MX2011008291A

MX2011008291A - Obtencion de datos sismicos con inclinacion corregida en un modulo de sensores sismicos de multiples ejes.

Info

Publication number: MX2011008291A
Application number: MX2011008291A
Authority: MX
Inventors: Nicolas Goujon
Original assignee: Geco Technology Bv
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2011-10-19
Also published as: CN102308230A; WO2010091108A2; CA2751614C; EP2394186A2; US8199611B2; RU2519513C2; EP2394186A4; WO2010091108A3; CA2751614A1; US20100195438A1; RU2011136728A; CN102308230B

Abstract

Un módulo de sensores sísmicos incluye elementos de detección configurados en una pluralidad de ejes para detectar señales sísmicas en una pluralidad de direcciones respectivas, y un procesador para recibir datos provenientes de los elementos de detección y para determinar las inclinaciones de los ejes con respecto a una orientación particular. Las inclinaciones determinadas se utilizan para combinar los datos recibidos provenientes de los elementos de detección para derivar datos sísmicos con inclinación corregida para la orientación particular.

Description

"OBTENCIÓN DE DATOS SÍSMICOS CON INCLINACIÓN CORREGIDA EN UN MÓDULO DE SENSORES SÍSMICOS DE MÚLTIPLES EJES" Campo de la Invención La invención se refiere en términos generales a la obtención de datos sísmicos con inclinación corregida en un módulo de sensores sísmicos que tiene una pluralidad de elementos de detección configurados en múltiples ejes.

Antecedentes de la Invención Se utilizan estudios sísmicos para identificar elementos subterráneos, tales como yacimientos de hidrocarburos, acuíferos de agua dulce, yacimientos de inyección de gas, etc. Al realizar los estudios sísmicos, las fuentes sísmicas se colocan en diversas posiciones sobre una superficie terrestre o el fondo del mar, activadas las fuentes sísmicas para generar ondas sísmicas dirigidas hacia la estructura subterránea. Los ejemplos de fuentes sísmicas incluyen explosivos, martillos neumáticos, u otras fuentes que generen ondas sísmicas. En una operación de estudio sísmico marino, las fuentes sísmicas pueden desplazarse a través del agua.

Las ondas sísmicas generadas por una fuente sísmica se desplazan hacia la estructura subterránea, con una porción de las ondas sísmicas reflejadas de regreso hacia la superficie para ser recibidas por los sensores sísmicos (por ejemplo, geófonos, hidrófonos, etc.). Estos sensores sísmicos producen señales que representan las ondas sísmicas detectadas. Las señales provenientes de sensores sísmicos se procesan para generar información sobre el contenido y característica de la estructura subterránea.

Para la adquisición terrestre de datos sísmicos, los sensores sísmicos se implantan dentro de la tierra. Típicamente, las señales sísmicas que se desplazan en la dirección vertical son de interés en la caracterización de elementos de una estructura subterránea. Dado que la configuración de adquisición terrestre de datos s ísmicos típicamente incluye un número relativamente grande de sensores sísmicos, generalmente imprácticos para intentar implantar sensores sísmicos en una orientación perfectamente vertical.

Si un sensor sísmico , tal como un geófono, se inclina respecto a la orientación vertical, entonces una señal sísmica vertical (también denominada "onda de compresión" u "onda P") se registraría con amplitud atenuada. Además, las señales sísmicas en orientaciones horizontales (denominadas también "ondas de corte" u "ondas S") se filtrarán dentro de la onda de compresión, donde la filtración de las señales sísmicas en la onda de compresión se considera ruido. Dado que las inclinaciones de los sensores sísmicos en la configuración de adquisición terrestre de datos sísmicos son desconocidas y pueden diferir aleatoriamente, el ruido será incoherente de sensor sísmico a sensor sísmico, lo cual dificulta la corrección para el ruido al realizar la filtración.

Breve Descripción de la Invención En general, de acuerdo con una modalidad, un módulo de sensores sísmicos incluye elementos de detección configurados en una pluralidad de ejes para detectar señales sísmicas en una pluralidad de direcciones respectivas. El módulo de sensores sísmicos incluye también un procesador para recibir datos provenientes de los elementos de detección y para determinar inclinaciones de los ejes con respecto a una orientación particular. El procesador sirve además para utilizar las inclinaciones determinadas a fin de combinar los datos recibidos provenientes de los elementos de detección para obtener los datos sísmicos con inclinación corregida para la orientación particular.

Breve Descripción de las Figuras Otras características o características alternativas se volverán aparentes a partir de la siguiente descripción, dibujos y reivindicaciones.

La Figura 1 ilustra una configuración de estudios a manera de ejemplo que incluye módulos de sensores sísmicos de acuerdo con algunas modalidades.

Las Figuras 2-3 ilustran una implementación a manera de ejemplo de módulos de sensores sísmicos.

La Figura 4 es un diagrama esquemático de un módulo de sensores sísmicos de acuerdo con una modalidad.

La Figura 5 es un diagrama de flujo de un proceso para obtener datos sísmicos con inclinación corregida en el módulo de sensores sísmicos de la Figura 4, de' acuerdo con una modalidad.

Descripción Deta l lada de la Invenci ón En la siguiente descripción, se revelan numerosos detalles para proporcionar una comprensión de la presente invención. Sin embargo, el experto en la materia comprenderá que la presente invención puede llevarse a la práctica sin estos detalles y que son posibles numerosas variaciones o modificaciones derivadas de las modalidades descritas .

La Figura 1 ilustra una configuración de estudios a manera de ejemplo (evaluación) que incluye un arreglo de módulos de señores sísmicos 1 02. De acuerdo con algunas modalidades, los módulos de sensores sísmicos son módulos de sensores sísmicos de múltiples ejes cada uno de los cuales incluye un procesador para realizar la corrección de inclinación a fin de obtener datos sísmicos a lo largo de una orientación vertical (dirección vertical) y para eliminar o reducir el ruido debido a la filtración de señales sísmicas que propagan a lo largo de orientaciones horizontales en la señal sísmica vertical . Más generalmente, el procesador es capaz de obtener datos sísmicos a lo largo de una orientación objetivo (la cual puede ser una orientación vertical, orientación horizontal, o cualquier otra orientación) , y el procesador es capaz de eliminar o reducir el ruido debido a la filtración de señales sísmicas que se propagan a lo largo de otras orientaciones hacia la señal sísmica que se propaga en la orientación objetivo.

Los módulos de sensores sísmicos 102 se conectan por enlaces de comunicaciones 104, los cuales pueden tener forma de cables eléctricos, por ejemplo) a los respectivos enrutadores 106 y 108 (también denominados "concentradores"). Un "concentrador" se refiere a un módulo de comunicaciones que enruta los datos entre nodos de un sistema de adquisición de datos de estudio.

Alternativamente, en lugar de realizar comunicaciones alámbricas a través de cables eléctricos, los módulos de sensores sísmicos 102 pueden realizar comunicaciones inalámbricas con los concentradores respectivos.

Los concentradores 108 se conectan por enlaces de comunicaciones 110. Los datos sísmicos adquiridos por los módulos de sensores sísmicos 102 se comunican a través de los concentradores 106, 108 a una estación de registro central 112 (por ejemplo, una camioneta de registro). La estación de registro 112 incluye un subsistema de almacenamiento para almacenar los datos sísmicos recibidos provenientes de los módulos de sensores sísmicos 102. La estación de registro 112 también es responsable de la administración de los módulos de sensores sísmicos y concentradores, así como también de la red en general.

Se proporcionan una o más fuentes sísmicas 114, donde las fuentes sísmicas 114 pueden activarse para propagar señales sísmicas hacia una estructura subterránea de bajo de la tierra sobre la cual se despliega la configuración de módulos de sensores sísmic'os 102. Las ondas sísmicas se reflejan desde la estructura subterránea, recibidas las ondas sísmicas reflejadas por los módulos de sensor de estudio en la evaluación del estudio.

La Figura 2 ilustra tres módulos de sensores sísmicos 102A, 102B, 102C que se han implantado en la tierra 200. Cada módulo de sensores sísmicos 102A, 102B, o 102C incluye un miembro de implantación respectivo (por ejemplo, ancla) 202A, 202B, o 202C que tiene una punta para permitir una fácil implantación. El módulo de sensores sísmicos 102B se ha implantado la tierra 200 para tener una orientación prácticamente vertical (dirección vertical) de manera tal que el módulo de sensores sísmicos 102B no se encuentra inclinado respecto a la orientación vertical (el eje Z del módulo de sensores 102B esta paralelo a la orientación vertical). También se muestran los ejes X y V, los cuales son los ejes horizontales que son ortogonales uno a otro y ortogonales al eje Z.

El módulo de sensores sísmicos 102C se ha implantado para tener una ligera inclinación de manera tal que elegir Z se encuentra en un ángulo ß con respecto a la orientación vertical. El módulo de sensores sísmicos 102A tiene una inclinación mucho mayor con respecto a la orientación vertical; de hecho, el módulo de sensores sísmicos 102A se ha implantado ¡napropiadamente para yacer sobre su costado de manera tal que el eje Z sea mayor que 90° de desplazamiento con respecto a la orientación vertical.

Como se representa adicionalmente en la Figura 2, cada uno de los módulos de sensores sísmicos 102A, 102B, y 102C incluye un procesador respectivo 210A, 210B y 210C. Cada procesador 210A, 210B, o 210C es capaz de realizar la corrección de inclinación de acuerdo con algunas modalidades a fin de corregir la inclinación del módulo de sensores sísmicos respectivos de la orientación vertical. Después de la corrección de inclinación, los ejes Z, X, y V se orientan apropiadamente, como se observa en la Figura 3. Más específicamente, en la Figura 3, el eje Z de cada uno de los módulos de sensores sísmicos 210A, 210B, y 210C generalmente se encuentra paralelo a la orientación vertical. Como resultado, los datos sísmicos a lo largo del eje Z tienen una inclinación corregida con respecto a la orientación vertical.

La Figura 4 ilustra un módulo de sensores sísmicos 102 de acuerdo con una modalidad. El módulo de sensores sísmicos 102 tiene un alojamiento 302 que tiene una cámara interior 303 en la cual puede proporcionarse diversos componentes. Los componentes incluyen elementos de detección sísmicos 304, 306, y 308 a lo largo de los ejes Z, X, y Y, respectivamente. En una modalidad, los elementos de detección sísmicos 304, 306, 308 pueden ser acelerómetros.

Los elementos de detección sísmicos 304, 306, y 308 se conectan eléctricamente a un procesador 210 en el módulo de sensores sísmicos 102. El "procesador" puede referirse a un componente de procesamiento individual o a múltiples componentes de procesamiento para realizar tareas de procesamiento predefinidas. El(los) componente(s) de procesamiento puede(n) incluir componente(s) de circuito integrado de aplicación específica (ASIC - application-specific integrated circuit) o procesador(es) de señales digitales, como ejemplos. El(los) componente(s) de procesamiento puede(n) programarse por firmware o software para realizar tales tareas. El "procesador" también puede incluir circuitería de filtración, circuitería de conversión de análogo a digital, y demás (las cuales pueden ser parte de o permanecer externas a la circuitería del procesamiento).

El procesador 210 se conecta a un dispositivo de almacenamiento 212, en el cual pueden almacenarse los datos sísmicos con inclinación corregida 214 calculados por el procesador 210. El módulo de sensores sísmicos 102 también incluye un módulo de telemetría 216, el cual puede enviar datos sísmicos con inclinación corregida a través del enlace de comunicaciones 104 (el cual puede ser un enlace alámbrico o inalámbrico). De acuerdo con algunas modalidades, en lugar de enviar los datos sísmicos con inclinación corregida en los tres ejes, sólo se envían los datos sísmicos con inclinación corregida a lo largo de un solo eje (por ejemplo, el eje Z). Como resultado, se conserva el ancho de banda del enlace de comunicaciones, dada que se reduce la cantidad de datos sísmicos que tiene que enviarse. En una implementación, el módulo de telemetría 216 envía los datos sísmicos con inclinación corregida del eje Z en un canal de telemetría individual, en lugar de múltiples canales de telemetría a fin de comunicar datos sísmicos para los tres ejes. La frase "canal de telemetría" se refiere a una porción del ancho de banda del enlace de comunicaciones, el cual puede ser una fracción de tiempo, una de las múltiples frecuencias en particular, y así sucesivamente.

Haciendo referencia adicional a la Figura 5, los elementos de detección sísmicos 304, 306, y 308 (por ejemplo, acelerómetros) registran (en 502) señales sísmicas (señales de movimiento de partículas) en los tres ejes respectivos Z, X, y Y. También, cada elemento de detección sísmico 304, 306, y 308 registra el componente del campo de gravedad a lo largo del eje respectivo Z, X, o Y. El componente del campo de gravedad registrado por cada elemento de detección sísmico es el componente de CC. En una implementación alternativa, los elementos de detección sísmicos 304, 306, y 308 pueden implementarse con un geófono de bobina móvil de tres componentes (3C).

El procesador 210 determina (en 504) las inclinaciones de los elementos de detección sísmicos 304, 306 y 308. La inclinación de cada elemento de detección sísmico se determina al extraer el componente de CC (expresado en términos de g o gravedad) de la señal registrada proveniente del elemento de detección sísmico. El componente de CC puede extraerse al obtener un promedio de la señal registrada en el transcurso del tiempo, o al filtrar los componentes de alta frecuencia de la señal registrada (utilizando el filtro de paso bajo). El arco coseno del componente de CC proporciona la inclinación de cada eje (Z, X, o V) con respecto a la orientación vertical. Alternativamente, si los elementos de detección sísmicos 304, 306 y 308 se implementan con un geófono de bobina móvil 3C, entonces pueden utilizarse inclinómetros para medir las inclinaciones de los elementos.

Si los elementos de detección sísmicos 304, 306 y 308 se configuran para ser exactamente ortogonales uno con otro, después las inclinaciones de los elementos de detección sísmicos 304, 306 y 308 con respecto a la orientación vertical tendrán el mismo valor. Sin embargo, debido a la tolerancia de fabricación, los elementos de detección sísmicos 304, 306 y 308 pueden no ser exactamente ortogonales unos a otros, de manera tal que las inclinaciones puede ser ligeramente diferentes.

Una vez que se conocen las inclinaciones de los elementos de detección sísmicos 304, 306 y 308, el procesador 210 gira (en 506) los datos sísmicos registrados por los elementos de detección sísmicos 304, 306 y 308 hacia la orientación vertical y hacia las dos orientaciones horizontales ortogonales, respectivamente. Girar los datos sísmicos implica extrapolar los datos sísmicos registrados (inclinados) hacia la orientación vertical u horizontal, así como también a eliminar cualquier ruido ocasionado por la filtración de una señal sísmica a lo largo de una primera orientación (por ejemplo, orientación vertical) de las señales sísmicas en otras orientaciones (por ejemplo, orientaciones horizontales).

Después, los datos sísmicos con inclinación corregida vertical se envían únicamente (en 508) por el módulo de sensores sísmicos 102. Al enviar los datos sísmicos con inclinación corregida vertical y no los datos sísmicos horizontales, se conserva el ancho de banda del enlace de comunicaciones. En modalidades alternativas, en lugar de enviar solo los datos sísmicos verticales, pueden enviarse en su lugar los datos sísmicos con inclinación corregida horizontal. De hecho, el módulo de sensores sísmicos 102 puede programarse selectivamente o recibir instrucciones por la estación de registro 112 (tal como en respuesta a un comando por ün operador humano) a fin de enviar datos sísmicos con inclinación corregida a lo largo de una orientación particular. También, el operador puede seleccionar que se envíen los datos sísmicos con inclinación no corregida a lo largo de una o más orientaciones, lo cual puede ser útil para pruebas, solución de problemas, o propósitos de control de calidad. Aún como otra alternativa, pueden enviarse diferentes orientaciones de señal desde diferentes módulos de sensores, en diferente espaciamiento espacial. Por ejemplo, puede seleccionarse dirección vertical para todos los módulos de sensores, y la(s) dirección(es) vertical(es) puede(n) seleccionarse únicamente para un subconjunto de estos módulos de sensores.

En una implementación diferente, pueden aplicarse técnicas de acuerdo con algunas modalidades en una configuración de adquisición de datos sísmicos que utiliza sólo fuentes sísmicas de onda de corte (por ejemplo, vibradores acústicos de onda de corte). Como resultado, un módulo de sensores sísmicos registrara sólo las orientaciones horizontales de X y Y. Si el módulo de sensores sísmicos incluye además una brújula o magnetómetro, entonces las señales sísmicas X y Y pueden girar para representar las Inclinaciones con respecto a cualquier azimut objetivo (por ejemplo, dirección fuente-receptor o perpendicular a la dirección fuente-receptor, para obtener la energía radial o transversal proveniente de la onda de corte generada por la fuente sísmica de la onda de corte). Después del giro, sólo tienen que enviarse los datos sísmicos a lo largo de una dirección.

En el mismo estudio, las fuentes sísmicas de onda de compresión también pueden activarse, registrando el módulo de sensores sísmicos la señal sísmica a lo largo de la orientación vertical. En este caso, únicamente se transmitirían los datos sísmicos verticales por el módulo de sensores sísmicos para su registro en la estación de registro 112 (Figura 1).

Además de las tareas representadas gráficamente en la Figura 5, implementaciones alternativas también pueden realizar una calibración del módulo de sensores sísmicos entre las tareas 502 y 504. También, la filtración puede aplicarse entre las tareas 502 y 504, y/o entre 506 y 508, para filtrar el ruido tal como ruido de onda superficial, la cual es la porción de una señal de fuente sísmica producida por una fuente sísmica que se desplaza a lo largo de la tierra en lugar de desplazarse hacia la estructura subterránea.

Aunque la invención se ha descrito con respecto a un número limitado de modalidades, aquellos expertos en la materia, que tienen el beneficio de esta descripción, observarán numerosas modificaciones y variaciones a partir de las mismas. Se pretende que las reivindicaciones anexas cubran tales modificaciones y variaciones dentro del espíritu y alcance verdaderos de la invención.

Claims

REIVI ND ICAC IO NES

1 . U n módulo de sensores sísmicos, que comprende: elementos de detección configurados en una pluralidad de ejes para detectar señales sísmicas en una pluralidad de direcciones respectivas; y un procesador para: recibir datos provenientes de los elementos de detección ; determinar inclinaciones de los ejes con respecto a una orientación particular; utilizar las inclinaciones determinadas para combinar los datos recibidos provenientes de los elementos de detección a fin de obtener datos sísmicos con inclinación corregida para la orientación particular.

2. El módulo de sensores sísmicos según la reivindicación 1 , que comprende además un módulo de telemetría para enviar los datos sísmicos con inclinación corregida para la orientación particular en un solo canal de telemetría sin enviar datos sísmicos en otras direcciones.

3. El módulo de sensores sísmicos según la reivindicación 1 , donde la orientación particular comprende una orientación vertical.

4. El módulo de sensores sísmicos según la reivindicación 1 , donde el procesador combina los datos recibidos provenientes de los elementos de detección sísmicos al utilizar las inclinaciones determinadas para determinar un ruido filtrado en una señal sísmica a lo largo de la orientación particular debido a señales sísmicas que se propagan en otras orientaciones.

5. El módulo de sensores sísmicos según la reivindicación 4, donde la orientación particular es una orientación vertical, y las demás orientaciones son orientaciones horizontales.

6. El módulo de sensores sísmicos según la reivindicación 1 , donde los elementos de detección son acelerómetros.

7. El módulo de sensores sísmicos según la reivindicación 1 , donde los elementos de detección se configuran en tres ejes ortogonales.

8. El módulo de sensores sísmicos según la reivindicación 1 , donde el procesador sirve para extraer valores de CC de las señales sísmicas detectadas por los elementos de detección sísmicos a fin de determinar las inclinaciones.

9. Un método, que comprende: registrar señales sísmicas por elementos de detección sísmicos plurales configurados a lo largo de ejes plurales; enrutar las señales sísmicas registradas para representar la inclinación con respecto a una orientación objetivo; y enviar la señal sísmica enrutada a lo largo de la orientación objetivo a través de un enlace de comunicaciones sin enviar ninguna otra señal sísmica en otra orientación a través del enlace de comunicaciones.

10. El método según la reivindicación 9, donde enviar la señal sísm ica enrutada a lo largo de la orientación objetivo a través de un enlace de comunicaciones comprende enviar una señal sísmica vertical con inclinación corregida a través del enlace de comunicaciones.

1 1 . El método según la reivindicación 10, que comprende además eliminar el ruido proveniente de la señal sísmica vertical con inclinación corregida.

12. El método según la reivindicación 1 1 , donde eliminar el ruido proveniente de la señal sísmica vertical con inclinación corregida comprende eliminar el ruido ocasionado por la filtración de señales sísmicas horizontales en una señal sísmica a lo largo de una orientación vertical.

13. El método según la reivindicación 10, que comprende además determinar inclinaciones de los elementos de detección sísmicos con respecto a una orientación vertical, donde la rotación se basa en las inclinaciones determinadas .

14. El método según la reivindicación 1 3 , donde la determinación de las inclinaciones de los elementos de detección sísmicos con respecto a la orientación vertical comprende extraer componentes de CC de las señales sísmicas registradas.

15. El método según la reivindicación 8, donde el registro de las señales sísmicas por los elementos de detección sísmicos plurales comprende registrar las señales sísmicas por acelerómetros plurales .

16. El método según la reivindicación 8, donde girar las señales sísmicas registradas para representar la inclinación con respecto a una orientación objetivo comprende girar las señales sísmicas registradas para representar la inclinación con respecto a un azimut objetivo del módulo de sensores sísmicos.

17. Un sistema para realizar un estudio subterráneo, que comprende: una pluralidad de módulos de sensores sísmicos, donde al menos uno de los módulos de sensores sísmicos comprende: elementos de detección configurados en una pluralidad de ejes para detectar señales sísmicas en una pluralidad de direcciones respectivas; y un procesador para: recibir datos provenientes de los elementos de detección; determinar inclinaciones de los ejes con respecto a una orientación particular; utilizar las inclinaciones determinadas para combinar los datos recibidos provenientes de los elementos de detección a fin de obtener datos sísmicos con inclinación corregida para la orientación particular.

18. El sistema según la reivindicación 17, donde al menos un módulo de sensores sísmicos comprende además un módulo de telemetría para enviar los datos sísmicos con inclinación corregida para la orientación particular en un solo canal de telemetría sin enviar datos sísmicos en otras orientaciones.

19. El sistema según la reivindicación 17, donde la orientación particular comprende una orientación vertical.

20. El sistema según la reivindicación 17, donde el procesador combina los datos recibidos provenientes de los elementos de detección sísmicos al utilizar las inclinaciones determinadas para determinar un ruido filtrado en una señal sísmica a lo largo de la orientación particular debido a las señales sísmicas que se propagan en otras direcciones. RESU MEN Un módulo de sensores sísmicos incluye elementos de detección configurados en una pluralidad de ejes para detectar señales sísmicas en una pluralidad de direcciones respectivas, y un procesador para recibir datos provenientes de los elementos de detección y para determinar las inclinaciones de los ejes con respecto a una orientación particular. Las inclinaciones determinadas se utilizan para combinar los datos recibidos provenientes de los elementos de detección a fin de obtener datos sísmicos con inclinación corregida para la orientación particular.