FR3054923A1 - Cable de capteur electromagnetique et configuration electrique de celui-ci - Google Patents
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Abstract
Un câble de capteur électromagnétique (18D) a des composants de câble comprenant un premier segment de câble de capteur (18B) ayant une pluralité d'électrodes (24) espacées sur le premier segment de câble de capteur (18B) et des conducteurs électriques reliés aux électrodes (24) de telle sorte qu'au moins une des électrodes (24) peut être électriquement reliée à au moins une extrémité longitudinale du premier segment de câble de capteur (18B). Le câble de capteur comprend un deuxième segment de câble de capteur configuré sensiblement de la même manière que le premier segment de câble de capteur (18B). Un premier module de traitement et de configuration de signal (18C) a un circuit de traitement du signal configuré pour réaliser au moins une mesure de tension aux bornes des paires sélectionnées d'électrodes (24), et communiquer des signaux représentatifs des tensions mesurées aux bornes des paires sélectionnées d'électrodes (24). Les composants de câble sont configurés chacun pour se connecter aux extrémités latérales l'un de l'autre.
Description
Titulaire(s) : PGS GEOPHYSICAL AS.
Mandataire(s) : CABINET BEAU DE LOMENIE.
CABLE DE CAPTEUR ELECTROMAGNETIQUE ET CONFIGURATION ELECTRIQUE DE CELUI-CI.
FR 3 054 923 - A1
Un câble de capteur électromagnétique (18D) a des composants de câble comprenant un premier segment de câble de capteur (18B) ayant une pluralité d'électrodes (24) espacées sur le premier segment de câble de capteur (18B) et des conducteurs électriques reliés aux électrodes (24) de telle sorte qu'au moins une des électrodes (24) peut être électriquement reliée à au moins une extrémité longitudinale du premier segment de câble de capteur (18B). Le câble de capteur comprend un deuxième segment de câble de capteur configuré sensiblement de la même manière que le premier segment de câble de capteur (18B). Un premier module de traitement et de configuration de signal (18C) a un circuit de traitement du signal configuré pour réaliser au moins une mesure de tension aux bornes des paires sélectionnées d'électrodes (24), et communiquer des signaux représentatifs des tensions mesurées aux bornes des paires sélectionnées d'électrodes (24). Les composants de câble sont configurés chacun pour se connecter aux extrémités latérales l'un de l'autre.
L'invention se rapporte d'une manière générale au domaine de la recherche électromagnétique marine de formations rocheuses sous la surface. Plus spécialement, l'invention se rapporte à des configurations électriques pour des câbles de capteur électromagnétique utilisés dans une telle recherche.
La recherche géophysique électromagnétique marine est utilisée pour obtenir une distribution spatiale de conductivité électrique de formations rocheuses sous le fond d'une étendue d'eau telle qu'un lac ou un océan. La distribution spatiale de conductivité est utilisée pour aider à déterminer la présence de formations rocheuses porteuses d'hydrocarbure dans la sous-surface. Un type d'une telle recherche comprend généralement le fait d'induire un champ électromagnétique (« EM ») qui varie dans le temps dans les formations sous la surface et de mesurer un ou plusieurs paramètres liés à une réponse des formations rocheuses sous la surface au champ électromagnétique induit.
Des dispositifs destinés à induire ces champs électromagnétiques sont généralement désignés sous le nom de « sources » ou « émetteurs » et comprennent, parmi d'autres dispositifs, des électrodes espacées disposées le long ou aux extrémités d'un câble. Le câble peut être remorqué par un navire dans l'étendue d'eau. Un courant électrique qui varie dans le temps est appliqué sur les électrodes, d'une manière générale à partir d'une alimentation située sur le navire, afin d'induire un champ électromagnétique qui varie dans le temps dans l'eau et ensuite dans les formations sous la surface. Les électrodes peuvent être suspendues à une profondeur sélectionnée dans l'eau en utilisant des dispositifs de flottaison tels que des bouées, ou bien le câble lui-même peut être d'une flottaison neutre ou flotter d'une autre manière.
La réponse des formations sous la surface au-dessous du fond de l'eau peut être détectée par différents capteurs sur de longs câbles ou « flûtes marines » remorqués dans l'eau derrière le navire de recherche ou un navire différent. Dans certains exemples, la flûte marine comprend des paires d'électrodes espacées destinées à détecter une composante de champ électrique de la réponse de champ électromagnétique.
L'intensité de champ électromagnétique direct diminue rapidement par rapport à la distance de la source de champ électromagnétique dans un système de mesure électromagnétique. Le champ électromagnétique correspondant modulé par les formations rocheuses sous la surface diminue encore plus rapidement par rapport à la distance depuis l'émetteur ou la source de champ. Quand des paires d'électrodes sont utilisées pour détecter la composante de champ électrique du champ électromagnétique, ces paires doivent avoir une séparation courte entre les éléments de la paire quand la paire est disposée près de la source afin de ne pas saturer un amplificateur d'entrée associé de manière typique à la paire d'électrode. A des longues distances (« décalages ») de la source, les électrodes dans des paires respectives doivent être séparées par une plus grande distance afin de pouvoir mesurer la composante de champ électrique plus faible.
Des flûtes marines sont assemblées de manière typique à partir de segments chacun d'environ 75 mètres de long, et peuvent comprendre un certain nombre de tels segments interconnectés de telle sorte que la longueur totale de flûte marine peut être de plusieurs kilomètres. Des paires d'électrodes « courtes » peuvent être montées de manière typique dans une longueur de segment flûte marine géophysique standard de 75 m, alors que des longueurs de paires d'électrodes plus grandes peuvent être de nombreuses fois plus longues que la longueur d'un segment de flûte marine typique. Les exigences d'espacement pour des paires d'électrodes à faible décalage et à grand décalage sont ainsi contradictoires par rapport à la conception d'une configuration de câblage de flûte marine unique.
Ce qui est nécessaire est une configuration de câblage qui peut être utilisée dans une flûte marine de capteur ayant un espacement pouvant être sélectionné entre des paires respectives d'électrodes.
Dans ce but, la présente invention prévoit dans un premier aspect un câble de capteur électromagnétique qui comporte comme composants de câble un premier segment de câble de capteur comportant lui-même une pluralité d'électrodes espacées sur le premier segment de câble de capteur et des conducteurs électriques reliés aux électrodes de telle sorte qu'au moins une des électrodes peut être électriquement reliée à au moins une extrémité longitudinale du premier segment de câble de capteur, un deuxième segment de câble de capteur configuré sensiblement de la même manière que le premier segment de câble de capteur, et un premier module de traitement et de configuration de signal ayant un circuit de traitement de signal configuré pour réaliser au moins une d'une mesure de tensions aux bornes de paires sélectionnées d'électrodes et d'une communication de signaux représentatifs des tensions mesurées aux bornes des paires sélectionnées d'électrodes, les composants de câble étant configurés chacun pour se connecter aux extrémités latérales l'un de l'autre.
Selon ce premier aspect, au moins un des segments de câble de capteur peut comporter en outre un fil s'étendant depuis une extrémité longitudinale jusqu'à l'autre extrémité longitudinale du segment de câble de capteur sans connexion à une électrode. Le câble de capteur électromagnétique peut comporter en outre comme composants de câble un premier segment de câble de passage de fil ayant des conducteurs électriques s'étendant depuis une extrémité longitudinale jusqu'à l'autre. Il peut également comporter au moins un composant supplémentaire choisi dans le groupe se composant d'un segment de câble de capteur configuré sensiblement de la même manière que le premier segment de câble de capteur, d'un segment de câble de passage de fil configuré sensiblement de la même manière que le premier segment de câble de passage de fil, et d'un module de traitement et de configuration de signal configuré sensiblement de la même manière que le premier module de traitement et de configuration de signal.
Les composants de câble peuvent être connectés aux extrémités latérales de telle sorte que le nombre de composants de câble entre les segments de câble de capteur augmente progressivement depuis une première extrémité du câble de capteur électromagnétique jusqu'à une deuxième extrémité du câble de capteur électromagnétique. Par ailleurs, la connexion entre les composants de câble peut procurer une connectivité électrique entre les conducteurs électriques des segments de câble de capteur, les conducteurs électriques du premier segment de câble de passage de fil, et le circuit de traitement de signal du premier module de traitement et de configuration de signal.
Le module de traitement et de configuration de signal peut avoir une fiche de configuration qui peut être configurée électriquement pour connecter électriquement au moins deux électrodes au circuit de traitement du signal. Le module de traitement et de configuration de signal peut également comprendre un amplificateur à faible bruit en communication de signal avec la fiche de configuration, un convertisseur analogique-numérique et un convertisseur électrique-optique en connexion électrique avec l'amplificateur à faible bruit.
Le premier segment de câble de passage de fil peut procurer des connexions électriques entre un premier composant de câble connecté à une première extrémité latérale du premier segment de câble de passage de fil et un deuxième composant de câble connecté à une deuxième extrémité latérale du premier segment de câble de passage de fil de telle sorte que les passages électriques sont identiques comme si les premier et deuxième composants de câble étaient directement connectés l'un à l'autre.
Par ailleurs, le câble de capteur électromagnétique peut comporter un câble de remorquage configuré pour se raccorder à un navire de recherche. Il peut également comporter un brochage de connecteur de fils d'électrode et de fils connectés dans des connecteurs configurés pour connecter les segments de câble de capteur et/ou les modules de traitement du signal de telle sorte qu'une unique configuration de section de câble de capteur est utilisable pour accéder à différentes électrodes dessus en fonction d'un nombre de sections de câble de capteur connectées entre les modules de traitement de signal et d'acquisition successifs.
Enfin, dans le câble de capteur électromagnétique selon le premier aspect, le premier segment de câble de capteur peut comporter un fil s'étendant depuis une extrémité longitudinale jusqu'à l'autre extrémité longitudinale du premier segment de câble de capteur sans connexion à une électrode, et le premier segment de câble de passage de fil peut être configuré sensiblement de la même manière que le premier segment de câble de capteur, mais les conducteurs électriques reliés aux électrodes du premier segment de câble de passage de fil peuvent être négligés.
Dans un deuxième aspect, la présente invention prévoit un câble de capteur électromagnétique qui comporte comme composants de câble un nombre N de segments de câble de capteur directement connectés l'un à l'autre aux extrémités latérales, chaque segment de câble de capteur comportant un nombre Q d'électrodes espacées sur le segment de câble de capteur, un nombre M de fils s'étendant depuis une extrémité longitudinale jusqu'à l'autre extrémité longitudinale du segment de câble de capteur sans connexion à une électrode, et un nombre W-M de conducteurs électriques dans le segment de câble de capteur reliés aux électrodes de telle sorte qu'au moins une des électrodes peut être électriquement connectée à au moins une extrémité longitudinale du segment de câble de capteur, les nombres étant liés l'un à l'autre par la relation :
W = (Q/2 + M) = (Q/2 + Q’(N - l)/2).
Dans un troisième aspect, la présente invention prévoit un système de recherche électromagnétique comportant un navire de recherche, un câble de remorquage relié à une première extrémité au navire de recherche et un câble de capteur électromagnétique tel que défini ci-dessus.
Enfin, dans un quatrième aspect, la présente invention prévoit un procédé de réalisation d'une recherche électromagnétique qui comporte le fait de remorquer un câble de capteur électromagnétique dans une étendue d'eau avec un navire de recherche, un câble de remorquage étant relié à une première extrémité au navire de recherche, et le câble de capteur électromagnétique étant tel que défini cidessus.
Par ailleurs, le procédé peut comporter le fait de mesurer une tension aux bornes d'une paire sélectionnée d'électrodes, et de communiquer un signal représentatif de la tension aux bornes des paires sélectionnées d'électrodes. Il peut également comporter le fait d'utiliser le signal pour déduire une distribution spatiale de la conductivité électrique des formations rocheuses au-dessous de l'étendue d'eau.
La présente invention sera mieux comprise à ia lecture de la description détaillée suivante, faite en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 montre un exemple de réalisation d'un système de recherche électromagnétique comprenant une forme de réalisation possible d'un câble de capteur électromagnétique selon l'invention.
La figure 2A montre un exemple de réalisation de segments de câble de capteur comprenant des électrodes et un câblage.
La figure 2B montre un autre exemple de réalisation de segments de câble de capteur comprenant des électrodes et un câblage.
La figure 2C montre un autre exemple de réalisation de segments de câble de capteur comprenant des électrodes et un câblage.
La figure 3 montre un exemple de réalisation d'un segment de câble.
La figure 4 montre un exemple de réalisation d'un module de configuration.
Un exemple de réalisation d'un système de recherche électromagnétique comprenant une forme de réalisation possible d'un câble de capteur électromagnétique selon l'invention est représenté schématiquement dans la figure 1. Le système de recherche peut comprendre un navire de recherche 10 qui se déplace le long de la surface d'une étendue d'eau 11 telle qu'un lac ou un océan. Le navire 10 peut comprendre un équipement, représenté d'une manière générale en 12 et appelé par souci pratique « système d'enregistrement ». Le système d'enregistrement 12 peut comprendre (rien n'est représenté séparément pour la clarté de l'illustration) un équipement pour faire naviguer le navire 10, pour activer une source de champ électromagnétique (expliquée ci-dessous) à des moments choisis et pour enregistrer des signaux détectés par un ou plusieurs capteurs ou récepteurs électromagnétiques (expliqués ci-dessous).
Dans la présente forme de réalisation, la source de champ électromagnétique peut être une électrode bipolaire 16 disposée à l'extrémité arrière (par rapport à la direction de remorquage) d'un câble de remorquage 14. Une source de courant électrique (non représentée) dans le système d'enregistrement 12 peut activer l'électrode bipolaire 16 à des instants choisis afin d'introduire un champ électromagnétique variable dans le temps dans l'eau 11 et dans les formations 22 audessous du fond de l'eau 20. Des signaux modulés par les formations 22, entre autres signaux, peuvent être détectés par des capteurs ou des récepteurs électromagnétiques disposés sur un ou plusieurs câbles de capteur électromagnétique 18D.
Dans la présente forme de réalisation, le câble de capteur électromagnétique 18D comprend plusieurs composants de câble, tels que des segments de câble de capteur 18B, qui peuvent comprendre chacun une pluralité d'électrodes longitudinalement espacées 24. Des paires sélectionnées des électrodes 24 peuvent être électriquement reliées à l'entrée d'un circuit de mesure de tension (davantage expliqué ci-dessous) de telle sorte que l'amplitude de la composante de champ électrique du champ électromagnétique induit peut être mesurée à une pluralité de distances longitudinales (« décalages ») de la source de champ électromagnétique (électrode bipolaire 16). Comme cela sera davantage expliqué, les deux électrodes composant la paire sélectionnée peuvent être sur le même segment de câble de capteur 18B, ou elles chacune peuvent se trouver sur un segment de câble de capteur différent 18B. Les segments de câble de capteur 18B peuvent être combinés avec d'autres composants, devant être davantage expliqués ci-dessous, pour constituer un câble de capteur électromagnétique 18D.
Dans certaines formes de réalisation, le système de recherche électromagnétique peut comprendre de multiples câbles de capteur électromagnétique 18D, latéralement espacés, et globalement parallèles l'un à l'autre. Souvent, les câbles de capteur électromagnétique 18D sont remorqués par le navire 10. Cependant, un ou plusieurs câbles de capteur électromagnétique 18D peuvent être remorqués par un autre navire de recherche (non représenté). Dans certaines formes de réalisation, un ou plusieurs câbles de capteur électromagnétique 18D peuvent se trouver sur le fond de l'eau 20, plutôt que d'être remorqués par le navire 10 ou un autre navire (non représenté).
Un exemple de réalisation d'un câble de capteur électromagnétique 18D peut comprendre un câble de remorquage 18, configuré pour être relié au navire 10 et remorquer les composants de câble du câble de capteur électromagnétique 18D. Les composants de câble du câble de capteur électromagnétique 18D peuvent comprendre un ou plusieurs segments de câble de capteur 18B comme cela a été expliqué cidessus, et un ou plusieurs segments de câble de passage de fil 18A. Un segment de câble de passage de fil 18A est essentiellement un segment de câble de capteur 18B sans électrodes, ayant seulement un câblage s'étendant depuis une extrémité longitudinale jusqu'à l'autre. Dans certaines formes de réalisation, un segment de câble de capteur 18B peut être utilisé pour fonctionner comme un segment de câble de passage de fil 18A, dans lequel des connexions électriques avec les électrodes sont ignorées (par exemple pas électriquement connectées au reste du système). Le câble de capteur électromagnétique 18D peut également comprendre un ou plusieurs modules de traitement et de configuration de signal 18C. Ces modules de traitement et de configuration de signal 18C peuvent comprendre un circuit de traitement de signal (expliqué davantage ci-dessous) afin de mesurer des tensions aux bornes de paires sélectionnées d'électrodes 24 et communiquer des signaux représentatifs des tensions mesurées au système d'enregistrement 12. L'extrémité arrière (par rapport à la direction de remorquage) du câble de capteur électromagnétique 18D peut être terminée par un bouchon 19 afin d'empêcher de l'eau d'entrer dans des terminaisons électriques/mécaniques 30 qui peuvent être utilisées pour coupler les différents segments de câble de flûte marine (par exemple les segments de câble de capteur 18B, les segments de câble de passage de fil 18A et les modules de traitement et de configuration de signal 18C).
Comme il peut être apprécié par les hommes de l'art, l'amplitude de champ électrique direct diminue rapidement (de l'ordre de 1/r2 à 1/r3) depuis un dipôle courant par rapport à la distance de décalage, r, du dipôle courant (par exemple des électrodes bipolaires 16) dans un système de mesure électromagnétique. L'amplitude de champ électromagnétique modulé correspondante diminue encore plus rapidement (de l'ordre de 1/r5 à 1/r6) par rapport au décalage de la position de source de champ électromagnétique. Des paires d'électrodes utilisées pour détecter le champ électromagnétique, c'est-à-dire celles des électrodes 24 reliées à l'entrée d'un circuit de mesure de tension, doivent généralement avoir une séparation plus courte entre elles quand elles sont disposées près de la source de champ électromagnétique (par exemple les électrodes bipolaires 16) afin d'éviter de saturer le circuit de mesure de tension (décrit ci-dessous). Pour des décalages plus longs de la source de champ électromagnétique, les électrodes dans les paires d'électrodes de détection respectives doivent généralement être davantage espacées l'une de l'autre afin de pouvoir détecter une tension mesurable en présence du champ électrique modulé relativement faible. Des distances de paires d'électrodes plus courtes peuvent être obtenues en utilisant seulement des électrodes disposées dans une longueur de segment de câble de flûte marine « standard » d'environ 75 mètres (par exemple un des segments de câble de capteur 18B), alors que les paires d'électrodes espacées plus longues peuvent être espacées à des distances qui exigent une interconnexion électrique des électrodes à travers plusieurs segments de câble de capteur 18B, si le câble de capteur électromagnétique 18D est assemblé à partir de segments. Les différentes formes de réalisation d'un câble de capteur électromagnétique 18D selon l'invention peuvent fournir un degré élevé de flexibilité en configurant un câble de capteur électromagnétique 18D afin de pouvoir mesurer des composantes de champ électromagnétique de décalage proche et éloigné tout en en utilisant des segments de câble de flûte marine et des composants de câble auxiliaires fabriqués dans seulement un nombre limité de configurations. Par exemple, une configuration possible d'un câble de capteur électromagnétique alignerait les composants comme suit :
BCBCBCBCB... BACABACABACAB... BAACAABAACAABAACAAB...
où « B » indique les segments de câble de capteur 18B, « C » indique les modules de traitement et de configuration de signal 18C, et « A » indique les segments de câble de passage de fil 18A.
Un exemple de réalisation de deux des segments de câble de capteur 18B est représenté schématiquement dans la figure 2. Les segments de câble de capteur 18B, dont deux sont représentés adjacents l'un à l'autre, peuvent comprendre une pluralité d'électrodes 24 disposées dans des emplacements espacés le long de l'extérieur des segments de câble de capteur 18B. La structure interne des segments de câble de capteur 18B et des électrodes 24 peut être de n'importe quelle forme appropriée pour le remorquage dans l'eau (11 dans la figure 1) ou une disposition sur le fond de l'eau (20 dans la figure 1). Dans la présente forme de réalisation, un nombre sélectionné, par exemple deux, des électrodes 24 peut être électriquement câblé à l'intérieur des segments de câble de capteur 18B afin d'avoir une capacité de connexion électrique (par exemple les connexions électriques 24A, 24B) à l'extrémité avant F (par rapport à la direction de remorquage) de la section N du segment de câble de capteur 18B. Le même nombre ou un différent nombre, par exemple deux, d'autre électrodes 24 peut être électriquement câblé à l'intérieur des segments de câble de capteur 18B afin d'avoir la capacité de connexion électrique (par exemple les connexions électriques 24C, 24D) à l'extrémité arrière A (par rapport à la direction de remorquage) de la section N+l du segment de câble de capteur 18B. Une pluralité de fils 26 peut s'étendre à l'intérieur des segments de câble de capteur 18B depuis l'extrémité avant F jusqu'à l'extrémité arrière A afin d'avoir une connexion électrique disponible pour d'autres électrodes dans des segments de câbles de capteur adjacents 18B, pour des fils dans des segments de câble de passage de fil (expliqués en se référant à 18A dans la figure 3) ou pour différents circuits dans un ou plusieurs des modules de traitement et de configuration de signal (18C dans la figure 4).
Dans la présente forme de réalisation, il peut y avoir 4 électrodes par segment de câble de capteur 18B comme cela est représenté, bien que le nombre d'électrodes sur chaque segment de câble de capteur 18B ne soit pas une limite à la portée de la présente invention. Une flexibilité dans le changement du décalage et de l'espacement d'électrode pour n'importe quelle paire d'électrodes (où la « paire » se rapporte à deux électrodes reliées à l'entrée d'un circuit de mesure de tension) peut être mise en œuvre en câblant les segments de câble de capteur 18B ainsi qu'un ensemble de fils 26 dans un modèle de changement représenté dans les figures 2A à 2C de telle sorte qu'une connexion électrique aux électrodes dans des segments de câbles de flûte marine adjacents peut être faite.
Dans différentes formes de réalisation, en ajoutant un nombre M de fils de conducteur électriques qui passent directement à travers le segment de câble de capteur 18B, un nombre 2M/Q de segments de câble de capteur supplémentaire 18B peut être connecté en série sans aucun module supplémentaire ou une autre interconnexion entre les segments de câble de capteur connectés 18B. Dans ce qui précède, Q représente le nombre d'électrodes sur chaque segment de câble de capteur 18B. Dans l'exemple de réalisation des figures 2A à 2C, six fils 26 sont ajoutés au schéma de câblage en permettant à jusqu'à quatre segments de câble de capteur 18B d'être connectés en série sans aucun autre type d'interconnexion entre des segments de câble de capteur adjacents 18B. D'autres nombres d'électrodes sur chaque segment de câble de capteur 18B et d'autres nombres de fils 26 peuvent procurer différents nombres de segments de câble de capteur 18B pouvant être directement connectés.
Un ensemble d'exemple de configurations peut être comme suit. Le nombre d'électrodes peut être représenté par Q (où Q est un chiffre pair) ; le nombre maximum de sections devant être connectées sans aucune forme de module d'interconnexion peut être représenté par N ; le nombre de fils directement à travers peut être représenté par M ; et le nombre total de fils dans chaque câble de capteur peut être représenté par W, alors :
W = (Q/2 + M) = (Q/2 + Q-(N - 1)/2), et un schéma de câblage est possible (q représente une connexion à une électrode, m représente une connexion au fil) :
| Broche | Connecteur 1 | Connecteur 2 |
| 1 | q(i) | m(l) |
| 2 | q(2) | m(2) |
| Q/2 | q(Q/2) | m(Q/2) |
| Q/2 + 1 | m(l) | m(Q/2 + 1) |
| M +Q/2 - 1 | m(M) | q(Q/2 + 1) |
| M+Q/2 | m(M) | q(Q) |
La caractéristique principale du schéma de câblage ci-dessus est que des électrodes peuvent être électriquement connectées depuis chaque extrémité longitudinale du segment de câble de passage de fil 18A, avec jusqu'à N segments de câble de capteur 18B pour former une paire équilibrée, c'est-à-dire que les espacements d'électrode dans une paire quelconque sont égaux. Le nombre de paires équilibrées disponibles pour la sélection est alors NQ/2.
Une autre caractéristique du schéma de câblage est de procurer un « brochage » de connecteur des fils d'électrode connectés et des fils dans le connecteur de telle sorte qu'une unique configuration de section peut être utilisée pour accéder à différentes électrodes, en fonction du nombre de sections qui sont connectées ensemble entre chaque module d'acquisition. Le brochage est prévu pour signifier que chaque broche de connecteur dans le connecteur de section de flûte marine est caractérisée par la connexion à une électrode dans une section de flûte marine ou à un fil dédié prévu pour un raccordement à une électrode spécifique dans une section de flûte marine adjacente. La figure 2B illustre un exemple de réalisation du concept précédent, où les sections de câble sont représentées en A et B, et les modules sont représentés en M3, Ml et M2.
Dans l'exemple de réalisation représenté dans la figure 2B, un seul unique type de section de câble peut être utilisé. Si une section de câble (A, B) est présent entre chaque module (Ml, M2, M3) comme cela est représenté dans la figure 2B, les électrodes Al et B2 sont électriquement reliées au module adjacent, par exemple Ml (et B1 disponible dans des modules adjacents M2, et A2 dans M3).
Comme cela est représenté dans la figure 2C, si deux sections de câble sont connectées entre les modules successifs, davantage d'électrodes seront disponibles pour la connexion électrique avec les modules respectifs. Dans la figure 2C, le module Ml a les électrodes Al, Cl, B2 et D2 électriquement connectés. Les électrodes B1 et DI peuvent être connectées au module M2. Les électrodes A2 et C2 peuvent être connectées au module M3.
Ainsi, le schéma de rotation de fil dans le connecteur permet un câblage flexible d'électrode et de module en fonction du nombre de sections de câble qui sont présentes entre chaque module. Le schéma de rotation de fil peut être étendu afin de supporter plus d'une électrode dans chaque direction (vers le haut, vers le bas) dans la section. Le nombre maximum de sections entre les modules successifs utilisant un tel schéma est égal au nombre de fils plus un. Ce nombre est de trois dans l'exemple représenté dans les figures 2B et 2C.
Dans les deux figures 2B et 2C, une position verticale correspond à certain numéro de broche dans le connecteur. Par exemple, on suppose que les broches 1 à 6 dans chaque connecteur sont présentes entre les sections de câble et les modules.
Comme cela a été précédemment expliqué, il est parfois nécessaire d'augmenter le décalage et/ou l'espacement entre les électrodes dans une paire afin de mesurer des composantes du champ électromagnétique à certaines distances de la source de champ électromagnétique. Pour augmenter l'espacement entre les électrodes dans certaines parties d'un câble de capteur électromagnétique, des segments de câble de passage de fil peuvent être utilisés. Une forme de réalisation d'un segment de câble de passage de fil 18A est représentée dans la figure 3. Le segment de câble de passage de fil 18A peut comprendre une gaine en matière plastique extérieure 40 qui peut être fabriquée en polyuréthane ou une matière similaire. Chaque extrémité longitudinale du segment de câble de passage de fil 18A peut comprendre une terminaison mécanique et électrique/mécanique 30 de types bien connu dans le domaine pour relier des segments de câble de flûte marine. Ces terminaisons électriques/mécaniques 30 peuvent engager de manière étanche la surface intérieure de la gaine 40 et assurer le couplage mécanique avec au moins à un élément de renfort 42 qui s'étend sur la longueur du segment de câble de passage de fil 18A et peut communiquer la charge axiale de remorquage le long du câble de capteur électromagnétique (18D dans la figure 1). Par exemple, l'élément de renfort 42 peut être fabriqué à partir d'une corde de fibre naturelle ou synthétique, en utilisant une matière bien connue dans le domaine pour fabriquer des éléments de renfort de flûte marine. Chaque terminaison électrique/mécanique 30 peut comprendre une pluralité de connecteurs électriques 46 et/ou de connecteurs optiques 46A. Dans le cas des connecteurs électriques 46, il peut y avoir un connecteur pour chaque fil 26. Dans la présente forme de réalisation, les fils 26 peuvent être sous la forme de paires torsadées afin de réduire la diaphonie et toute autre interférence électrique avec des signaux appliqués sur les fils 26. Le segment de câble de passage de fil 18A peut également comprendre une ou plusieurs fibres optiques 47 s'étendant bout à bout à l'intérieur de la gaine 40 et terminées avec des connecteurs optiques appropriés 46A formant une partie de la terminaison électrique/mécanique 30. L'intérieur de la gaine 40 peut comprendre une ou plusieurs entretoises de flottabilité 44 disposées dans des positions longitudinales choisies. Les entretoises de flottabilité peuvent être fabriquées, par exemple, en mousse de polypropylène et peuvent pourvoir le segment de câble de passage de fil 18A d'une flottabilité globale choisie. Des espaces vides à l'intérieur de la gaine peuvent être remplis d'une matière de remplissage de vide de flottabilité (BVF) 48 de n'importe quel type connu pour être utilisé, par exemple, dans la fabrication des flûtes marines sismiques. Dans une forme de réalisation, la matière BVF 48 peut être introduite à l'intérieur de la gaine sous forme liquide et peut alors subir un changement d'état en un gel. Les composants mécaniques précédents, comprenant la gaine 40, la matière BVF 48, les entretoises de flottabilité 44, l'élément de renfort 42 et la terminaison électrique/mécanique 30 peuvent également être utilisés dans différentes formes de réalisation du segment de câble de capteur (expliqué ci-dessus en se référant à 18B dans les figures 2A à 2C). Les éléments précédents ont été omis des figures 2A à 2C simplement pour la clarté de l'illustration et non pas pour limiter les structures pour le câble de capteur électromagnétique compatible avec la portée de la présente invention.
Un exemple de réalisation d'un module de traitement et de configuration de signal 18C est représenté dans une vue arrachée dans la figure 4. Le module de traitement et de configuration de signal 18C peut être enfermé dans un boîtier résistant à la pression 31 qui peut être fabriqué en matière plastique à haute résistance ou en acier allié non magnétique. Le boîtier 31 peut être de forme sensiblement cylindrique, et peut comprendre des terminaisons électriques/mécaniques 30 configurées pour se raccorder aux terminaisons sur le segment de câble de capteur (18B dans la figure 1) ou le segment de câble de passage de fil (18A dans la figure 1). La forme de réalisation représentée dans la figure 4 peut prévoir cette connexion entre les segments de câble en comprenant une bride 34 sur l'extérieur du boîtier qui engage une bride correspondante (non représentée) dans un manchon de raccordement 33. Le manchon de raccordement 33 peut être de forme sensiblement cylindrique et, lorsqu'il est déplacé le long de l'extérieur du boîtier 31, peut engager des joints toriques 35 ou des éléments de joint d'étanchéité similaires positionnés longitudinalement de chaque côté d'une ouverture 32 dans la paroi du boîtier 31. Ainsi, avec le manchon 33 enlevé, l'ouverture 32 est accessible. Avec le manchon 33 en position connectée, par exemple en engageant des filets internes 33A sur l'extrémité du manchon 33 avec des filets correspondants 30A sur la terminaison électrique/mécanique adjacente 30, l'intérieur du boîtier 31 est protégé contre l'entrée d'eau par le manchon 33.
L'intérieur du boîtier 31 peut comprendre des circuits pour l'interconnexion sélective des fils (par exemple 26 dans les figures 2A à 2C et 3) et des connexions électriques (par exemple 24A, 24B, 24C, 24D dans les figures 2A à 2C) d'électrodes (24 dans les figures 2A à 2C) sur le segment de câble de capteur (18B dans les figures 2A à 2C) à des fils ou à des circuits de détection/mesure de tension. Dans la présente forme de réalisation, chacune des connexions électriques 46 à chaque terminaison électrique/mécanique 30 peut être électriquement connectée, par exemple par des paires de fils torsadés, à un contact électrique correspondant sur un réceptacle de fiche de configuration 36. D'autres contacts électriques sur le réceptacle de fiche de configuration 36 peuvent se raccorder aux bornes d'entrée d'une ou plusieurs combinaisons d'amplificateur à faible bruit/numériseur (AFB/CAN) 37. La sortie des combinaisons AFB/CAN 37 peut être reliée à un convertisseur de signal électriqueoptique (CEO) 38 et de là à une ou plusieurs fibres optiques 47 pour la transmission des signaux de tension numérisés le long de la flûte marine et, si nécessaire, au système d'enregistrement (12 dans la figure 1). L'alimentation pour les combinaisons AFB/CAN 37 et CEO 38 peut être délivrée par une batterie (non représentée) à l'intérieur du module de traitement et de configuration de signal 18C. Cette batterie peut être rechargeable lorsque la flûte marine est déployée à l'aide d'un circuit de charge de module tel que décrit dans le brevet des États-Unis No. 7 602 191 délivré au nom de Davidsson.
Si l'on revient à la figure 1, les électrodes particulières 24 sur n'importe quel segment de câble de capteur 18B qui sont connectées aux fils ou à l'entrée de la combinaison AFB/CAN (37 dans la figure 4) peuvent être choisies avant le déploiement du câble de capteur électromagnétique 18D en insérant une fiche de configuration câblée de manière appropriée (36A dans la figure 4) dans le réceptacle (36 dans la figure 4). Ainsi, en combinaison, des nombres appropriés de segments de câble de capteur 18B, de segments de câble de passage de fil 18A, et de modules de traitement et de configuration de signal configurés de manière appropriée 18C peuvent procurer à l'utilisateur du système un grand nombre d'options quant à l'espacement et au décalage d'électrode tout en fabriquant seulement trois composants de base. Il est à noter que le module de traitement et de configuration de signal 18C peut être utilisé pour sélectionner des électrodes 24 sur des segments de câble de capteur 18B situés à la fois à distance (à l'écart du navire 10) et en avant (vers le navire 10) du module de traitement et de configuration de signal 18C le long du câble de capteur électromagnétique 18D.
Par exemple, dans la forme de réalisation expliquée en se référant aux figures 2A à 2C, un nombre N de segments de câble de capteur ayant chacun un nombre Q d'électrodes et un nombre M de fils peut être connecté en série. Un des modules de traitement et de configuration de signal 18C peut être disposé à l'extrémité distale (à l'écart du navire 10) des N segments de câble de capteur interconnectés 18B. La fiche de configuration 36A peut être agencée de telle sorte que toutes les connexions électriques aux électrodes s'étendant dans une direction à l'écart du navire
10 peuvent être inversées dans le module de traitement et de configuration de signal
18C, en rendant ainsi toutes les connexions électriques à chaque électrode disponibles à l'extrémité avant (F dans les figures 2A à 2C) du segment de câble de capteur 18B interconnecté le plus à l'avant (vers le navire 10). D'autres configurations de segments de câble de capteur 18B, de segments de câble de passage de fil 18A, et de modules de traitement et de configuration de signal 18C apparaîtront évidentes pour les hommes de l'art afin de procurer une large plage d'espacements et de décalages d'électrode le long du câble de capteur électromagnétique assemblé (18D dans la figure 1).
Bien que l'invention ait été décrite avec un nombre limité de formes de réalisation, les hommes de l'art, ayant le bénéfice de cette divulgation, apprécieront que d'autres formes de réalisation peuvent être conçues sans sortir de la portée de l'invention.
Claims (20)
- REVENDICATIONS1. Câble de capteur électromagnétique, comprenant :des segments de câble de capteur, dans lequel chacun des segments de câble de capteur comprend une pluralité d'électrodes espacées ; et un ou plusieurs module(s) de traitement et de configuration de signal, destiné(s) à mesurer des tensions aux bornes de paires sélectionnées d'électrodes, dans lequel les paires sélectionnées d'électrodes se trouvent sur des segments différents de câble de capteur pour obtenir des paires d'électrodes à espacement plus long que des distances de paires d'électrodes obtenues en utilisant seulement des électrodes disposées sur le même segment de câble de capteur.
- 2. Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 1, dans lequel un nombre sélectionné d'électrodes sur les segments de câble de capteur est câblé afin d'avoir une capacité de connexion électrique à une extrémité arrière du segment de câble particulier par rapport à une direction de remorquage.
- 3 Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 2, dans lequel un nombre sélectionné des électrodes sur les segments de câble de capteur est câblé afin d'avoir une capacité de connexion électrique à une extrémité avant du segment de câble particulier par rapport à une direction de remorquage.
- 4. Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 3, dans lequel une pluralité de câbles de passage de fils s'étendent à l'intérieur des segments de câble de capteur, de l'extrémité avant à l'extrémité arrière.
- 5. Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 4, dans lequel la pluralité de câbles de passage de fils ont une connexion électrique aux électrodes sur des segments voisins de câble de capteur.
- 6. Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 1, comprenant en outre un brochage de connecteur de fils d'électrodes connectés et de câbles de passage de fils dans des connecteurs configurés pour connecter des segments de câble de capteur et/ou des modules de traitement de signal, de manière qu'une configuration de section unique de câble de capteur soit utilisable pour accéder à différentes électrodes s'y trouvant, en fonction d'un nombre de sections de câble de capteur connectées les unes aux autres entre des modules successifs de traitement et d'acquisition de signal.
- 7. Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 1, dans lequel le(s) module(s) de traitement et de configuration de signal est ou sont configuré(s) en outre pour mesurer des tensions aux bornes de paires sélectionnées d'électrodes sur le même segment de câble de capteur.
- 8. Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 1, dans lequel le(s) module(s) de traitement et de configuration de signal est ou sont configuré(s) en outre pour communiquer des signaux représentatifs de tensions mesurées aux bornes des électrodes sélectionnées.
- 9. Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 1, dans lequel le(s) module(s) de traitement et de configuration de signal comporte(nt) une fiche de configuration qui peut être configurée électriquement pour connecter électriquement au moins deux électrodes à des circuits de traitement de signaux.
- 10. Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 9, dans lequel le(s) module(s) de traitement et de configuration de signal comprend ou comprennent un amplificateur à faible bruit en communication par signaux avec la fiche de configuration, un convertisseur analogique-numérique et un convertisseur électrique-optique en connexion électrique avec l'amplificateur à faible bruit.
- 11. Câble de capteur électromagnétique selon la revendication 1, comprenant en outre un segment de câble de passage de fils comportant des conducteurs électriques s'étendant d'une extrémité longitudinale à l'autre, sans connexion à une électrode.
- 12. Système de recherche électromagnétique comprenant : un câble de capteur électromagnétique comprenant :des segments de câble de capteur, dans lequel chacun des segments de câble de capteur comprend une pluralité d'électrodes espacées ; et un ou plusieurs module(s) de traitement et de configuration de signal, destiné(s) à mesurer des tensions aux paires sélectionnées d'électrodes, dans lequel les paires sélectionnées d'électrodes se trouvent sur des segments différents de câble de capteur pour obtenir des paires d'électrodes à espacement plus long que des distances de paires d'électrodes obtenues en utilisant seulement des électrodes disposées sur le même segment de câble de capteur ; et une source de champ électromagnétique destinée à engendrer un champ électromagnétique variable dans le temps.
- 13. Système de recherche électromagnétique selon la revendication 12, comprenant en outre un navire de recherche et un câble de remorquage relié au navire de recherche pour remorquer le câble de capteur électromagnétique.
- 14. Système de recherche électromagnétique selon la revendication 12, dans lequel la source de champ électromagnétique comprend une électrode bipolaire.
- 15. Système de recherche électromagnétique selon la revendication 12, dans lequel un nombre sélectionné des électrodes sur les segments de câble de capteur est câblé afin d'avoir une capacité de connexion électrique à une extrémité arrière du segment de câble particulier par rapport à une direction de remorquage, dans lequel un nombre sélectionné des électrodes sur les segments de câble de capteur est câblé afin d'avoir une capacité de connexion électrique à une extrémité avant du segment de câble particulier par rapport à une direction de remorquage, et dans lequel une pluralité de câbles de passage de fils s'étendent à l'intérieur des segments de câble de capteur, de l'extrémité avant à l'extrémité arrière.
- 16. Système de recherche électromagnétique selon la revendication 12, comprenant en outre un brochage de connecteur de fils d'électrodes connectés et de câbles de passage de fils dans des connecteurs configurés pour connecter des segment de câble de capteur et/ou des modules de traitement de signal, de manière qu'une configuration de section unique de câble de capteur soit utilisable pour accéder à différentes électrodes s'y trouvant, en fonction d'un nombre de sections de câble de capteur connectées les unes aux autres entre des modules successifs de traitement et d'acquisition de signal.
- 17. Système de recherche électromagnétique selon la revendication 12, dans lequel le(s) module(s) de traitement et de configuration de signal est ou sont configuré(s) en outre pour mesurer des tensions aux bornes de paires sélectionnées d'électrodes sur le même segment de câble de capteur.
- 18. Système de recherche électromagnétique selon la revendication 12, dans lequel le(s) module(s) de traitement et de configuration de signal est ou sont configuré(s) en outre pour communiquer des signaux représentatifs de tensions mesurées aux bornes des électrodes sélectionnées.
- 19. Système de recherche électromagnétique selon la revendication 12, dans lequel le(s) module(s) de traitement et de configuration de signal comporte(nt) une fiche de configuration qui peut être configurée électriquement pour connecter électriquement au moins deux électrodes à des circuits de traitement de signal, dans lequel le(s) module(s) de traitement et de configuration de signaux comprend ou comprennent un amplificateur à faible bruit en communication par signaux avec la fiche de configuration, un convertisseur analogique-numérique et un convertisseur électrique-optique en connexion électrique avec l'amplificateur à faible bruit.5
- 20. Système de recherche électromagnétique selon la revendication 12, comprenant en outre un câble de passage de fils comportant des conducteurs électriques s'étendant d'une extrémité longitudinale à l'autre, sans connexion à une électrode.2/53/5
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