MX2008005594A - Un metodo para la cartografia de yacimientos de hidrocarburos y un aparato para el uso cuando se lleva a cabo el metodo - Google Patents

Abstract

Se propone un método para un sondeo electromagnético marino basado en el modo TM, con el propósito de buscar y detectar yacimientos de hidrocarburos subterráneos. El método incluye una fuente de campos electromagnéticos (1113) que, en una antena transmisora, esencialmente vertical, sumergida, genera e inyecta impulsos de corriente eléctrica (81,82) con una terminación definida marcadamente. Un campo electromagnético generado por estos impulsos (81,82) es medido por lo menos por un receptor (1109) provisto con una antena receptora esencialmente vertical (1111) sumergida en el agua durante el intervalo cuando la corriente en la antena transmisora (1108) de la fuente de campos electromagnéticos (1113) es desactivada. La distancia entre la fuente de campos electromagnéticos (1113) y por lo menos el receptor (1109) es más pequeña que la profundidad del objeto de destino. También se describe un aparato para la implementación del método. La figura más representativa de la invención es la número 11.

Description

UN MÉTODO PARA LA CARTOGRAFÍA DE YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS Y UN APARATO PARA EL USO CUANDO SE LLEVA A CABO EL MÉTODO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención está relacionada con un método y un aparato para cartografiar yacimientos de hidrocarburos submarinos, más particularmente por medio del uso de un modo transversal magnético (modo TM) de una fuente de campos electromagnéticos para registrar una respuesta TM la cual es medida por uno o más receptores sumergidos en el agua, por el transmisor sumergido orientado de manera esencialmente vertical que genera impulsos intermitentes de corriente eléctrica con terminaciones definidas marcadamente y donde un campo electromagnético generado por estos impulsos es medido por el receptor sumergido y orientado de manera esencialmente vertical, en el intervalo cuando se desactiva la corriente en la fuente de campos electromagnéticos. La distancia entre la antena de la fuente de campos electromagnéticos y la antena receptora es más pequeña que la profundidad del objeto de destino. La sismología es una técnica utilizada comúnmente cuando se cartografían áreas potenciales para la búsqueda de petróleo. Los datos sísmicos proporcionan información sobre la existencia, ubicación y forma de una estructura de hidrocarburos localizada en sedimentos en el suelo. Sin embargo, un sondeo sísmico proporciona información sobre la estructura a través del registro de la velocidad de ondas elásticas sensibles a las propiedades mecánicas de las rocas subterráneas, pero los datos sísmicos no revelan mucho acerca de la naturaleza de los fluidos de poros presentes en la estructura. En cuanto a las referencias, hacer favor de referirse a la bibliografía completa que va después de la descripción de la invención. Los pozos de búsqueda marina son barrenados para determinar si hay hidrocarburos presentes en la forma de petróleo o gas, pero los costos asociados con esto son muy altos y no hay garantías de encontrar hidrocarburos en las estructuras barrenadas. En esta situación, la información adicional esencial acerca de los contenidos del yacimiento se puede obtener por medio de métodos electromagnéticos (EM) . El modelo geoeléctrico típico y más simple de una estructura sedimentaria en altamar que contiene un yacimiento de hidrocarburos se puede representar como medios espacios conductivos que tienen una resistividad típica de 1 - 2 O?t? , donde una capa resistiva, delgada, encapsulada que contiene petróleo o gas con un espesor de 10 - 100 m tiene una resistividad de 20 - 100 Op? La profundidad típica de la capa resistiva es aproximadamente 500-5000 m. Los sedimentos están cubiertos por agua de mar más conductiva que tiene una resistividad de 0.25-0.3 Qm, así como también aire no conductivo. La mayor resistividad de los yacimientos que contienen hidrocarburos se utiliza en todos los métodos electromagnéticos para la búsqueda de hidrocarburos como el indicador principal de la presencia de petróleo y gas. El sondeo magnetotelúrico (MT) es un método bien conocido que se utiliza extensivamente en aplicaciones EM en tierra. Algunas veces, el método MT se utiliza para aplicaciones marinas. El método MT utiliza las variaciones geomagnéticas naturales excitadas a través de la interacción entre el viento solar y el campo geomagnético principal. La baja sensibilidad del método MT con respecto a las capas de hidrocarburos resistivas se explica por las propiedades del campo MT. Un campo magnetotelúrico es una onda plana que cae de la atmósfera y se propaga verticalmente a través de la tierra como campos TE (TE = transversales eléctricos) . Es bien sabido que el campo TE es insensible a una capa resistiva, horizontal, delgada que está encapsulada en una estructura más conductiva. Esto se ilustra posteriormente. De esta manera, el método MT es de uso limitado en la búsqueda EM marina de hidrocarburos.

A diferencia del método MT, los métodos basados en CSEM (Método Electromagnético de Fuente Controlada) utilizan tanto campos TE (ocasionalmente llamado modo inductivo) como campos TM (transversales magnéticos) (ocasionalmente llamado modo galvánico) . Los métodos CSEM son los más frecuentemente utilizados en la búsqueda EM marina, ya que son más sensibles a una capa resistiva, encapsulada, delgada. Se utilizan diferentes formas (configuraciones) de los métodos CSEM, dependiendo de los tipos de transmisor y receptor. A continuación, el término transmisor y receptor especifica la fuente y el detector de campos electromagnéticos. Algunas de las configuraciones existentes se ilustran a continuación. Los sistemas CSEM más comunes en uso consisten en un cable horizontal que recibe una corriente eléctrica intensa (transmisor) , el cable está dispuesto sobre o cerca del lecho marino y los receptores eléctricos horizontales están instalados sobre o cerca del lecho marino a diferentes distancias del transmisor. Estos sistemas ya sea se pueden instalar permanentemente sobre el lecho marino durante un periodo de medición o se pueden remolcar detrás de una embarcación. En algunas configuraciones, están acompañados por mediciones de componentes magnéticos del campo EM. Estos sistemas consisten en un transmisor que configura una corriente alternante potente en un cable submarino y un conjunto de receptores que realizan mediciones de campos electromagnéticos en el dominio de la frecuencia o temporal. La característica más importante de estos sistemas es el requerimiento de un gran desfase entre el transmisor y los receptores, 5-10 veces la profundidad de un objetivo, es decir 5-10 km. Solo bajo estas condiciones se puede suprimir el efecto de blindaje del agua de mar y se puede medir una señal adecuada. Además, como será ilustrado posteriormente, en la práctica ninguna de las configuraciones existentes que emplean las configuraciones de CSEM anteriores pueden proporcionar la resolución requerida para revelar y examinar las áreas objetivo que contienen hidrocarburos encapsuladas a profundidades mayores que 3000 m, ni la resolución requerida en estos casos donde es insuficiente el espesor y la resistividad de la capa de hidrocarburos. Esta limitación es la desventaja principal de todas las invenciones existentes basadas en una configuración de CSEM.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo de la invención es remediar o reducir por lo menos una de las desventajas de la técnica anterior. El objetivo se alcanza a través de características establecidas en la descripción posterior y en las siguientes reivindicaciones. La invención describe un sistema novedoso que consiste en un método y un aparato para la búsqueda electromagnética con el propósito de localizar un yacimiento, examinar su geometría y determinar si hay hidrocarburos o agua en el yacimiento. El método también se puede emplear si el área y su geometría se conocen a partir de datos sísmicos u otros datos. La finalidad de la invención propuesta es registrar yacimientos, también a profundidades que exceden los 3000 m, incrementar la resolución de los resultados producidos por un método electromagnético de búsqueda de objetivos que contienen hidrocarburos e incrementar la eficiencia del sondeo. Para alcanzar el éxito se sugiere que los campos electromagnéticos se utilicen únicamente en el modo galvánico (modo TM) , el cual tiene la sensibilidad máxima con respecto a los objetivos resistivos que están encapsulados en un estrato más conductivo. Los ejemplos posteriores ilustran la ventaja de la invención propuesta. De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método novedoso para revelar un yacimiento y su naturaleza. Este método consiste en excitar y medir campos electromagnéticos solamente en el modo TM inducidos en estratos submarinos, el procesamiento y análisis de datos con el propósito de determinar las propiedades eléctricas de la sección y la resistencia de la capa que contiene el yacimiento y por lo cual su naturaleza . De acuerdo con un segundo aspecto, la invención describe un aparato dispuesto para revelar un yacimiento y su naturaleza, el cual consiste en generar y medir campos electromagnéticos solamente en el modo TM en los estratos submarinos y el procesamiento subsecuente de datos con el propósito de determinar las propiedades eléctricas de la sección y la resistencia de la capa que contiene el yacimiento y por lo cual su naturaleza. Un tercer aspecto de la invención propone el uso de una fuente de campos electromagnéticos orientada de manera esencialmente vertical, alargada, también denominada un transmisor, para excitar campos electromagnéticos solamente en el modo TM, por lo menos un par de electrodos transmisores dispuestos uno sobre otro están provistos con una corriente intensa de una fuente de alimentación, por vía de cables aislados, los electrodos transmisores permiten que una corriente pase al agua de mar circundante. Este transmisor excita campos electromagnéticos solamente en el modo TM, en estructuras estratificadas horizontalmente uniformes. De acuerdo a un cuarto aspecto de la invención, el transmisor genera impulsos de campos electromagnéticos con terminaciones definidas marcadamente y con intervalos donde la energía es desactivada, el impulso del transmisor exhibe el tiempo de elevación más corto posible desde un valor base hasta un valor máximo requerido, una estabilidad máxima cercana al valor máximo y luego el tiempo de descenso más corto posible nuevamente al valor base. De esta manera, se proporciona una referencia para una señal interceptada por el receptor, los impulsos del transmisor forman la base para el procesamiento e interpretación de señales que regresan de la estructura sondeada. El receptor lleva a cabo mediciones de respuestas del campo electromagnético en ausencia del campo primario. De acuerdo con un quinto aspecto de la invención, se hace uso de uno o más receptores alargados, orientados de manera esencialmente vertical, sumergidos que comprenden medios dispuestos para registrar una diferencia de potencial de campo a través de la longitud del receptor, para medir un campo secundario en el modo TM. Ventajosamente, el receptor está provisto con por lo menos un par de electrodos receptores dispuestos uno sobre otro. De acuerdo con un sexto aspecto de la invención, una distancia R (desfase) entre el transmisor y el receptor es suficientemente pequeña para producir una condición de zona de inducción. Una zona de inducción se caracteriza porque la condición 0 = R = (tpa (t) /µ0) 1 2 tiene validez. En este punto, t es el período de retraso desde el momento en que la energía es desactivada en el transmisor, µ0= 4p10"7 H/m es la permeabilidad magnética del vacío, pa es la resistividad promedio (aparente) de un substrato el cual en el tiempo t exhibe la misma respuesta que la sección transversal sondeada, R es la distancia horizontal (desfase) . De acuerdo con un séptimo aspecto de la invención, se pueden utilizar varios receptores para las mediciones, mediciones opcionalmente sincrónicas, a fin de incrementar la eficiencia del sondeo. De acuerdo con un octavo aspecto de la invención, el transmisor genera una secuencia especial de impulsos cuadrados para suprimir el ruido externo, la secuencia de impulsos es incoherente con el ruido. Las respuestas medidas entonces se acumulan y se calcula el valor medio. De acuerdo con un noveno aspecto de la invención, una o más estaciones de fondo autónomas, marinas, fijas supervisan las variaciones del campo megnetotelúrico a fin de reducir el ruido MT en las mediciones de CSEM. De acuerdo con un décimo aspecto de la invención, se utilizan sensores de presión en combinación con electrodos para reducir el ruido de ondas e hinchamiento en las mediciones de CSEM.

De acuerdo con un décimo primer aspecto de la invención, las funciones de respuesta se someten a una serie de transformadas e inversiones con la construcción subsecuente de imágenes ID, 2D, 2½D y 3D, T (x,y) y s (x,y,z) del substrato. De acuerdo con un duodécimo aspecto de la invención, la totalidad de la otra información geológica y geofísica disponible se utiliza durante la etapa de planeación y la etapa de transformación de datos e inversión de datos del análisis e interpretación, a fin de incrementar la resolución y claridad de la estructura de una sección. De acuerdo con un décimo tercer aspecto de la invención, la totalidad de pasos del sondeo, es decir planeación del sondeo, análisis de datos, análisis e influencia de la línea de la costa, relieves del terreno sobre el lecho marino, la heterogeneidad de los sedimentos y yacimientos de petróleo, etcétera, incluirá en gran medida el uso del modelaje ID, 2D, 2¾D y 3D.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las ideas principales de la presente invención, sus ventajas y las desventajas de la técnica anterior utilizada en la búsqueda electromagnética marina de hidrocarburos, se volverán aparentes a partir de la siguiente descripción de la invención, la cual se refiere a los dibujos anexos, en los cuales: la Figura 1 representa las curvas MT para la resistividad aparente en la superficie del mar, para un modelo típico de los estratos con y sin una capa objetivo, delgada, resistiva; la Figura 2 representa las curvas de fase MT en la superficie del mar, para un modelo típico de los estratos con y sin una capa objetivo, delgada, resistiva; la Figura 3 representa las curvas MT para la resistividad aparente sobre el lecho marino, un modelo típico de los estratos con y sin una capa objetivo, delgada, resistiva; la Figura 4 representa las curvas de fase-MT sobre el lecho marino, para un modelo típico de los estratos con y sin una capa delgada, objetivo, resistiva; la Figura 5 representa los diseños típicos de CSEM utilizados para la búsqueda EM marina; la Figura 6 representa la resolución de curvas de voltaje para las configuraciones PxEx(f)- y PxEx(t) en dominios de la frecuencia (f=0,l Hz) y temporales; la Figura 7 representa la resolución de curvas para la resistividad aparente para las configuraciones PxEx(f)- y PxEx(t) en los dominios de la frecuencia (f=0,l Hz) y temporales; la Figura 8 representa un diagrama de formas de ondas de corriente presentes en diferentes lugares en el sistema de acuerdo con la invención; la Figura 9 representa la resolución de curvas para la resistividad aparente para un sistema de acuerdo con la presente invención para sondeos electromagnéticos en altamar; la Figura 10 representa la resolución de las curvas de voltaje para un sistema de acuerdo con la presente invención para sondeos electromagnéticos en altamar; la Figura 11 representa una vista lateral esquemática de un ordenamiento de transmisor y receptores en un sistema de acuerdo con la presente invención para sondeos electromagnéticos en altamar; la Figura 12 representa un diagrama de bloques esquemático de una unidad de suministro de energía; la Figura 13 representa un diagrama de bloques esquemático de una unidad receptora; y la Figura 14 representa una vista en planta esquemática de un ordenamiento de transmisor y receptores en un sistema de acuerdo con la presente invención para sondeos electromagnéticos en altamar.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION El método de sondeo magnetotelúrico (MT) bien conocido se utiliza extensivamente en sondeos electromagnéticos en tierra y algunas veces en altamar. Los resultados de un sondeo MT se presentan normalmente en la forma de resistividad aparente pa y fase de impedancia. Las Figuras 1-4 en los dibujos asociados, las cuales ilustran la resolución del método magnetotelúrico, muestran curvas tanto para la resistividad aparente como para la fase de impedancia para dos modelos básicos de los estratos: 1) hi = 1 km, 0.3 Qm, h2 = lkm, p2 = 1 Qm, h3 = 40 m, p3 = 1 Qm, p4 = 1 Qm y 2) 50 Qm, p4 = 1 Qm. El primer modelo y el segundo modelo describen la sección sin una capa objetivo resistiva (comúnmente llamado "modelo de referencia") y con una capa resistiva, delgada (h3 = 40 m, p3 = 50 Qm) y un objetivo de hidrocarburos emulado, respectivamente. La resistividad del agua de mar y los sedimentos se acepta como igual a 0.3 Qm y 1 Qm, respectivamente. Las curvas punteadas y sólidas corresponden a secciones sin y con capas que contienen hidrocarburos, respectivamente. Las Figuras 1 y 2 muestran curvas que representan la resistividad aparente y la fase de impedancia en la superficie del mar, para los modelos descritos anteriormente. Como se puede observar, el efecto de la capa de hidrocarburos es pequeño (menor que 1%) de manera que es escasamente detectable contra el ruido de fondo. La resolución de las curvas MT se puede mejorar al realizar las mediciones MT sobre el lecho marino. Las Figuras 3 y 4 muestran curvas que representan la resistividad aparente y la fase de impedancia en el lecho marino, para los mismos modelos. En realidad, las curvas MT en el lecho marino son más sensibles a un objetivo resistivo (en el orden de 3%) , pero su resolución es aún preferiblemente baja. Además, el campo EM primario será protegido en este caso por el agua de mar conductiva, de tal manera que la precisión cuando se determinan las curvas de prueba MT es mucho más baja sobre el lecho marino, en comparación con la superficie del mar. Durante varias décadas, se han presentado varios sistemas, los cuales se han basado en métodos que incluyen fuentes electromagnéticas (CSEM) para aplicaciones marinas. Los sistemas más populares que se pueden utilizar para sondeos marinos se muestran en la Figura 5 (Cheesman y colaboradores, 1987) . En este punto, las columnas Tx y Rx indican transmisor y receptor. La primera letra y la segunda letra, E o H, sobre las lineas indican el componente de campo eléctrico o magnético excitado por un transmisor y la tercera letra y la cuarta letra de las líneas indican el componente de campo eléctrico o magnético medido por un receptor. Ocasionalmente, la configuración ???f (Edwards y colaboradores, 1985) también se utiliza. (En este punto, z y f indican el componente vertical y el componente azimut del campo magnético horizontal, respectivamente. Este sistema no es adecuado para sondeos a grandes profundidades) . Una visión general completa de los métodos CSEM así como también MT se puede encontrar en Chave y colaboradores, 1991. Las Figuras 6 y 7 muestran la resolución de la configuración ExEx más popular (Eidesmo y colaboradores, 2002); MacGregor y colaboradores, 2004; Johansen y colaboradores, 2005 y otros) para un método CSEM en dominios de la frecuencia y temporales. Los modelos transversales utilizados para los cálculos son los mismos modelos 1 y 2 utilizados para el modelaje MT. Evidentemente, este método CSEM tiene una resolución más alta en comparación con el método MT: 25% y 15% para los dominios de la frecuencia y temporales, respectivamente. Sin embargo, como se puede observar a partir de la Figura 6, la señal medida es muy pequeña y puede ser menor que fracciones de microvoltios , aún en casos donde la corriente en la línea transmisora es nada más y nada menos que 1000 A y la antena transmisora está a varios cientos de metros.

Con señales pequeñas de ese tipo, el ruido generado por fuentes naturales y artificiales causa problemas en el análisis e interpretación de los datos del sondeo. En el caso cuando la resistencia transversal de la capa de hidrocarburos no es suficientemente alta, los métodos CSEM existentes no pueden producir ningún resultado, pueden producir resultados ambiguos o pueden producir resultados erróneos . Un método novedoso propuesto en la presente invención difiere de todos los métodos conocidos en que exhibe una sensibilidad y resolución más altas con respecto a una capa delgada resistiva, la cual es un indicador directo de la presencia de objetivos de hidrocarburos. Más allá de esto, este método, en combinación con el aparato propuesto, proporciona una eficiencia de sondeo más alta. En primer lugar, solo se utiliza el modo TM, tanto para la excitación del campo electromagnético primario, generado por el transmisor, como para las mediciones por el receptor. Esto se logra al utilizar una antena fuente o antena transmisora de campos electromagnéticos dispuesta de manera esencialmente vertical, sumergida, larga, por ejemplo dos electrodos transmisores separados verticalmente 1108 dispuestos uno sobre otro, también denominados en lo sucesivo cable transmisor, el cual se conecta a una fuente de alimentación por vía de cables, un electrodo transmisor que actúa como un ánodo y el otro como un cátodo y la antena transmisora que recibe impulsos cuadrados para la excitación de campos EM en los estratos y una antena receptora, orientada de manera esencialmente vertical, larga, sumergida, también denominada en lo sucesivo como cable receptor, por ejemplo dos electrodos receptores separados verticalmente dispuestos uno sobre otro, para las mediciones del receptor de diferencias potenciales en un componente vertical del campo eléctrico. La intensidad de campo del transmisor será proporcionada por la amplitud del impulso de corriente (amperio) y la separación entre los electrodos de transmisión. En una sección horizontalmente uniforme tal como una fuente solo se excitarán los campos EM en el modo TM. Los modos TM que son insensibles a capas resistivas delgadas en secciones están completamente ausentes y no reducirán un nivel de señal apropiado. En segundo lugar, el cable transmisor se suministra con corriente de impulsos como se muestra en la Figura 8, curva 81. Se debe observar que una señal real (curva 82) se desvía de la forma ideal descrita por la curva 81 debido a la influencia de limitaciones técnicas del sistema real. Las mediciones de respuesta son exhibidas por el cable receptor en el dominio temporal después de que la corriente en el transmisor ha sido desactivada. Este tipo de ordenamiento proporcionará mediciones del' campo EM únicamente, inducido en los estratos por las corrientes decrecientes del fondo cuando la corriente del transmisor está ausente, es decir solo una señal aceptable no enmascarada por un campo primario. En tercer lugar, la distancia R (desfase) entre el transmisor y el receptor se selecciona para que sea menor que la profundidad del sondeo, es decir, cuando la condición 0 = R =(tpa (t) /µ0) 1/2 tiene validez. Esta distancia, conocida como la "zona de inducción", mejora considerablemente las características del método, ya que hace posible medir la función de transferencia con distancias pequeñas donde la señal es suficientemente fuerte para proporcionar una relación aceptable de señal/ruido. Por simplicidad, el método y el aparato de acuerdo con la invención se denominan "TEMP-VEL" (Búsqueda Marina Electromagnética Transitoria con Líneas Eléctricas Verticales) . La Figura 9 (la cual muestra la resistividad aparente) y la Figura 10 (la cual muestra el voltaje) ilustran la resolución del método TEMP-VEL con respecto al modelo de referencia determinado anteriormente y que no contiene una capa de hidrocarburos resistiva (curvas 96 en las figuras) . Se han llevado a cabo cálculos para varias prof ndidades de la capa de hidrocarburos resistiva: 1, 2, 3, 4, 5 y oo km - curvas 91, 92, 93, 94, 95 y 96, respectivamente. El desfase para todas las curvas es 500 m. El voltaje en la Figura 10 ha sido normalizado en ambas longitudes de cable, para tener validez para una longitud de 1 m y un valor de corriente de 1A. Como se puede observar, la posición de la ramificación izquierda 90 de las curvas se determina por el espesor y la resistividad del agua de mar, así como también por la longitud y geometría del cable de alimentación. El objetivo se resuelve aún a una profundidad de 5000 m. El reto es cómo ordenar las mediciones de señales, ya que la señal puede ser débil en situaciones donde el objetivo está localizado a una gran profundidad y tiene una resistividad insuficiente. La configuración de TEMP-VEL exhibe cuatro parámetros para mejorar la amplitud de señal, longitud de la línea transmisora, amplitud de corriente del transmisor, longitud de la línea receptora y valor de desfase. En situaciones reales, una manipulación de estos parámetros proporcionará el valor de señal en el intervalo de cientos de nanovoltios a decenas de microvoltios . La respuesta medida entonces se convierte en resistividad en relación con la profundidad a través de varios métodos los cuales se describirán posteriormente.

El método TEMP-VEL descrito en la sección previa se realiza a través del aparato TEMP-VEL. La Figura 11 muestra una sección transversal esquemática a través del agua de mar 1102. Los números de referencia 1101 y 1103 indican una superficie del mar y un lecho marino. Una embarcación 1104 está provista con una fuente de campos electromagnéticos 1113, también denominada un transmisor. Uno o más receptores 1109 están dispuestos a distancia (s) definida (s) de la embarcación 1104. Durante un período de medición, la embarcación 1104 y los receptor/receptores 1109 son estacionarios durante el tiempo que toma recolectar los datos a la calidad que proporciona la relación requerida de señal/ruido. Después de verificar que la calidad de los datos es adecuada para el procesamiento adicional, la embarcación 1104 cambia su posición con todos los conjuntos de receptores 1109. Este es el método de sondeo primario. Ocasionalmente, cuando se realiza un sondeo siguiendo perfiles y no existe la necesidad de acumular datos (si la profundidad de la capa de hidrocarburos es suficientemente pequeña) , este método se puede cambiar a un movimiento constante lento de la embarcación 1104 con el transmisor 1113 y los receptores remolcados detrás 1109. La embarcación 1104 está provista con una antena 1105 para la comunicación así como también una unidad de suministro de energía, también denominada generador 121 (véase la Figura 12) . La corriente intensa es generada por la unidad de suministro de energía 121 y pasada a través de los cables 1107 y los electrodos transmisores 1108a, 1108b los cuales están dispuestos a diferentes profundidades en el mar 1102 y forman una antena transmisora 1108. El momento de energía Pz de un transmisor 1113 es igual a LTr x I, donde LTr es la distancia vertical entre los electrodos transmisores 1108a, 1108b e I es el amperaje. Mientras mayor sea Pz será mejor, ya que este momento es de gran importancia para el valor de señal registrado. La misma condición tiene validez para los receptores 1109. El componente vertical de los campos electromagnéticos inducidos en los estratos por una corriente en el transmisor 1113 es medido por una o más antenas receptoras esencialmente verticales 1111, cada una de las cuales está constituida de por lo menos un par de electrodos receptores lilla, 1111b conectados al receptor 1109 por cables 1110 y donde la distancia vertical entre los electrodos receptores lilla, 1111b es igual a LRc . El valor de una señal recibida Vz es igual a LRc x Ez, donde Ez es igual al componente eléctrico de la señal recibida en la dirección z. El voltaje de la señal medida es proporcional a L4 si tanto la línea transmisora como la línea receptora tienen la misma longitud L igual a la profundidad del mar.

De esta manera, las condiciones generales para el sistema TEMP-VEL son sumamente favorables cuando la profundidad del yacimiento es grande y LTr Y LRC exhiben una longitud de 500-1000 m y el amperaje I = 1-5 kA. Se proporcionan unidades acústicas en los electrodos 1108a, 1108b, lilla, 1111b para la determinación exacta de la posición de los electrodos 1108a, 1108b, lilla, 1111b y también los sensores de presión (no mostrados) . Obviamente, no es posible instalar los electrodos transmisores 1108a, 1108b y lilla, 1111b, respectivamente, en absoluto verticalmente uno sobre otro. Además, la embarcación 1104 se mueve ligeramente durante las mediciones debido al viento y las corrientes. Las posiciones reales de los electrodos trasmisores 1108a, 1108b se registran y los datos correctivos requeridos se calculan y se toman en cuenta en el procesamiento e interpretación de datos. Los datos de los sensores de presión se utilizan para reducir el ruido EM causado por olas sobre la superficie del mar. La comunicación entre la embarcación 1104 y todos los receptores 1109 toma lugar por vía de las antenas 1105, 1112 y las unidades de comunicación descritas posteriormente . La Figura 12 muestra un diagrama de bloques del transmisor 1113. Un generador de energía poderoso 121 genera una corriente alternativa la cual es convertida por un generador de impulsos 122 en series de impulsos cuadrados de corriente como aquel dibujado en la Figura 8. La duración de las etapas de activación y desactivación de los impulsos cubre el intervalo de 0.01-100 segundos. En la práctica, las series de impulsos son formuladas por el controlador 123 de una manera que suprime el ruido. La incoherencia entre los impulsos y el ruido se determina en el estado de espera cuando la corriente del transmisor se desactiva. Un controlador del transmisor 123 controla el generador de energía 121, el generador de impulsos 122, el proceso para suministrar energía a los electrodos transmisores 1108a, 1108b, la calibración del sistema, el proceso de adquisición de datos, el control en tiempo real del sistema completo, etcétera. Los cables 1107 se terminan en los electrodos transmisores 1108a, 1108b, los cuales tienen la capacidad de transferir eficientemente los impulsos de corriente al agua de mar y permanecen en una posición estable sumergidos en el agua 1102. El ordenamiento principal para los sondeos TEMP- VEL en un "registro estacionario" , la embarcación 1104 y los receptores 1109 son estacionarios durante el tiempo requerido para proporcionar la calidad necesaria de los datos de medición. El bloque de comunicación 124 se encarga de los procesos de comunicación entre el transmisor 1113 y todos los receptores 1109 por vía de una antena 1105 y participa en el proceso de adquisición de datos por todo el sondeo . La calibración del sistema se realiza periódicamente durante el proceso de registro. De cuando en cuando, el operador determinará, en base a la verificación de datos, la ramificación izquierda de la curva de resistividad aparente 90 (con un tiempo de retraso pequeño) , entonces comparará esto con la respuesta calculada teóricamente para una geometría de configuración real de TEMP-VEL y la conductividad del agua de mar y lo comparará con el valor real de la conductividad del agua de mar determinada en las condiciones reales en consideración a la temperatura, salinidad y presión. La Figura 13 muestra un diagrama de bloques del receptor 1109 en la Figura 1. El campo eléctrico inducido se mide por medio de la antena receptora formada por los cables receptores 1110 que terminan en los electrodos receptores no polarizados lilla, 1111b. Después de la amplificación a través de un amplificador de bajo ruido 132, la señal es digitalizada a través de un convertidor análogo/digital (ADC) 133 y transferida a través de una unidad de control receptora 134, un bloque de comunicación 136 y la antena 1112 a la embarcación 1104 para el procesamiento completo y análisis subsecuente. La unidad de control receptora 134 cambia el ordenamiento de adquisición de datos de acuerdo con instrucciones de la embarcación 1104, la cual aloja el centro primario para el sondeo. Las señales también se pueden transferir a un centro de control basado en tierra donde se pueden tomar estas decisiones . La estrategia del trabajo de campo se ha desarrollado en base a información acerca del área que es sondeada, recibida de datos geológicos y geofísicos. El modelaje ID, 2D, 2½D o 3D de la situación electromagnética se produce y las señales esperadas del sistema TEMP-VEL se evalúan. Tanto el ordenamiento óptimo para la instalación del sistema como el ordenamiento de medición se planean en base a estas señales y la resolución requerida en las direcciones vertical y horizontal. Uno de los posibles ordenamientos de sondeo se muestra en la Figura 14. El área de sondeo completa se divide en subáreas . La embarcación 1104 que lleva el transmisor 1113 se estaciona en el centro de cada subárea. Los conjuntos de receptores 1109 se despliegan alrededor de la embarcación 1004 a la distancia que satisface el requerimiento de zona de inducción. Además, una red de estaciones magnetotelúricas autónomas 141 se despliega en el área. Estas estaciones 141 se utilizan para reducir cualquier ruido producido por variaciones geomagnéticas . La duración de las mediciones en cada subárea es determinada por muchos factores, que incluyen las características de la sección, amperaje, profundidad del océano, longitud de las antenas transmisoras y receptoras 1108, 1111, ruido, etcétera. La acumulación sincrónica o asincrónica de datos se lleva a cabo durante estas mediciones. Después de verificar la calidad de los datos, la embarcación 1104 y todos los conjuntos de receptores 1109 se colocan en una nueva ubicación. Después del preprocesamiento y el análisis, los datos recolectados ya sea se convierten en perfiles de voltaje o para la resistividad aparente vs . tiempo o profundidad en la categoría de secciones de gradientes o se invierten en resistividad vs . profundidad en la categoría de estructuras estratificadas. En aquellos casos donde las influencias sobre la estructura del campo electromagnético de las faltas de homogeneidad lateral no son sustanciales, la inversión se realiza en modelos en la categoría ID. En otras instancias, la inversión e interpretación de los datos se realiza en modelos en la categoría 2D, 2½D o 3D.

Bibliografía Patentes Norteamericanas No. de Publicación Publicada Solicitante 4 644 892 10/1985 Kaufman y colaboradores 4 617 518 10/1986 Srnka 5 563 513 10/1996 Tasei 6 320 386 11/2001 Balashov y colaboradores 0 052 685 Al 03/2003 Ellingsrud y colaboradores 0 048 105 Al 03/2003 Ellingsrud y colaboradores 6 628 119 Bl 10/2003 Eidesmo y colaboradores Otras solicitudes de patentes No. de Publicación Publicada Solicitante WO 01/57555 Al 09/2001 Ellingsrud y colaboradores WO 02/14906 Al 02/2002 Ellingsrud y colaboradores WO 03/025803 Al 03/2003 Srnka y colaboradores WO 03/034096 Al 04/2003 Sinha y colaboradores WO 03/048812 Al 06/2003 MacGregor y colaboradores Otras publicaciones Amundsen H.E.F., Fanavoll S., Loseth L., Simonsen I . , Skogen E.; 2003: Svanen Sea Bed Logging (SBL) Survey Report Amundsen H.E.F., Johansen S. R0sten T.; 2004: A Sea Bed Logging (SBL) calibration survey over the Troll Gas Field. 66th EAGE Conference & Exhibition, París, Francia, 6-10 de Junio de 2004. Chave A.D. y Cox C.S.; 1982: Controlled Electromagnetic Sources for Measuring Electrical conductivity Beneath the Oceans 1. Forward Problem and Model Study. Journal of geophysical Research, 87, B7 , páginas 5327-5338. Chave A.D., Constable S.C, Edwards R.N.; 1991: Electrical Exploration Methods for the Seafloor. Capítulo 12.

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Claims (17)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para un sondeo electromagnético de objetos de destino eléctricamente resistivos que contienen potencialmente hidrocarburos, caracterizado porque el método comprende: - determinar características eléctricas de un estrato que es sondeado por medio del uso del modo TM de por lo menos una fuente de campos electromagnéticos (1113) y registrar la respuesta TM; como - los impulsos intermitentes de corriente de la fuente (81, 82) con una terminación definida marcadamente se generan en por lo menos la fuente de campos electromagnéticos (1113) ; - los impulsos intermitentes de corriente de la fuente (81, 82) son transferidos a una antena transmisora, esencialmente vertical, sumergida (1108) y transmitidos dentro de los estratos, - las respuestas medias son interceptadas por lo menos por un receptor (1109) desplegado en la zona de inducción y provisto con por lo menos una antena receptora, esencialmente vertical, sumergida (1111) , en el tiempo entre los impulsos de corriente consecutivos; - las mediciones de la respuesta de los estratos en la zona de inducción, es decir en un área donde la distancia horizontal entre por lo menos una antena transmisora (1108) y por lo menos un receptor (1109) es igual a R y R = ( tpa (t) /µa) 1 2 , donde t es el tiempo de retraso contado desde el instante después de que la fuente de campos electromagnéticos (1113) ha sido desactivada, µ0 = 4p10~ H/m y pa(t) es la resistividad aparente de un substrato en el periodo t; como - por lo menos la fuente de campos electromagnéticos (1113) y por lo menos un receptor (1109) se sumergen en un cuerpo de agua (1102) .
2. 2. Un método para un sondeo electromagnético de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los impulsos de corriente (81, 82) sucedidos el uno al otro en una secuencia especial la cual es incoherente con un ruido de señal presente y las respuestas medidas por lo menos por un receptor (1109) se apilan para proporcionar una relación de señal/ruido la cual es suficiente para la detección del objetivo.
3. 3. Un método para un sondeo electromagnético de conformidad con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque una supresión adicional de ruido de señal se logra al procesar datos geomagnéticos codificados en el tiempo y datos de impulsos de la fuente codificados en el tiempo (81, 82) .
4. 4. Un método para un sondeo electromagnético de conformidad con las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque una supresión adicional de ruido de señal se logra al procesar registros de presión de agua codificados en el tiempo, los cuales se recolectan en la proximidad inmediata de la antena receptora (1111) de por lo menos un receptor (1109) y se comparan con los impulsos de la fuente codificados en el tiempo (81, 82) .
5. 5. Un método para un sondeo electromagnético de conformidad con las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque una decisión para continuar las mediciones, cambiar el modo de operación, cambiar los sitios de medición o recuperar uno o más de los medios de generación de señales (141, 1108a, 1108b, 1109, lilla, 1111b, 1113) se toma después de una evaluación y/o interpretación completa o parcial de los datos adquiridos.
6. 6. Un método para un sondeo electromagnético de conformidad con las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque por lo menos algunos de los datos recolectados se transfieren a un procesador central y se analizan en tiempo real.
7. 7. Un método para un sondeo electromagnético de conformidad con las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque por lo menos la fuente de campos electromagnéticos (1113) y por lo menos un receptor (1109) son estacionarios durante un intervalo de registro y entonces se reasignan a otra posición en el área de sondeo para repetir el método de conformidad con la reivindicación 1.
8. 8. Un método para un sondeo electromagnético de conformidad con las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque por lo menos la fuente de campos electromagnéticos (1113) y por lo menos el receptor (1109) están en movimiento constante en el área de sondeo durante el registro .
9. 9. Un método para un sondeo electromagnético de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dos o más receptores (1109) registran el componente vertical del campo electromagnético inducido por una misma fuente de campos electromagnéticos (1113), simultáneamente y en diferentes ubicaciones dentro de la zona de inducción.
10. 10. Un método para formar imágenes de estratos ID, 2D, 2½D y 3D, caracterizado porque el método comprende el paso que consiste en combinar la resistividad aparente con el corte transversal de profundidad aparente calculado para todos los sitios de registro en base al campo eléctrico vertical medido de la zona inducida, excitado por una fuente de campos electromagnéticos verticales (1113) por medio del uso de una respuesta retardada en un medio espacio homogéneo para la antena transmisora (1108) de la fuente de campos electromagnéticos verticales (1113) .
11. 11. Un aparato para un sondeo electromagnético de objetivos eléctricamente resistivos que contienen potencialmente hidrocarburos, caracterizado porque comprende: - una antena transmisora, esencialmente vertical, sumergida (1108) que actúa como una fuente (1113) de un modo TM de un campo electromagnético; - una fuente de energía (121) dispuesta para suministrar energía eléctrica y un generador de impulsos controlable (CSEM) (122) dispuesto para suministrar series de impulsos cuadrados intermitentes (81, 82) con una duración de 0.01-100 segundos, una amplitud de 0.1-10000 A y una terminación definida marcadamente a los electrodos transmisores (1108a, 1108b) de la fuente de campos electromagnéticos (1113) ; -por lo menos un receptor (1109) desplegado en la zona de inducción y provisto con por lo menos una antena receptora, esencialmente vertical, sumergida (1111) , el receptor 1109 está dispuesto para registrar el campo electromagnético vertical durante intervalos entre los impulsos intermitentes de corriente (81, 82) .
12. 12. Un aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la antena transmisora esencialmente vertical (1108) del transmisor (1113) está dispuesta para registrar el campo electromagnético vertical durante intervalos entre los impulsos intermitentes de corriente (81, 82) .
13. 13. Un aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los sensores acústicos se proporcionan en la proximidad inmediata de porciones de extremo superior e inferior (lilla, 1111b) de la antena receptora (1111) .
14. 14. Un aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los sensores de presión se proporcionan en la proximidad inmediata de porciones de extremo superior e inferior (lilla, 1111b) de la antena receptora (1111) .
15. 15. Un aparato de conformidad con las reivindicaciones 11-14, caracterizado porque por lo menos la fuente de campos electromagnéticos (1113) del aparato y por lo menos un receptor (1109) están dispuestos para moverse bajo control o de manera autónoma durante o entre las mediciones, las mediciones se realizan de manera continua o secuencial.
16. 16. Un aparato de conformidad con las reivindicaciones 11-15, caracterizado porque la fuente de campos electromagnéticos (1113) y/o por lo menos un receptor (1109) están provistos con medios (1105, 1112) de la transferencia en tiempo real de por lo menos una selección de los datos recolectados a un procesador central .
17. 17. Un aparato de conformidad con las reivindicaciones 11-16, caracterizado porque los sensores adicionales (141) para medir el campo eléctrico de tres componentes y/o el campo magnético de tres componentes en variaciones geomagnéticas están dispuestos en una o más ubicaciones sobre el lecho marino (1103) .