BR102013001885A2 - Aquisição sísmica de múltiplos navios com linhas de navegação ondulantes - Google Patents

Abstract

Aquisição sísmica de múltiplos navios com linhas de navegação ondulantes. Trata-se de um método para determinar uma configuração de pesquisa sísmica de um sistema de aquisição com múltiplos navios. O método inclui uma etapa de receber um número que corresponde a navios a serem usados no sistema de aquisição com múltiplos navios; uma etapa de receber uma distância de linha cruzada entre o primeiro e o último trajetos de linha reta que corresponde a um primeiro e um último navios, respectivamente, do sistema de aquisição com múltiplos navios; uma etapa de receber uma distância em linha entre o primeiro e o último navios; uma etapa de selecionar formatos de trajetos ondulados para os navios do sistema de aquisição com múltiplos navios; uma etapa de receber um azimute desejado e/ou uma distribuição de desalinhamento de receptores rebocados por um ou mais navios de cabo sísmico flutuante do sistema de aquisição com múltiplos navios em relação a navios de fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios; e uma etapa de calcular amplitudes (a~ i~), períodos (t~ i~) e fases dos trajetos ondulados.

Description

“AQUISIÇÃO SÍSMICA DE MÚLTIPLOS NAVIOS COM LINHAS DE NAVEGAÇÃO ONDULANTES” CAMPO DA TÉCNICA

Modalidades do assunto apresentado no presente documento geralmente referem-se a métodos e sistemas para aquisição de dados sísmicos marinhos e, mais particularmente, a mecanismos e técnicas para azimute aprimorado e/ou distribuição de desalinhamento de aquisição de dados sísmicos marinhos.

ANTECEDENTES A aquisição de dados sísmicos marinhos e processamento de técnicas são usados para gerar um perfil (imagem) de uma estrutura geofísica (subsuperfície) sob o assoalho marinho. Esse perfil não necessariamente fornece uma localização precisa de reservatórios de óleo e gás, mas o mesmo pode sugerir, àqueles versados na técnica, a presença ou ausência de reservatórios de óleo e/ou gás. Assim, fornecer melhores imagens da subsuperfície é um processo em andamento.

Para um processo de recolhimento sísmico, conforme mostrado na Figura 1, um sistema de aquisição de dados sísmicos marinhos 100 inclui um navio de pesquisa 102 que reboca uma pluralidade de cabos sísmicos flutuantes 104 (um mostrado) que pode se estender por quilômetros atrás do navio. Um ou mais arranjos de fonte 106 também podem ser rebocados pelo navio de pesquisa 102 ou outro navio de pesquisa (não mostrado) para gerar ondas sísmicas 108. Convencionalmente, os arranjos de fonte 106 são colocados na frente dos cabos sísmicos flutuantes 104, que consideram uma direção de percurso do navio de pesquisa 102. As ondas sísmicas 108 geradas pelos arranjos de fonte 106 propagam para baixo e penetram o assoalho marinho 110, sendo eventualmente refletidas, por uma estrutura refletora 112, 114, 116, 118 em uma interface entre diferentes camadas da subsuperfície, de volta para a superfície. As ondas sísmicas refletidas 120 propagam para cima e são detectadas por detectores 122 fornecidos nos cabos sísmicos flutuantes 104. Esse processo é geralmente referido como “detonação" de uma área de assoalho marinho 110 particular.

Uma das desvantagens da tecnologia existente refere-se ao fraco azimute/distribuição de desalinhamento dos pontos de coleta de dados, isto é, detectores 122, posicionados ao longo de cabos sísmicos flutuantes de comprimento igual, e o número de cabos sísmicos flutuantes 104 anexados ao navio de pesquisa 102. Geralmente, um único navio de pesquisa 102 reboca aproximadamente dez a dezesseis cabos sísmicos flutuantes 104, de comprimento uniforme, com detectores 122 igualmente separados ao longo do comprimento de cada cabo sísmico flutuante. A distribuição de azimute estreito leva a problemas associados a múltiplas (refletivas) remoções em locais nos cabos sísmicos flutuantes próximos aos arranjos de fonte 108. Deve ser notado que um navio de pesquisa é limitado ao número de cabos sísmicos flutuantes 104 que o mesmo pode rebocar, independentemente de seu comprimento, isto é, ajustar o comprimento de uma porção dos cabos sísmicos flutuantes 104 para variar a densidade do detector 122 não resulta na capacidade de rebocar um número maior de cabos sísmicos flutuantes 104.

Outra desvantagem associada a métodos de aquisição existentes refere-se aos dados coletados em relação a sua utilização, isto é, diferentes configurações de coleta de cabo sísmico flutuante proporcionam às mesmas diferentes usos dos dados, como múltiplos remoção, imageamento e construção de modelo. As configurações de cabo sísmico flutuante de distribuição de azimute estreito não são focadas em um uso específico dos dados coletados, resultando em menos do que ótimos resultados de imagem sísmica.

Dada certa área 200 que precisa ser pesquisada, conforme ilustrado na Figura 2, múltiplas linhas de vela retas adjacentes paralelas 202 são seguidas pelo navio que reboca os cabos sísmicos flutuantes, de modo que a área de superfície do oceano 204 atravessada sobreponha à área de subsuperfície de interesse. Com o uso dos métodos da técnica anterior, a qualidade de dados sísmicos adquirida depende da habilidade do operador do navio rebocador de atravessar precisamente as linhas de vela retas adjacentes paralelas predefinidas 202 e a capacidade de garantir que cada orientação de cabo sísmico flutuante seja mantida paralela a e em linha com as linhas de vela linear. Quando do reboque de múltiplos cabos sísmicos flutuantes, isso não é uma tarefa fácil.

Outros métodos para atravessar a área de pesquisa 204 foram propostos. Por exemplo, a Patente n° U.S. 4.486.863 (francesa) apresenta um método no qual um cabo sísmico flutuante que reboca navio segue um trajeto circular, de modo que os cabos sísmicos flutuantes seguem esse trajeto circular. Cada um dos trajetos de círculo é desalinhado a partir do próximo ao longo de uma linha de avanço. O navio rebocador completa um círculo completo e então deixa o círculo completado para seguir para o próximo trajeto de círculo. Entretanto, como um cabo sísmico flutuante irá aceitar apenas uma quantidade finita de curvatura, uma razão grande de distância e trilho (isto é, uma grande razão entre a distância real atravessada pelo navio em comparação à distância de linha-vela nominal) será produzida, o que é um modo ineficaz de coletar dados sísmicos. Além disso, esse método aumenta o tempo levado para adquirir os dados, o que resulta em um aumento no custo da aquisição.

Outro método é apresentado na Patente n° U.S. 4.965.773. Esse método recolhe e mapeia dados sísmicos de uma região marinha ao definir um trajeto espiral com o uso de um ponto na região como a origem da espiral, e ao rebocar um cabo sísmico flutuante transmissor/receptor ao longo do trajeto espiral para recolher dados sísmicos. Uma modalidade apresenta que a distância radial entre as voltas da espiral é constante, conforme fornecido por uma espiral de Arquimedes. Isso também é um modo ineficaz de coletar dados sísmicos, e o tempo adicional levado para adquirir os dados equivale a um aumento no custo de aquisição.

Ainda outro método de aquisição é apresentado na Publicação de Patente n° U.S. 2008/0285381, que apresenta o reboque de uma propagação sísmica incluindo uma única fonte e uma pluralidade de cabos sísmicos flutuantes, com todos os cabos sísmicos flutuantes sendo ativamente direcionados para manter cada cabo sísmico flutuante em um trajeto de avanço geralmente curvo. O raio do trajeto de avanço geralmente curvo é descrito como sendo cerca de 5.500 a 7.000 m, resultando em um trajeto curvo com uma circunferência de cerca de 34.000 a 44.000 m. Dado um comprimento médio de cabo sísmico flutuante de cerca de 6.000m, pode ser observado que o comprimento de cada cabo sísmico flutuante cobre apenas um pequeno comprimento de arco do trajeto circular sendo atravessado. Esse método de aquisição tem inerentemente apenas uma pequena quantidade de desvio de sistemas de aquisição em 3D linear tradicional, com a despesa adicional de ter que direcionar ativamente uma pluralidade de cabos sísmicos flutuantes para evitar que os mesmos se tornem emaranhados durante a aquisição.

Consequentemente, seria desejável fornecer sistemas e métodos que evitam os problemas e desvantagens previamente descritos, e aprimorar o azimute/distribuição de desalinhamento dos dados sísmicos coletados.

SUMÁRIO

De acordo com uma modalidade exemplificativa, existe um método para determinar uma configuração de pesquisa sísmica de um sistema de aquisição com múltiplos navios. O método inclui uma etapa de receber um número que corresponde a navios a serem usados no sistema de aquisição com múltiplos navios; uma etapa de receber uma distância de linha cruzada entre primeiro e último trajetos de linha reta que corresponde a primeiro e último navios, respectivamente, do sistema de aquisição com múltiplos navios; uma etapa de receber uma distância em linha entre o primeiro e último navios; uma etapa de selecionar formatos de trajetos ondulados para os navios do sistema de aquisição com múltiplos navios; uma etapa de receber um azimute desejado e/ou distribuição de desalinhamento de receptores rebocados por um ou mais navios de cabo sísmico flutuante do sistema de aquisição com múltiplos navios em relação a navios de fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios; e uma etapa de calcular amplitudes (A,), períodos (Ti) e fases dos trajetos ondulados.

De acordo com outra modalidade exemplificativa, existe um dispositivo de computação para determinar uma configuração de pesquisa sísmica de um sistema de aquisição com múltiplos navios. O dispositivo de computação inclui uma interface para receber um número que corresponde a navios a serem usados no sistema de aquisição com múltiplos navios, para receber uma distância de linha cruzada entre primeiro e último trajetos de linha reta que corresponde a primeiro e último navios, respectivamente, do sistema de aquisição com múltiplos navios; e para receber uma distância em linha entre o primeiro e último navios; e um processador conectado à interface. O processador é configurado para selecionar formatos de trajetos ondulados para os navios do sistema de aquisição com múltiplos navios, receber um azimute desejado e/ou distribuição de desalinhamento de receptores rebocados por um ou mais navios de cabo sísmico flutuante do sistema de aquisição com múltiplos navios em relação a navios de fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios, e calcular amplitudes (Ai), períodos (Tj) e fases dos trajetos ondulados.

De acordo com ainda outra modalidade exemplificativa, existe um método para determinar uma configuração de pesquisa sísmica de um sistema de aquisição com múltiplos navios. O método inclui uma etapa de receber um tamanho do silo a ser usado no sistema de aquisição com múltiplos navios; uma etapa de receber uma dobra nominal para o tamanho do silo; uma etapa de receber um azimute desejado e/ou distribuição de desalinhamento de receptores rebocados por um ou mais navios de cabo sísmico flutuante do sistema de aquisição com múltiplos navios em relação a navios de fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios; e uma etapa de calcular deslocamentos laterais entre trajetos ondulados a serem seguidos pelo um ou mais navios de cabo sísmico flutuante e os navios de fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios.

De acordo com outra modalidade exemplificativa, existe um dispositivo de computação para determinar uma configuração de pesquisa sísmica de um sistema de aquisição com múltiplos navios. O dispositivo de computação inclui uma interface para receber um tamanho do silo a ser usado no sistema de aquisição com múltiplos navios, para receber uma dobra nominal para o tamanho do silo, e para receber um azimute desejado e/ou distribuição de desalinhamento de receptores rebocados por um ou mais navios de cabo sísmico flutuante do sistema de aquisição com múltiplos navios em relação a navios de fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios; e um processador conectado à interface e configurado para calcular deslocamentos laterais entre trajetos ondulados a serem seguidos pelo um ou mais navios de cabo sísmico flutuante e os navios de fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os desenhos anexos, que são incorporados em e constituem uma parte do relatório descritivo, ilustram uma ou mais modalidades e, juntamente com a descrição, explicam essas modalidades. Nos desenhos: A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de aquisição de dados sísmicos marinhos; A Figura 2 é uma ilustração esquemática de linhas de vela de um sistema de aquisição de dados sísmicos marinhos; A Figura 3 é uma ilustração esquemática de um sistema de aquisição de dados sísmicos marinhos inovador de acordo com uma modalidade exemplificativa; A Figura 4 é uma ilustração esquemática de um cabo sísmico flutuante curvado; A Figura 5 é uma ilustração esquemática de uma fonte não convencional; A Figura 6 é um diagrama em roseta que ilustra o azimute e distribuição de desalinhamento para um sistema de aquisição tradicional; A Figura 7 é um diagrama em roseta que ilustra o azimute e distribuição de desalinhamento para um sistema de aquisição inovador de acordo com uma modalidade exemplificativa; A Figura 8 é um fluxograma de um método para determinar amplitudes e períodos de trajetos ondulados de navios de um sistema de aquisição de dados sísmicos marinhos de acordo com uma modalidade exemplificativa; A Figura 9 é um fluxograma de um método para determinar fases de trajetos ondulados de navios de um sistema de aquisição de dados sísmicos marinhos de acordo com uma modalidade exemplificativa; A Figura 10 é um mapa que ilustra trajetos ondulados a serem seguidos por navios de fonte de acordo com uma modalidade exemplificativa; A Figura 11 é uma ilustração esquemática de um sistema de aquisição com múltiplos navios com o uso de navios escalonados de acordo com uma modalidade exemplificativa; e A Figura 12 é uma ilustração esquemática de um dispositivo de computação para implantar vários métodos descritos no presente documento de acordo com uma modalidade exemplificativa.

DESCRIÇÃO DETALHADA A descrição a seguir das modalidades exemplificativas refere-se aos desenhos anexos. Os mesmos números de referência em diferentes desenhos identificam os mesmos elementos ou similares. A descrição detalhada a seguir não limita a invenção. Ao invés disso, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexas. Algumas das modalidades a seguir são discutidas, para fins de simplicidade, em relação à terminologia e estrutura de dois navios de cabo sísmico flutuante e dois navios de fonte. Entretanto, as modalidades a serem discutidas a seguir não são limitadas a essa configuração, mas podem ser estendidas a outras disposições que incluem mais ou menos navios de cabo sísmico flutuante e/ou navios de fonte. Adicionalmente, as Figuras mostram uma ordem particular dos navios de cabo sísmico flutuante e fonte ao longo de uma direção de linha cruzada. Essa ordem é exemplificativa e não se destina a limitar as modalidades inovadoras.

Referências feitas por todo o relatório descritivo a “uma modalidade” ou “a modalidade” significam que um recurso, estrutura ou característica particular descrito em conexão com uma modalidade é incluído em pelo menos uma modalidade do assunto apresentado. Assim, a aparência das frases “em uma modalidade” ou “na modalidade” em vários lugares por todo o relatório descritivo não se refere necessariamente à mesma modalidade. Adicionalmente, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinados em qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades.

De acordo com uma modalidade exemplificativa, ambos o navio de cabo sísmico flutuante e o navio de fonte seguem trajetos curvos. Por exemplo, o navio de cabo sísmico flutuante e o navio de fonte podem seguir trajetos .curvos periódicos....que tem amplitudes, períodos e fases que podem ou não serem os mesmos. As amplitudes, períodos e fases podem ser otimizados para obter melhor diversidade de azimute e desalinhamento para os dados gravados. Entretanto, é possível que apenas o navio de cabo sísmico flutuante siga o trajeto curvo e o navio de fonte siga um trajeto de linha reta, ou o inverso, desde que o azimute e/ou distribuição de desalinhamento dos dados sísmicos coletados seja aprimorado em relação aos sistemas de aquisição existentes.

Tal exemplo de um sistema de aquisição inovador é ilustrado na Figura 3, na qual o sistema de aquisição 300 é mostrado incluindo dois navios de cabo sísmico flutuante 302 e 304 e dois navios de fonte 306 e 308. Os navios de cabo sísmico flutuante 302 e 304 estão rebocando propagações de cabo sísmico flutuante correspondentes 302A e 304A, respectivamente, e opcionalmente, uma ou mais fontes sísmicas 302B e 304B, respectivamente. Os navios de fonte 306 e 308 rebocam apenas fontes sísmicas correspondentes 306A e 308B.

Em relação a cabos sísmicos flutuantes, é convencional rebocar os mesmos na mesma profundidade abaixo da superfície da água ou oblíquos à superfície da água. Entretanto, uma disposição mais moderna é descrita com referência à Figura 4, na qual o cabo sísmico flutuante curvado 400 inclui um corpo 402 que tem um comprimento predeterminado, detectores plurais 404 fornecidos ao longo do corpo, e dispositivos de controle de profundidade plurais 406 fornecidos ao longo do corpo para manter o perfil curvado selecionado. O cabo sísmico flutuante é configurado para fluir submerso quando rebocado, de modo que os detectores plurais são distribuídos ao longo do perfil curvado. O perfil curvado pode ser descrito por uma curva parametrizada, por exemplo, uma curva descrita por (i) uma profundidade z0 de um primeiro detector (medida a partir da superfície da água 412), (ii) uma inclinação s0 de uma primeira porção T do corpo com um eixo geométrico 414 paralelo à superfície da água 412, e (iii) uma distância horizontal predeterminada hc entre o primeiro detector e uma extremidade do perfil curvado. Note que todo o cabo sísmico flutuante não precisa ter o perfil curvado. Em outras palavras, o perfil curvado não deve ser interpretado por sempre se aplicar a todo o comprimento do cabo sísmico flutuante. Embora essa situação seja possível, o perfil curvado pode ser aplicado a apenas uma porção 408 do cabo sísmico flutuante. Em outras palavras, o cabo sísmico flutuante pode ter (i) apenas uma porção 408 com o perfil curvado ou (ii) uma porção 408 com o perfil curvado e uma porção 410 com um perfil plano, com as duas porções anexadas entre si.

Em relação a fontes, é convencional rebocar um arranjo de fonte que inclui três subarranjos. Cada subarranjo inclui um flutuador ao qual elementos de fonte individuais são anexados. Assim, todos os elementos de fonte individuais são localizados em uma mesma profundidade. Entretanto, um arranjo de fonte mais inovador é apresentado na Figura 5. Essa fonte 500 inclui um ou mais subarranjos. A Figura 5 mostra um único subarranjo 502 que tem um flutuador 506 configurado para flutuar na superfície da água 508 ou submergir em uma profundidade predeterminada. Pontos de fonte plurais 510a a d são suspensos a partir do flutuador 506 de maneira conhecida. Um primeiro ponto de fonte 510a pode ser suspenso mais próximo da cabeça 506a do flutuador 506, em uma primeira profundidade z1. Um segundo ponto de fonte 510b pode ser suspenso a seguir, em uma segunda profundidade z2, diferente de z1. Um terceiro ponto de fonte 510c pode ser suspenso a seguir, em uma terceira profundidade z3, diferente de z1 e z2, e assim em diante. A Figura 5 mostra, para fins de simplicidade, apenas quatro pontos de fonte 510a a d, mas uma implantação real pode ter qualquer número desejado de pontos de fonte. Em uma aplicação, como os pontos de fonte são distribuídos em diferentes profundidades, os mesmos não são simultaneamente ativados. Em outras palavras, o arranjo de fonte é sincronizado, isto é, um ponto de fonte mais profundo é ativado mais tarde no tempo (por exemplo, 2 ms para 3 m de diferença de profundidade quando a velocidade do som na água for de 1.500 m/s) de modo que sinais de som correspondentes produzidos pelos pontos de fonte plurais coalescem, e assim, o sinal de som geral produzido pelo arranjo de fonte parece ser um único sinal de som.

As profundidades z1 a z4 dos pontos de fonte do primeiro subarranjo 502 podem obedecer a várias relações. Em uma aplicação, as profundidades dos pontos de fonte aumentam desde a cabeça em direção à cauda do flutuador, isto é, z1<z2<z3<z4. Em outra aplicação, as profundidades dos pontos de fonte diminuem desde a cabeça até a cauda do flutuador. Em outra aplicação, os pontos de fonte são oblíquos, isto é, fornecidos em uma linha imaginária 514. Em ainda outra aplicação, a linha 514 é uma linha reta. Em ainda outra aplicação, a linha 514 é uma linha curva, por exemplo, parte de uma parábola, círculo, hipérbole, etc. Em uma aplicação, a profundidade do primeiro ponto de fonte para o subarranjo 502 é cerca de 5 m, e a maior profundidade do último ponto de fonte é cerca de 8 m. Em uma variação dessa modalidade, a faixa de profundidade é entre 8,5 e 10,5 m ou entre 11 e 14 m. Em outra variação dessa modalidade, quando a linha 514 é reta, as profundidades dos pontos de fonte aumentam em 0,5 m de um ponto de fonte até um ponto de fonte adjacente. Aqueles versados na técnica irão reconhecer que essas faixas são exemplificativas e esses números podem variar de pesquisa para pesquisa. Um recurso comum de todas essas modalidades é que os pontos de fonte têm profundidades variáveis, de modo que um único subarranjo exibe pontos de fonte de múltiplos níveis.

Retornando à Figura 3, cada navio é mostrado seguindo um trajeto ondulado que é periódico no espaço, isto é, tem um formato que repete a si mesmo após certo comprimento (comprimento de onda). Um trajeto ondulado pode incluir outros perfis curvados, por exemplo, um trajeto que é periódico no tempo, etc. Na modalidade da Figura 3. o navio de cabo sísmico flutuante 302 segue o trajeto ondulado 312, o navio de cabo sísmico flutuante 304 segue o trajeto ondulado 314, o navio de fonte 306 segue o trajeto ondulado 316 e o navio de fonte 308 segue o trajeto ondulado 318. Nem todos os trajetos precisam ondular. Alguns trajetos, conforme discutido mais à frente, podem ser linhas retas. Os trajetos 312, 314, 316 e 318 podem ter uma periodicidade, isto é, repetir a si mesmo após um dado intervalo de tempo T (por exemplo, um período T). Em uma aplicação, todos os trajetos têm o mesmo período T. Entretanto, em outra modalidade exemplíficativa, cada trajeto tem seu próprio período T,. Em uma modalidade exemplíficativa, cada trajeto é um senoide.

Adicionalmente, cada trajeto pode ter sua própria amplitude Aj. Entretanto, em uma modalidade, todas as amplitudes são iguais. Ainda em outra modalidade exemplíficativa, as amplitudes são divididas em subconjuntos, e cada subconjunto tem um mesmo valor. Um subconjunto pode incluir qualquer número de trajetos, de um até o número máximo de trajetos. A amplitude Aj pode ser definida como o desvio máximo do navio de um trajeto de linha reta. Por exemplo, para o navio 302, o desvio máximo do trajeto de linha reta 322 é mostrado como A^ As amplitudes A2 a A4 dos navios remanescentes são também ilustradas na Figura 3. Em outra aplicação, a distância entre o desvio máximo do navio em um lado do trajeto de linha reta e o desvio máximo no outro lado é dividida por dois para gerar a amplitude.

Um terceiro parâmetro que pode ser usado para caracterizar os trajetos ondulados 312, 314, 316 e 318 é a fase. A fase pode ser medida a partir de uma referência de linha cruzada de dados 340 (que se estende ao longo de um eixo geométrico Y) que é substancialmente perpendicular nos trajetos de linha reta 322, 324, 326 e 328. A fase representa a distância de um navio até a referência 340. A fase pode ser representada como um ângulo se o trajeto ondulado for um senoide. Uma posição do navio ou a fonte medida ao longo dos trajetos de linha reta determina a fase <pt para cada navio. Quanto às amplitudes e períodos, as fases podem ser diferentes de navio para navio. Em uma modalidade, as fases devem ser diferentes de navio para navio para alcançar um melhor azimute e/ou distribuição de desalinhamento. Em outra aplicação, as fontes são detonadas de maneira escalonada, isto é, se as fontes são detonadas simultaneamente, o escalonamento de distância 345 (distância em linha ao longo de eixo geométrico em linha X), entre a primeira fonte 304B e a última fonte 302B ao longo dos trajetos de linha reta é mantida durante a pesquisa sísmica.

Um parâmetro adicional do sistema de pesquisa sísmica 300 é o desalinhamento de linha cruzada 350, isto é, a distância entre o primeiro trajeto de linha reta 322 e o último trajeto de linha reta 324. Para um dado desalinhamento de linha cruzada 350, a distância de linha cruzada entre trajetos de linha reta adjacentes podem variar de navio para navio. Em uma aplicação, há uma distância de linha cruzada mínima D1 entre dois trajetos de linha reta adjacentes e uma distância de linha cruzada máxima D2 entre outro dois trajetos de linha reta adjacentes. Assim, todas as distâncias de linha cruzada se situam entre D1 e D2. Entretanto, as distâncias de linha cruzada podem ser as mesmas em uma aplicação. A Figura 6 mostra uma plotagem em roseta para um sistema de pesquisa tradicional que tem dois navios de cabo sísmico flutuante e dois navios de fonte que seguem trajetos de linha reta similar aos trajetos 322, 324, 326 e 328 mostrados na Figura 3. A Figura 7 mostra uma plotagem em roseta para o sistema de pesquisa inovador que usa o mesmo número de navios de fonte e cabo sísmico flutuante, mas os navios seguem trajetos ondulados 312, 314, 316 e 318. O centro 600 da plotagem representa zero desalinhamento, isto é, nenhuma distância entre a fonte e o receptor que registra. Um ponto 602 longe do centro 600 da plotagem indica a posição (desalinhada) do receptor em relação à fonte. Se o receptor e a fonte têm o mesmo azimute (isto é, o mesmo ângulo em relação a uma direção em linha reta de percurso), os dois pontos correspondentes 604 e 600, respectivamente, são plotados em uma mesma linha M. Entretanto, se o receptor fizer, por exemplo, um ângulo de azimute de 90 graus, o receptor é plotado ao longo da linha N, por exemplo, no ponto 608. Assim, a distância ao longo de um raio na plotagem da Figura 6 mostra o desalinhamento e o ângulo relativo de um ponto, por exemplo, 608, em relação a uma linha de referência M que passa através do centro 600 da plotagem para indicar o ângulo de azimute do receptor em relação à fonte. O aprimoramento na distribuição de desalinhamento/azimute da Figura 7 é evidente a partir da comparação das duas Figuras.

De acordo com uma modalidade exemplificativa, o sistema de pesquisa inovador pode usar trajetos ondulados que são senoides que tem as mesmas amplitudes, os mesmos períodos, e diferentes fases. Entretanto, é possível otimizar essas quantidades (amplitude, período e fase ou outras quantidades) com base no número de navios de cabo sísmico flutuante e navios de fonte para aprimorar adicionalmente a distribuição de desalinhamento/azimute, conforme discutido a seguir. Note que vários métodos de otimização podem ser implantados, conforme discutido a seguir.

De acordo com uma modalidade exemplificativa ilustrada na Figura 8, um método para otimizar uma configuração de um sistema sísmico de múltiplos navios é discutido. De acordo com essa modalidade exemplificativa, as quantidades que descrevem o sistema sísmico de múltiplos navios são divididas em duas categorias, parâmetros e variáveis. Os parâmetros são assumidos como sendo fixos no inicio do algoritmo, enquanto que os valores das variáveis são gerados pelo algoritmo com base nos parâmetros fixos e um ou mais métodos matemáticos. O número de navios de cabo sísmico flutuante e o número de navios de fonte são fixos na etapa 800. Por exemplo, esses números são 2 para a modalidade ilustrada na Figura 3. Conforme previamente discutido, esses números podem variar de um até qualquer número apropriado, A distância de linha cruzada 350 pode ser fixa na etapa 802 (opcionalmente, as distâncias mínima D1 e máxima D2 entre trajetos de linha reta adjacentes são também fixas nessa etapa) e a distância de escalonamento 345 também podem ser fixas na etapa 804. A distância de linha cruzada 350 e a distância escalonada 345 podem ser selecionadas com base na experiência, um banco de dados existente, profundidade de alvo e/ou custo da pesquisa. Opcionalmente, o tamanho do silo da pesquisa pode ser fixo no início do cálculo.

Tendo esses parâmetros fixos, um formato ondulado para as trajetórias 312, 314, 316 e 318 é selecionado na etapa 806. O formato pode ser o mesmo para todos os trajetos ondulados ou diferentes. Para fins de simplicidade, um formato sinusoidal é selecionado na etapa 806. Assim, as variáveis a serem determinadas para o formato sinusoidal são a amplitude, período e a fase (por exemplo, distância entre os navios). Na etapa 808, o operador pode inserir o azimute desejado e/ou distribuição de desalinhamento. Um exemplo de azimute e/ou distribuição de desalinhamento foi mostrado na Figura 7. Para uma dada pesquisa, o cliente ou o operador pode sugerir qualquer azimute desejado e/ou distribuição de desalinhamento.

Um algoritmo de otimização pode ser aplicado na etapa 810 para determinar a amplitude e período e fase para os trajetos ondulados dos navios de cabo sísmico flutuante e fonte. O algoritmo de otimização pode ser qualquer algoritmo conhecido, por exemplo, um método do mínimo quadrado ponderado. Uma função objetiva pode ser definida com base nas variáveis do problema (amplitude e período), e a função objetiva é minimizada ou maximizada levando em consideração os parâmetros introduzidos nas etapas 800 a 804, o formato do trajeto ondulado, e o azimute desejado e/ou distribuição de desalinhamento. O resultado do algoritmo de otimização são as amplitudes, períodos e fases das trajetórias de navios. Para fins de simplicidade, o fluxograma na Figura 8 mostra única amplitude, único período, e fases sugerindo, assim, que todos os trajetos ondulados são idênticos, exceto por suas fases. Entretanto, o algoritmo pode processar diferentes amplitudes e períodos para os diferentes trajetos. Alternativamente, as fases podem ser decididas pelo operador no início do processo de otimização ou as mesmas podem ser calculadas, conforme discutido a seguir.

De acordo com outra modalidade exemplificativa, as fases para os trajetos ondulados são calculadas conforme ilustrado na Figura 9. Na etapa 900, um tamanho do silo representativo para o azimute desejado e/ou distribuição de desalinhamento é selecionado. Note que as etapas ilustradas na Figura 9 podem ser desempenhadas após o algoritmo de otimização da Figura 8 ter sido executado e, assim, a emissão da Figura 8 pode ser usada como inserção para o algoritmo da Figura 9. Aiternativamente, o algoritmo ilustrado na Figura 9 pode ser executado independentemente do algoritmo ilustrado na Figura 8. De qualquer modo, é considerado que a amplitude e período para os trajetos ondulados são conhecidos e fixos nesse estágio. O silo é definido como, por exemplo, um quadrado ou retângulo que tem um comprimento ao longo da direção em linha (eixo geométrico X na Figura 3) e um comprimento ao longo da direção de linha cruzada (eixo geométrico Y na Figura 3). Por exemplo, um silo pode ser de 1 km por 1 km. Na etapa 902, uma direção de passagem e uma dobra nominal para o tamanho do silo são selecionadas. A direção de passagem refere-se, por exemplo, aos trajetos de linha reta 322 a 328 na Figura 3. Em outra aplicação, a direção de passagem pode seguir um hexágono. Outras configurações são possíveis. A dobra nominal é relacionada à razão sinal-ruído, e a mesma é um número, por exemplo, 100.

Então, na etapa 904, o azimute desejado e/ou distribuição de desvios são inseridos. Com base nas informações recebidas nas etapas 900, 902 e 904, um algoritmo de otimização é desempenhado na etapa 906. Esse algoritmo de otimização pode ser similar àquele discutido na Figura 8, isto é, uma função de objetivo ou custo é definida e minimizada com o uso de um de uma variedade de algoritmos matemáticos para determinar a fase, deslocamento lateral e/ou número de passagens. O deslocamento lateral é a distância de linha cruzada entre dois trajetos de linha reta adjacentes, 322 a 328. O número de passagens representa o número de vezes que um navio precisa para mover para trás e para frente em uma dada área para alcançar a pesquisa sísmica (consulte, por exemplo, a Figura 2). A Figura 9 refere-se a uma única fase e um único deslocamento lateral, mas conforme já discutido, o algoritmo pode produzir fases plurais e deslocamentos laterais plurais, isto é, uma fase e um deslocamento lateral para cada navio.

De acordo com uma modalidade exemplificativa, um esquema de otimização mais geral é apresentado. Em geral, o problema de encontrar um ótimo trajeto em relação a diversos ótimos critérios pode ser formulado como um problema de otimização não linear e restrito de múltiplos objetivos (ou de múltiplos critérios), o mesmo consiste em encontrar o vetor de variáveis admissíveis x para um conjunto de dados parâmetros que representam o mínimo da função objetiva F(x). O problema de otimização pode ser formulado conforme segue: min||F(x}||, xes , (9t(x)<0, i=l,-m submetido α T , . U,(x) = 0, i=l,-p em que |j-|l denota qualquer norma Lf com escolhas comuns, incluindo Llt L2 e Lx, x — [xltx2, é um vetor das n variáveis, 5 é o espaço de busca, os conjuntos de funções &£(x) e &έ(χ) descreve possível restrições de igualdade e desigualdade, respectivamente, que precisam ser satisfeitas. Para o caso de um problema de otimização de múltiplos objetivos, a função F(x) pode ser escrita como: H*} = íMxJ.Mx·').......fp (x>] em que fl são funções objetivas individuais.

Em outras palavras, isso é um procedimento que busca por um equilíbrio de compromisso entre os diferentes objetivos, resultando em uma configuração (denominada solução ótima de Pareto, que é definida conforme segue: dada uma localização inicial de bens entre um conjunto de indivíduos, uma mudança para uma localização diferente que torna pelo menos um indivíduo melhor sem, não tornando qualquer outro indivíduo pior sem é denominada um aprimoramento de Pareto) a partir de um número infinito de alternativas. A otimização para um problema de múltiplos objetivos é solucionada através do uso de conhecidos métodos matemáticos. Dependendo da topologia/complexidade (por exemplo, linear, unimodal ou multimodal) da função de custo F(x), vários métodos matemáticos podem ser usados, por exemplo, gradiente conjugado, algoritmo genético, recozimento simulado, etc.

Para uma pesquisa sísmica de múltiplos navios, como no presente caso, o problema de otimização podería ser formulado conforme segue: a. Assumindo como conhecidos os seguintes parâmetros: i. o número de navios de fonte, ii. o número de navios de cabo sísmico flutuante, iii. tamanho nominal do silo iv. outros parâmetros (por exemplo, o tamanho da área de pesquisa, mas também outras quantidades que são dependentes de pesquisa) b. é desejado encontrar variáveis que caracterizam i. as trajetórias dos diferentes navios (formato dos trajetos de navio), e ii. as distribuições espaciais dos trajetos pela área de pesquisa (distância de linha X entre navios, distância escalonadas, etc.) iii. número de passagens ou outras quantidades que podem ser necessárias para uma pesquisa sísmica, c. que otimiza a aquisição sísmica em termos de diferentes objetivos, incluindo: i. tempo/custo de aquisição (número de passagens) ii. cobertura (azimute/distribuição de desalinhamento) por silo iii. tamanho do padrão nominal (macro-silo) iv. uniformidade do macro-silo v. Densidade espacial dos pontos detonados vi. Densidade espacial de CMP vii. Densidade espacial de receptores viii. Ou outras quantidades, d. Que precisam satisfazer um conjunto de restrições operacionais, incluindo: i. Navegação (raio de giro mínimo dos navios, velocidade mín./máx. do navio) ii. Segurança (distância mínima permitida entre navios) iii. Ou outras restrições.

Trajetos de navios podem ser descritos através de curvas suaves. Por exemplo, a curva sinoide generalizada, fÇx} = A sm((2ir/T) x + φ), para qual os parâmetros A, T, e φ são a amplitude, período, e fase (em radianos), respectivamente, pode descrever uma curva. Mais geralmente, trajetos de navio ondulantes periódicos podem ser aproximados por curvas polinomiais por partes duas vezes diferenciáveis (por exemplo, B-splines). Trajetos ondulados arbitrários, não apenas definidos por amplitude, período e fase também podem ser usados. Note também, assim como todos os veículos não holonômicos, navios marinhos têm um raio de giro mínimo que precisa ser considerado no procedimento (por exemplo, inserido na otimização como uma restrição externa). Adicionalmente, note que o algoritmo descrito acima pode ser modificado para cada pesquisa sísmica, e mais ou menos parâmetros, variáveis e restrições podem ser impostos para otimizar os trajetos dos navios que participam na pesquisa sísmica de múltiplos navios. Em uma aplicação, uma ou mais variáveis podem ser fixas e movidas para a categoria de parâmetros, ou uma ou mais restrições (isto é, objetivos) podem ser tornados variáveis ou parâmetros, conforme as circunstâncias exigirem.

Uma pluralidade de parâmetros pode ser usada como restrições para os algoritmos de otimização usados em relação às Figuras 8 e 9. Por exemplo, além daqueles parâmetros já mencionados acima, os seguintes parâmetros também podem ser considerados: o custo da pesquisa, o tipo de subsuperfície, as correntes oceânicas, o modelo de velocidade, o comprimento dos cabos sísmicos flutuantes, o número de cabos sísmicos flutuantes em uma propagação, a capacidade de direcionamento dos cabos sísmicos flutuantes (por exemplo, a presença de dispositivos de controle de profundidade), o tipo de sensores usados nos receptores, o tipo de pesquisa (por exemplo, tridimensional (3D), 4D, etc.), etc.

Note que os algoritmos ilustrados nas Figuras 8 e 9 podem ser usados para determinar os trajetos ondulados para pelo menos três situações diferentes: (i) para os navios de cabo sísmico flutuante e os navios de fonte, (ii) apenas para os navios de fonte, e (iii) apenas para os navios de cabo sísmico flutuante. Por exemplo, para a situação (ii), é possível decidir a priori que os trajetos para os navios de cabo sísmico flutuante são linhas retas, e então os algoritmos determina os trajetos apenas para os navios de fonte. O mesmo é verdadeiro para a situação (iii).

Com base nos algoritmos acima (ilustrados nas Figuras 8 e 9), o mapa completo para navios de cabo sísmico flutuante e navios de fonte pode ser calculado. Um exemplo é mostrado na Figura 10 em que, para fins de simplicidade, os navios de cabo sísmico flutuante foram configurados para seguir linhas retas 1000 e os navios de fonte foram configurados para seguir trajetos periódicos 1010 calculados com base nos algoritmos discutidas acima.

As fontes ilustradas na Figura 3 podem ser disparadas com base em vários esquemas. Um esquema em uma modalidade exemplificativa pode detonar as fontes sequencialmente em um padrão mais denso. Por exemplo, disparar as fontes em dados intervalos de espaço, isto é, detonar a fonte 304B, esperar que essa fonte percorra 12,5 metros ao longo da direção em linha X, então detonar a fonte 308A, e assim em diante. Deve ser notado na modalidade exemplificativa que o valor de 12,5 metros é um exemplo e pode variar, por exemplo, com base na velocidade do navio de cabo sísmico flutuante. Dessa maneira, as fontes são disparadas quando, por exemplo, as mesmas têm a mesma posição de eixo geométrico X, ou em linha, durante uma sequência de disparo.

Deve ser notado ainda na modalidade exemplificativa que uma sequência de disparo inclui o disparo de uma vez sequencial de cada fonte. Em outra modalidade exemplificativa de sequência de disparo, as fontes são disparadas seja simultaneamente ou quase simultaneamente, com atrasos de tempo aleatórios entre disparos. O sistema sísmico 1100 da modalidade exemplificativa da Figura 11 tem dois navios de cabo sísmico flutuante 1102, 1104 e três navios de fonte 1106, 1108 e 1110. Deve ser notado na modalidade exemplificativa que os navios de cabo sísmico flutuante 1102, 1104 são configuráveis em relação ao número de cabos sísmicos flutuantes 1112, 1114 por navio, a distância de separação entre navio de cabo sísmico flutuante 1102 e navio de cabo sísmico flutuante 1104 e o comprimento dos cabos sísmicos flutuantes 1112, 1114. Adicionalmente, deve ser notado na modalidade exemplificativa que os navios de cabo sísmico flutuante 1102, 1104 são linhas cruzadas separadas por um ou mais navios de fonte 1106, 1108, 1110, e a borda anterior dos navios de cabo sísmico flutuante 1102, 1104 são desalinhadas em linha entre si por uma distância configurável 1116. Adicionalmente, na modalidade exemplificativa, os navios de fonte 1106, 1108, 1110 são desalinhados em linha dos navios de cabo sísmico flutuante 1102, 1104 e entre si por uma distância configurável em linha. Alguns exemplos numéricos são listados na Figura 11.

Os métodos e algoritmos discutidos acima podem ser implantados em um dispositivo de computação 1200 conforme ilustrado na Figura 12. O dispositivo de computação 1200 pode ser um processador, um computador, um servidor, etc. O dispositivo de computação 1200 pode incluir um processador 1202 conectado através de um barramento 1204 até um dispositivo de armazenamento 1206. O dispositivo de armazenamento 1206 pode ser qualquer tipo de memória e pode armazenar instruções e comandos necessários associados aos algoritmos discutidos acima. Também conectada ao barramento 1204 é uma interface de inserção/emissão 1208 através da qual o operador pode interagir com os algoritmos ilustrados nas Figuras 8 e 9. Uma interface de comunicação 1210 é também conectada ao barramento 1204 e é configurada para transferir informações entre o processador 1202 e uma rede externa, etc., Internet, rede interna do operador, etc. A interface de comunicação 1210 pode ser com fio ou sem fio. Opcionalmente, o dispositivo de computação 1200 pode incluir uma tela 1212 para exibir vários resultados gerados pelos algoritmos discutidos acima. Por exemplo, as amplitudes, períodos e fases de uma pesquisa planejada podem ser exibidos, após serem calculados com os algoritmos inovadores, na tela 1212.

As modalidades exemplificativas apresentadas acima fornecem um sistema e um método para aprimorar um azimute e/ou distribuição de desalinhamento para uma pesquisa sísmica com o uso de trajetos ondulados para os navios de fonte e/ou os navios de cabo sísmico flutuante. Deve ser entendido que essa descrição não se destina a limitar a invenção. Pelo contrário, as modalidades exemplificativas se destinam a cobrir alternativas, modificações e equivalentes, que são incluídas no espírito e escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas. Adicionalmente, na descrição detalhada das modalidades exemplificativas, numerosos detalhes específicos são apresentados a fim de fornecer um entendimento compreensível da invenção reivindicada. Entretanto, um versado na técnica entenderá que várias modalidades podem ser praticadas sem tais detalhes específicos.

Embora os recursos e elementos das presentes modalidades exemplificativas sejam descritos nas modalidades em combinações particulares, cada recurso ou elemento pode ser usado sozinho sem os outros recursos e elementos das modalidades ou em várias combinações com ou sem outros recursos e elementos apresentados no presente documento.

Essa descrição escrita usa exemplos do assunto apresentado para permitir que qualquer pessoa versada na técnica pratique a mesma, incluindo tornar e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e desempenhar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável do assunto é definido através das reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos se destinam a estarem dentro do escopo das reivindicações.

Claims (10)

1. Método para determinar uma configuração de pesquisa sísmica de um sistema de aquisição com múltiplos navios, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: receber um número que corresponde a navios a serem usados no sistema de aquisição com múltiplos navios; receber uma distância de linha cruzada entre o primeiro e o último trajetos de linha reta que correspondem ao primeiro e ao último navios, respectivamente, do sistema de aquisição com múltiplos navios; receber uma distância em linha entre o primeiro e último navios; selecionar formatos de trajetos ondulados para os navios do sistema de aquisição com múltiplos navios; receber um azimute desejado e/ou uma distribuição de desvio de receptores rebocados por um ou mais navios de cabo sísmico flutuante do sistema de aquisição com múltiplos navios em relação a navios fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios; e calcular amplitudes (A,), períodos (T,) e fases dos trajetos ondulados.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os formatos dos trajetos ondulados são senoides.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os formatos dos trajetos ondulados são idênticos e descritos por um senoide.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma etapa de calcular compreende: aplicar um algoritmo de otimização para calcular as amplitudes, períodos e fases, sendo que as amplitudes e os períodos são diferentes de navio para navio.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda,: aplicar um aprimoramento de Pareto para determinar as amplitudes, períodos e fases, sendo que cada trajeto ondulado tem uma fase diferente.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda,: conduzir navios fonte ao longo de trajetos ondulados ensanduichados entre trajetos ondulados de dois navios de cabo sísmico flutuante.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda,: selecionar trajetos de linha reta para navios de cabo sísmico flutuante.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda,: o uso das amplitudes e períodos calculados para determinar deslocamentos laterais dos navios; selecionar um tamanho do silo para a pesquisa sísmica; selecionar uma dobra nominal; calcular os deslocamentos laterais com base nas amplitudes, períodos, fases, tamanho do silo e dobra nominal, e calcular um número de passagens para os navios a serem desempenhadas durante a pesquisa sísmica.

9. Dispositivo de computação para determinar uma configuração de pesquisa sísmica de um sistema de aquisição com múltiplos navios, sendo que o dispositivo de computação é caracterizado pelo fato de que compreende: uma interface para receber um número que corresponde a navios a serem usados no sistema de aquisição com múltiplos navios, para receber uma distância de linha cruzada entre o primeiro e o último trajetos de linha reta que corresponde a um primeiro e um último navios, respectivamente, do sistema de aquisição com múltiplos navios; e para receber uma distância em linha entre o primeiro e último navios; e um processador conectado à interface e configurado para, selecionar formatos de trajetos ondulados para os navios do sistema de aquisição com múltiplos navios; receber um azimute desejado e/ou uma distribuição de desvio de receptores rebocados por um ou mais navios de cabo sísmico flutuante do sistema de aquisição com múltiplos navios em relação a navios fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios; e calcular amplitudes (A), períodos (T,) e fases dos trajetos ondulados.

10. Método para determinar uma configuração de pesquisa sísmica de um sistema de aquisição com múltiplos navios, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: receber um tamanho do silo a ser usado no sistema de aquisição com múltiplos navios; receber uma dobra nominal para o tamanho do silo; receber um azimute desejado e/ou uma distribuição de desvio de receptores rebocados por um ou mais navios de cabo sísmico flutuante do sistema de aquisição com múltiplos navios em relação a navios fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios; e calcular deslocamentos laterais entre trajetos ondulados a serem seguidos pelos um ou mais navios de cabo sísmico flutuante e os navios fonte do sistema de aquisição com múltiplos navios.