first be predefined by following a given path or covering a predetermined area.
  • the routing can be guided by local maximum values for measuring electromagnetic fields.
  • This step AVA comprises in particular steps that can be performed at each of the positions of the routing along the path of the vein, that is to say:
  • the starting point P_DEP can be for example a position placed at the resurgence 14.
  • the end point P_FIN can be for example a position still accessible to the technician nearest to the entoncession 18.
  • the method can comprise at each position of the ACH routing at least:
  • a first step MES 1 according to which a first electromagnetic field measurement is performed
  • the technician performs a first electromagnetic field measurement according to a given frequency or phase. For example, the technician measures the electromagnetic field in its position according to the frequency f1.
  • step MES2 the technician performs a second electromagnetic field measurement at a given frequency and phase.
  • the technician measures the electromagnetic field according to the phase of the alternating potential imposed by the generator GEN2.
  • the measurements are based on the electrical component of the electromagnetic field. To do this, a maximum of the vertical component of the electric field is determined.
  • the measurements are made according to a potential difference at the surface of the ground.
  • the measurements are performed according to the electric field on the one hand and the magnetic field on the other hand so as to be able to determine a Poynting vector.
  • the technician locates the point of the ground at which the two measurement steps MES 1 and MES 2 have been performed.
  • This location can be determined on the basis of positioning data provided by an onboard GPS module, or any other module capable of providing a geographical location on a terrain.
  • the technician conducts its ACH routing according to the measurements performed in MESl and MES2 steps. In this sense, it is necessary to orient oneself according to P_INT intermediate points where electromagnetic field value maxima are measured. In this way, on the surface, the technician 19 goes up to the nearest right compared to the underground vein.
  • the geographical location of a measurement is defined for a point in the field according to which a significantly non-zero value is measured for at least one of the two electromagnetic fields.
  • the established geographical location is therefore an identified and localized point of the underground vein flowing from the reservoir. Since the measurement values of the electromagnetic fields define the proximity of the vein, the path of the vein can be reassembled by locating other points of the terrain where a measured value of at least one of the two electromagnetic fields is greater than the aforementioned high threshold. In the different embodiments, it is understood by values measured simultaneously and significantly non-zero, at least two values measured at the same point of the corresponding field:
  • a measurement value of the first electromagnetic field greater than a determined threshold for example the above-mentioned low or high threshold
  • Simultaneous measurement can be performed with the CAPT sensor at the same point in the field by means of FFT spectrum analysis or measurement at frequencies centered on the respective frequencies or phases of the generators.
  • FFT spectrum analysis or measurement at frequencies centered on the respective frequencies or phases of the generators.
  • the resurgence does not come from the tank to which the generator is installed.
  • a subsequent analysis of the results taking into account field information can be performed to verify that the terrain configuration did not impact the values of the measurements and therefore the determination of the association of the resurgence with the reservoir. It should be noted that the quality of measurements can be affected by the topography of the terrain to be investigated.
  • the technician can continue his investigation. For this purpose, the technician moves to a new point in the field to undertake new measurements.
  • the technician has completed his ACH routing. If during his journey he measured simultaneously, that is to say in at least one same point of the ground (the same position), the two electromagnetic fields induced by the two potentials, then the association of the resurgence and the reservoir is verified. In the opposite case, we understand that the resurgence is not coming from the tank.
  • the subsequent analysis of the results can be done to check the influence of the terrain configuration on the measurements made. It will be understood that it is thus possible to challenge quickly, or to accurately demonstrate, that the resurgence is the result of a leakage of the work.
  • the signals SIG1 and SIG2 were measured by the CAPT sensor between the starting point P_DEP and the end point P_FIN.
  • the signal SIG1 is an electromagnetic field induced by the first AC potential injected by the first generator GEN1.
  • the signal SIG2 is an electromagnetic field induced by the second AC potential injected by the second generator GEN2.
  • the two signals are discernible by their frequencies (f1, f2) or by their phases (p1, p2). In this example, it is more particularly the electrical component of the field that has been measured.
  • the low threshold S has been provided, below which the electric fields are not considered.
  • This threshold can be set by the technician during the aforementioned INI step, in order to obtain a measurable signal-to-noise ratio and to avoid parasitic electromagnetic fields.
  • the second signal SIG2 is measured at a high electric field value. In the case in point, the second signal SIG2 is high because the technician is at the start near the GEN2 generator. It is further observed that the first signal SIG1 is also detected from the start. The signal SIG2 decreases away from the starting point P_DEP where its generator GEN2 is installed. The signal SIG1 increases as it gets closer to the final point P_FIN.
  • FIG. 6 graphically represents another example of electric field measurements.
  • SIG2 only the SIG2 signal is measured at the beginning of the path.
  • the absence of detection of the signal SIG1 can mean that:
  • the tank is too far away, the attenuation of the field not allowing at this stage of the ACH routing, the detection of the SIG1 signal.
  • the tank is indeed remote and the simultaneous measurement of the two signals SIG1 and SIG2 only occurs from the observation zone Z_OBS.
  • the detection of the two signals SIG1 and SIG2 indicates that the resurgence flows from the reservoir.
  • the technician can then follow the signal SIGI to go back up the vein until its sounding.
  • the use of two generators, on either side of the vein increases the investigation distance. Indeed, the system of detection makes it possible to follow the vein until the signal SIG2 is completely attenuated, before continuing the ascent of the vein to the tank according to the signal SIG1.
  • a final step REC is provided. In this step, from the set of data collected during the routing, a reconstitution of the course of the vein is made. This step may consist, for example, in mapping the electromagnetic field values measured and located in the field.
  • FIG. 7 is illustrated an example of reconstruction of an investigation carried out around a hydraulic structure 10.
  • the structure is a dam containing the reservoir 12 of water.
  • the water of the reservoir 12 flows via the channel 90.
  • the resurgence 14 appears downstream of the dam. The resurgence is likely to be caused by a leak from the tank, or a leak from channel 90.
  • the technician follows the path TRA of the vein by performing a plurality of electromagnetic field measurements according to the advancing step AVA.
  • the measurements made at different points in the field have been geographically localized according to different POS positions.
  • the technician was driven by the measured values of electromagnetic field higher than the high threshold and it was brought to the reservoir 12.
  • the reconstituted TRA path is at the vein right, or even at the close neighborhood of the right of the vein, the course thus representing the measured relative plot of the underground leak.
  • a third alternating potential generator (not shown in the figures) can be envisaged and placed at a source of liquid, for example channel 90.
  • the third generator induces an additional electromagnetic field.
  • This additional field is also discernable by the CAPT sensor according to a measured the frequency and / or phase specific to the third generator.
  • the source of the leak (reservoir or channel) can then be discriminated according to the frequency or phase at which a significantly non-zero field value is actually measured by the CAPT sensor. In this way, it is possible to quickly determine the source of a resurgence among a plurality of possible sources.
  • an additional generator such as the third generator may be provided in the detection system for imposing a potential on any suitable liquid source (another reservoir for example) or liquid resurgence in the field, to verify the association of a resurgence with one of the sources of liquid.
  • the reconstitution of the path can be performed on a digital map by computer resources able to map measurement data and their associated locations.
  • the reconstitution REC step is performed directly by the CAPT sensor.
  • the sensor CAPT comprises at least one data processing unit capable of interpreting the measurement and location data of the step AVA, which are advantageously stored on a storage means of the sensor CAPT.
  • the sensor CAPT comprises the data processing unit PROC which interprets the measured data by an electromagnetic field measuring means CRF such as a radiofrequency sensor, which data are stored in the storage means DB.
  • CRF electromagnetic field measuring means
  • the processing unit PROC can retrieve a digital map of the field investigated by downloading from a remote server.
  • the CAPT sensor comprises a COM communication interface.
  • the communication interface COM makes it possible to send the data the storage means DB for processing by the remote server other remote computing entity (not shown in the figures).
  • the CRF measuring means is adjustable in frequency, in particular in a range between 1 Hz and 150 kHz.
  • the processing unit PROC can control the radio frequency sensor CRF for measurements at the frequencies or phases of the generators of the detection system.
  • the processing unit PROC can furthermore:
  • CAPT sensor's BATT stand-alone power supply such as a rechargeable battery.
  • the GEN generator of alternative potential comprises in particular a generator set of low frequencies GBF and amplifier AMP.
  • This low frequency generator can be a voltage generator.
  • This generator may also be a current generator for which there is provided a device for further transforming the current into voltage.
  • This set generates and amplifies the AC voltage that is applied to the electrodes EL1 and EL2 via a transformer TRANS.
  • a control unit CONT is provided to control in frequency and amplification the generator set GBF and amplifier AMP.
  • the control unit CONT may receive control instructions from an HMI human machine interface, including instructions concerning the settings of the phase and the frequency of the AC potential generated.
  • the control unit CONT controls the generator set GBF and amplifier AMP so that the alternating potential generated is in a frequency range between 1 Hz and 150 kHz.
  • the control unit CONT controls, via the aforementioned assembly, the phase of the alternating potential according to the instruction received via the interface HMI.
  • the control unit CONT can furthermore control:
  • a BATT GEN generator stand-alone power supply such as a rechargeable battery.
  • GEN generator can take the form of a suitcase incorporating the aforementioned elements.
  • the suitcase is portable and can be easily deployed on an investigation site.
  • the ELI electrode is designed to electrically excite a more conductive fluid than its direct environment, in this particular case, the ground of the ground.
  • the electrode EL2 is intended to serve as a reference potential, here chosen in the ground, at a short distance from the resurgence.
  • the electrodes may be of relatively short cable length in front of the dimensions of the auscultated fluid vein.
  • conductive agents can be added to the liquid.
  • the added conductive agent may be brine (sodium chloride NaCl for example).
  • the technician moves from the resurgence 14 to the reservoir.
  • the technician can leave from the tank to carry out an investigation of the ground until the resurgence.
  • the technician is guided by the detected electromagnetic field values, which define the near the underground vein.
  • it may be advantageous to display the values of the measurements in real time on the screen of the CAPT sensor so that the technician directs its routing visually to the vein.
  • guidance instructions may be determined by the processing unit PROC of the sensor CAPT, based on the measured values of the electromagnetic fields, so as to be displayed to the technician on the screen DISP to assist in its investigation.
  • the detection system generates a multipolar potential of the vein, making it possible to identify, locate and map the measurements for a non-destructive underground investigation, without modifying the terrain.
  • the system can be deployed in a variety of environments and investigative configurations, in particular because of the transportability of the generators and sensor, which are self-powered.
  • the system is compact, the generators can be materialized in the form of easily transportable suitcase.
  • the system is particularly suitable for rapid investigation and deployment, as soon as a resurgence or suspicion of a leak occurs.
  • the generators form short loops avoiding the use of long connections and the inherent corrections for signal measurements. The operating conditions are then improved, field measurements better controlled, making the detection of the vein more robust.
  • such a solution is particularly suitable for easily locating the source of a leak when there are, for a reslargement, several potential sources.
  • the detection system and method can be applied to the monitoring of an underground pipe between a reservoir (source of the pipeline) and a resurgence (uncorked from the pipeline).
  • a leakage of the pipe may also be detected, for example by measuring at a position of the routing, a sudden and unexpected change in the measured values of the electromagnetic field.
  • the above-mentioned exemplary embodiments have been widely described according to a liquid-type conductive fluid.
  • the detection system and method also make it possible to detect a conductive gas, in particular to determine a pipe leak (of the pipeline type for example) between a gas reservoir and a resurgence.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détection d'une association entre un réservoir (12) et une résurgence (14) de fluide pour déterminer une veine souterraine (16) de fluide entre le réservoir (12) et la résurgence (14). Un premier champ électromagnétique associé au réservoir (12) est obtenu par excitation électrique selon un premier potentiel alternatif et un deuxième champ électromagnétique associé à la résurgence (14) est obtenu par excitation électrique selon un deuxième potentiel alternatif. Le deuxième potentiel alternatif est distinct en fréquence et/ou en phase du premier potentiel, pour obtenir un deuxième champ électromagnétique discriminable du premier champ électromagnétique. Pour au moins une valeur dudit premier champ électromagnétique et une valeur dudit deuxième champ électromagnétique, significativement non nulles, mesurées simultanément entre la résurgence et le réservoir, une veine souterraine (16) associe le réservoir (12) et la résurgence (14).

Description

Procédé et système de détection d'une veine souterraine de fluide.
La présente invention concerne le domaine de la détection d'une veine souterraine d'un fluide par imposition de potentiels, visant notamment à détecter des fuites souterraines de liquide aux abords d'un ouvrage hydraulique.
Typiquement, dans un ouvrage hydraulique tel qu'un barrage, une digue, une conduite, un accotement, ou toute autre structure de retenue hydraulique, un liquide est contenu ou tout au moins conduit par de telles installations. Il est ainsi défini un domaine de rétention de liquide prévu pour ne pas laisser le liquide s'échapper autrement que par des agencements prévus à cet effet.
L'ouvrage hydraulique et son proche environnement sont toutefois exposés à des contraintes inhérentes à la présence du liquide retenu (pression, érosion, etc.). Sous l'action de ces contraintes, les conditions de retenue du liquide peuvent se dégrader. Par exemple, l'installation peut devenir moins imperméable et plus poreuse. Il est alors fréquent que des fuites du liquide apparaissent aux abords de l'ouvrage hydraulique. Lorsqu'une fuite est constatée et que celle-ci est en surface de l'installation, un technicien peut visuellement identifier la fuite, remonter à la source de la fuite et prendre les mesures nécessaires pour réaliser une réparation appropriée.
En revanche, lorsque la fuite est souterraine, celle-ci se manifeste généralement par la présence d'une résurgence du liquide à proximité de l'installation, laquelle est amenée par une veine de liquide souterraine. Dans ce cas de figure, le technicien ne peut pas établir visuellement la provenance de la fuite sans une intrusion ou une exploration laborieuse du sous-sol (par creusement par exemple), compliquant de fait l'opération de réparation de la fuite. En vue de suivre une veine souterraine, une solution peut consister à mesurer en surface un champ électromagnétique créé par l'intermédiaire d'une boucle magnétique constituée :
d'une première électrode placée à la résurgence de la fuite ;
- d'une seconde électrode installée au niveau du liquide contenu par l'installation ; et
d'un générateur de courant électrique connecté par liaison filaire aux première et deuxième électrodes.
Le courant électrique appliqué par le générateur aux électrodes de part et d'autre de la veine, est essentiellement conduit en souterrain par la composante la plus conductrice, en l'occurrence ici, via le liquide de la veine. La conduction du courant électrique par la veine ferme la boucle entre les deux électrodes. Le courant électrique appliqué dans la boucle génère un champ magnétique pouvant être mesuré depuis la surface. De cette manière, il est possible de suivre à l'air libre la veine souterraine en fonction du niveau de champ magnétique mesuré.
Or, cette technique présente plusieurs inconvénients.
D'une part, il convient d'éloigner au maximum la liaison filaire entre les deux électrodes afin d'éviter que cette dernière ne perturbe le champ magnétique à mesurer. La boucle créée tend à être infinie. Ceci implique une longueur de câble conséquente pour connecter les deux électrodes qui en outre, peuvent être sensiblement espacées lorsque la résurgence est éloignée de l'installation. Cette longueur de câble à prévoir rend le dispositif de détection de fuite encombrant, difficile à déployer et coûteux à produire.
D'autre part, des phénomènes de brouillage magnétique, inhérents à la longueur de câble, peuvent apparaître, lesquels perturbent les mesures de champ. Des corrections sont possibles mais elles sont complexes à mettre en œuvre et ne permettent pas de s'assurer directement que la résurgence est issue d'une veine souterraine en provenance du liquide retenu par l'ouvrage. Enfin, le champ magnétique est proportionnel au courant circulant dans la boucle ce qui nécessite un générateur très puissant, car l'impédance du milieu traversé est importante.
La présente invention vient améliorer la situation.
L'invention propose un procédé et un système de détection d'une association entre un réservoir et une résurgence de fluide conducteur pour déterminer une veine souterraine de fluide, sa topologie, et plus particulièrement sa trajectoire, entre le réservoir et la résurgence. En outre, comme détaillé ci-après, le procédé de détection permet d'identifier rapidement la source d'une résurgence de fluide.
A cet effet, selon un premier aspect de l'invention, le procédé est tel que : le fluide contenu dans le réservoir est excité électriquement par un premier potentiel alternatif imposé, pour obtenir un premier champ électromagnétique, associé au réservoir ; le fluide à la résurgence est excité électriquement par un deuxième potentiel alternatif imposé au fluide de la résurgence, distinct en fréquence et/ou en phase du premier potentiel, pour obtenir un deuxième champ électromagnétique associé à la résurgence, et discriminable du premier champ électromagnétique associé au réservoir ; et on mesure au moins une valeur du premier champ électromagnétique et une valeur du deuxième champ électromagnétique, entre la résurgence et le réservoir.
Lorsque que des valeurs, significativement non nulles, sont mesurées simultanément pour les premier et deuxième champs électromagnétiques, une veine souterraine est caractérisée entre le réservoir et la résurgence, vérifiant de fait l'association de la résurgence et du réservoir. Avantageusement, on effectue en outre une pluralité de mesures des premier et deuxième champs électromagnétiques sur un terrain entre la résurgence et le réservoir, en associant chaque mesure avec une localisation géographique du terrain. Une valeur mesurée significativement non nulle de l'un au moins des premier et deuxième champs électromagnétiques, définit un point de la veine souterraine entre le réservoir et la résurgence si des valeurs mesurées simultanément et significativement non nulles, des premier et deuxième champs électromagnétiques, sont obtenues en outre sur le terrain. Les valeurs de la pluralité de mesures des premier et deuxième champs électromagnétiques définissent la proximité de la veine par rapport aux points des mesures sur le terrain. Les localisations géographiques de ces points permettent de cartographier les mesures effectuées, ceci avec des niveaux de proximité de la veine déterminés via les valeurs mesurées des champs électromagnétiques.
Dans une réalisation avantageuse, on associe un point de la veine souterraine entre le réservoir et la résurgence à une localisation géographique du terrain en laquelle une valeur mesurée de l'un au moins des premier et deuxième champs électromagnétiques est supérieure à un seuil.
Ainsi, seules les mesures correspondant à une valeur maximale approchée, valeur supérieure au seuil, sont considérés pour les mesures. Ainsi, comme détaillé plus loin, les mesures considérées sont celles localisées au droit de la veine souterraine. En complément, on définit une trajectoire de la veine souterraine entre le réservoir et la résurgence par une succession de localisations géographiques en lesquelles une valeur significativement non nulle de l'un au moins des premier et deuxième champs électromagnétiques est mesurée.
De cette manière, il est possible d'identifier un trajet relatif de la veine souterraine de sorte à remonter jusqu'à sa source, une zone d'entonnement par exemple. Dans une réalisation avantageuse, les mesures sont fonction de la composante électrique du champ électromagnétique. Selon une variante de réalisation, les mesures sont fonction d'une mesure de différence de potentiel à la surface du sol.
Dans une autre variante, les mesures se basent sur un vecteur de Poynting du champ électromagnétique .
Ces variantes de réalisation permettent de réaliser une cartographie électromagnétique ou de différence de potentiel de la surface du sol d'un terrain entre la résurgence et le réservoir. Cette cartographie permet d'identifier distinctement le trajet relatif de la veine par rapport au terrain.
En complément ou en variante, le premier potentiel alternatif est injecté à une première fréquence distincte d'une deuxième fréquence selon laquelle est injecté le deuxième potentiel alternatif, le premier champ électromagnétique étant discernable du deuxième champ électromagnétique par des mesures aux première et/ou deuxième fréquences. Avantageusement, les fréquences des potentiels injectés sont des basses fréquences, appartenant notamment à une gamme comprise entre 1 Hz et 150 kHz.
En complément ou en variante, le premier potentiel électrique injecté est injecté selon une première phase distincte d'une deuxième phase selon laquelle le deuxième potentiel électrique est injecté, le premier champ électromagnétique étant discernable du deuxième champ électromagnétique par des mesures aux première et/ou deuxième phases.
De la sorte, les premier et deuxième champs peuvent être discriminés et identifiés par les mesures selon au moins deux paramètres combinables (fréquence et/ou phase), améliorant le discernement possible entre les deux champs afin de vérifier la présence de la veine souterraine et l'association entre la résurgence et le réservoir.
En complément ou en variante, la trajectoire de la veine souterraine commence à être mesurée à un point de départ situé à la résurgence.
Dans une réalisation particulièrement avantageuse, il est prévu en outre que le procédé soit tel que : à une source de fluide du terrain, le fluide de la source est excité électriquement par un potentiel alternatif supplémentaire imposé, distinct en fréquence et/ou en phase des premier et deuxième potentiels, pour obtenir un champ électromagnétique supplémentaire, associé à la source de fluide, et discriminable des premier et deuxième champs électromagnétiques associés à la résurgence et au réservoir ; et on mesure en outre au moins une valeur du champ électromagnétique supplémentaire entre la résurgence, le réservoir et la source de fluide.
Lorsque que des valeurs, significativement non nulles, sont mesurées simultanément pour le premier champ électromagnétique et le champ électromagnétique supplémentaire, une veine souterraine est en outre caractérisée entre la source de fluide et la résurgence.
Ainsi, il est possible de vérifier si la résurgence est associée ou non au réservoir, mais aussi de vérifier si cette résurgence est associée à une autre source de fluide. Comme expliqué plus loin, ce mode de réalisation est particulièrement adapté pour les terrains sur lesquels de multiples sources sont potentiellement des sources de la résurgence. Selon un deuxième aspect de l'invention, le système de détection comporte au moins : un premier générateur de potentiel alternatif apte à exciter électriquement le fluide contenu dans le réservoir, induisant un premier champ électromagnétique associé au réservoir ; un deuxième générateur de potentiel alternatif apte à exciter électriquement le fluide à la résurgence, distinct en fréquence et/ou en phase du premier potentiel, induisant un deuxième champ électromagnétique associé à la résurgence ; et un capteur de champ électromagnétique apte à mesurer une valeur du premier champ électromagnétique et une valeur du deuxième champ électromagnétique, entre la résurgence et le réservoir, des valeurs mesurées simultanément et significativement non nulles desdits premier et deuxième champs électromagnétiques caractérisant une veine souterraine entre le réservoir et la résurgence.
Dans une réalisation avantageuse, le système comporte en outre au moins un générateur de potentiel alternatif supplémentaire, apte à exciter électriquement un fluide, distinct en fréquence et/ou en phase des premier et deuxième potentiels, induisant un champ électromagnétique supplémentaire distinct, lequel générateur supplémentaire est installé à une source de fluide d'un terrain entre la résurgence et le réservoir. De surcroît, le capteur de champ électromagnétique est apte à mesurer une valeur du champ électromagnétique supplémentaire.
Avantageusement, le capteur de champ électromagnétique comporte au moins :
- un moyen de mesure de champ électromagnétique apte à déterminer au moins une valeur des premier et deuxième champs électromagnétiques et du champ électromagnétique supplémentaire ; et
- un moyen de localisation apte à associer à chaque mesure une localisation géographique. En outre, selon une réalisation avantageuse, les générateurs de potentiel alternatif comportent au moins :
un générateur de basses fréquences ; - un amplificateur, et une unité de contrôle au moins d'amplification et fréquence.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
les figures 1, 2 et 3 illustrent la représentation d'un exemple de contexte selon lequel le système de détection est mis en œuvre pour remonter une veine de liquide souterraine ;
la figure 4 est un diagramme de représentation illustrant des étapes du procédé de détection ;
les figures 5 et 6 sont des exemples de représentations graphiques de mesures de champ électrique effectuées durant un acheminement avec le capteur de champ électromagnétique ;
la figure 7 est une illustration cartographique avec un exemple de reconstitution d'un acheminement d'investigation ;
la figure 8 est une représentation schématique d'un exemple d'architecture du générateur de potentiel alternatif ; et
la figure 9 est une représentation schématique d'un exemple d'architecture du capteur de champ électromagnétique.
Pour des raisons de clarté, les dimensions des différents éléments représentés sur ces figures ne sont pas nécessairement en proportion avec leurs dimensions réelles. Sur les figures, des références identiques correspondent à des éléments identiques.
L'invention propose un procédé et un système pour la détection d'une veine souterraine de fluide conducteur, inhérente à une fuite par exemple. Comme décrit ci- après, l'invention permet d'accomplir une investigation du sous-sol rapide et non destructrice, pour localiser et remonter la veine souterraine par l'intermédiaire d'un système peu encombrant et peu onéreux. Le fluide conducteur peut être un gaz ou un liquide.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 sur laquelle on a illustré un exemple de contexte selon lequel le système de détection est mis en œuvre, pour une investigation de terrain. Le terrain comprend un ouvrage hydraulique 10 bordant un réservoir 12 de liquide, lequel liquide du réservoir 12 est conducteur. A titre purement illustratif, l'ouvrage hydraulique 10 est ici une digue destinée à contenir une réserve d'eau. Toutefois, l'ouvrage hydraulique peut être également un barrage, une digue, une conduite, un accotement, ou toute autre structure de retenue liquide, selon lesquels un liquide est retenu ou tout au moins conduit.
Lorsqu'une fuite souterraine apparaît au niveau de l'ouvrage hydraulique 10, elle peut se manifester sous la forme d'une veine souterraine 16 de liquide, laquelle peut traverser ou contourner en souterrain l'ouvrage 10. Typiquement, la veine 16 peut s'étendre entre :
- un entonnement 18 au niveau du réservoir 12, formant l'entrée de la fuite, et
- une réapparition du liquide en surface aux abords de l'ouvrage hydraulique 10 telle qu'une résurgence 14, formant la sortie de la fuite.
En vue de réparer la fuite depuis sa source, il convient de localiser le trajet de la veine souterraine 16 depuis la résurgence 14 jusqu'à son entonnement 18, ou tout au moins une localisation approchée de zone d' entonnement. Après avoir remonté la veine et identifié la localisation d'entonnement 18, une opération appropriée de réparation peut être accomplie par un technicien 19. Une telle opération peut consister par exemple en une obturation de entonnement.
A cet effet, comme illustré à la figure 2, deux générateurs de potentiel alternatif sont installés de part et d'autre de l'ouvrage hydraulique 10, dont :
un premier générateur GEN1 au niveau du réservoir 12 ; et un deuxième générateur GEN2 à la résurgence 14.
En l'occurrence, le potentiel alternatif imposé par chacun des deux générateurs GEN1 et GEN2 est issu d'une tension appliquée. A cet effet, chacun des générateurs GEN1 et GEN2 dispose :
- d'une première électrode ELI prévue pour injecter une tension électrique alternative à un fluide pour une mise au potentiel de ce dernier, et
d'une deuxième électrode EL2 prévue pour être mise dans le sol de sorte à obtenir un potentiel de référence du terrain.
La première électrode ELI du premier générateur GEN1 est destinée à exciter électriquement le liquide contenu dans le réservoir 12. La première électrode ELI du deuxième générateur GEN2 est quant à elle destinée à exciter électriquement le liquide présent à la résurgence 14. Le liquide du réservoir 12 étant conducteur, on comprend que le liquide présent à la résurgence 14, lequel est issu du réservoir 12, est aussi conducteur.
Les générateurs et leurs électrodes forment des boucles courtes. Les électrodes sont avantageusement blindées de sorte à limiter l'influence de champs électromagnétiques parasites. La longueur limitée des câbles du système contribue à le rendre peu encombrant, facilement transportable et moins onéreux à produire.
Par l'intermédiaire des générateurs GEN1 et GEN2, la mise au potentiel de la veine de fluide par rapport au sol engendre une variation de la répartition de potentiel à la surface du sol, induisant un champ électromagnétique quadripolaire. En l'occurrence ici, une première mise au potentiel alternative est réalisée dans le réservoir 12 par une source bipolaire d'une part (le premier générateur), et une deuxième mise au potentiel alternative est imposée à la résurgence 14 par une autre source bipolaire d'autre part (le deuxième générateur). Ce champ électromagnétique est rayonné par la veine 16, laquelle joue un rôle d'« antenne » souterraine. Comme décrit par la suite, un tel champ électromagnétique est susceptible d'être détecté depuis la surface de l'ouvrage hydraulique 10, permettant ainsi de localiser le trajet relatif de la veine souterraine 16. Dans une réalisation possible, le premier générateur GENl peut générer un potentiel alternatif selon une première fréquence fl. En outre, le deuxième générateur GEN2 peut générer un deuxième potentiel alternatif selon une deuxième fréquence f2. Les fréquences fl et f2 sont toutes deux réglables au niveau de leurs générateurs respectifs GENl et GEN2. Les fréquences fl et f2 sont avantageusement des basses fréquences, appartenant notamment à une gamme comprise entre 1 Hz et 150 kHz.
Dans une autre réalisation possible, les deux générateurs imposent un potentiel alternatif à une fréquence identique, le premier générateur GENl l'imposant selon une première phase pl et le deuxième générateur GEN2 l'imposant selon une deuxième phase p2. Les phases pl et p2 sont toutes deux réglables au niveau de leurs générateurs respectifs GENl et GEN2. Typiquement, lorsque les fréquences fl et f2 sont identiques, les phases pl et p2 sont contrôlées pour être décalées de sorte à ce que les champs électromagnétiques soient discernables par un capteur de champ électromagnétique.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les fréquences fl et f2 sont réglées selon deux valeurs fréquentielles distinctes. Par exemple, la fréquence fl du potentiel alternatif injecté par le générateur GENl est de 75 Hz et la fréquence f2 du potentiel alternatif injecté par le générateur GEN2 est de 133 Hz.
On comprendra alors que les champs électromagnétiques induits par les potentiels alternatifs des générateurs GENl et GEN2, sont discernables lors d'une mesure selon leurs fréquences et/ou phase respectives. Les caractéristiques des champs électromagnétiques permettent d'identifier la provenance d'un signal mesuré en surface.
Sur le terrain à investiguer, les deux générateurs GENl et GEN2 peuvent être installés dans un ordre quelconque par le technicien 19. A la suite de l'installation, une initialisation des générateurs peut être prévue comme détaillé plus bas. Cette initialisation peut consister notamment à : mesurer le bruit ambiant en champ électromagnétique sur une gamme de fréquence déterminée de sorte à régler les générateurs sur une fréquence présentant le moins de bruits parasites,
déterminer des seuils de détection à partir desquelles les valeurs de mesure sont considérées, ou
configurer et étalonner le générateur en fonction de paramètres du terrain (résistivité du fluide conducteur et du sol, distance entre la résurgence et le réservoir, etc.).
Une fois les générateurs installés, le technicien peut initier l'investigation du sous-sol aux abords de l'ouvrage hydraulique et établir depuis la surface, la trajectoire souterraine suivie par la veine 16.
On se réfère maintenant à la figure 3 sur laquelle on a représenté un exemple de déplacement du technicien 19 au droit de la veine 16 depuis la surface de l'ouvrage 10. Pour l'investigation des abords de l'ouvrage hydraulique, le technicien 19 détient un capteur de champ électromagnétique CAPT (nommé capteur CAPT par la suite). En l'occurrence ici, les champs électromagnétiques à mesurer sont celui induits par les potentiels électriques imposés via les générateurs GEN1 et GEN2. Le capteur CAPT est apte à mesurer une valeur du premier champ électromagnétique (induit par le générateur GEN1) et une valeur du deuxième champ électromagnétique (induit par le générateur GEN2) entre la résurgence et le réservoir. Les valeurs mesurées par le capteur CAPT simultanément et significativement non nulles des premier et deuxième champs électromagnétiques caractérisent une veine souterraine entre le réservoir et la résurgence (comme décrit ci-après relativement aux figures 4, 5 et 6).
Le technicien 19 suit un acheminement ACH entre une point de départ P_DEP, à partir de laquelle il se déplace en surface de l'ouvrage hydraulique 10, jusqu'à un point final P_FIN. Au cours de son acheminement ACH, le technicien 19 réalise des mesures de champ électromagnétique à différents points intermédiaires P_INT, par exemple selon la première fréquence f 1 dans un premier temps, puis selon la deuxième fréquence f2 dans un second temps, ou inversement. Le point de départ P_DEP est avantageusement la position de la résurgence 14. En effet, il convient de noter qu'une investigation au départ de la résurgence 14 est plus appropriée pour suivre une veine de liquide souterraine présumée issue du réservoir. Toutefois, on comprendra que le point de départ P_DEP peut être celui du premier générateur GEN1, au niveau du réservoir 12, ou bien une quelconque autre position sur le terrain à investiguer.
Le point final P_FIN peut être relatif par exemple à une position à partir de laquelle le technicien :
est parvenu à localiser l'entonnement 18 ;
a obtenu suffisamment de mesures pour déterminer le trajet de la veine 16 voire une localisation approchée de l'entonnement 18 ;
a effectué une cartographie électromagnétique de la surface d'une zone définie du terrain ;
ne peut plus continuer son acheminement ACH, par exemple en raison de la configuration du terrain.
Le long du déplacement du technicien 19, une valeur maximale du champ électromagnétique aux fréquences fl et f2 se mesure au droit de la veine souterraine 16. Lorsque l'acheminement ACH du technicien suit les points intermédiaires P_INT où les valeurs mesurées sont des maxima, le technicien 19 en surface est conduit le long du trajet relatif de la veine 16 en souterrain.
Comme détaillé plus loin, en raison de l'atténuation du champ électromagnétique, les maxima des valeurs mesurées ont tendance à augmenter lorsque le technicien se rapproche du générateur de potentiel induisant le champ électromagnétique, et à l'inverse, ont tendance à diminuer lorsqu'il s'en éloigne. Dans une réalisation possible, une valeur mesurée peut être considérée maximale au-dessus d'un seuil déterminé, tel qu'un seuil haut. Bien entendu, un tel seuil peut être progressif en fonction de la distance, de sorte à tenir compte de l'atténuation du champ électromagnétique pendant l'acheminement. Une telle atténuation peut être déterminée par exemple selon des paramètres entrés à l'initialisation du système. La mesurabilité des champs électromagnétiques est ainsi améliorée.
En outre, les mesures de champ électromagnétique permettent d'identifier la provenance du signal mesuré. En l'espèce, à un point intermédiaire P_INT de l'acheminement ACH, lorsqu'un champ électromagnétique est mesuré par exemple : à la fréquence fl, la veine 16 est mise au potentiel en fonction du potentiel imposé par le premier générateur GEN1 au liquide du réservoir ; et/ou à la fréquence f2, la veine 16 est mise au potentiel en fonction du potentiel imposé par le deuxième générateur GEN2 au liquide de la résurgence.
D'ailleurs, lorsque qu'en un ou plusieurs mêmes points, les maxima des valeurs mesurées se vérifient pour la première fréquence fl et aussi pour la deuxième fréquence f2, on comprend que les potentiels imposés par les électrodes suivent un même conducteur souterrain, en l'occurrence ici la veine 16. Les électrodes des deux générateurs de potentiels sont reliées électriquement par la veine. De fait, la résurgence 14 est bien issue du réservoir 12. L'acheminement suit alors le parcours de la veine.
Dans ce système, la mise au potentiel du liquide par rapport au sol permet d'éviter l'application d'un courant élevé (on peut effectivement se contenter d'un courant très faible, par exemple de l'ordre de quelques milliampères). Aussi, il n'est pas nécessairement indispensable de recourir à du matériel d'une puissance très élevée.
De surcroît, via le capteur CAPT, le technicien 19 peut localiser géo graphiquement des points de parcours sur le terrain où des mesures de champ ont été prises. Cette localisation peut être par exemple réalisée selon des données issues d'un module GPS (« Global Positioning System » ou Guidage Par Satellite) embarqué par le capteur CAPT. Avantageusement, un point est localisé sur le terrain lorsqu'à sa position une valeur mesurée des premier et deuxième champs électromagnétiques est maximale ou supérieure au seuil haut précité. Comme détaillé plus loin, le capteur CAPT comprend au moins un moyen de mesure adapté à la détection d'un champ électromagnétique induit par les premier et deuxième potentiels alternatifs injectés. A cet effet, un tel moyen de mesure est préférentiellement réglable en fréquence, notamment dans une gamme comprise entre 1 Hz et 150 kHz.
Dans une réalisation possible, le capteur CAPT peut être notamment prévu pour mesurer la composante électrique du champ électromagnétique. La composante électrique dérive du potentiel imposé par les générateurs. La mesure de champ est donc faite selon la composante verticale du champ électrique induit par le potentiel alternatif.
Selon une variante possible, le capteur CAPT mesure la tension alternative à une fréquence donnée entre la surface du sol et un point de référence pris suffisamment loin de la zone d'investigation. L'avantage de cette réalisation est de pouvoir s'affranchir de l'atténuation du champ électrique dans l'air et d'avoir un rapport signal sur bruit plus favorable.
Selon un autre mode de réalisation possible, les mesures se basent sur l'utilisation du vecteur de Poynting :
Π (Ε, Η, = Ε Λ Η
Le vecteur de Poynting est le produit vectoriel du vecteur de champ électrique E et du vecteur de champ magnétique H. Le vecteur de champ électrique E comporte la composante tridimensionnelle électrique E (x,y,z) du champ électromagnétique. Le vecteur de champ magnétique H comporte la composante tridimensionnelle magnétique H (x,y,z) du champ électromagnétique. Le module du vecteur de Poynting est le flux de puissance par unité de surface (Watt par m ). La direction du vecteur de Poynting indique la direction de propagation de signal électromagnétique dans un milieu souterrain. On peut suivre la déperdition des champs mesurés avec le capteur CAPT en fonction d'une puissance mesurée par rapport à une puissance attendue. La mesure du vecteur de Poynting permet ainsi de suivre avec précision le cheminement du signal électromagnétique en souterrain, pour notamment déterminer la topologie du milieu conducteur en sous-sol. De cette manière, il est possible de détecter et déterminer le trajet objectif de la veine souterraine.
On se réfère maintenant à la figure 4 sur laquelle ont été illustrées des étapes du procédé de détection. Dans une première étape INS, les générateurs GEN1 et GEN2 sont installés sur le terrain à investiguer. Cette installation peut être procédée par un ou plusieurs techniciens ou autre opérateur. A titre illustratif, conformément aux exemples des figures 2 et 3, le générateur GEN2 est placé à la résurgence 14 et le générateur GEN1 est installé au niveau du réservoir 12. Chacun des générateurs possède au moins une première électrode ELI mise en contact avec le liquide à exciter et une deuxième électrode EL2 mise à la terre.
Selon l'étape INI, le technicien initialise le système de détection en réglant notamment la fréquence et la phase des potentiels alternatifs imposés par les générateurs. Pour ce faire, il convient tout d'abord de mesurer, à proximité de chacun des générateurs, le bruit ambiant en champ électromagnétique. Par exemple, cette opération peut consister à mesurer avec le capteur CAPT, selon une gamme allant de 1 Hz à 150 kHz, le champ électrique présent au niveau des générateurs lorsqu'ils sont en mode de fonctionnement éteint. En fonction du bruit mesuré sur la gamme de fréquences, le technicien règle de préférence chacun des générateurs à une fréquence où le bruit est le plus faible. En outre, afin que le bruit ambiant n'affecte pas les mesures, un niveau de détection seuil, et plus particulièrement un seuil bas, peut être prévu, en-dessous duquel les mesures ne sont pas prises en compte par le capteur CAPT. D'ailleurs, par une valeur significativement non nulle, on entend une valeur de champ électromagnétique mesurée à une valeur supérieure ou égale au seuil bas.
A l'issue de l'étape INI, la fréquence fl du générateur GEN1 et la fréquence f2 du générateur GEN2 peuvent par exemple être réglées selon :
une valeur fréquentielle distincte comprise entre 1 Hz et 150 kHz ; ou une même valeur fréquentielle comprise entre 1 Hz et 150 kHz, les potentiels alternatifs des générateurs étant alors contrôlés en phase, par exemple de manière à être décalé en phase pour que les champs électromagnétiques soient discernables.
En outre, le réglage du capteur CAPT peut aussi être prévu à cette étape de sorte à ce que les mesures en champ électromagnétique soient effectuées selon les paramètres (fenêtre de fréquences et phases notamment) initialisés sur les générateurs.
Suite à l'initialisation du système, le procédé comprend une étape d'avancement AVA selon laquelle le technicien réalise son acheminement ACH d'investigation. L'acheminement peut d'une part être prédéfini en suivant un parcours donné ou en couvrant une zone prédéterminée. D'autre part, l'acheminement peut être guidé par des valeurs maximales locales de mesure des champs électromagnétiques. Cette étape AVA comporte notamment des étapes pouvant être réalisées à chacune des positions de l'acheminement le long du parcours de la veine, c'est-à-dire :
au point de départ P_DEP ;
au point finale P_FIN ; et
à chacun des points intermédiaires P_INT.
Le point de départ P_DEP peut être par exemple une position placée à la résurgence 14. Le point final P_FIN peut être par exemple une position encore accessible au technicien au plus proche de l'entonnement 18.
A l'étape d'avancement AVA, le procédé peut comprendre à chaque position de l'acheminement ACH au moins :
- une première étape MES 1 selon laquelle une première mesure de champ électromagnétique est effectuée ;
une deuxième étape MES2 selon laquelle une deuxième mesure de champ électromagnétique est effectuée ;
une troisième étape LOC de localisation géographique des mesures prises aux étapes MES 1 et MES2 ; et une quatrième étape T de test de fin d'acheminement pour l'investigation en cours.
Dans l'étape MESl, le technicien réalise une première mesure de champ électromagnétique selon une fréquence ou une phase donnée. Par exemple, le technicien mesure le champ électromagnétique en sa position selon la fréquence fl.
Dans l'étape MES2, le technicien réalise une deuxième mesure de champ électromagnétique selon une fréquence et une phase donnée. A titre d'exemple, le technicien mesure le champ électromagnétique selon la phase du potentiel alternatif imposé par le générateur GEN2.
Selon un mode de réalisation avantageux, dans les deux étapes MESl et MES2, les mesures sont basées sur la composante électrique du champ électromagnétique. Pour ce faire, un maximum de la composante verticale du champ électrique est déterminé.
Dans une autre réalisation possible, aux deux étapes MESl et MES2, les mesures sont effectuées selon une différence de potentiel à la surface du sol. En outre, selon un autre mode de réalisation avantageux, dans les deux étapes MESl et MES2, les mesures sont effectuées selon le champ électrique d'une part et le champ magnétique d'autre part de sorte à pouvoir déterminer un vecteur de Poynting.
Dans une autre étape LOC, le technicien localise le point du terrain auquel les deux étapes de mesure MES l et MES2 ont été réalisées. Cette localisation peut être déterminée sur la base de données de positionnement fournies par un module GPS embarqué, ou tout autre module capable de fournir une localisation géographique sur un terrain. Avantageusement, le technicien conduit son acheminement ACH selon les mesures accomplies aux étapes MESl et MES2. En ce sens, il convient de s'orienter selon les points intermédiaires P_INT où des maxima de valeur de champ électromagnétique sont mesurés. De la sorte, en surface, le technicien 19 remonte au plus proche du droit par rapport à la veine souterraine. La localisation géographique d'une mesure est définie pour un point du terrain selon lequel une valeur significativement non nulle est mesurée pour l'un au moins des deux champs électromagnétiques. Lorsque des valeurs significativement non nulles sont mesurées pour les deux champs électromagnétiques en un même point du terrain, la résurgence est associée au réservoir via la veine. Dans la suite de l'acheminement, si en une pluralité d'autres points, des valeurs significativement non nulles sont mesurées pour les deux champs en un même point, il est assurément vérifié que la résurgence est associée au réservoir.
La localisation géographique établie est donc un point identifié et localisé de la veine souterraine s'écoulant depuis le réservoir. Les valeurs de mesures des champs électromagnétiques définissant la proximité de la veine, le trajet de la veine peut être remonté par localisation d'autres points du terrain où une valeur mesurée d'au moins un des deux champs électromagnétiques est supérieure au seuil haut précité. Dans les différentes réalisations, il est entendu par des valeurs mesurées simultanément et significativement non nulles, au moins deux valeurs mesurées en un même point du terrain correspondant :
d'une part, à une valeur de mesure du premier champ électromagnétique supérieure à un seuil déterminé (par exemple le seuil bas ou haut précité) ; et
d'autre part, à une valeur de mesure du deuxième champ électromagnétique supérieure au seuil déterminé.
Une mesure simultanée peut être effectuée avec le capteur CAPT en un même point du terrain par l'intermédiaire d'une analyse de spectre FFT ou une mesure selon des fréquences centrées sur les fréquences ou phases respectives des générateurs. A contrario, lorsque qu'en aucun point du terrain des valeurs significativement non nulles ne sont mesurées simultanément pour les deux champs électromagnétiques, la résurgence n'est pas issue du réservoir auquel est installé le générateur. En complément, une analyse ultérieure des résultats prenant en compte des informations relatives au terrain peut être réalisée pour vérifier que la configuration du terrain n'a pas impacté les valeurs des mesures et donc la détermination de l'association de la résurgence avec le réservoir. II convient de noter que la qualité des mesures peut être impactée par la topographie du terrain à investiguer. Aussi, en complément, il est avantageux lors des mesures de prendre en considération des paramètres du terrain afin d'améliorer la mesurabilité des champs électromagnétiques induits par le système. A titre d'exemple, selon une distance constatée entre la résurgence et le réservoir, une compensation du signal à détecter peut être mise en œuvre de sorte à pondérer l'atténuation de signal au cours de l'acheminement.
Subséquemment à ces étapes, il est déterminé au test T si le technicien est parvenu au point final P_FIN. Cette condition peut être remplie lorsque le technicien 19 est:
- parvenu à localiser l'entonnement 18 ;
en possession de suffisamment de mesures pour déterminer le trajet de la veine 16, et/ou la localisation approchée de l'entonnement 18 ;
a effectué une cartographie électromagnétique de la surface d'une zone définie du terrain ;
- dans l'incapacité de continuer son acheminement ACH.
Dès lors que le technicien n'est pas au point final P_FIN (flèche N en sortie du test T), le technicien peut continuer son investigation. A cet effet, le technicien se déplace à un nouveau point du terrain pour entreprendre de nouvelles mesures. Lorsque le point final P_FIN est atteint (flèche O en sortie du test T), le technicien a terminé son acheminement ACH. Si au cours de son acheminement il a mesuré simultanément, c'est-à-dire en au moins un même point du terrain (une même position), les deux champs électromagnétiques induits par les deux potentiels, alors l'association de la résurgence et du réservoir est vérifiée. En cas inverse, on comprend que la résurgence n'est pas issue du réservoir. Ici aussi, l'analyse ultérieure des résultats peut être réalisée afin de vérifier l'influence de la configuration du terrain sur les mesures effectuées. On comprendra qu'il est ainsi possible de contester rapidement, ou de justement démontrer, que la résurgence est issue d'une fuite de l'ouvrage.
A titre purement illustratif, en référence à la figure 5, on montre un exemple de représentation graphique des mesures réalisées au cours du cheminement. Dans cet exemple, les signaux SIG1 et SIG2 ont été mesurés par le capteur CAPT entre le point de départ P_DEP et le point final P_FIN. Le signal SIG1 est un champ électromagnétique induit par le premier potentiel alternatif injecté par le premier générateur GEN1. Le signal SIG2 est quant à lui un champ électromagnétique induit par le deuxième potentiel alternatif injecté par le deuxième générateur GEN2. Les deux signaux sont discernables par leurs fréquences (fl, f2) ou par leurs phases (pl, p2). Dans cet exemple, c'est plus particulièrement la composante électrique du champ qui a été mesurée.
Toutefois, il convient de noter que de telles mesures peuvent aussi être réalisées en fonction du potentiel mesuré à la surface du sol, et donc en fonction d'une tension. En l'occurrence, cette réalisation est particulièrement adapté pour établir une cartographie du potentiel du terrain afin de déterminer la présence de la veine par différence de potentiel comme précité.
En outre, le seuil bas S a été prévu, en dessous duquel les champs électriques ne sont pas considérés. Ce seuil peut être réglé par le technicien lors de l'étape INI précitée, ceci afin d'obtenir un rapport signal sur bruit mesurable et d'éviter les champs électromagnétiques parasites. Au point de départ P_DEP, le deuxième signal SIG2 est mesuré à une valeur élevée de champ électrique. Dans le cas d'espèce, le deuxième signal SIG2 est élevé car le technicien se trouve au départ à proximité du générateur GEN2. On observe en outre que le premier signal SIGl est aussi détecté dès le départ. Le signal SIG2 diminue en s'éloignant de le point de départ P_DEP où est installé son générateur GEN2. Le signal SIGl augmente en se rapprochant du point final P_FIN. Cette progression des champs électriques mesurés est inhérente à l'atténuation du champ électromagnétique. Il convient d'ailleurs de noter que sans lien électrique par une même veine, l'atténuation du champ électromagnétique induit par le premier potentiel ne permettrait pas une détection du signal SIGl depuis la résurgence 14. Aussi, dans cet exemple, la résurgence 14 est bien issue du réservoir 12 puisque qu'à au moins un même point du terrain, une valeur significativement non nulle, est mesurée pour les deux champs électromagnétiques. Avantageusement, afin de corroborer davantage cette association de la résurgence et du réservoir, il convient en outre de s'assurer qu'en une pluralité d'autres points de l'acheminement, des valeurs significativement non nulles ont été mesurées simultanément pour les deux champs électromagnétiques.
On se réfère maintenant à la figure 6, laquelle représente graphiquement un autre exemple de mesures de champ électrique. Ici, seul le signal SIG2 est mesuré au début du cheminement. A ce stade, l'absence de détection du signal SIGl peut signifier que :
la résurgence n'est pas issue du réservoir, ou que
le réservoir est trop éloigné, l'atténuation du champ ne permettant pas à ce stade de l'acheminement ACH, la détection du signal SIGl.
Dans cet exemple, le réservoir est effectivement éloigné et la mesure simultanée des deux signaux SIGl et SIG2 ne survient qu'à partir de la zone d'observation Z_OBS. A cette zone d'observation Z_OBS, la détection des deux signaux SIGl et SIG2 indique que la résurgence découle du réservoir. Le technicien peut alors suivre le signal SIGl pour remonter la veine jusqu'à son entonnement. De surcroît, on comprendra que l'utilisation de deux générateurs, de part et d'autre de la veine, permet d'augmenter la distance d'investigation. En effet, le système de détection permet de suivre la veine jusqu'à ce que le signal SIG2 soit totalement atténué, avant de continuer la remontée de la veine jusqu'au réservoir selon le signal SIG1. Dans la suite du procédé, il est prévu une étape finale REC. Dans cette étape, à partir de l'ensemble de données relevé au cours de l'acheminement, une reconstitution du parcours de la veine est procédée. Cette étape peut consister par exemple à cartographier les valeurs de champ électromagnétique mesurées et localisées sur le terrain.
On se réfère maintenant à la figure 7 sur laquelle est illustré un exemple de reconstitution d'une investigation réalisée aux abords d'un ouvrage hydraulique 10. L'ouvrage est un barrage contenant le réservoir 12 d'eau. En sortie du barrage, l'eau du réservoir 12 s'écoule via le canal 90. La résurgence 14 apparaît en aval du barrage. La résurgence est susceptible d'être provoquée par une fuite en provenance du réservoir, ou d'une fuite en provenance du canal 90.
Le technicien suit le trajet TRA de la veine en réalisant une pluralité de mesures de champ électromagnétique selon l'étape d'avancement AVA. Les mesures réalisées à différents points du terrain ont été localisées géo graphiquement selon différentes positions POS. Le technicien a été conduit par les valeurs mesurées de champ électromagnétique supérieur au seuil haut et il a été amené jusqu'au réservoir 12. Le trajet TRA reconstitué est au droit de la veine, voire au proche voisinage du droit de la veine, le parcours représentant ainsi le tracé relatif mesuré de la fuite souterraine.
En complément, dans une autre réalisation possible, un troisième générateur de potentiel alternatif (non représenté sur les figures) peut être envisagé et placé à une source de liquide comme par exemple le canal 90. En ce sens, avec une troisième fréquence et/ou phase distinctes des potentiels imposés par les générateurs GENl et GEN2, le troisième générateur induit un champ électromagnétique supplémentaire. Ce champ supplémentaire est également discernable par le capteur CAPT selon une mesure effectuée la fréquence et/ou la phase propres au troisième générateur. La source de la fuite (réservoir ou canal) peut alors être discriminée selon la fréquence ou la phase à laquelle une valeur significativement non nulle de champ est effectivement mesurée par le capteur CAPT. De la sorte, il est possible de déterminer rapidement la source d'une résurgence parmi une pluralité de sources possibles.
On comprendra en outre qu'un générateur supplémentaire tel que le troisième générateur peut être prévu dans le système de détection pour imposer un potentiel à une quelconque source de liquide appropriée (un autre réservoir par exemple) ou résurgence de liquide sur le terrain, ceci en vue de vérifier l'association d'une résurgence avec l'une des sources de liquide.
La reconstitution du trajet peut être réalisée sur une carte numérique par des ressources informatiques aptes à cartographier des données de mesures et leurs localisations associées. Aussi, dans un mode de réalisation, l'étape REC de reconstitution est accomplie directement par le capteur CAPT. A cet effet, le capteur CAPT comporte au moins une unité de traitement de données capable d'interpréter les données de mesures et de localisations de l'étape AVA, lesquelles sont avantageusement stockées sur un moyen de stockage du capteur CAPT.
A la figure 8, on a représenté schématiquement un exemple d'architecture du capteur CAPT. Le capteur CAPT comporte l'unité de traitement de données PROC qui interprète les données mesurées par un moyen de mesure de champ électromagnétique CRF tel qu'un capteur radiofréquence, lesquelles données sont stockées dans le moyen de stockage DB.
En vue de la reconstitution, l'unité de traitement PROC peut récupérer une carte numérique du terrain investigué par téléchargement auprès d'un serveur distant. Pour ce faire, le capteur CAPT comporte une interface de communication COM. Dans une réalisation possible, l'interface de communication COM permet d'envoyer les données du moyen de stockage DB afin qu'elles soient traitées par le serveur distant autre entité informatique distante (non représentés sur les figures).
Avantageusement, le moyen de mesure CRF est réglable en fréquence, notamment dans une gamme comprise entre 1 Hz et 150 kHz. L'unité de traitement PROC peut contrôler le capteur radiofréquence CRF pour des mesurées aux fréquences ou phases des générateurs du système de détection. L'unité de traitement PROC peut en outre:
recevoir des instructions de commande et/ou de réglage via une interface homme machine IHM ;
associer une donnée de positionnement issue d'un module de localisation géographique embarqué, tel que le module GPS ;
afficher les paramètres de réglage, les mesures en cours et/ou la cartographie des mesures par l'intermédiaire d'un écran DISP ; et contrôler l'alimentation électrique autonome BATT du capteur CAPT, telle qu'une batterie rechargeable.
Concernant le générateur de tension alternatif, on a représenté un exemple d'architecture à la figure 9. Le générateur GEN de potentiel alternatif comprend notamment un ensemble générateur de basses fréquences GBF et amplificateur AMP. Ce générateur de basses fréquences peut être un générateur de tension. Ce générateur peut être aussi un générateur de courant pour lequel il est prévu un dispositif de transformation supplémentaire du courant en tension. Cet ensemble génère et amplifie la tension alternative qui est appliquée aux électrodes ELI et EL2 par l'intermédiaire d'un transformateur TRANS. Une unité de contrôle CONT est prévue pour contrôler en fréquence et en amplification l'ensemble générateur GBF et amplificateur AMP.
L'unité de contrôle CONT peut recevoir des instructions de contrôle depuis d'une interface homme machine IHM, notamment des instructions concernant les réglages de la phase et de la fréquence du potentiel alternatif généré. Dans une réalisation avantageuse, l'unité de contrôle CONT commande l'ensemble générateur GBF et amplificateur AMP de sorte à ce que le potentiel alternatif généré soit dans une gamme de fréquences comprise entre 1 Hz et 150 kHz. En complément, l'unité de contrôle CONT commande, via l'ensemble précité, la phase du potentiel alternatif selon l'instruction reçue par l'intermédiaire de l'interface IHM.
L'unité de contrôle CONT peut en outre commander :
un affichage des réglages sur un écran DISP ; et
une alimentation électrique autonome BATT du générateur GEN, telle qu'une batterie rechargeable.
Le générateur GEN peut prendre la forme d'une valise intégrant les éléments précités. La valise est transportable et peut être facilement déployée sur un lieu d'investigation.
L'électrode ELI est prévue pour exciter électriquement un fluide plus conducteur que son environnement direct, dans ce cas d'espèce, le sol du terrain. L'électrode EL2 est prévue pour servir de potentiel de référence, ici choisi dans le sol, à une courte distance de la résurgence. Ainsi, les électrodes peuvent être d'une longueur relativement courte en câble devant les dimensions de la veine de fluide auscultée. De surcroît, afin d'améliorer la conductivité du liquide excité électriquement, il peut être ajouté des agents conducteurs au liquide. Typiquement, lorsque le liquide est de l'eau, l'agent conducteur ajouté peut être de la saumure (chlorure de sodium NaCl par exemple). Dans une réalisation préférée telle qu'illustrée sur les figures, le technicien se déplace de la résurgence 14 vers le réservoir. Toutefois, il convient de noter que selon une autre réalisation possible, le technicien peut partir depuis le réservoir pour réaliser un acheminement d'investigation du terrain jusqu'à la résurgence. En outre, on comprendra qu'en fonction des mesures effectuées, le technicien est guidé par les valeurs de champ électromagnétique détectées, lesquelles définissent la proximité de la veine souterraine. Dans une telle réalisation, il peut être avantageux d'afficher les valeurs des mesures en temps réel sur l'écran du capteur CAPT afin que le technicien oriente pertinemment son acheminement au regard de la veine. En outre, des instructions de guidage peuvent être déterminées par l'unité de traitement PROC du capteur CAPT, basées sur les valeurs mesurées des champs électromagnétiques, de sorte à être affichées au technicien sur l'écran DISP pour l'assister dans son investigation.
Le système de détection engendre une mise au potentiel multipolaire de la veine, permettant d'identifier, localiser et cartographier les mesures pour une investigation souterraine non destructrice, sans modification du terrain.
Le système peut être déployé dans des environnements et configurations d'investigation très diverses, notamment du fait de la transportabilité des générateurs et du capteur, lesquels sont autoalimentés. En outre, le système est peu encombrant, les générateurs pouvant être matérialisés sous forme de valise facilement transportable. Le système est particulièrement adapté pour une investigation et un déploiement rapides, dès l'apparition d'une résurgence ou la suspicion d'une fuite. Par ailleurs, les générateurs forment des boucles courtes évitant l'utilisation de connexions longues et les corrections inhérentes pour des mesures de signal. Les conditions d'opérations sont alors améliorées, les mesures de champ mieux maîtrisées, rendant la détection de la veine plus robuste. En outre, une telle solution est particulièrement adaptée pour facilement localiser la provenance d'une fuite lorsqu'il y a, pour une résurgence, plusieurs sources potentielles. Typiquement, dans le cas de plusieurs barrages à proximité, si une fréquence et/ou une phase est allouée à chaque barrage, il est possible d'identifier rapidement selon la fréquence et/ou la phase des mesures, de quel ouvrage provient la résurgence. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci- avant à titre d'exemple et elle s'étend à d'autres variantes. A ce titre, selon un autre mode de réalisation, le système et le procédé de détection peuvent s'appliquer au suivi d'une canalisation souterraine entre un réservoir (source de la canalisation) et une résurgence (débouchée de la canalisation). Selon ce mode de réalisation, une fuite de la canalisation peut en outre être détectée, par exemple par mesure à une position de l'acheminement, d'une évolution brusque et inattendue des valeurs mesurées du champ électromagnétique . Par ailleurs, les exemples de réalisation susmentionnés ont été largement décrits selon un fluide conducteur de type liquide. Toutefois, on comprendra que le système et le procédé de détection permettent aussi de détecter un gaz conducteur, notamment pour déterminer une fuite de conduite (de type canalisation par exemple) entre un réservoir de gaz et une résurgence.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de détection d'une association entre un réservoir et une résurgence de fluide pour déterminer une veine souterraine de fluide entre le réservoir et la résurgence, dans lequel :
le fluide contenu dans le réservoir (12) est excité électriquement par un premier potentiel alternatif imposé, pour obtenir un premier champ électromagnétique, associé au réservoir ;
le fluide à la résurgence (14) est excité électriquement par un deuxième potentiel alternatif imposé au fluide de la résurgence, distinct en fréquence et/ou en phase du premier potentiel, pour obtenir un deuxième champ électromagnétique associé à la résurgence, et discriminable du premier champ électromagnétique associé au réservoir ; et
on mesure au moins une valeur dudit premier champ électromagnétique et une valeur dudit deuxième champ électromagnétique, entre la résurgence (14) et le réservoir (12),
des valeurs mesurées simultanément et signifie ativement non nulles, desdits premier et deuxième champs électromagnétiques, caractérisant une veine souterraine (16) entre le réservoir (12) et la résurgence (14).
Procédé selon la revendication 1, dans lequel on effectue une pluralité de mesures (MES1, MES2) desdits premier et deuxième champs électromagnétiques sur un terrain entre la résurgence (14) et le réservoir (12), en associant chaque mesure avec une localisation géographique du terrain, une valeur mesurée significativement non nulle de l'un au moins desdits premier et deuxième champs électromagnétiques, définissant un point de la veine souterraine entre le réservoir et la résurgence si des valeurs mesurées simultanément et significativement non nulles, desdits premier et deuxième champs électromagnétiques, sont obtenues en outre sur ledit terrain. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on associe un point de la veine souterraine (16) entre le réservoir (12) et la résurgence (14) à une localisation géographique du terrain en laquelle une valeur mesurée de l'un au moins desdits premier et deuxième champs électromagnétiques est supérieure à un seuil.
Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel on définit une trajectoire (TRA) de la veine souterraine (16) entre le réservoir (12) et la résurgence (14) par une succession de localisations géographiques en lesquelles une valeur significativement non nulle de l'un au moins desdits premier et deuxième champs électromagnétiques est mesurée.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites mesures (MES1, MES2) sont fonction de la composante électrique du champ électromagnétique.
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdites mesures (MES1, MES2) sont fonction de mesure de différence de potentiel à la surface du sol. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdites mesures (MES1, MES2) se basent sur un vecteur de Poynting du champ électromagnétique.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit premier potentiel alternatif est injecté à une première fréquence distincte d'une deuxième fréquence selon laquelle est injecté ledit deuxième potentiel alternatif, le premier champ électromagnétique étant discernable du deuxième champ électromagnétique par des mesures auxdites première et/ou deuxième fréquences.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites fréquences des potentiels injectés appartiennent à une gamme comprise entre 1 Hz et 150 kHz.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier potentiel électrique injecté est injecté selon une première phase distincte d'une deuxième phase selon laquelle le deuxième potentiel électrique est injecté, le premier champ électromagnétique étant discernable du deuxième champ électromagnétique par des mesures auxdites première et/ou deuxième phases.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite trajectoire (TRA) de la veine souterraine (16) commence à être mesurée à un point de départ (P_DEP) situé à la résurgence (14).
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel :
à une source de fluide du terrain, le fluide de ladite source est excité électriquement par un potentiel alternatif supplémentaire imposé, distinct en fréquence et/ou en phase desdits premier et deuxième potentiels, pour obtenir un champ électromagnétique supplémentaire, associé à ladite source de fluide, et discriminable desdits premier et deuxième champs électromagnétiques associés à la résurgence et au réservoir ; et
on mesure en outre au moins une valeur dudit champ électromagnétique supplémentaire entre la résurgence (14), le réservoir (12) et la source de fluide,
des valeurs mesurées simultanément et significativement non nulles, dudit premier champ électromagnétique et dudit champ électromagnétique supplémentaire, caractérisant une veine souterraine entre la source de fluide et la résurgence (14).
13. Système de détection d'une association entre un réservoir et une résurgence de fluide pour déterminer une veine souterraine de fluide entre le réservoir et la résurgence, le système comportant au moins :
un premier générateur (GEN1) de potentiel alternatif apte à exciter électriquement le fluide contenu dans le réservoir (12), induisant un premier champ électromagnétique associé au réservoir ;
un deuxième générateur (GEN2) de potentiel alternatif apte à exciter électriquement le fluide à la résurgence (14), distinct en fréquence et/ou en phase du premier potentiel, induisant un deuxième champ électromagnétique associé à la résurgence ; et
un capteur de champ électromagnétique (CAPT) apte à mesurer une valeur dudit premier champ électromagnétique et une valeur dudit deuxième champ électromagnétique, entre la résurgence (12) et le réservoir (14), des valeurs mesurées simultanément et significativement non nulles desdits premier et deuxième champs électromagnétiques caractérisant une veine souterraine (16) entre le réservoir et la résurgence.
14. Système selon la revendication 11, dans lequel au moins un générateur de potentiel alternatif supplémentaire, apte à exciter électriquement un fluide, distinct en fréquence et/ou en phases desdits premier et deuxième potentiels, induisant un champ électromagnétique supplémentaire distinct, lequel générateur supplémentaire est installé à une source de fluide d'un terrain entre la résurgence (14) et le réservoir (12), et
ledit capteur de champ électromagnétique (CAPT) est en outre apte à mesurer une valeur dudit champ électromagnétique supplémentaire.
15. Système selon l'une des revendications 12 ou 13, dans lequel ledit capteur de champ électromagnétique (CAPT) comporte au moins : - un moyen de mesure de champ électromagnétique (CRF) apte à déterminer au moins une valeur desdits premier et deuxième champs électromagnétiques et du champ électromagnétique supplémentaire ; et
- un moyen de localisation (GPS) apte à associer à chaque mesure une localisation géographique.
16. Système selon l'une des revendications 11 à 13, dans lequel lesdits générateurs (GEN1, GEN2) de potentiel alternatif comportent au moins :
un générateur de basses fréquences (GBF) ;
- un amplificateur (AMP), et
une unité de contrôle (CONT) au moins d'amplification et fréquence.
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