Plus précisément, l'invention concerne une méthode originale de détermination du courant marin, par des moyens embarqués sur un navire d'acquisition de données. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.

II est nécessaire, pour mener à bien les opérations d'acquisition de données géophysiques en mer, de disposer de mesures de courant marin.

Ces mesures permettent de prendre en compte l'effet du courant sur le navire, et sur les dispositifs remorqués (en particulier, hydrophones intégrés dans des câbles appelés « streamers » selon la terminologie anglo- saxonne répandue).

Pour mesurer le courant, il est connu de déployer in situ des moyens d'acquisition tels que des bouées courantométriques.

Mais une telle solution n'est guère satisfaisante dans la mesure où elle est particulièrement lourde et coûteuse à mettre en oeuvre.

II est également possible de mesurer de manière relativement simple le courant longitudinal relatif par rapport au bateau, grâce à un loch embarqué. Mais un tel loch ne fournit qu'une mesure unidirectionnelle, relative au navire.

Une autre solution embarquée pour mesurer le courant consiste à exploiter les mesures d'un profiteur de coque du type Acoustic Doppler Current Profileur (ADCP) selon la terminologie anglo-saxonne répandue.

Un tel profileur comprend des moyens pour émettre selon plusieurs directions des faisceaux acoustiques dans l'eau, les moyens d'émission étant fixés sous la coque du navire, et des moyens de réception et d'analyse des signaux réfléchis par les particules d'eau.

En fonction des variations de fréquence observées pour les différents signaux reçus, il est possible de déterminer le courant à différentes profondeurs.

Le profileur de coque permet ainsi de déterminer un courant d'écoulement par rapport au navire, auquel on retranche ensuite le vecteur d'avance du navire pour obtenir le courant absolu.

Mais plusieurs inconvénients sont associés à un profiler de coque tel qu'envisagé ci-dessus.

Un premier inconvénient est qu'il est nécessaire de procéder à un réglage très fin (de l'ordre du 1/10ème de degré) de l'orientation du dispositif par rapport au navire, afin d'éviter les biais sur les vecteurs courant mesurés.

Un deuxième inconvénient des profileurs de coques est que ces dispositifs génèrent des erreurs de mesure lorsque le navire est en virage.

Un troisième inconvénient des profileurs est lié au phénomène de « ringing ». Ce phénomène correspond à une réverbération des ondes émises sur des éléments de coque du navire, l'ADCP étant souvent monté dans une structure liée à la coque, telle qu'un puits de la coque du navire.

Une telle réverbération produit des ondes réfléchies qui sont reçues par le dispositif comme des ondes représentatives d'un courant relatif nul (car ayant la mme fréquence que les ondes émises). Cette perturbation peut avoir un effet notable sur les mesures effectuées à des profondeurs faibles.

Et cet inconvénient peut tre particulièrement pénalisant dans le contexte d'acquisition de mesures sismiques en mer, dans la mesure où pour des navires à fort tirant d'eau, les « faibles profondeurs » par rapport au dispositif fixé sous la coque correspondent sensiblement à la profondeur d'immersion des streamers, de sorte que la mesure de courant à ces profondeurs n'est pas fiable.

Le but de l'invention est de permettre de réaliser des mesures de courant en s'affranchissant des inconvénients cités ci-dessus.

Afin d'atteindre ce but l'invention propose selon un premier aspect un procédé de détermination de courant marin mettant en oeuvre des moyens embarqués d'acquisition de données géophysiques sur un navire, ledit navire remorquant au moins un streamer muni de moyens de mesure de

traction et de moyens de mesure de positionnement, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à : recueillir les mesures desdits moyens de mesure de traction, recueillir les mesures desdits moyens de mesure de positionnement, calculer de manière itérative un vecteur courant représentatif du courant réel en réitérant les opérations suivantes selon un pas de temps d'échantillonnage donné : calculer pour une pluralité de vecteurs courant d'entrée de simulation des données simulées de traction et de positionnement de streamer, déterminer ledit vecteur courant représentatif du courant réel par comparaison des valeurs mesurées et simulées pour les différents vecteurs courant d'entrée de simulation.

Des aspects préférés, mais non limitatifs du procédé selon l'invention sont les suivants : * ta détermination dudit vecteur courant représentatif du courant réel met en oeuvre les opérations suivantes pour chaque pas de temps d'échantillonnage : définir pour chaque vecteur courant d'entrée de simulation des écarts de traction et de positionnement entre les données simulées à des mesures réelles effectuées par lesdits moyens de mesure, déterminer ledit vecteur courant représentatif du courant réel par analyse desdits écarts de traction et de positionnement, le calcul du vecteur courant représentatif du courant réel comprend la détermination pour chaque vecteur courant d'entrée de simulation d'un écart relatif de traction, et d'un écart relatif de positionnement, . la détermination du vecteur courant résulte de la minimisation d'une fonction des coordonnées du vecteur courant, . pour calculer le vecteur courant représentatif du courant réel, on minimise une fonction de la forme générale : f (0, v) =-) p. (écart. relatif. de. positionnement) + (1-P). (écart. relatif. de. traction) T

, p étant un coefficient pondérateur, la fonction à minimiser est une fonction convexe, la minimisation de ladite fonction est opérée par une méthode du gradient, 0 la fonction à minimiser est de la forme : avec les notations suivantes : Vx, Vy = composantes du courant à déterminer, Xmes (s, t), Ymes (s, t) = coordonnées du point d'abscisse curviligne s du streamer mesuré à l'instant t, Xsim (Vx, Vy, s, t), Ysim (Vx, Vy, s, t) = coordonnées du point d'abscisse curviligne s du streamer simulé à l'instant t, Fmes (s, t) = force de traction mesurée à l'abscisse curviligne s et à l'instant t, Fsim (Vx, Vy, s, t) = force de traction à l'abscisse curviligne s et à l'instant t, TO, T1 = instants respectifs de début et de fin de simulation, L = longueur de streamer, K1, K2 = coefficients pondérateurs, . lors du premier calcul de données simulées de positionnement et de traction de streamer, le vecteur courant d'entrée est le vecteur courant qui, pour l'intervalle de temps précédent, a fourni la simulation de déformée et de traction de streamer la plus proche de la déformée et de la traction mesurées, . ledit pas de temps d'échantillonnage est choisi, de manière à tre suffisamment long pour couvrir plusieurs acquisitions de mesures de traction et de positionnement par lesdits moyens de mesure, 'ta durée dudit pas de temps d'échantillonnage est de l'ordre de quelques minutes,

'pour chaque streamer muni de moyens de mesure de traction, une mesure de traction est effectuée en tte de streamer, les données simulées de positionnement et de traction de streamer sont obtenues par un algorithme instationnaire de couplage hydrodynamique, . ledit algorithme modélise chaque streamer par plusieurs tronçons lorsque le navire se déplace selon une trajectoire sensiblement rectiligne, et par un nombre supérieur de segments lorsque le navire est en virage, ledit nombre supérieur de segments est de l'ordre de quinze, Selon un deuxième aspect, l'invention propose également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les moyens d'acquisition de traction de streamer, des moyens d'acquisition de positionnement de streamer, et des moyens de traitement permettant la mise en oeuvre d'un algorithme pour déterminer à chaque pas de temps d'échantillonnage un vecteur courant représentatif du courant réel.

D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante sur lesquels : . les figures 1a et 1b sont deux représentations schématiques d'un navire remorquant un ensemble de streamers, la figure 2 illustre le principe de mise en oeuvre de l'invention, qui exploite les écarts entre valeurs mesurées et simulées de positionnement et de traction de streamer, . la figure 3 est une représentation schématique d'un navire remorquant un ensemble de streamers, plus détaillées que la représentation des figures 1 a et 1 b, . les figures 4a à 4c sont des graphes illustrant l'influence de la modélisation des streamers dans la mise en oeuvre de l'invention, 'ta figure 5 est une représentation schématique d'un dispositif de mise en oeuvre de l'invention.

Les figures 1a et 1b représentent de manière très schématique un navire 10 qui remorque un ensemble 20 de streamers.

Dans l'exemple schématisé des figures 1 a et 1 b, l'ensemble 20 comprend quatre streamers ; toutefois cette représentation n'est nullement limitative, l'invention pouvant tre mise en oeuvre avec un dispositif remorqué comportant un nombre quelconque de streamers.

A côté du navire et de son ensemble de streamers remorqués, on a représenté sur les figures 1 a et 1 b : le vecteur-vb, qui est l'opposé du vecteur d'avance du bateau par rapport au fond, ce vecteur d'avance pouvant tre déterminé par des mesures de type GPS par exemple, . ainsi qu'une pluralité de vecteurs vc, chaque vecteur vc étant un vecteur courant possible représentatif d'une valeur du courant marin par rapport au fond, enfin, un vecteur Ve représentant l'écoulement de l'eau par rapport au navire et aux streamers est également représenté ; ce vecteur correspond à la somme des vecteurs-vb et d'un des vecteurs courants vc.

On comprend que, partant du cas simple d'un streamer rectiligne, il existe une infinité de vecteurs écoulements (c'est-à-dire de vecteurs Ve), parallèles entre eux, conférant au streamer une orientation donnée, c'est-à- dire à un positionnement donné de chaque point du streamer.

Ceci est illustré sur la figure 1a, sur laquelle on a représenté une pluralité de vecteurs courants vc dont chacun, une fois additionné avec le vecteur-vb pour donner un vecteur Ve d'écoulement de l'eau par rapport au navire et aux streamers, aboutit à un vecteur d'écoulement Ve selon la mme direction D donnée.

De manière similaire, la figure 1 b fait apparaître qu'il existe également une infinité de vecteurs courants vc différents qui, une fois additionnés avec un vecteur-vb donné, aboutissent à des vecteurs

d'écoulements Ve ayant le mme module. Ces vecteurs Ve de mme module décrivent ainsi la ligne LT représentée sur la figure 1 b.

Et des vecteurs Ve ayant le mme module correspondent à une mme traction appliquée par le courant au streamer.

On comprend par ailleurs que, partant d'une orientation et d'une traction données associées à un streamer (ou élément de streamer comme on va le détailler ci-dessous), il existe un vecteur courant vc unique dont l'effet sur le streamer/élément de streamer se traduit par l'orientation et la traction données.

Dans le cas d'un navire d'acquisition de mesures sismiques remorquant au moins un streamer pour lequel on dispose de mesures de positionnement de streamer et de mesures de traction de streamer, l'invention propose d'exploiter les principes exposés ci-dessus pour déterminer de manière récurrente un vecteur courant représentatif du courant réel.

Plus précisément, comme on va l'expliquer l'invention permet de déterminer un tel vecteur en simulant de manière récurrente selon un pas de temps d'échantillonnage, qui est le pas de temps principal de mise en oeuvre de l'invention, pour différentes valeurs de courant d'entrée, le positionnement et la traction d'un ou plusieurs streamer (s), puis en déterminant pour chaque pas de temps d'échantillonnage celui parmi les courants d'entrée qui permet d'approcher au mieux des mesures réelles de positionnement et de traction effectuées pour le (s) streamer (s) considéré (s).

Ces étapes peuvent ensuite tre réitérées selon le pas de temps d'échantillonnage ledit pas de temps d'échantillonnage devant tre : assez important pour recouvrir plusieurs acquisitions de mesures réelles de positionnement et de traction, et assez bref pour que l'hypothèse d'un courant stationnaire à l'intérieur de chacun de ces pas de temps d'échantillonnage soit compatible avec la courantométrie réelle. En effet, la simulation du positionnement et de

la traction de streamer effectuée à partir des vecteurs courant d'entrée repose sur une hypothèse de courant stationnaire à l'intérieur d'un pas de temps d'échantillonnage.

Pour initier le fonctionnement des étapes mentionnées ci-dessus, et permettre l'itération du calcul d'un vecteur courant permettant de restituer en simulation au plus près le positionnement et la traction des streamers, il est par ailleurs nécessaire de fournir en entrée de simulation un vecteur courant d'entrée initial. On reviendra sur cet aspect.

Afin de déterminer le vecteur courant d'entrée qui permet d'approcher au mieux, par le biais d'une simulation, les mesures réelles de positionnement, on calcule pour chaque pas de temps d'échantillonnage les valeurs possibles de l'écart relatif entre : * ta traction mesurée pour un streamer remorqué dans un milieu marin parcouru par un courant réel, et la traction simulée, et ce pour différentes valeurs du vecteur courant d'entrée de simulation (qui est dans le cas présent déterminé de manière bidimensionnelle par son module v et son orientation A dans le plan-toutefois on pourra également mettre en oeuvre l'invention pour le calcul d'un courant tridimensionnel).

On note Tmesurée (t) la traction mesurée par un capteur de traction positionné sur un streamer (de préférence en tte de streamer), et Tsimulée (t), la traction simulée au mme point du streamer.

Et on calcule de mme les valeurs possibles de l'écart relatif de positionnement, par analyse des écarts entre positionnement simulé d'un ou plusieurs points déterminés du streamer, et positionnement mesuré par le dispositif de mesure du positionnement en des points correspondants du streamer réel.

La fonction à minimiser pour chaque pas de temps d'échantillonnage est donc de la forme générale : f (0, v) fp. (écart. relatif. de. positionnement) + (1-). (écart. relatif. de. traction), T T correspondant à la durée du pas de temps d'échantillonnage.

p est un coefficient pondérateur dont la valeur peut tre adaptée de manière à privilégier le relevé des écarts de traction, ou de positionnement.

Dans une représentation de courant V par des coordonnées (Vx, Vy), la fonction à minimiser pour obtenir une mesure de courant sur la période de courant [T0, T1] est une forme discrétisée de : où K1 et K2 sont des coefficients pondérateurs, qui définissent l'importance relative entre les écarts de positionnement et les écarts de traction. Par exemple, si on donne à K1 et K2 les valeurs respectives 1/500 et 1/10, cela revient à dire qu'un écart de traction de 500 N est aussi pénalisant qu'un écart de positionnement de 10 m.

Dans l'expression de la fonction F (Vx, Vy) à minimiser exposée ci- dessus on adopte les notations suivantes : Xmes (s, t), Ymes (s, t) = coordonnées du point d'abscisse curviligne s du streamer mesuré à l'instant t, Xsim (Vx, Vy, s, t), Ysim (Vx, Vy, s, t) = coordonnées du point d'abscisse curviligne s du streamer simulé à l'instant t, la simulation prenant en compte un courant de composantes Vx, Vy, Fmes (s, t) = force de traction mesurée à l'abscisse curviligne s et à l'instant t, Fsim (Vx, Vy, s, t) = force de traction à l'abscisse curviligne s et à l'instant t pour le streamer simulé avec un courant de composantes Vx, Vy, TO, T1 = instants respectifs de début et-de fin de période de courant (pas de temps d'échantillonnage) L = longueur de streamer.

Une telle fonction F étant régulière et convexe, comme des calculs effectués par la Demanderesse l'ont démontré, ladite fonction F peut tre minimisée de manière simple. Une méthode du gradient est particulièrement bien adaptée à cet effet.

On précise que pour obtenir une simulation de traction sur le streamer à partir d'un vecteur courant d'entrée on met en oeuvre un modèle de couplage hydrodynamique instationnaire entre le courant marin et le streamer.

On précise également qu'il est possible de mettre en oeuvre un tel modèle de couplage en modélisant le streamer sous la forme d'un élément rectiligne unique, ou encore sous la forme de plusieurs tronçons rigides articulés entre eux par des liaisons pivot parfaites, la traction étant alors calculée pour chaque tronçon et pouvant tre déterminée par interpolation en tout point du streamer.

En tout état de cause, le modèle de couplage hydrodynamique en lui-mme peut tre un modèle connu en soi.

On précise enfin que pour représenter au mieux les streamers réellement remorqués, le modèle peut également prendre en compte une bouée de tte reliée à l'arrière de chaque streamer.

On utilise pour obtenir le positionnement du streamer le mme modèle hydrodynamique instationnaire de couplage qu'évoqué ci-dessus pour les simulations de traction.

Et ici encore, le streamer peut tre modélisé sous la forme d'un élément rectiligne unique, ou encore sous la forme d'un ensemble de tronçons articulés entre eux.

Dans ce dernier cas, il est possible de calculer le positionnement de chaque tronçon (ou de certains d'entre eux), une mesure de positionnement devant alors tre associée à des sections correspondantes du streamer réel.

La figure 2 illustre le principe de mise en oeuvre de l'invention, qui à l'intérieur d'un intervalle de temps donné, constitué de plusieurs instants de mesure successifs Ti, Ti+1, Ti+2, Ti+3,... exploite les écarts entre des valeurs associées à un streamer « réel » Sr sur le quel on effectue des mesures en un ou plusieurs point (s) déterminé (s), et des valeurs associées à un streamer « simulé » Ss.

A l'intérieur de chaque pas de temps de simulation, on minimise la fonction F pour chaque streamer que l'on a modélisé et pour lequel on dispose de mesures réelles.

Concernant les mesures réelles de traction et de positionnement, la figure 3 est une représentation schématique d'un navire 10 remorquant un ensemble 20 de streamer (ledit ensemble comportant sur cette représentation plus détaillée dix streamers S1 à S10).

Sur cette figure, chaque streamer est associé à un capteur de traction placé en tte de streamer et représenté sous la forme d'un rectangle, ainsi qu'à une pluralité de points de mesure de positionnement représentés sous la forme de points répartis le long du streamer. Chaque streamer est sur cette figure associé à onze points de mesure de positionnement, ce qui permet de modéliser le streamer par dix tronçons articulés.

Ces mesures de positionnement peuvent mettre en oeuvre des moyens connus, tels que des émetteurs/récepteurs acoustiques sous- marins haute fréquence, éventuellement associés à un compas, les émetteurs/récepteurs communiquant avec un système DGPS embarqué sur le navire ainsi qu'avec des dispositifs RGPS associés à des bouées attachées à différents points du dispositif remorqué.

On pourra, pour des raisons d'économie de temps de calcul, modéliser les streamers par un élément rectiligne rigide unique dans le cas d'un navire se déplaçant en ligne droite.

Toutefois, on obtiendra des résultats d'une plus grande précision en modélisant chaque streamer par une succession de tronçons articulés. En ligne droite, la Demanderesse a déterminé qu'il était satisfaisant de modéliser les streamers sous la forme de trois tronçons.

Lorsque le navire effectue des girations, on augmentera avec profit le nombre d'élément modélisant un streamer. Dans ce cas, il sera nécessaire d'adapter le nombre de capteurs associés au streamer réel.

La figure 3 représente ainsi onze points de mesure de positionnement répartis le long de chaque streamer, un capteur de traction étant en outre placé en tte de chaque streamer.

Dans le cas où les streamers sont modélisés par une succession d'éléments rigides articulés entre eux, il est également possible de pondérer différemment les mesures effectuées aux différentes sections de chaque streamer. On peut par exemple donner plus d'importance aux écarts en queue de streamer, celle-ci pouvant tre plus sensible aux variations de courant.

En ce qui concerne la durée du pas de temps d'échantillonnage, la Demanderesse a déterminé que l'hypothèse de courant quasi stationnaire à l'intérieur d'un pas d'échantillonnage était satisfaite tant que ce dernier avait une valeur ne dépassant pas quelques minutes. A titre indicatif, des essais satisfaisants ont été réalisés avec des pas de temps d'échantillonnage de cinq minutes et de dix minutes. Une durée de l'ordre de quelques minutes est ainsi appropriée.

En ce qui concerne le nombre de tronçons modélisant chaque streamer, la modélisation d'un streamer d'une longueur de 5800 mètres dont un virage dans le rayon de giration est de 2500 mètres pourra tre effectuée par une quinzaine de tronçons.

Les figures 4a à 4c illustrent l'influence du nombre d'élément modélisant un streamer sur les résultats de déformée. Sur la figure 4a, le positionnement du streamer à l'équilibre est représenté avant le virage, pour quatre types de modélisation du streamer : courbe Flm3 : trois tronçons courbe Flm10 : dix tronçons courbe Flm15 : quinze tronçons courbe Flm 20 : vingt tronçons On observe que les écarts sont peu importants.

Les figures 4b et 4c montrent par contre qu'il est nécessaire de modéliser le streamer par un nombre important de tronçons pour obtenir une forme régulière, représentative de la géométrie du streamer réel en

giration (la figure 4b correspond à une modélisation du streamer pendant le virage, et la figure 4c en sortie de virage).

On a dit qu'il était nécessaire pour la première itération du calcul du courant de fournir en entrée de simulation un vecteur courant initial.

Pour mettre en oeuvre l'invention, on fait l'hypothèse que le courant est constant à l'intérieur d'un pas de temps d'échantillonnage, on détermine ce vecteur courant initial de la manière suivante : . lors du premier intervalle de temps pour lequel on veut déterminer le courant, on peut fournir à l'algorithme, comme premier vecteur courant, un courant arbitrairement nul. La fonction à minimiser étant convexe, la méthode du gradient converge vers le vecteur solution.

. afin d'optimiser le temps calcul, pour les intervalles de temps postérieurs, on initialise l'algorithme avec le vecteur courant déterminé lors de l'intervalle de temps précédent.

La figure 5 illustre de manière schématique un dispositif de mise en oeuvre de l'invention, qui comprend des moyens 50 de mesure de traction de streamer, des moyens 51 de mesure de positionnement en temps réel de streamer, les mesures des moyens 50 et 51 étant acheminées vers un ordinateur 52 embarqué sur le navire d'acquisition comprenant l'algorithme décrit ci-dessus et permettant de déterminer un courant simulé représentatif du courant réel.

II est également possible de faire communiquer l'ordinateur 52 avec un ordinateur distant 53, ledit ordinateur distant pouvant tre embarqué ou non. Les liaisons entre les différents éléments de ce dispositif peuvent tre de tout type connu en soi, filaire ou non.