BRPI1102339A2 - método de levantamento eletromagnético tridimensional de alta resolução - Google Patents
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Abstract
MéTODO DE LEVANTAMENTO ELETROMAGNéTICO TRIDIMENSIONAL DE ALTA RESOLUçãO. A presente invenção refere-se a um método para levantamento eletromagnético abaixo do fundo de um corpo de água inclui distribuir uma pluralidade de dispositivos de gravação nodais em um padrão selecionado no fundo da água. Um transmissor eletromagnético é rebocado na água. Pelo menos um cabo sismográfico flutuante com sensores eletromagnéticos é rebocado concorrentemente na água. O transmissor eletromagnético é acionado em momentos selecionados e sinais detectados por sensores nos dispositivos de gravação nodais e no pelo menos um cabo sismográfico flutuante são gravados.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE LEVANTAMENTO ELETROMAGNÉTICO TRIDIMENSIONAL DE ALTA RESOLUÇÃO".
Antecedentes da Invenção
A presente invenção refere-se a uma maneira geral ao campo de levantamento eletromagnético de formações de rocha de subsolo abaixo de corpos de água. Mais especificamente, a invenção refere-se a melhoramento de resolução de tais levantamentos ao usar estações de detecção nodais modificadas em conjunto com cabos sismográficos flutuantes com sensores rebocados aprimorados. Levantamento eletromagnético de fonte controlada (CSEM) é um conjunto de técnicas para identificar anomalias de resistivida- de elétrica em formações de rocha de subsolo. Tais anomalias são conheci- das como estando associadas com a existência de reservatórios de subsolo de hidrocarbonetos (petróleo e gás). Levantamentos CSEM são conduzidos em terra e em corpos de água tais como lagos ou oceanos ("levantamentos marítimos") para ajudar a identificar prováveis reservatórios de subsolo nas formações de rocha abaixo do fundo da água.
Levantamentos CSEM marítimos tipicamente são executados em dois métodos gerais. Um método é distribuir uma pluralidade de esta- ções receptoras nodais no fundo da água em um padrão selecionado. Ver, por exemplo, a Patente U.S. No. 6.842.006 emitida para Conti e outros para uma descrição de uma estação receptora nodal de exemplo. Enquanto as estações receptoras estão gravando, uma antena transmissora eletromagné- tica (EM) acoplada a uma fonte de corrente elétrica é deslocada através do corpo de água. Corrente elétrica é passada pela antena transmissora para induzir um campo EM na água e nas formações abaixo do fundo da água. Respostas para os campos EM induzidos detectadas pelos vários gravado- res nodais são interpretadas mais tarde para estimar a presença de anoma- lias de resistividade tais como reservatórios de hidrocarboneto.
O outro método de levantamento CSEM geral é rebocar um cabo com receptores na água concorrentemente enquanto rebocando a antena transmissora EM e acionando periodicamente a antena transmissora EM. Ver, por exemplo, a Patente U.S. N0 7.602.191 emitida para Davídsson.
Outra tecnologia conhecida na técnica para conduzir levanta- mentos EM inclui sistemas sensores de cabo colocados no fundo do oceano. Ver, por exemplo, os Pedidos de Patentes U.S. Nos 2008/0265895 e 2008/0265896 depositados por Strack e outros. Tais sistemas de cabo tam- bém não têm experimentado uso comercial muito difundido por causa dos custos de fabricação e de manutenção.
De uma maneira geral, levantamento EM executado usando um sistema de nós receptores e usando uma fonte EM rebocada é bem apropri- ado para detecção e caracterização de anomalias resistivas em grandes pro- fundidades abaixo do fundo da água. Entretanto, a natureza dos receptores nodais exige uma colocação relativamente esparsa dos nós receptores para alcançar eficiências de aquisição razoáveis. Um sistema de cabo sismográfí- co flutuante EM rebocado tem resolução espacial e eficiência de aquisição maiores do que um sistema baseado em nós, mas cabos sismográficos flu- tuantes EM são desprovidos da propriedades de baixo ruído do sistema de nós. Ruído é causado principalmente pelo movimento dos cabos sismográfi- cos flutuantes com receptores no corpo de água. Aquisição de cabo sismo- gráfico flutuante EM rebocado, entretanto, pode fornecer melhor resolução lateral e pode capacitar a detecção de alvos pequenos, rasos (por exemplo, bolsas de gás). Por outro lado, cabos sismográficos flutuantes EM reboca- dos são menos úteis na detecção de alvos profundos. Também deve ser notado que é preferido não rebocar sistemas de cabos sismográficos flutuan- tes EM marítimos perto de equipamento e estruturas marítimos em operação tais como plataformas de perfuração e/ou de produção.
Como uma matéria prática, aquisição nodal e aquisição de cabo sismográfico flutuante rebocado de uma maneira geral são executadas inde- pendentemente, resultando em dados nodais 3D amostrados de modo es- parso, ou também dados de cabo sismográfico flutuante 2D de profundidade relativamente rasa de alta resolução.
Existe uma necessidade de um sistema que combine a resolu- ção de profundidade relativamente alta de sistemas de gravação EM nodais com a resolução espacial de sistemas de cabos sismográficos flutuantes EM rebocados.
Sumário da Invenção
Um método de acordo com um aspecto da invenção para Ievan- tamento eletromagnético abaixo do fundo de um corpo de água inclui distri- buir uma pluralidade de dispositivos de gravação nodais em um padrão sele- cionado no fundo da água. Um transmissor eletromagnético é rebocado na água. Pelo menos um cabo sismográfico flutuante com sensores eletromag- néticos é rebocado concorrentemente na água. O transmissor eletromagné- tico é acionado em momentos selecionados e sinais detectados por senso- res nos dispositivos de gravação nodais e no pelo menos um cabo sismográ- fico flutuante são gravados.
Outros aspectos e vantagens da invenção estarão aparentes a partir da descrição a seguir e das reivindicações anexas.
Breve Descrição dos Desenhos
A figura 1 mostra um navio de levantamento de exemplo rebo- cando uma antena de fonte eletromagnética e um cabo sismográfico flutuan- te com receptores eletromagnéticos, e uma pluralidade de nós receptores dispostos em um padrão selecionado no fundo da água.
A figura 2 mostra uma vista plana de um padrão de levantamen- to de exemplo para o navio, cabo sismográfico flutuante e nós receptores na figura 1 associado com um reservatório de petróleo em formações de rocha de subsolo.
Descrição Detalhada
A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um sistema de levantamento eletromagnético (EM) sendo usado de acordo com a invenção. Um navio de levantamento 10 se desloca ao longo da superfície de um cor- po de água 11 tal como um lago ou oceano. O navio reboca um transmissor EM, o qual no presente exemplo pode ser um dipolo elétrico longitudinal consistindo dos dois eletrodos espaçados lado a lado 16A, 16B dispostos em um cabo elétrico isolado 14. Os eletrodos 16A, 16B podem ser suspensos em uma profundidade selecionada na água 11 usando os ffutuadores 17A, .17Β ou outros dispositivos de controle de fiutuabiiidade. O navio 10 pode incluir equipamento no mesmo, mostrado de uma maneira geral por 12 e referido por conveniência como um sistema de gravação. O sistema de gra- vação 12 pode incluir dispositivos (não mostrados separadamente para cla- reza) para condução do navio 10, para passar corrente elétrica através dos eletrodos transmissores 16A, 16B em momentos selecionados, para detectar e gravar sinais detectados por receptores EM em um cabo sismográfico flu- tuante com sensores 20 e para recuperar e processar sinais EM detectados gravados em uma pluralidade de nós receptores 24 dispostos no fundo da água 22 em um padrão selecionado. O cabo sismográfico flutuante com re- ceptores EM 20 pode ser deslocado em uma maior profundidade na água 11 do que o cabo com transmissores 14 ao usar um depressor 19 na extremi- dade dianteira do cabo sismográfico flutuante 20. Deve ficar claramente en- tendido que o transmissor EM de exemplo mostrado na figura 1, o qual é um dipolo elétrico longitudinal horizontal não é o único tipo de transmissor EM que pode ser usado de acordo com a invenção. Outros exemplos não Iimita- tivos de transmissores EM incluem laços de fio ou bobinas energizadas com corrente elétrica (dipolos magnéticos) orientada para ter momento dipolar magnético ao longo de qualquer direção selecionada assim como dipolos elétricos orientados ao longo de qualquer outra direção selecionada do que a direção mostrada na figura 1. A natureza da corrente elétrica passada pelo transmissor EM também não é um limite no escopo da presente invenção. A corrente pode ser corrente alternada tendo uma ou mais freqüências distin- tas individuais para executar levantamento CSEM de domínio de freqüência. A corrente também pode ser corrente continua comutada, por exemplo, liga- da, desligada, polaridade invertida ou uma combinação de eventos de comu- tação tal como uma seqüência binária pseudoaleatória, qualquer um dos quais pode ser usado para executar levantamento CSEM de domínio de tempo.
Referindo-se à figura 2, na condução de um levantamento EM
usando o sistema mostrado na figura 1, os nós receptores EM 24 podem ser dispostos em um padrão selecionado tal como uma rede que inclua o que pode ser um reservatório de subsolo R1 identificado, por exemplo, por levan- tamentos sísmicos conduzidos da superfície. Durante levantamento EM, o transmissor (16A, 16B na figura 1) pode ser acionado usando uma forma de onda de corrente selecionada, a qual pode ser onda senoidal contínua tendo uma ou mais freqüências distintas, uma varredura de freqüências tal como usada em um "chiado" de sonar ou radar ou corrente contínua comutada tal como descrito anteriormente, tal como ligar, desligar, inverter polaridade ou uma seqüência de comutações tal como uma seqüência binária pseudoalea- tória. Sinais detectados por sensores nos nós receptores 24 podem ser gra- vados localmente em cada nó, enquanto que sinais de sensores no cabo sismográfico flutuante (20 na figura 1) podem ser conduzidos para o sistema de gravação (12 na figura 1) para gravação. O navio (10 na figura 1) pode ser conduzido para atravessar diversas linhas paralelas U-Ln ao longo da superfície da água para obter sinais de cabo sismográfico flutuante e de nó sobre a área que se acredita cobrir o reservatório R. O padrão exato atra- vessado pelo navio (10 na figura 1) é apresentado somente como um exem- plo e não é pretendido para limitar o escopo da invenção.
Resultados de levantamento EM tridimensional de alta resolu- ção, de acordo com modalidades da invenção, podem utilizar diversas pos- síveis modificações para técnicas típicas usadas em levantamento EM.
O espaçamento de nó pode ser tornado mais esparso, economi- zando assim em custos de materiais e melhorando eficiência operacional. Tal como seria entendido por uma pessoa de conhecimento comum na téc- nica com o benefício desta revelação, dados coletados pela parte nodal do sistema de levantamento EM podem focalizar em detecção de alvo profundo. Consequentemente, a implementação nodal pode ser feita em uma rede mais esparsa (tipicamente com um espaçamento de cerca de 3 km) do que é executada ordinariamente com nós usados em uma base autônoma.
Os cabos sismográficos flutuantes podem ser tornados menores do que cabos sismográficos flutuantes típicos (por exemplo, de aproxima- damente 1-2 km em vez de os mais comuns de 5-6 km), e o arranjo de cabo sismográfico flutuante pode se beneficiar de um maior espalhamento lateral do que utilizado tradicionalmente. Cabos sismográficos flutuantes menores podem ser mais econômicos para produzir e manter, e operações com ca- bos sismográficos flutuantes menores podem ser mais eficientes. Dados co- letados pela parte de cabo sismográfico flutuante do sistema de íevantamen- to EM podem focalizar em cobertura lateral melhorada. Os longos desloca- mentos alcançados por cabos sismográficos flutuantes longos não serão exigidos já que estes são usados primariamente para detecção de alvo pro- fundo, o que no presente exemplo é executado pela parte nodal do sistema de levantamento EM.
Para processar os sinais obtidos tanto pelos nós quanto pelos cabos sismográficos flutuantes, uma inversão de junção pode ser executada. Tal processamento pode fornecer resultados aprimorados na caracterização de sobrecarga dos dados de cabo sismográfico flutuante, juntamente com uma sensibilidade de profundidade aprimorada por causa dos dados nodais.
Uma aplicação típica de tal aquisição nodal/cabo sismográfico flutuante e técnica de processamento combinadas seria áreas com uma geologia com- plicada onde uma alta sensibilidade tanto para estruturas rasas quanto para profundas é essencial para processamento correto (domos fortes, falhas etc.). O processamento pode ser executado em um computador (não mos- trado separadamente) no sistema de gravação (12 na figura 1) ou em qual- quer outro computador programado adequadamente. Um método de exem- plo adequado para sinais EM de processamento de inversão para obter in- formação a respeito de estruturas de subsolo está descrito na Patente U.S. N0 6.914.433 emitida para Wright e outros. Outras técnicas de inversão são conhecidas na técnica.
Em uma implementação particular do processamento, sinal magnetotelúrico (MT), o qual pode ser detectado pelos sensores no cabo sismográfico flutuante (20 na figura 1), criando assim uma fonte de ruído no campo elétrico detectado, pode ser corrigido ao usar medições do sinal MT feitas por detectores (não mostrados separadamente) nos nós receptores (24 na figura 1). Será percebido pelos versados na técnica que sinais MT podem ser detectados e gravados pelos nós receptores (24 na figura 1) du- rante momentos em que o transmissor EM não esteja ativo.
Um método e sistema de nós receptores e cabo sismográfico flu- tuante EM rebocado combinados tal como descrito neste documento pode identificar tanto alvos rasos quanto profundos enquanto aumentando efici- ência de aquisição total, por causa de o transmissor EM somente necessitar ser deslocado através da área de levantamento uma vez tanto para aquisi- ção de dados de cabo sismográfico flutuante quanto para aquisição de da- dos de nó receptor.
Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um núme- ro limitado de modalidades, os versados na técnica, tendo o benefício desta revelação, perceberão que outras modalidades podem ser imaginadas que não divergem do escopo da invenção tal como revelado neste documento. Desta maneira, o escopo da invenção deve ser limitado somente pelas rei- vindicações anexas.
Claims (8)
1. Método para levantamento eletromagnético abaixo do fundo de um corpo de água, compreendendo: distribuir uma pluralidade de dispositivos de gravação nodais em um padrão selecionado no fundo da água; rebocar um transmissor eletromagnético na água; rebocar concorrentemente pelo menos um cabo sismográfico flu- tuante com sensores eletromagnéticos na água; acionar o transmissor eletromagnético em momentos seleciona- dos; e gravar sinais detectados por sensores nos dispositivos de grava- ção nodais e no pelo menos um cabo sismográfico flutuante.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que um espa- çamento entre dispositivos de gravação nodais adjacentes é pelo menos cerca de 3 quilômetros.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, em que um compri- mento do pelo menos um cabo sismográfico flutuante está entre cerca de 1 a2 quilômetros.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, compreendendo a- dicionalmente: rebocar concorrentemente uma pluralidade de cabos sismográfi- cos flutuantes com sensores eletromagnéticos separados espaçados late- ralmente; e gravar sinais dos sensores nos mesmos em resposta a aciona- mentos do transmissor eletromagnético.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o transmis- sor eletromagnético é um dipolo elétrico horizontal.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, compreendendo a- dicionalmente inverter os sinais gravados do pelo menos um cabo sismográ- fico flutuante e dos dispositivos de gravação nodais para obter imagens de formações de rocha abaixo do fundo da água.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, compreendendo a- dicionalmente inverter conjuntamente sinais gravados tanto dos sensores nos dispositivos de gravação nodais quanto dos no pelo menos um cabo sismográfico flutuante.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, compreendendo a- 5 dicionalmente corrigir sinais detectados pelo cabo sismográfico flutuante com sensores em resposta ao transmissor para efeitos magnetotelúricos usando sinais magnetotelúricos detectados pelos dispositivos de gravação nodais.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B11A | Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing | ||
| B11Y | Definitive dismissal - extension of time limit for request of examination expired [chapter 11.1.1 patent gazette] |