CA2431812A1 - Dispositif pour engendrer des ondes elastiques focalisees dans un milieu materiel tel que le sous-sol, et methode pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
Dispositif electromécanique pour engendrer des ondes élastiques dans un milieu matériel, tel que le sous-sol dans un domaine de fréquence où les longueurs d'ondes des ondes générées sont grandes devant les dimensions du dispositif, et aussi une méthode pour sa mise en oeuvre. Le dispositif comporte un ou plusieurs vibrateurs adaptés à être enfouis dans le milieu, associé
à un système de commande. Chaque vibrateur comporte au moins une masse d'inertie (1), plusieurs pavillons (2, 3) assurant le couplage mécanique avec le milieu, des transducteurs électromécaniques (4, 5) reliant les masses d'inertie (1) aux pavillons (2, 3). Le système de commande (7) est adapté à appliquer aux différents transducteurs (4, 5), des signaux de commande respectifs tels que le champ d'ondes élastiques résultant généré dans le milieu par le dispositif, soit orienté préférentiellement suivant une ou plusieurs directions. Ce champ d'ondes focalisé peut être obtenu directement par application de signaux de commande appropriés aux différents transducteurs de chaque vibrateur ou bien en procédant en plusieurs temps d'émission successifs, avec des champs d'ondes différents, de telle sorte que, par combinaison des sismogrammes réalisés au cours de ces différents temps, le champs d'ondes équivalent soit focalisé, ou en combinant des champs d'ondes focalisés émis par plusieurs vibrateurs simples. Applications à la prospection sismique terrestre par exemple.
à un système de commande. Chaque vibrateur comporte au moins une masse d'inertie (1), plusieurs pavillons (2, 3) assurant le couplage mécanique avec le milieu, des transducteurs électromécaniques (4, 5) reliant les masses d'inertie (1) aux pavillons (2, 3). Le système de commande (7) est adapté à appliquer aux différents transducteurs (4, 5), des signaux de commande respectifs tels que le champ d'ondes élastiques résultant généré dans le milieu par le dispositif, soit orienté préférentiellement suivant une ou plusieurs directions. Ce champ d'ondes focalisé peut être obtenu directement par application de signaux de commande appropriés aux différents transducteurs de chaque vibrateur ou bien en procédant en plusieurs temps d'émission successifs, avec des champs d'ondes différents, de telle sorte que, par combinaison des sismogrammes réalisés au cours de ces différents temps, le champs d'ondes équivalent soit focalisé, ou en combinant des champs d'ondes focalisés émis par plusieurs vibrateurs simples. Applications à la prospection sismique terrestre par exemple.
Claims (16)
1) Dispositif pour engendrer des ondes élastiques dans un milieu matériel tel que le sous-sol, dans une gamme de fréquence où les longueurs d'ondes des ondes générées sont grandes devant les dimensions du dispositif, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un vibrateur adapté à être enfoui dans le milieu, incluant au moins une masse d'inertie (1), au moins deux pavillons (2, 3) couplés mécaniquement avec le milieu, des transducteurs électromécaniques (4, 5) reliant chaque masse d'inertie (1) aux pavillons (2, 3) et un système de commande (7) adapté à appliquer aux transducteurs électromécaniques (4, 5), des signaux de commande respectifs tels que le champ d'ondes résultant généré dans le milieu par le dispositif, soit focalisé dans une direction privilégiée.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque vibrateur comporte une seule masse d'inertie (1), au moins deux pavillons (2,3) couplés avec le milieu et des transducteurs électromécaniques (4,5) fixés rigidement d'une part à la masse d'inertie (1) et respectivement aux pavillons (2,3), deux des dits pavillons ayant une orientation commune dans l'espace, le système de commande étant adapté
à leur appliquer des signaux de commande différents choisis pour que la combinaison des contraintes appliquées au milieu soit orientée principalement suivant une direction définie.
à leur appliquer des signaux de commande différents choisis pour que la combinaison des contraintes appliquées au milieu soit orientée principalement suivant une direction définie.
3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque vibrateur comporte une seule masse d'inertie (1), au moins une paire de pavillons (2,3) couplés avec le milieu et au moins une paire de transducteurs électromécaniques (4,5) fixés rigidement d'une part à la masse d'inertie (1) et respectivement aux pavillons (2,3) de la dite paire de pavillons, en ce que les deux pavillons de chaque paire ont une orientation commune dans l'espace et sont disposés de part et d'autre de la masse d'inertie (1), les deux transducteurs électromécaniques (4, 5) de chaque paire étant alignés suivant un même axe.
4) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque vibrateur comporte au moins deux paires de pavillons (P, P') associés à la masse d'inertie (1) par l'intermédiaire d'au moins deux paires de transducteurs , les axes respectifs des différentes paires de transducteurs étant orientés suivant des directions différentes.
5) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de commande (7) comporte des moyens pour appliquer à un premier transducteur (4) de la dite paire de transducteurs, un signal de commande combiné obtenu en sommant un premier signal (U D) et un deuxième signal (U F) dépendant du premier signal (U D), et pour appliquer au deuxième transducteur (5) de la dite paire de transducteurs, un deuxième signal de commande combiné obtenu en sommant un premier signal f D(U D) et un deuxième signal f F(U F), de façon à neutraliser le rayonnement du pavillon (3) associé au deuxième transducteur (5).
6) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de commande (7) est adapté à appliquer un deuxième signal U F
7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs vibrateurs comprenant chacun au moins une masse d'inertie, au moins deux pavillons (2, 3) couplés mécaniquement avec le milieu, des transducteurs électromécaniques (4, 5) reliant la masse d'inertie (1) aux pavillons (2, 3) et un système de commande (7) adapté à appliquer aux transducteurs électromécaniques (4, 5) des vibrateurs, des signaux de commande respectifs tels que le champ d'ondes global produit par le dispositif, soit orienté suivant une direction déterminée dans l'espace.
8) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour modifier le coefficient de couplage des différents pavillons avec le milieu, de façon à renforcer la polarisation des ondes appliquées au milieu par le dispositif.
9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens pour modifier le coefficient de couplage des différents pavillons avec le milieu comportent une masse de ciment ou analogue ou un élément en matériau élastique en contact avec au moins un des pavillons (2).
10) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins une masse d'inertie est constituée par un volume du dit milieu ou un volume d'un matériau solide.
11) Méthode de prospection d'un milieu matériel tel que le sous-sol comportant la formation de sismogrammes de la formation à explorer à partir d'ondes élastiques émises par une source d'émission dans une gamme de fréquence où les longueurs d'ondes des ondes générées sont grandes devant les dimensions du dispositif, et captées par des récepteurs d'ondes appropriés couplés avec la formation, ces ondes étant renvoyées par les discontinuités du milieu en réponse à des ondes élastiques émises, caractérisée. en ce que l'on utilise comme source d'ondes élastiques un dispositif comprenant au moins un vibrateur adapté à être enfoui dans le milieu, incluant au moins une masse d'inertie (1), au moins deux pavillons (2, 3) couplés mécaniquement avec le milieu, des transducteurs électromécaniques (4, 5) reliant chaque masse d'inertie (1) aux pavillons (2, 3) et un système de commande (7) des transducteurs (4, 5), et l'on applique aux transducteurs (4, 5), des signaux de commande d'amplitudes et de phases choisies pour que le champ d'ondes résultant appliqué au milieu, soit focalisé dans une certaine direction.
12) Méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce que, chaque vibrateur comportant une seule masse d'inertie (1), reliée à au moins une paire de pavillons (2,3) par au moins une paire de transducteurs électromécaniques (4,5), les deux pavillons de chaque paire étant disposés de part et d'autre de la masse d'inertie (1) et ayant une orientation commune dans l'espace, et les deux transducteurs électromécaniques (4, 5) de chaque paire étant alignés suivant un même axe, on génère le champ d'ondes résultant :
- en appliquant dans un premier temps respectivement aux transducteurs électromécaniques (4, 5) respectivement, deux signaux vibratoires en opposition de phase (U F) et f F(-U F) de manière à former un premier sismogramme du milieu ;
- en appliquant dans un deuxième temps respectivement aux deux transducteurs électromécaniques (4, 5) respectivement, deux signaux vibratoires en phase (U
D) et f D(U D), avec (U D) choisi en fonction du premier signal vibratoire (U F), de manière à former un deuxième sismogramme du milieu ; et - en sommant les sismogrammes formés dans le premier et deuxième temps, le sismogramme obtenu par sommation résultant en un champ d'ondes, correspondant à une émission focalisée de signaux élastiques.
- en appliquant dans un premier temps respectivement aux transducteurs électromécaniques (4, 5) respectivement, deux signaux vibratoires en opposition de phase (U F) et f F(-U F) de manière à former un premier sismogramme du milieu ;
- en appliquant dans un deuxième temps respectivement aux deux transducteurs électromécaniques (4, 5) respectivement, deux signaux vibratoires en phase (U
D) et f D(U D), avec (U D) choisi en fonction du premier signal vibratoire (U F), de manière à former un deuxième sismogramme du milieu ; et - en sommant les sismogrammes formés dans le premier et deuxième temps, le sismogramme obtenu par sommation résultant en un champ d'ondes, correspondant à une émission focalisée de signaux élastiques.
13) Méthode selon la revendication 12, caractérisé en ce que le signal vibratoire (U F) est relié au signal vibratoire (U D) par la relation
14) Méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce que, le dispositif comportant une seule masse d'inertie (1), reliée à au moins une paire de pavillons (2,3) par au moins une paire de transducteurs électromécaniques (4,5), les deux pavillons de chaque paire étant disposés parallèlement l'un à l'autre et de part et d'autre de la masse d'inertie (1), et les deux transducteurs électromécaniques (4, 5) de chaque paire étant alignés suivant un même axe, on génère directement le champ d'ondes résultant en appliquant à l'un des transducteurs électromécaniques (4) un signal vibratoire égal à la somme d'un premier signal vibratoire (U D) et d'un deuxième signal vibratoire (U F) choisi en fonction du premier signal vibratoire (U D), et en appliquant à l'autre transducteur électromécanique (5), un deuxième signal de commande combiné obtenu en sommant un premier signal f D(U D) et un second signal f F(U F), de façon à neutraliser le rayonnement du pavillon (3) associé au deuxième transducteur électromécanique (5).
15) Méthode selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que l'on génère le champ d'ondes résultant en rendant dissymétriques les pavillons ou le mode de couplage des pavillons avec le milieu.
16) Méthode selon la revendication 10 à 14, caractérisée en ce que l'on met au moins un premier pavillon (2) en contact avec une masse de ciment ou analogue, et au moins un deuxième pavillon (3), en contact directement avec le milieu.
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Effective date: 20191219 |