BR102012013120A2

BR102012013120A2 - sistema e mÉtodo de pesquisa marinha utilizando fitas de sensor orientadas verticalmente

Info

Publication number: BR102012013120A2
Application number: BR102012013120A
Authority: BR
Inventors: Ruben D Martinez
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-06-25
Also published as: NO20120590A1; GB2491700A; NO342987B1; GB2491700B; GB201209173D0; US9086502B2; AU2012202715A1; AU2012202715B2; US20120314535A1

Abstract

SISTEMA E MÉTODO DE PESQUISA MARINHA UTILIZANDO FITAS DE SENSOR ORIENTADAS VERTICALMENTE. A PRESENTE INVENÇçO REFERE-SE ÀS PESQUISAS MARINHAS UTILIZANDO FITAS DE SENSOR ORIENTADAS VERTICALMENTE. PELO MENOS ALGUMAS MODALIDADES SçO DE FITAS DE SENSOR ORIENTADAS VERTICALMENTE ONDE CADA FITA DE SENSOR INCLUI: UM REVESTIMENTO EXTERIOR ALONGADO; UMA PLURALIDADE DE HIDROFONES ACOPLADOS AO REVESTIMENTO EXTERIOR, CADA HIDROFONE DA PLURALIDADE DE HIDROFONES LONGITUDINALMENTE ESPAÇADO AO LONGO DO REVESTIMENTO EXTERIOR; UMA PLURALIDADE DE DETECTORES DE MOVIMENTO DE TRÊS EIXOS, CADA DETECTOR DE MOVIMENTO DE TRÊS EIXOS DA PLURALIDADE DE DETECTORES DE MOVIMENTO DE TRÊS EIXOS LONGITUDINALMENTE ESPAÇADO AO LONGO DO REVESTIMENTO EXTERIOR; E UMA PLURALIDADE DE ELETRODOS ACOPLADOS AO REVESTIMENTO EXTERIOR, CADA ELETRODO DA PLURALIDADE DE ELETRODOS LONGITUDINALMENTE ESPAÇADO AO LONGO DO REVESTIMENTO EXTERIOR, E A PLURALIDADE DOS ELETRODOS ELETRICAMENTE EXPOSTOS POR FORA DO REVESTIMENTO EXTERIOR. OUTRAS MODALIDADES PODEM TAMBÉM INCLUIR UMA PLURALIDADE DE ELETRODOS EM CADA FITA DE SENSOR, OS ELETRODOS PARA MEDIR A ENERGIA ELETROMAGNÉTICA.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO DE PESQUISA MARINHA UTILIZANDO FITAS DE SENSOR ORIENTADAS VERTICALMENTE".

ANTECEDENTES

A presente invenção refere-se aos reservatórios subterrâneos de

hidrocarbonetos que são muitas vezes encontrados debaixo de corpos de água, tais como lagos ou oceanos. No caso dos campos de produção de hidrocarbonetos maduros, a superfície da água pode ser preenchida com equipamentos, tais como as plataformas de produção e as plataformas de 10 perfuração. Além disso, o fundo do oceano pode ser preenchido com equipamentos relacionados com a perfuração e com a produção, tais como a tubulação de produção, válvulas, linhas e âncoras.

A densidade relativa dos equipamentos relacionados com a produção e/ou perfuração torna difícil o desempenho de pesquisas marinhas 15 (por exemplo, sísmicas, eletromagnéticas) para medir o estado das reais causas das formações de produção de hidrocarboneto. Desta forma, monitoramentos permanentes ou semipermanentes dos campos de produção de hidrocarbonetos maduros que residem debaixo de corpos de água é difícil.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Para uma descrição detalhada das modalidades exemplificadas,

agora, será feita referência aos esquemas, em anexo, nos quais:

A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um sistema de pesquisa marinha em concordância com pelo menos algumas modalidades;

A figura 2 mostra uma vista superior de um sistema de sensor em concordância com pelo menos algumas modalidades;

A figura 3 mostra vistas superiores laterais de exemplos de configurações de fitas de sensor em concordância com pelo menos algumas modalidades;

A figura 4 mostra uma vista de corte transversal de fitas de sensor em concordância com pelo menos algumas modalidades; e

0008 A figura 5 mostra um método em concordância com pelo menos algumas modalidades. NOTAÇÃO E NOMENCLATURA

Certos termos são utilizados no decorrer da seguinte descrição e das reivindicações para referir-se aos componentes de sistema em particular. Como um especialista na técnica avaliará, empresas diferentes podem 5 referir-se a um componente por nomes diferentes. Este documento não pretende estabelecer uma distinção entre componentes que diferem no nome, mas não na função. Na discussão a seguir e nas reivindicações, os termos "incluindo" e "compreendendo" são usados de forma aberta e, desta forma, devem ser interpretados como significando "incluindo, mas não limitando 10 a...". Além disso, o termo "par" ou "pares" destinam-se a significar tanto uma conexão direta ou indireta. Desta forma, se um primeiro dispositivo se acopla a um segundo dispositivo, essa conexão pode ser através de uma conexão direta ou através de uma conexão indireta através de outros dispositivos e conexões.

"Cabo" deve significar um flexível, membro de condução de car

ga que compreende também condutores elétricos e/ou condutores óticos para a condução de energia elétrica e/ou sinais entre os componentes.

"Corda" deve significar um flexível, membro de condução de carga axial, que não inclua condutores elétricos e/ou óticos. Tal corda pode ser feita de fibra, de aço, de outros materiais de alta resistência, de correntes ou de combinações de tais materiais.

"Linha" deve significar tanto uma corda ou um cabo.

"Substancialmente" deve significar, a respeito do posicionamento longitudinal ao longo de uma fita, que dois ou mais dispositivos estão dentro de +/- 5 centímetros de um local designado.

"Substancialmente" deve significar, com respeito à orientação vertical de um dispositivo, dentro de +/- 15 graus da vertical na ausência de correntes de água.

"Energia acústica" de se referir às ondas de pressão que viajam na água e/ou a uma formação de terra e deve incluir ambas energia audível e não audível.

"Orientada verticalmente" a respeito de uma fita de sensor implantada em um corpo de água refere-se a uma orientação da fita de sensor na ausência de correntes de água. Em operação, correntes de água e outras condições podem causar inclinações nas fitas de sensor, mas tal inclinação das fitas de sensor não elimina que os sensores sejam "orientados vertical5 mente."

DESCRIÇÃO DETALHADA

A discussão a seguir é direcionada para várias modalidades da invenção. Apesar de uma ou mais dessas modalidades poderem ser preferíveis, as modalidades descritas não devem ser interpretadas, ou por outro 10 lado usadas, de forma a limitar o âmbito da divulgação ou das reivindicações. Em adição, um especialista na técnica vai entender que a descrição a seguir tem uma aplicação ampla, e a discussão de qualquer modalidade significa apenas ser uma exemplificação desta modalidade, e não se pretende insinuar que o âmbito da divulgação ou das reivindicações, é limitado para 15 esta modalidade.

As várias modalidades são direcionadas para sistemas de monitoramento permanentes ou semipermanentes do estado das formações de produção de hidrocarboneto que residem debaixo de corpos de água. Os sistemas permanentes ou semipermanentes habilitam múltiplas pesquisas 20 tridimensionais do estado das formações de produção de hidrocarboneto tomadas ao longo do tempo, às vezes referidas como um monitoramento de quatro dimensões (4D). Em particular, as várias modalidades são direcionadas para um conjunto de fitas de sensor orientadas verticalmente colocado em relação operacional com a formação de produção de hidrocarboneto.

A figura 1 mostra uma vista de perspectiva de corte afastado de

um sistema de pesquisa marinha 100 em concordância com pelo menos algumas modalidades. Em particular, a figura 1 mostra um ambiente marinho que compreende uma superfície de água 102 (corte afastado para não obscurecer os componentes subjacentes), uma formação de terra 104 que com30 preende uma formação de produção de hidrocarboneto 106, o leito do mar 108 (o uso do termo "leito do mar" não deve ser lido como uma limitação aos locais de água salgada), juntamente com uma pluralidade de sistemas de sensores 110. Somente os sistemas de sensor 11OA e 11OB são especificamente designados de modo a não complicar indevidamente a figura. Os sistemas de sensor 102 são ilustrativamente implantados em um padrão de grade, e cada sistema sensor 110 estende-se ascendentemente, a partir do 5 leito do mar 108.

Referindo especificamente ao sistema de sensor 11OA como representante de todos os sistemas de sensor 110, cada sistema de sensor 110 é composto por uma boia 112, uma âncora 114 e uma fita de sensor 116. A boia 112 fornece uma força de tensionamento para a fita de sensor 10 116, e a força de tensionamento tende a orientar a fita de sensor 116 em posição sensivelmente vertical. A âncora 114 mantém a fita de sensor 116 e a boia 112 no lugar.

O padrão de grade ilustrado é composto por um espaçamento entre os sistemas de sensor de ΔΧ em uma direção X arbitrariamente desig15 nada e um espaçamento de sensor de ΔΥ em uma direção Y arbitrariamente designada. O espaçamento real irá variar para cada instalação específica com base em parâmetros como a profundidade da formação de produção de hidrocarboneto 106 abaixo do leito do mar 108, tamanho da formação de produção de hidrocarboneto 106, comprimento da fita de sensor 116, veloci20 dades sísmicas, resistividade elétrica da terra, e do tipo e da frequência da energia utilizada para interrogar a formação de produção de hidrocarboneto 106 (por exemplo, energia acústica ou energia eletromagnética).

A profundidade de água 118 no local do sistema de pesquisa marinha 100 irá variar não apenas com a localização, mas também com as 25 marés. Em alguns casos, o comprimento 120 dos sistemas de sensor 110 será aproximadamente o mesmo que a profundidade média da água, tal que as boias 112 irão residir perto da superfície ou na mesma. Em casos onde as boias 112 residam perto da superfície ou na mesma, embarcações de superfície (por exemplo, embarcações de origem) podem navegar entre os 30 locais das fitas verticais. Em ainda outras modalidades, o comprimento 120 dos sistemas de sensor será menor que a profundidade média de água 118, tal que as boias 112 dos sistemas de sensor 110 residam abaixo da superfície da água 102. Em uma determinada modalidade, as boias 112 podem residir suficientemente abaixo da superfície 102 para habilitar que as embarcações de superfície naveguem sobre o sistema de pesquisa marinha 100 sem encontrarem os sistemas de sensor 110. Por exemplo, as boias 112 5 podem residir suficientemente abaixo da superfície 102 tal que uma embarcação de pesquisa puxando uma fonte de energia (por exemplo, energia acústica, energia eletromagnética) possa posicionar a fonte de energia em vários locais sobre e/ou perto do sistema de pesquisa marinha 100 para interrogar a formação de produção de hidrocarboneto 106. Como um não Iimi10 tado exemplo do comprimento dos sistemas de sensor 110, em um local com uma profundidade de água de 100 metros, o comprimento 120 dos sistemas de sensor 110 pode ser de cerca de 75 metros. Um outro exemplo específico, mas ainda não limitado, é um local com uma profundidade de água de 500 metros com o comprimento 120 dos sistemas de sensor 110 15 tendo cerca de 450 metros. Comprimentos 120 mais ou menos longos podem ser utilizados, incluindo comprimentos que se estendem para a superfície.

Ainda referindo-se a figura 1, em algumas modalidades cada sistema de sensor 110 individual do sistema de pesquisa marinha 100 é mecanicamente desconectado de seus sistemas de sensor vizinhos. Modalidades onde não há nenhuma conexão mecânica podem funcionar bem em locais onde as correntes, de marés ou de outro tipo, são relativamente fracas. No entanto, em situações em que as correntes de água que fluem através do sistema de pesquisa marinha 100 são relativamente fortes, a quantidade de deslocamento lateral dos sistemas de sensor 110 pode ser limitada pelo acoplamento dos sistemas de sensor juntos em suas extremidades distais. Em particular, a figura 1 mostra uma pluralidade de linhas 150 que definem um padrão de grade. A figura ilustrativa 1 mostra as linhas 150 somente nos sistemas de sensor 110 nos locais mais distantes do ponto de vista da figura 1 de modo a não complicar indevidamente a figura; no entanto, em uma modalidade particular as linhas 150 formam um padrão de grade que cobre toda a área delimitada pelo sistema de sensor. Nos locais onde se cruzam as Iinhas 150, as boias 112 são acopladas. Desta forma, os sistemas de sensor 110 passam a ser um grupo. O grupo desta maneira resiste ao deslocamento causado pelo estado estável das correntes, e correntes baseadas em onda (particularmente com comprimento de onda menor que a largura ou o 5 comprimento total do sistema de pesquisa marinha 100) podem ser atenuadas, reduzindo desta maneira o movimento lateral de qualquer particular sistema de sensor 110.

A figura 2 mostra uma vista superior lateral de um sistema de sensor em maior detalhe. Em particular, a figura 2 ilustra a âncora 114, a fita 10 de sensor 116 e a boia 112. A figura 2 ilustra também aspectos da fita de sensor 116, tais como um revestimento exterior alongado 200, um engate 202 em uma extremidade mais próxima à âncora 114 e um engate 204 na extremidade distai do revestimento exterior alongada 200. Cada componente será discutido, por sua vez.

A âncora 114 entra em contato com o leito do mar 108 e mantém

o sistema de sensor 110 no lugar. A âncora 114 pode assumir qualquer adequação de forma ou molde, e como na ilustração, assume a forma de um bloco fortemente pesado. Por exemplo, a âncora 114 pode ser um bloco de concreto, com ou sem reforço de aço. Em outra modalidade, a âncora 114 20 pode ser uma estrutura de aço de qualquer adequação de forma. A âncora 114 pode ser posicionada sobre o leito do mar 108, ou pode se estender abaixo do leito do mar 108, conforme necessário.

A âncora 114 se acopla a um revestimento exterior alongada 200 da fita de sensor 116 por meio de um engate 202. Na modalidade ilus25 trada na figura 2, a âncora 114 tem um ilhó 206 e se anexa ao engate 202 por meio de uma argola 208; no entanto, qualquer adequação do sistema pode ser utilizada para acoplar a âncora 114 ao engate 202, tal qual uma linha. A ligação mecânica entre o engate 202 e a âncora 114 permite que a fita de sensor 116 se desloque ou gire a partir de sua orientação substanci30 almente vertical, tais como a rotação causada pelas correntes oceânicas, ou se desloque lateralmente quando empurrado para o lado por objetos, tais como a quilha de um barco. Ainda referindo-se à figura 2, o sistema de sensor 110 ainda é composto por um engate distai ou superior 204. A boia 112 se acopla com o revestimento exterior alongada 200 através de um engate 204. Na modalidade ilustrada na figura 2, a boia 112 tem um ilhó 210 e se anexa ao engate 5 204 por meio de uma argola 212; no entanto, qualquer adequação de sistema pode ser utilizada para acoplar a boia 112 ao engate 204, tal qual uma linha. A ligação mecânica entre o engate 204 e a boia permite que a boia 112 se desloque, tal qual um deslocamento causado pelas correntes oceânicas ou quando empurrado de lado por objetos, tais como a quilha de um 10 barco. Em outras modalidades, a boia 112 pode se acoplar diretamente com o revestimento exterior alongado 200, e, desta forma, qualquer movimento causado por correntes ou objetos pode ser da boia 112 e do revestimento exterior alongado 200 como um grupo.

A boia 112 é ilustrada como uma boia circular; de qualquer ma15 neira, a flutuabilidade positiva fornecida pela boia 112 pode ser concedida por qualquer tipo de forma e/ou tipo de boia. Por exemplo, em algumas modalidades a boia pode ter uma forma alongada, tal que a boia se oriente por si mesma para se alinhar com as correntes prevalecentes, reduzindo desta forma a quantidade de deslocamento que o sistema de sensor 110 pode ex20 perimentar quando exposto às correntes de água.

A fita de sensor 116 é composta por um revestimento exterior alongado 200. O revestimento exterior alongado 200 pode assumir qualquer adequação de forma. Em uma determinada modalidade, o revestimento exterior alongado 200 é flexível e construído de poliuretano. Em algumas mo25 dalidades, o revestimento exterior alongado tem um diâmetro externo entre 55 e 67 milímetros e em uma modalidade particular de cerca de 62 milímetros. Outros diâmetros, tanto maiores quanto menores, podem ser utilizados em função do número de sensores dispostos no interior do revestimento exterior alongado 200. Um número de componentes pode residir no interior do 30 revestimento exterior alongado 200, e esses componentes serão discutidos em mais detalhes abaixo. No entanto, em algumas modalidades a fita de sensor 116 é neutra quanto a sua flutuabilidade, ou ligeiramente negativaI 8/16

mente flutuante, com a força de tensionamento fornecida pela boia 112 mantendo a fita de sensor em posição sensivelmente vertical.

Ainda referindo-se a figura 2, a fita de sensor 116 é composta por uma pluralidade de sensores. Em uma determinada modalidade, a fita de sensor 116 é composta por uma pluralidade de hidrofones 220A-D (por exemplo, sensores de pressão gradiente) acoplado ao revestimento exterior alongado 200 e mais especificamente acoplado dentro do revestimento exterior alongado 200. Como ilustrado, os hidrofones 220 são espaçados longitudinalmente ao longo do revestimento exterior alongado (ou seja, espaçados ao longo da dimensão longa do revestimento exterior alongado 200), com o espaçamento sendo indicado como ΔΖ1. O espaçamento ΔΖ1 pode ser uniforme ao longo do comprimento da fita de sensor (conforme mostrado) ou não uniforme. O espaçamento entre os hidrofones individuais pode ser alterado para cada instalação específica. Espaçamento mais próximo é melhor, mas para fitas de sensor 116 com comprimento estendido (por exemplo, fitas de sensor de 450 metros), a economia pode ditar um maior espaçamento. Com o objetivo de obter dados de qualidade dos hidrofones, o espaçamento de não menos da metade do comprimento de onda da energia sísmica e/ou acústica da fonte fornece dados melhores, e o espaçamento é ditado pela resolução sísmica desejada. Qualquer adequação de hidrofone pode ser utilizada, tais como os hidrofones T-2BX comercializados pela TeIedyne Instruments, Inc. de Houston, Texas. A designação dos locais dos hidrofones com um círculo é apenas para distinguir os hidrofones de outros sensores e não deve implicar a significação de qualquer configuração estrutural dos hidrofones.

A fita de sensor 116 é composta ainda por uma pluralidade de detectores de movimento de três eixos 222A-D acoplados ao revestimento exterior alongado 200 e mais especificamente acoplado dentro do revestimento exterior alongado 200. Em uma determinada modalidade, os detecto30 res de movimento de três eixos 222 são espaçados longitudinalmente ao longo do revestimento exterior alongado e são substancialmente localizados junto aos hidrofones 220. O espaçamento entre os detectores de movimento de três eixos individuais pode mudar para cada instalação em particular pelas mesmas razões como discutido a respeito dos hidrofones. Os detectores de movimento de três eixos 222 podem assumir várias formas. Em uma modalidade, cada detector de movimento de três eixos é um acelerômetro tri5 axial, tais como o acelerômetro de três eixos da marca IMEMS ® disponível a partir do Analog Devices, Inc. de Norwood, Massachusetts. Outro acelerômetro comercialmente disponível é o dispositivo da marca VECTORSEIS ® disponível de Input/Output, Inc. de Houston, Texas. Em outras modalidades, cada detector de movimento de três eixos pode ser um telefone de velocida10 de tri-axial (também conhecido como um geofone ou detector de partícula de movimento). Muitos telefones de velocidade triaxial disponíveis comercialmente podem ser usados, tais como os geofones disponíveis a partir do Ion Geophysical de Houston, Texas. O uso dos quadrados no desenho para identificar os detectores de movimento de três eixos destina-se a distinguir os 15 hidrofones de outros sensores e não deve implicar a significação de qualquer configuração estrutural dos hidrofones.

Ainda referindo-se a figura 2, as fitas de sensor 116 em concordância com pelo menos algumas modalidades também são compostas de uma pluralidade de eletrodos 224A-C acoplados ao revestimento exterior 20 alongado 200. Na modalidade ilustrada na figura 2, os eletrodos 224 são espaçados longitudinalmente ao longo do revestimento exterior alongado 200 e são dispostos entre conjuntos de hidrofones 220 e de detectores de movimento de três eixos 222, que são colocados juntos. O espaçamento dos detectores de movimento de três eixos 222 é indicado como ΔΖ2, onde tal 25 espaçamento pode ser uniforme ao longo do comprimento ou não uniforme. Na medida em que os eletrodos 224 são usados para medir a tensão potencial nos respectivos locais de eletrodos 224, os eletrodos são eletricamente expostos por fora do revestimento exterior alongado 200. Como ilustrado, eletricamente exposto pode significar que os eletrodos são dispostos do lado 30 de fora do revestimento exterior alongado 200, mas em outras modalidades os eletrodos podem residir no interior do revestimento exterior alongado 200, ainda sendo expostos à água circundante, tais como por aberturas através do revestimento exterior alongado 200.

Com o objetivo de Ier os dados criados por cada um dos sensores, uma via de comunicação 230 (mostrado na linha tracejada) é disposta dentro do revestimento exterior alongado 200. Desta forma, a via de comuni5 cação 230 acopla comunicativamente aos sensores para habilitar a leitura de dados. A via de comunicação pode assumir várias formas, tais como um ou mais condutores óticos, um ou mais condutores elétricos, ou combinações. As comunicações que ocorrem ao longo do caminho de comunicação 230 podem ser compostas por comunicação analógica, comunicação digital, co10 municações através de um protocolo de comunicação (por exemplo, Ethernet), ou combinações. A via de comunicação 230 é discutida mais abaixo com referência à figura 4.

A figura 3 é uma vista superior lateral das fitas de sensor em concordância com outras modalidades. Em particular, a fita de sensor 300 ilustra fitas de sensor que omitem os eletrodos, e onde os hidrofones 230 não são longitudinalmente localizados junto aos detectores de movimento de três eixos 222. As fitas de sensor 302 ilustram fitas de sensor onde os eletrodos 224 são longitudinalmente localizados junto a um ou ambos os hidrofones 220 e com os detectores de movimento de três eixos 222. As fitas de sensor 304 ilustram fitas de sensor onde nenhum dos sensores é longitudinalmente localizado em conjunto a outros dispositivos. O número de cada tipo de sensor não precisa ser o mesmo. Mesmo onde os hidrofones e os detectores de movimento de três eixos são longitudinalmente localizados em conjunto em alguns locais, outros locais longitudinais podem ter apenas um hidrofone ou apenas um detector de movimento de três eixos.

A figura 4 mostra uma vista de secção transversal de fita de sensor 116 em concordância com pelo menos algumas modalidades. Em particular, a figura 4 mostra o revestimento exterior alongado 200. Em algumas modalidades, o revestimento exterior alongado é poliuretano, mas pode 30 ser usado qualquer material polímero resistente à água. Em muitas modalidades, o revestimento exterior alongado 200 é flexível, com a fita de sensor de comprimento particularmente prolongado. Em outras modalidades, o revestimento exterior alongado 200 pode ser rígido, tais como no caso das instalações em águas rasas onde as fitas de sensor são relativamente curtas. A fita de sensor 116 se acopla ao engate 202 e ao engate 204. Os engates 202 e 204 podem ser compostos de qualquer material apropriado, tais 5 como aço, aço inoxidável e plástico de alta densidade. Em algumas modalidades, o engate 202 é feito de material diferente do engate 204, assim como as forças relativas que cada engate deve suportar pode ser diferente. Qualquer mecanismo de acoplamento adequado entre os engates 202 e 204 e o revestimento exterior alongado 200 pode ser usado, tal qual o pressiona10 mento, conexões de fricção (por exemplo, o revestimento exterior alongado 200 forçado sobre fios ou ganchos direcionais) e as conexões de colas.

Como mencionado acima, em uso a fita de sensor 116 é mantida em tensão pela força fornecida pela boia 112. Em alguns casos, as conexões mecânicas entre os engates 202 e 204 e o revestimento exterior alon15 gado 200, bem como o revestimento exterior alongado 200 propriamente dito, são suficientemente fortes para manter as forças de tração esperadas, e, desta forma, nenhum sistema interno necessita se apresentar para carregar a carga de tensão. Em outros casos, a fita de sensor 116 pode ser composta por uma linha 400 disposta dentro do revestimento exterior alongado e 20 acoplada em cada extremidade dos engates 202 e 204. O comprimento da linha 400 é selecionado de forma tal que as forças de tensão aplicadas entre os engates 202 e 204 são transportadas, pelo menos em parte, pela linha 400. Desta forma, o revestimento exterior alongado 200 não precisa transportar uma significativa, se for caso disso, força de tração. Enquanto ilustra25 ção, a figura 2 mostra a linha 400 disposta no centro do revestimento exterior alongado 200, outras colocações, e o número de linhas 400, podem ser utilizados. Em uma determinada modalidade, a linha 400 pode ser feita de fibra da marca VEC-TRAN ® disponível em Hoechst Celanese Corp., Nova Iorque, Nova Iorque.

Ainda referindo-se a figura 4, em conformidade com ao menos

algumas modalidades um hidrofone 220 e um detector de movimento de três eixos 222 localizados em conjuntos são dispostos dentro de um conjunto de transportadores 402. O conjunto de transportadores 402 conforme ilustrado tem um canal 404 através do qual a linha 400 se sobressai. O conjunto de transportadores 402 pode assumir qualquer adequação de forma, tais como a forma descrita na propriedade comum US Pat. N. ° 7.881.159 (e referidas 5 neles como espaçadores). Em casos onde os hidrofones não são localizados junto aos detectores de movimento de três eixos 222, conjuntos de transportadores separados podem ser utilizados para cada um.

A figura 4 mostra também várias modalidades de exemplo de eletrodos. Em particular, a figura 4 mostra um eletrodo 224 sob a forma de um par de eletrodos 406A-B. Desta forma, em algumas modalidades as medições de tensão efetuadas por meio do par de eletrodos 406 são tensão ou potencial existentes através do par de eletrodos 406. Em outras modalidades, a tensão pode ser medida em um eletrodo 224 com respeito a qualquer referência adequada, tal como outro eletrodo espaçado longitudinalmente a partir do eletrodo sobre a mesma fita de sensor. O par de eletrodos 406 ilustrado ainda ilustra uma modalidade tendo o par de eletrodos 406 eletricamente expostos sobre o revestimento exterior alongado 200. Em particular, os eletrodos do par de eletrodos 406 são acoplados diretamente com o diâmetro externo do revestimento exterior alongado 200. Com o objetivo de proceder a medições de tensão, condutores elétricos 408A-B são acoplados a cada eletrodo do par de eletrodos 406 através de aberturas 41OA-B através do revestimento exterior alongado 200. Com o objetivo de selar as aberturas 410 contra a intrusão de água, tanto um ou ambos os eletrodos do par de eletrodos 406 são selados ao revestimento exterior alongado 200 sobre as aberturas 410, e/ou as aberturas 410 são seladas com um vedante.

A figura 4 ilustra também outras modalidades para colocação dos eletrodos tais que os eletrodos estejam eletricamente expostos por fora do revestimento exterior alongado 200. Em particular, os eletrodos do par de eletrodos 414 são dispostos dentro do revestimento exterior alongado 200, 30 mas, não obstante a isso, estão expostos a água que se localiza fora do revestimento exterior alongado 200 através de aberturas 416A-B. Com o objetivo de selar as aberturas 416 contra a intrusão de água, os eletrodos do par de eletrodos 414 são selados contra o diâmetro interno do revestimento exterior alongado 200 sobre as aberturas 410.

Com o objetivo de obter dados a partir dos vários sensores dentro da fita de sensor 116, e conforme discutido acima, uma via de comunica5 ção 230 reside dentro do revestimento exterior alongado 200. Na modalidade ilustrada, a via de comunicação 230 é composta de uma pluralidade de subvias, de comunicação, diferentes. Mais particularmente, nas modalidades ilustradas na figura 4, cada tipo de sensor tem uma subvia de comunicação dedicada. Por exemplo, uma primeira subvia de comunicação 440 pode se 10 acoplar com os ilustrados hidrofones 220, e na verdade a subvia de comunicação pode se comunicar com alguns ou todos os hidrofones na fita de sensor 116, mas tal acoplamento não é mostrado na figura 4 de forma a não complicar indevidamente a figura. A subvia de comunicação 440 pode assumir qualquer adequação de forma, tal qual um condutor elétrico ou um 15 condutor ótico. A comunicação através da subvia de comunicação 440 pode, da mesma maneira, assumir qualquer adequação de forma ou protocolo, tal qual um analógico, um digital, ou um sistema de mensagens baseado em pacotes digitais.

A figura 4 ainda mostra uma outra subvia de comunicação 442 acoplado com o ilustrado detector de movimento de três eixos 222, e na verdade a subvia de comunicação 442 pode se comunicar com alguns ou todos os detectores de movimento de três eixos 222 na fita de sensor 116, mas tal acoplamento não é mostrado na figura 4 de forma a não complicar indevidamente a figura. A subvia de comunicação 442 pode assumir qualquer adequação de forma, tal qual um condutor elétrico ou um condutor ótico. A comunicação através da subvia de comunicação 440 também pode, da mesma maneira, assumir qualquer adequação de forma ou protocolo, tal qual um analógico, um digital, ou um sistema de mensagens baseado em pacotes digitais. Em alguns casos, a subvia de comunicação utilizada pelos detectores de movimento de três eixos 222 pode ser a mesma que a subvia de comunicação utilizada pelos hidrofones 220, particularmente onde um sistema de comunicação baseada em pacotes e protocolo é implementado. A figura 4 ainda mostra uma terceira subvia de comunicação 444 sob a forma dos condutores 408 acoplados com o par de eletrodos 406 ilustrados. Em uma determinada modalidade, a subvia de comunicação 444 se acopla com uma pluralidade de eletrodos e/ou de pares de eletrodos, mas tal acoplamento não é mostrado na figura 4 de forma a não complicar indevidamente a figura. A subvia de comunicação 444 pode assumir qualquer adequação de forma, tal qual um par de condutores elétricos no caso onde as medições de tensão são lidas por um dispositivo à distância. Em outros casos, a eletrônica para executar as medições de tensão através dos pares de eletrodos pode ser colocada em proximidade com o par de eletrodos, e desta forma as medições analógicas podem ser convertidas para um formato digital e comunicadas por meio de pacotes de mensagem. Aqui também, a subvia de comunicação 444 pode também assumir qualquer adequação de forma, tal qual uma analógica, uma digital, ou um sistema de mensagens baseado em pacotes digitais.

Ainda referindo-se a figura 4, em pelo menos algumas modalidades a fita de sensor 116 é de neutra flutuabilidade. Com o objetivo de atingir uma flutuabilidade neutra tendo em conta os vários componentes dispostos dentro do revestimento exterior alongado, em alguns casos a fita de 20 sensor 116 ainda é composta por um preenchedor de flutuabilidade neutra 460. O preenchedor de flutuabilidade neutra é mostrado disposto somente em um local na figura 4 de forma a não complicar indevidamente a figura, mas ele será entendido que, em alguns casos, o preenchedor de flutuabilidade neutra preenche todos os vazios dentro do volume interno do revesti25 mento exterior alongado 200. Em alguns casos, o preenchedor de flutuabilidade neutra é um líquido de densidade inferior a da água, tais quais óleo mineral (que também atua para isolar eletricamente os componentes internos). Em outros casos, o material de flutuabilidade neutra 460 pode ser um líquido de baixa viscosidade em seu estado não polimerizado, mas imedia30 tamente após a polimerização o aumento na viscosidade torna-o um gel, semissólido ou sólido na forma. Em casos onde o preenchedor de flutuabilidade neutra 460 é um líquido, um ou mais defletores 480 podem ser instalados para reduzir o movimento do líquido causado pelo movimento da fita de sensor 116.

A figura 5 mostra um método de acordo com pelo menos algumas modalidades. Em particular, o método começa (bloco 500) e compreen5 de o monitoramento de uma formação de terra produtora de hidrocarboneto que reside abaixo de um corpo de água (bloco 502). O monitoramento compreende: o envio de energia para o interior da formação de terra (bloco 504); e o sensoriamento da energia refletida da formação de terra por meio de uma pluralidade de fitas de sensor orientadas verticalmente, o sensoriamen10 to realizado usando ambas, uma pluralidade de hidrofones e uma pluralidade de detectores de movimento de três eixos em cada fita de sensor (bloco 506). O envio de energia para a formação pode incluir o envio energia acústica, o envio de energia eletromagnética, ou ambos. As energias acústica e eletromagnética podem ser enviadas simultaneamente ou em momentos 15 diferentes. No caso de sensoriamento de energia eletromagnética, o sensoriamento pode ser obtido através da utilização de uma pluralidade de eletrodos em cada uma das fitas de sensor orientadas verticalmente. Depois disso, o método termina (bloco 508), ou pode ser repetido.

Para o monitoramento 4D da formação de terra produtora de hi20 drocarbonetos, várias sessões de monitoramento podem ser realizadas ao longo do tempo. Por exemplo, a formação de terra pode ser monitorada pelo envio de energia para o interior da formação e sensoriamento da energia refletida por fitas de sensor substancialmente verticais, abstendo-se por algum período de tempo (por exemplo, um mês, seis meses, um ano) durante 25 cujo tempo os hidrocarbonetos são extraídos a partir da formação de terra e, em seguida, enviando energia novamente para o interior da formação e sentindo a energia refletida.

Referências a "uma modalidade", "uma modalidade", "uma modalidade específica" e "algumas modalidades" indicam que um elemento particular ou característico é incluído em pelo menos uma modalidade da invenção. Embora as frases "em uma modalidade", "uma modalidade", "uma modalidade específica" e "algumas modalidades" possam aparecer em vários lugares, estes não se referem necessariamente a mesma modalidade.

A discussão acima significa ser uma ilustração dos princípios e das várias modalidades da presente invenção. Numerosas variações e modificações se tornarão aparentes aos especialistas na técnica uma vez que a 5 descrição acima for plenamente apreciada. Por exemplo, cada fita de sensor 116 pode ser composta por várias seções individuais eletricamente e mecanicamente acopladas de ponta a ponta para formar cada fita total 116. Pretende-se que as seguintes reivindicações sejam interpretadas para abraçar todas essas variações e modificações.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Fita de sensor composta por: um revestimento exterior alongado; uma pluralidade de hidrofones acoplados com o revestimento exterior, cada hidrofone da pluralidade de hidrofones longitudinalmente espaçado ao longo do revestimento exterior; uma pluralidade de detectores de movimento de três eixos, cada detector de movimento de três eixos da pluralidade de detectores de movimento de três eixos longitudinalmente espaçado ao longo do revestimento exterior; e uma pluralidade de eletrodos acoplados com o revestimento exterior, cada eletrodo da pluralidade de eletrodos longitudinalmente espaçado ao longo do revestimento exterior e a pluralidade dos eletrodos eletricamente expostos por fora do revestimento exterior; em que a fita de sensor é configurada para ser implantado em uma orientação vertical dentro de um corpo de água.

2. Fita de sensor, de acordo com a reivindicação 1, onde cada hidrofone da pluralidade de hidrofones é substancialmente localizado junto com um detector de movimento de três eixos da pluralidade de detectores de movimento de três eixos.

3. Fita de sensor, de acordo com a reivindicação 2, em que pelo menos um eletrodo da pluralidade de eletrodos é disposto entre dois conjuntos de hidrofones e detectores de movimento de três eixos localizados em conjunto.

4. Fita de sensor, de acordo com a reivindicação 2, em que pelo menos um eletrodo da pluralidade de eletrodos é substancialmente localizado junto com um hidrofone da pluralidade de hidrofones e com um detector de movimento de três eixos da pluralidade de detectores de movimento de três eixos.

5. Fita de sensor, de acordo com a reivindicação 1, ainda constituída por uma via de comunicação disposta dentro do revestimento exterior alongado, a via de comunicação comunicativamente acoplada com a pluralidade de hidrofones, com a pluralidade de detectores de movimento de três eixos e com a pluralidade de eletrodos.

6. Fita de sensor, de acordo com a reivindicação 5, em que a via de comunicação ainda compreende: uma primeira via de comunicação acoplada com a pluralidade de hidrofones; uma segunda via de comunicação acoplada com a pluralidade de detectores de movimento de três eixos, a segunda via de comunicação distinta da primeira via de comunicação; e uma terceira via de comunicação acoplada com a pluralidade de eletrodos, a terceira via de comunicação distinta da primeira e da segunda vias de comunicação.

7. Fita de sensor, de acordo com a reivindicação 1, em que cada um da pluralidade de detectores de movimento de três eixos é pelo menos um selecionado do grupo constituído por: um acelerômetro de três eixos; e um telefone de velocidade de três eixos.

8. Fita de sensor, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo: um primeiro acoplamento em uma primeira extremidade do revestimento exterior alongado; um segundo acoplamento em uma segunda extremidade do revestimento exterior alongado, sendo a segunda extremidade oposta à primeira extremidade; uma linha disposta no interior do revestimento externo, a linha acoplada em uma primeira extremidade para o primeiro acoplamento, e a linha acoplada em uma segunda extremidade para o segundo acoplamento; e em que a linha tem um comprimento tal que uma força de tensão aplicada entre o primeiro e o segundo acoplamentos é feita pelo menos em 30 parte pela linha.

9. Fita de sensor, de acordo com a reivindicação 1, em que a configuração para implantação em uma orientação vertical ainda inclui: um primeiro acoplamento em uma primeira extremidade da fita de sensor, o primeiro engate configurado para ser acoplado com uma boia; e um segundo acoplamento em uma segunda extremidade da fita de sensor, o segundo engate configurado para ser acoplado com uma âncora.

10. Sistema de sensor que inclua: uma boia; uma âncora; uma fita de sensor acoplado entre a boia e a âncora, a fita de sensor composta por: um revestimento exterior alongado; uma pluralidade de hidrofones acoplados ao revestimento exterior, cada hidrofone da pluralidade de hidrofones longitudinalmente espaçado ao longo do revestimento exterior; e uma pluralidade de detectores de movimento de três eixos, cada detector de movimento de três eixos da pluralidade de detectores de movimento de três eixos longitudinalmente espaçado ao longo do revestimento exterior.

11. Sistema de sensor, de acordo com a reivindicação 10, em que cada hidrofone da pluralidade de hidrofones é substancialmente localizado junto com um detector de movimento de três eixos da pluralidade de detectores de movimento de três eixos.

12. Sistema de sensor, de acordo com a reivindicação 11, em que a fita de sensor ainda compreende uma pluralidade de eletrodos acopiados ao revestimento externo, a pluralidade dos eletrodos longitudinalmente espaçados ao longo do revestimento exterior, e a pluralidade dos eletrodos eletricamente expostos por fora do revestimento exterior.

13. Sistema de sensor, de acordo com a reivindicação 12, em que pelo menos um eletrodo da pluralidade de eletrodos é disposto entre dois grupos de hidrofones e detector de movimento de três eixos localizados em conjunto.

14. Sistema de sensor, de acordo com a reivindicação 12, em que pelo menos um eletrodo da pluralidade de eletrodos é substancialmente Iocalizadojunto com um hidrofone da pluralidade de hidrofones e um detector de movimento de três eixos da pluralidade de detectores de movimento de três eixos.

15. Sistema de sensor, de acordo com a reivindicação 10, em que a fita de sensor ainda compreende uma pluralidade de eletrodos acoplados ao revestimento exterior, a pluralidade dos eletrodos longitudinalmente espaçados ao longo do revestimento exterior, e a pluralidade dos eletrodos eletricamente expostos por fora do revestimento exterior.

16. Sistema de sensor, de acordo com a reivindicação 10, ainda compreende uma via de comunicação disposta por dentro do revestimento exterior alongado e a via de comunicação comunicativamente acoplada à pluralidade de hidrofones, à pluralidade de detectores de movimento de três eixos e à pluralidade dos eletrodos.

17. Sistema de sensor, de acordo com a reivindicação 10, em que cada um da pluralidade de detectores de movimento de três eixos é pelo menos um selecionado do grupo constituído por: um acelerômetro de três eixos; e um telefone de velocidade de três eixos.

18. Sistema de sensor, de acordo com a reivindicação 10, ainda é composto por: um primeiro acoplamento em uma primeira extremidade do revestimento exterior alongado, o primeiro engate acoplado a boia; um segundo acoplamento em uma segunda extremidade do revestimento exterior alongado, a segunda extremidade em lado oposto à primeira extremidade, segundo engate acoplado à âncora; uma linha disposta por dentro do revestimento externo, a linha acoplada em uma primeira extremidade do primeiro acoplamento, e a linha acoplada em uma segunda extremidade do segundo acoplamento; e em que a linha tem um comprimento tal que uma força de tensão aplicada entre a boia e a âncora é feita pelo menos em parte pela linha.

19. Sistema de pesquisa marinha que inclua: uma pluralidade de sistemas de sensores implantados em um padrão de grade, e cada sistema de sensor da pluralidade de sistemas de sensores, estendendo-se para a superfície a partir do fundo de um corpo de água, cada sistema de sensor que inclua: uma boia; uma âncora entrando em contato com o fundo; um revestimento exterior alongado, o revestimento exterior alongado acoplado em uma primeira extremidade com a boia e o revestimento exterior alongado acoplado em uma segunda extremidade com a âncora; uma pluralidade de hidrofones acoplados ao revestimento exterior, cada hidrofone da pluralidade de hidrofones longitudinalmente espaçado ao longo do revestimento exterior; e uma pluralidade de detectores de movimento de três eixos, cada detector de movimento de três eixos da pluralidade de detectores de movimento de três eixos longitudinalmente espaçado ao longo do revestimento exterior.

20. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 19, em que cada hidrofone da pluralidade de hidrofones é substancialmente localizado junto com um detector de movimento de três eixos da pluralidade de detectores de movimento de três eixos.

21. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 20, em que cada sistema de sensor ainda é composto por uma pluralidade de eletrodos acoplados ao revestimento exterior, a pluralidade dos eletrodos longitudinalmente espaçados ao longo do revestimento exterior, e a pluralidade dos eletrodos eletricamente expostos por fora do revestimento exterior.

22. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 21, em que pelo menos um eletrodo da pluralidade de eletrodos é disposto entre dois conjuntos de hidrofones e detectores de movimento de três eixos localizados em conjunto.

23. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 21, em que pelo menos um eletrodo da pluralidade de eletrodos é substancialmente localizado junto com um hidrofone da pluralidade de hidrofones e um detector de movimento de três eixos da pluralidade de detectores de movimento de três eixos.

24. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 19, em que cada sistema de sensor ainda é composto por uma pluralidade de eletrodos acoplados ao revestimento exterior, a pluralidade dos eletrodos longitudinalmente espaçados ao longo do revestimento exterior, e a pluralidade dos eletrodos eletricamente expostos por fora do revestimento exterior.

25. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 19, em que cada sistema de sensor ainda é composto por uma via de comunicação disposta dentro do revestimento exterior alongado, e a via de comunicação comunicativamente acoplada à pluralidade de hidrofones, à pluralidade de detectores de movimento de três eixos e à pluralidade dos eletrodos.

26. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 19, em que cada um da pluralidade de detectores de movimento de três eixos é pelo menos um selecionado do grupo constituído por: um acelerômetro de três eixos; e um telefone de velocidade de três eixos.

27. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 19, em que cada boia é posicionada abaixo da superfície do corpo de água.

28. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 19, em que pelo menos dois dos sistemas de sensores são acoplados em proximidade com as suas respectivas boias por meio de uma linha.

29. Sistema de pesquisa marinha, de acordo com a reivindicação 19, ainda é composto por uma pluralidade de linhas definindo um padrão de grade, e em que as boias dos sistemas de sensores são acopladas nos cruzamentos de duas ou mais da pluralidade de linhas.

30. Método que inclui: o monitoramento de uma formação de terra produtora de hidrocarbonetos que reside abaixo de um corpo de água, o monitoramento através: do envio de energia para o interior da formação de terra; o sensoriamento da energia refletida a partir da formação de terra usando uma pluralidade de fitas de sensor orientadas verticalmente, o sensoriamento de energia realizado com a utilização de ambos, uma pluralidade de hidrofones e uma pluralidade de detectores de movimento de três eixos em cada fita de sensor.

31. Método, de acordo com a reivindicação 30: em que o envio de energia ainda inclui o envio de energia acústica e eletromagnética para o interior da formação de terra; e em que o sensoriamento da energia refletida ainda compreende o sensoriamento de ambas, a energia acústica e eletromagnética através de fitas de sensor, o sensoriamento da energia eletromagnética por meio de uma pluralidade de eletrodos em cada fita de sensor.

32. Método, de acordo com a reivindicação 30, em que o envio de energia ainda compreende o envio simultâneo de energia acústica e eletromagnética para o interior da formação de terra.

33. Método, de acordo com a reivindicação 30, em que o envio de energia para o interior da formação de terra ainda inclui: o envio de energia para o interior da formação de terra; a abstenção do envio de energia durante um período de tempo no qual os hidrocarbonetos são extraídos a partir da formação de terra; e, em seguida o envio de energia para a formação de terra.