BRPI0701248B1

BRPI0701248B1 - detector para sistema de inspeção eletromagnética marinha e método para inspeção eletromagnética marinha

Info

Publication number: BRPI0701248B1
Application number: BRPI0701248A
Authority: BR
Inventors: Fredrik Karlsson Mattias; Anders Davidsson Per; Gunnar Krylstedt Peter; Johan Magnus Mattsson Rune; Rune Lennart Tenghamn Stig; Peter Lindqvist Ulf
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2018-12-11
Also published as: US7737698B2; US20070229083A1; AU2007201186A1; NO20071500L; GB0705675D0; NO336478B1; CN101046517B; EA200700466A2; MY143299A; EG24445A; GB2436709B; CN101046517A; MY144930A; AU2007201186A2; EA200700466A3; GB2436709A; CA2582882C; EA012766B1; BRPI0701248A; CA2582882A1

Abstract

sistema eletromagnético rebocado de baixo ruído para exploração de subsuperfície. a presente invenção refere-se a um sistema de inspeção eletromagnética marinha que inclui um alojamento disposto para minimizar a turbulência, quando o alojamento for rebocado através de um corpo de água, e para minimizar o movimento do alojamento em qualquer direção, exceto na direção de rebocadura. o alojamento inclui pelo menos um elemento de campo elétrico e um elemento de detecção de campo magnético associados com o mesmo.

Description

(54) Título: DETECTOR PARA SISTEMA DE INSPEÇÃO ELETROMAGNÉTICA MARINHA E MÉTODO PARA INSPEÇÃO ELETROMAGNÉTICA MARINHA (73) Titular: PGS GEOPHYSICAL AS, Sociedade Norueguesa. Endereço: Strandveien 4 N-1366 Lysaker NO, NORUEGA(NO) (72) Inventor: STIG RUNE LENNART TENGHAMN; RUNE JOHAN MAGNUS MATTSSON; PETER GUNNAR KRYLSTEDT; MATTIAS FREDRIK KARLSSON; ULF PETER LINDQVIST; PER ANDERS DAVIDSSON.

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 11/12/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 11/12/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DETECTOR PARA SISTEMA DE INSPEÇÃO ELETROMAGNÉTICA MARINHA E MÉTODO PARA INSPEÇÃO ELETROMAGNÉTICA MARINHA. REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica prioridade de acordo com 35 U.S.C. 119(e) ao Pedido Provisório U.S. de Série N° 60/787.042, depositado em 29 de março de 2006, intitulado Sistema Eletromagnético Rebocado de Baixo Ruído para Exploração de Subsuperfície, a descrição do qual é aqui incorporada em sua totalidade para referência.

DECLARAÇÃO REFERENTE AO DESENVOLVIMENTO OU PESQUISA PATROCINADA PELO GOVERNO

Não-aplicável.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se, de maneira geral, ao campo de aparelho de inspeção eletromagnética para exploração de subsuperfície na Terra. Mais particularmente, a invenção refere-se a estruturas para eletrodos de detecção e a disposições dos mesmos para a detecção de tensões induzidas resultantes de campos eletromagnéticos impostos à Terra.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

A inspeção eletromagnética é usada, entre outras finalidades, para determinar a presença de estruturas portadoras de hidrocarboneto na subsuperfície da Terra. A inspeção eletromagnética inclui o que é denominado de técnicas de inspeção de fonte controlada. As técnicas de inspeção eletromagnética de fonte controlada incluem a imposição de uma corrente elétrica ou de um campo magnético à Terra, quando tais inspeções forem conduzidas em terra, ou a imposição dos mesmos a sedimentos abaixo do fundo da água (fundo do mar), quando tais inspeções forem conduzidas em um ambiente marinho. As técnicas incluem a medição de tensões e/ou campos magnéticos induzidos nos eletrodos, antenas e/ou magnetômetros dispostos na superfície da Terra ou no fundo do mar. As tensões e/ou os campos magnéticos são induzidos pela interação do campo eletromagnético

Petição 870180014382, de 22/02/2018, pág. 8/18 causada pela corrente elétrica e/ou campo magnético imprimidos à subsuperfície da Terra (através do fundo da água em inspeções marinhas) com as formações das subsuperfícies da Terra impart

A inspeção eletromagnética marinha de fonte controlada conhecida na técnica tipicamente inclui a imposição de uma corrente elétrica alternada aos sedimentos abaixo do fundo da água com a aplicação de corrente originária de uma fonte, geralmente disposta em uma embarcação de inspeção, a um eletrodo bipolar rebocado pela embarcação de inspeção. Um eletrodo bipolar é tipicamente um cabo elétrico isolado apresentando no mesmo dois eletrodos em um espaçamento selecionado, normalmente de 300 a 1000 metros ou mais. A corrente alternada apresenta uma ou mais frequências selecionadas, tipicamente dentro de uma faixa de cerca de 0,1 a 100 Hz. Uma pluralidade de eletrodos de detecção é disposta no fundo da água em localizações espaçadas entre si, e os eletrodos de detecção são conectados aos dispositivos que registram as tensões induzidas através de vários pares de tais eletrodos. Tal inspeção é conhecida como inspeção eletromagnética de fonte controlada de domínio de freqüência (f-CSEM). As técnicas de inspeção f-CSEM são descritas, por exemplo, na publicação de Sinha, M.C. Patel, P.D., Unsworth, M.J., Owen, T.R.E, e MacCornack, M.G.R. (1990), intitulada An active source eletromagnetic sounding system for marine use, Marine Geophysical Research, 12, 29-68. Outras publicações que descrevem a física e a interpretação da inspeção de subsuperfície eletromagnética incluem a publicação de Constable, S.C. e Edwards, R.N. (1991), intitulada Electrical exploration methods for the seafloor: Investigation in Geophysics No 3, Electromagnetic methods in applied geophysics, vol. 2, aplication part B, 931-966; e na publicação de Cheesman, S.J., Edwards, R.N., and Chave, A.D. (1987), intitulada On the theory of sea floor conductivity mappin using transient electromagnetic systems: Geophysics, 52, N² 2, 204217.

Outra técnica para a inspeção eletromagnética de formações de subsuperfície da Terra conhecida na técnica é a inspeção eletromagnética transitória de fonte controlada (ΐ-CSEM). Nas inspeções t-CSEM, a corrente elétrica é imposta à subsuperfície da Terra com o uso de eletrodos em um cabo similares àqueles explicados acima, conforme usados para f-CSEM. A corrente elétrica pode ser corrente contínua (CC). Em um momento ou momentos selecionados, a corrente elétrica é desativada, e as tensões induzidas são medidas, tipicamente com relação ao tempo sobre um intervalo de tempo selecionado, usando eletrodos dispostos no fundo da água, conforme anteriormente explicado com referência às inspeções f-CSEM. A estrutura e a composição da subsuperfície da Terra são inferidas pela distribuição de tempo das tensões induzidas. As técnicas de inspeção t-CSEM são descritas, por exemplo, na publicação de Strack, K.-M. (1992), Exploration with deep transient electromagnetics, Elsevier, 373 pp. (reimpressa em 1999).

Independente da técnica usada, a presença de estruturas portadoras de hidrocarboneto pode ser inferida por causa do contraste de resistividade entre as estruturas portadoras de hidrocarboneto, que podem ter resistividades elétricas em uma faixa de vários ohm-metros a várias centenas de ohm-metros, e aquelas das formações da Terra adjacentes nãoportadoras de hidrocarboneto, que podem ter resistividades em uma faixa de cerca de 0,2 ohm-metros a vários ohm-metros.

As técnicas de inspeção eletromagnética anteriores podem ser demoradas e de alto custo de execução, principalmente pelo fato de os eletrodos de detecção serem tipicamente dispostos nos cabos que são desdobrados no fundo da água. O desdobramento de tais cabos de eletrodo de detecção tipicamente inclui o desenrolamento dos mesmos a partir da embarcação de inspeção ou de outra embarcação de desdobramento, a localização da posição geodética dos eletrodos depois do desdobramento, e a recuperação dos cabos depois da inspeção ser completada. Para inspecionar uma área substancial da subsuperfície da Terra, portanto, é exigido o desdobramento de um número substancial de tais cabos e/ou o desdobramento repetido dos cabos em diferentes posições ao longo do fundo da água. A razão principal de os cabos de detecção desdobrados (estacionários) do fundo da água serem usados é a de que as tensões induzidas através dos pares dos eletrodos a partir dos efeitos eletromagnéticos são pequenas o suficiente, de modo que o ruído que seria induzido nos eletrodos quando de sua movimentação através da água dificultaria a medição das tensões induzidas pelos efeitos eletromagnéticos.

A rebocadura de eletrodos em cabos é conhecida na técnica para certos tipos de inspeção marinha, particularmente, conforme mencionado acima, para impor um campo elétrico às formações abaixo do fundo da água. A utilização de eletrodos rebocados conhecidos na técnica para a detecção de tensão eletromagneticamente induzida, entretanto, é difícil, particularmente porque os cabos rebocados vibram à medida que eles se movem através da água. Este fenômeno, à medida que afeta os eletrodos montados em um cabo, foi estudado anteriormente em relação a antenas de recepção submarinas. Como resultado de tal estudo, inúmeras fontes de ruído foram identificadas. Vide, por exemplo, M.L. Burrows, IEEE Trans. Comm., 22 (1974) 540.

Uma fonte significativa de ruído resulta do movimento dos eletrodos e dos cabos de interconexão dentro do campo geomagnético da Terra, isto é, a indução eletromagnética. O movimento é excitado pelas flutuações de pressão ao longo do cabo, à medida que ele se move através da água, o que dá início à vibração. Para um cabo comprido, pode ser mostrado que a tensão induzida por movimento é proporcional a v⁵⁷²//², onde ve f são a velocidade de rebocadura e a freqüência do sinal, respectivamente. Frequências usadas para antenas de comunicação submarinas estão acima de 60 Hz, e, como resultado da dependência de freqüência do ruído, o ruído resultante pode ser controlado. Entretanto, para freqüências geralmente usadas para a exploração de hidrocarboneto, que são de aproximadamente 0,4 - 0,8 Hz, o ruído de indução é difícil de ser controlado. Com o uso de uma fórmula desenvolvida por Burrows e descrita na publicação IEEE antecedente, o nível de ruído seria esperado como sendo da ordem de 0,3 qV/Hz^1/2m em freqüências de interesse e uma velocidade de rebocadura de 5 nós. Tal nível de ruído é inaceitavelmente alto em relação às tensões esperadas a serem medidas nas inspeções eletromagnéticas típicas.

Outras fontes de ruído significativas são o ruído do eletrodo, o ruído do movimento da água e o ruído térmico. O ruído do eletrodo surge do movimento da água que perturba a camada eletroquímica dupla na superfície do eletrodo. O ruído do movimento da água pode ser associado com indução no campo geomagnético proveniente da turbulência da água. O ruído térmico estará sempre presente, se houver gradientes de temperatura próximo aos eletrodos.

O que se faz necessário é um sistema para aquisição de dados de inspeção eletromagnética que possa ser rebocado na água similarmente a um sistema de cabo sísmico, de tal modo que a velocidade e a eficiência de aquisição de dados de inspeção eletromagnética sejam aperfeiçoados. Tal sistema deve ser configurado para minimizar o ruído que pode ser induzido nos elementos de detecção como resultado do movimento da água além dos elementos de detecção e do movimento dos elementos de detecção, exceto ao longo da direção de rebocadura.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em seu sentido mais geral, a invenção é um detector para um sistema de inspeção eletromagnética marinha que inclui um alojamento disposto para minimizar a turbulência, quando o alojamento for rebocado através de um corpo de água, e para minimizar o movimento do alojamento em qualquer direção, que não a a direção de rebocadura. O alojamento inclui um elemento de detecção de campo elétrico ou de campo magnético associado com o mesmo.

Outro aspecto da invenção é um detector de sistema de inspeção eletromagnética marinha. Um detector, de acordo com este aspecto da invenção, inclui um alojamento formado de material substancialmente nãocondutivo eletricamente. O alojamento é formado para prover uma superfície para colocação de um eletrodo disposto dentro da água fluente substancialmente laminar à medida que o alojamento é movido através da água. O alojamento é formado para prover uma resistência mínima ao fluxo da água além do mesmo. Alhetas são acopladas ao alojamento e se projetam para fora a partir do alojamento. As alhetas são formadas para estabilizar o movimento do alojamento através da água, e cada qual provê uma localização de conexão para um cabo de reboque. As alhetas são dispostas simetricamente em torno do alojamento. O detector inclui um eletrodo disposto na superfície do alojamento. O eletrodo é formado a partir de um material eletricamente condutivo e substancialmente não-metálico.

Em uma concretização, o alojamento define uma câmara interna apresentando circuitos de medição de tensão no mesmo.

Outro aspecto da invenção é um sistema de inspeção eletromagnética marinha. Um sistema de inspeção eletromagnética, de acordo com este aspecto da invenção, inclui uma embarcação de inspeção disposta para rebocar um cabo através de um corpo de água. A embarcação de inspeção apresenta equipamento na mesma para energizar os eletrodos de fonte. O equipamento inclui um dispositivo de registro para registrar sinais correspondendo às tensões detectadas entre pelo menos um par de detectores. O sistema inclui pelo menos dois eletrodos de fonte dispostos em posições selecionadas ao longo do cabo e em pelo menos um par de detectores acoplados atrás de uma extremidade posterior do cabo. Cada detector inclui um alojamento formado a partir do material substancialmente não-condutivo eletricamente. Cada alojamento é formado para prover uma superfície para colocação de um eletrodo disposto na água fluente substancialmente laminar à medida que cada dito alojamento é movido através da água. Cada alojamento é formado para prover resistência mínima ao fluxo da água além do mesmo. Cada detector inclui alhetas acopladas ao respectivo alojamento e que se projetam para fora a partir de cada respectivo alojamento. As alhetas são formadas para estabilizar o movimento do respectivo alojamento através da água e para prover uma localização de conexão para um cabo de reboque. As alhetas são dispostas simetricamente em torno do alojamento. Cada detector inclui um eletrodo disposto sobre a superfície. O eletrodo é formado de um material eletricamente condutivo e substancialmente não-metálico.

Em uma concretização, cada alojamento define uma câmara interna apresentando circuitos de medição de tensão na mesma.

Outro aspecto da invenção é um método para a inspeção eletromagnética marinha. Um método, de acordo com este aspecto da inven ção, inclui a movimentação de um gerador de fonte de campo através de um corpo de água. Em momentos selecionados, uma corrente elétrica é passada através do gerador de fonte de campo e induz no gerador pelo menos um dentre um campo magnético variável no tempo e um campo elétrico variável no tempo, nas formações abaixo do fundo do corpo de água. Pelo menos um elemento de detecção é movido através do corpo de água ao longo de uma direção de rebocadura. Com o uso do elemento de detecção, é detectado pelo menos um dentre um campo magnético e um campo elétrico, resultante da interação do campo induzido com as formações. A movimentação é executada de modo a minimizar a turbulência na água e a minimizar o movimento do elemento de detecção, que não aquele ao longo da direção de rebocadura.

Outros aspectos e vantagens da invenção se tornarão evidentes a partir da seguinte descrição e das reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 mostra uma concretização de um sistema de inspeção eletromagnética, de acordo com a invenção.

A Figura 2 mostra uma concretização de um eletrodo usado com um sistema de inspeção, de acordo com a invenção.

A Figura 3 mostra uma concretização de circuitos de detecção e telemetria que podem ser usados em várias concretizações da invenção.

A Figura 4 mostra uma concretização de um acoplamento para conectar detectores e seus cabos de reboque associados à extremidade posterior de um cabo rebocado por uma embarcação de inspeção.

A Figura 5 mostra uma concretização alternativa de um sistema de aquisição que usa uma antena como um elemento de transmissão e um detector apresentando sensores magnéticos no mesmo.

A Figura 6 mostra uma concretização alternativa de circuitos de detecção apresentando magnetômetros nos mesmos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Na descrição da invenção aqui apresentada, o termo detector será usado para indicar um dispositivo rebocado por uma embarcação de inspeção ou por outra embarcação em um cabo, cujo dispositivo inclui um ou mais elementos de detecção para detectar um ou mais aspectos da interação dos campos eletromagnéticos com as formações na subsuperfície da Terra. Os campos eletromagnéticos podem ser induzidos na subsuperfície 5 da Terra com a geração de um campo elétrico variável no tempo ou um campo magnético variável no tempo em um corpo de água em uma profundidade selecionada abaixo da superfície da água. Geralmente, um ou mais elementos de detecção podem ser eletrodos galvânicos dispostos em um alojamento, ou sensores de campo magnético dispostos dentro de um alo10 jamento. O alojamento é configurado para minimizar a turbulência da água à medida que ele é rebocado através do corpo de água, e é configurado para minimizar o movimento do alojamento em qualquer direção, que não ao longo da direção de rebocadura do alojamento.

Uma concretização de um sistema de inspeção eletromagnética marinha de fonte controlada, de acordo com a invenção, é mostrada na Figura 1. Na concretização da Figura 1, um campo eletromagnético é imposto à subsuperfície da Terra com a geração de um campo elétrico variável no tempo em uma profundidade selecionada abaixo da superfície da água. Na presente concretização, o campo elétrico é gerado pela aplicação de corren20 te elétrica através de um par de eletrodos de fonte espaçados entre si. Na Figura 1, uma embarcação de inspeção 10 se move ao longo da superfície de um corpo de água 11, tal como um lago ou o oceano. A embarcação de inspeção 10 pode incluir dispositivos eletrônicos na mesma, mostrados coletivamente como um sistema de registro 12 para impor a corrente de inspe25 ção elétrica às formações da Terra 20 abaixo do fundo da água 21 através de vários eletrodos. O equipamento no sistema de registro 12 pode também incluir dispositivos (não mostrados separadamente) para detectar e registrar sinais correspondendo às tensões detectadas através de um ou mais pares de detectores 18, cada detector apresentando pelo menos um eletrodo 30 (mostrado na Figura 2) no mesmo. O equipamento no sistema de registro 12 pode também incluir dispositivos (não mostrados separadamente) para determinar a posição geodética da embarcação 10 e os vários detectores 18 no sistema. Os eletrodos nos detectores 18 serão explicados em maiores detalhes abaixo com referência à Figura 2.

Na presente concretização, a corrente de inspeção elétrica pode ser imposta através de um par bipolar de eletrodos de fonte 16A, 16B separados entre si por uma distância selecionada. A distância selecionada irá depender, entre outros fatores, da profundidade na subsuperfície da Terra 20 que deve ser inspecionada e das resistividades esperadas das formações na subsuperfície da Terra. Os eletrodos de fonte 16A, 16B podem ser rebocados por um cabo de inspeção adequado 14 desdobrado pela embarcação de inspeção 10 ou por outra embarcação. O cabo de inspeção 14 pode incluir condutores elétricos (não mostrados separadamente) para transferir a corrente de inspeção elétrica da unidade de registro 12 para os eletrodos de fonte 16A, 16B e para transferir para o sistema de registro 12 os sinais relacionados a tensões impostas através dos eletrodos sobre os pares dos vários detectores 18, como será adicionalmente explicado abaixo. As estruturas para os eletrodos de fonte 16A, 16B são conhecidas na técnica. Os eletrodos de fonte 16A, 16B são mostrados na Figura 1 dispostos como um bipolo elétrico horizontal. Em outras implementações, os eletrodos de fonte podem ser dispostos como um bipolo elétrico vertical.

Na presente concretização, o cabo de inspeção 14 pode incluir, em sua extremidade posterior, uma unidade de cruzamento de acoplamento e telemetria, mostrada de modo geral em 18A. A unidade de cruzamento de acoplamento e telemetria 18A na presente concretização forma uma conexão mecânica e elétrica entre a extremidade posterior do cabo de inspeção 14 e os cabos de reboque de detector 18C para rebocar dois ou mais dos detectores 18. Os detectores 18 podem ser dispostos ao longo dos cabos de reboque de detector 18C em localizações espaçadas entre si, conforme mostrado na Figura 1. Os cabos de reboque 18C, em outras concretizações, podem ser acoplados diretamente à embarcação 10. O número e o espaçamento dos detectores 18 usados em qualquer concretização específica de um sistema de inspeção eletromagnética irão depender, entre outros fatores, da resolução desejada para os resultados de inspeção e das resistividades das formações na subsuperfície da Terra 20. Os detectores 18 podem ser rebocados pela embarcação de inspeção 10, conforme mostrado na Figura 1, ou podem ser rebocados por uma embarcação diferente. A unidade de cruzamento de acoplamento e telemetria 18A pode também incluir circuitos (não mostrados na Figura 1) para converter os sinais relacionados a tensões detectadas impostas através de vários detectores 18 a um formato de telemetria elétrico ou óptico para transmissão para o sistema de registro 12, ou pode ser uma junção mecânica e elétrica simples entre o cabo de inspeção 14 e os cabos de reboque de detector 18C. Adicionalmente ou alternativamente, a unidade de cruzamento de acoplamento e telemetria 18A pode incluir circuitos (não mostrados) para localmente registrar sinais correspondendo às tensões detectadas.

Na operação do sistema mostrado na Figura 1, à medida que a embarcação de inspeção 10 se move através da água 11, o sistema de registro faz com que a corrente de inspeção elétrica seja imposta através dos eletrodos de fonte 16A, 16B. Se o sistema se destinar a medir os efeitos eletromagnéticos transitórios, a corrente elétrica poderá ser corrente contínua comutada, corrente contínua de polaridade alternada, seja discretamente comutada, ou em uma seqüência, tal como um pseudobinário aleatório. Se o sistema se destinar a medir os efeitos eletromagnéticos de domínio de freqüência, a corrente poderá ser corrente alternada apresentando uma ou mais freqüências em uma faixa de cerca de 0,1 a 100 Hz. A forma de onda da corrente alternada pode ser onda senoidal, triangular, quadrada ou outra forma de onda periódica, dependendo do teor da freqüência desejada da mesma. Enquanto ou depois dos eletrodos de fonte 16A, 16B serem assim energizados (dependendo de se os efeitos de domínio de freqüência ou transitórios estão sendo medidos), as tensões são medidas através de pares selecionados dos detectores 18. As medições que correspondem à amplitude e/ou à fase das tensões induzidas (fase com relação à corrente elétrica imposta através dos eletrodos de fonte 16A, 16B), e/ou à amplitude com relação ao tempo de comutação da corrente, são então usadas para inferir a estrutura e/ou a composição da subsuperfície 20. Os detectores 18 podem ser rebocados na mesma profundidade ou em uma profundidade diferente do que os eletrodos de fonte 16A, 16B.

Uma concretização de um detector 18 é mostrada em maiores detalhes na Figura 2. O detector 18 pode incluir um alojamento geralmente na forma de torpedo 32, preferivelmente formado de plástico reforçado por fibra de vidro ou material similar de alta resistência, eletricamente nãocondutivo e resistente à corrosão. O alojamento 32 pode incluir um protuberância arredondada geralmente embotada 31, sobre a qual é adequadamente disposto um elemento de detecção, que, nesta concretização, é um ele10 trodo 30. O eletrodo 30 pode ser formado de grafite ou outro material nãometálico eletricamente condutivo para impedir quaisquer mudanças em sua impedância elétrica causada pela corrosão, como ocorrería com muitos metais, se fossem usados para o eletrodo 30. A protuberância 31 será geralmente disposta dentro da água fluente laminar, à medida que o alojamento 15 32 é movido através da água. Desse forma, o eletrodo 30 assim posicionado será menos suscetível à presença de ruído elétrico induzido por turbulência introduzido no mesmo.

O alojamento 32 pode incluir uma seção intermediária de forma geralmente elíptica 40 e uma seção traseira de forma geralmente cônica 42.

As formas das várias seções (protuberância 31, seção intermediária 40 e cauda 42) do alojamento 32 são preferivelmente de um jeito que o alojamento 32 possa se mover através da água (11 na Figura 1) com um mínimo de resistência hidrodinâmica, induzir o mínimo de turbulência na água quanto possível na prática, e prover uma superfície para o eletrodo 30 que será dis25 posta na água fluente substancialmente laminar.

O movimento do alojamento 32 através da água pode ser estabilizado pelo acoplamento de alhetas geralmente na forma de asa 34 em uma localização adequada ao longo do alojamento 32. As alhetas 34 podem ser afixadas ao alojamento 32 ou podem ser integralmente formadas com o 30 mesmo. A borda extrema de cada das alhetas 34 pode também ser o local no qual os cabos de reboque de detector 18C são acoplados ao alojamento 32. Conforme mostrado na Figura 2, os cabos de reboque de detector 18C podem ser afixados às bordas extremas das alhetas 34, de modo a se estenderem geralmente paralelos entre si ao longo da direção de movimento dos cabos de reboque de detector 18C. As alhetas 34 são preferivelmente dispostas simetricamente com relação ao alojamento 32 nos lados opostos 5 do mesmo. Embora mostrado na Figura 2 como sendo horizontalmente separados, os cabos de reboque de detector 18C também podem ser verticalmente separados. A separação horizontal dos cabos de reboque 18C pode reduzir o ruído de indução causado pelo movimento dos cabos de reboque 18C dentro do campo geomagnético da Terra que é eletricamente conecta10 do, conforme será adicionalmente explicado abaixo com referência à Figura

3.

O alojamento 32 pode também incluir dois ou mais estabilizadores geralmente dispostos circunferencialmente de modo simétrico 42 perto da extremidade posterior do alojamento 32. As alhetas 34 e os estabilizado15 res 42 podem ser integralmente formados com o alojamento 32 ou separadamente formados e afixados ao alojamento 32. Em combinação, as alhetas 34 e os estabilizadores 42 fazem com que o alojamento 32 se mova através da água com alta estabilidade direcional. A alta estabilidade direcional, entre outros possíveis benefícios, pode reduzir a quantidade de ruído que é indu20 zido nos cabos de reboque 18C pelo movimento indevido dos cabos de reboque 18C com relação ao campo geomagnético da Terra.

O alojamento 32 pode também ser formado para definir um ou mais compartimentos internos vedados 33 incluindo aí óleo ou fluido similar eletricamente não-condutivo e substancialmente incompressível. O volume 25 total dos compartimentos e a densidade de tal fluido (e o volume encerrado de uma câmara definida que será adicionalmente explicada abaixo) podem ser selecionados para prover o alojamento 32 com flutuação substancialmente neutra na água.

O alojamento 32 pode também ser formado para definir uma 30 câmara interna vedada 35, na qual podem ser localizados circuitos de amplificação e telemetria adequados, mostrados geralmente em 36. Os circuitos 36 são usados para detectar tensões impostas através do eletrodo 30 e de outro eletrodo similarmente formado em outro dos detectores 18 dispostos ao longo dos cabos de reboque de detector 18C. Os circuitos 36 podem ser eletricamente conectados a cada um dos cabos de reboque de detector 18C por meio de um sistema de fios adequado, mostrado em 38. Os circuitos 36 e o sistema de fios 38 serão explicados em maiores detalhes com referência à Figura 3.

A presente concretização inclui dois cabos de reboque de detector simetricamente dispostos e substancialmente co-planares 18C acoplados às respectivas alhetas 34 a fim de realizar vários objetivos. Primeiro, a energia elétrica pode ser conduzida para os circuitos 36, os sinais podem ser conduzidos dos circuitos 36, e tensões ou outros sinais representativos podem ser transmitidos ao longo de condutores elétricos (vide Figura 4) nos cabos de reboque de detector 18C substancialmente de modo simétrico, de maneira a impedir a indução de tensões erráticas no eletrodo 30. Em segundo lugar, a disposição dos cabos de reboque de detector 18C, conforme mostrado na Figura 2, que é substancialmente co-planar e simétrica com relação aos detectores 18, pode aperfeiçoar a estabilidade de movimento do detector 18 através da água. Preferivelmente, os cabos de reboque de detector 18C apresentam um diâmetro tão pequeno quanto prático para reduzir os efeitos de qualquer turbulência induzida com a movimentação dos cabos de reboque de detector 18C através da água. Adicionalmente, o uso de dois cabos de reboque de detector se destina a substancialmente eliminar quaisquer tensões que possam ser induzidas nos cabos de reboque de detector 18C como resultado de qualquer instabilidade de movimento dos detectores 18 e dos cabos de reboque de detector 18C dentro do campo geomagnético da Terra, conforme explicado anteriormente.

Preferivelmente, os cabos de reboque de detector 18C são tão finos quanto práticos com relação às forças de arrasto exigidas a serem conduzidas pelos cabos de reboque 18C, não apenas para reduzir o arrasto, conforme explicado acima, mas também para aumentar a frequência de vibração de qualquer vibração induzida de turbulência nos cabos de reboque 18C. Além disso, o uso de cabos de reboque finos minimiza sua massa, mi nimizando assim quaisquer efeitos dos cabos de reboque 18C no movimento dos detectores 18.

A concretização mostrada na Figura 1 inclui detectores dispostos de modo que as tensões sejam medidas através de um par de eletrodos ho5 rizontais. Em outras concretizações, um ou mais detectores podem ser dispostos para medir a tensão em uma orientação vertical ou outra orientação usando cabos de reboque separados e estruturas adequadas para manter as relativas posições dos vários detectores.

Uma concretização dos circuitos 36 é mostrada esquematica10 mente na Figura 3. Os circuitos 36 podem incluir um conversor de potência 140 que aceita a potência elétrica dos condutores nos cabos de reboque de detector (18C na Figura 2) através de conexões simétricas adequadas, tais como os condutores elétricos 140A, 140B no sistema de fios 38. Em uma concretização preferida, uma tensão de corrente contínua (CC) é suprida por 15 meio de condutores 140A e 140B, e o conversor de potência 140 é um conversor CC-CC. Em uma concretização alternativa, a potência de corrente alternada (CA) é suprida ao conversor de potência 140 preferivelmente na frequência relativamente alta, 500 Hz ou mais, de modo a impedir a indução das tensões detectáveis nos eletrodos (18 na Figura 2), e o conversor de 20 potência 140 é um conversor CA-CC. O conversor de potência 140 pode suprir energia elétrica adequada a um pré-amplificador 142, a um conversor analógico-digital (ADC) 144 e a um transceptor de telemetria 146.

O pré-amplificador 142 apresenta um terminal de entrada eletricamente acoplado ao eletrodo (30 na Figura 2). O outro terminal de entrada 25 do pré-amplificador pode ser eletricamente acoplado, tal como através dos condutores 142A, 142B a um eletrodo selecionado (18 na Figura 2) disposto ao longo dos cabos de reboque de detector (18C na Figura 2). A saída do pré-amplificador 42 pode ser digitalizada pelo conversor ADC 144, e conduzida para o transceptor de telemetria 146 para inclusão em qualquer esque30 ma de telemetria adequado. O transceptor de telemetria pode ser eletricamente conectado aos condutores adequados 146A, 146B no sistema de fios 38. Os vários condutores 142A, 142B, 146A, 146B são acoplados a conduto res correspondentes nos cabos de reboque de detector 18C, conforme será explicado em maiores detalhes abaixo com referência à Figura 4.

Em algumas concretizações, um sinal de controle pode ser transmitido para o transceptor de telemetria 146 (tipicamente a partir da unidade de registro 12 na Figura 1) para fazer com que o pré-amplificador 142 seja seletivamente acoplado a um terminal de entrada aos condutores 142A, 142B, de tal modo que a tensão imposta à entrada do pré-amplificador 142 esteja entre as selecionadas dos detectores (18 na Figura 1) ao longo dos cabos de reboque de detector (18C na Figura 1). Desse modo, o espaçamento entre os detectores e os eletrodos correspondentes nos mesmos pode ser selecionável em tais concretizações.

Uma concretização da unidade de cruzamento de acoplamento e telemetria 18A é mostrada esquematicamente na Figura 4. A unidade 18A pode incluir um alojamento vedado resistente à pressão 118A formado a partir de aço ou outro material de alta resistência. O alojamento 118A inclui dispositivos de transferência de carga 114A para acoplar um ou mais membros de resistência 14A no cabo de inspeção 14 na extremidade posterior do mesmo. Os dispositivos de transferência de carga 114A acoplam a tensão conduzida pelos membros de resistência 14A ao alojamento 118A. O alojamento 118A é preferivelmente disposto para vedantemente engatar o cabo de inspeção 14, de modo a excluir a água do interior tanto do cabo de inspeção 14 como do alojamento 118A. Condutores elétricos e/ou ópticos que fazem parte de uma rede de fios 14B passam através de uma abertura para o interior do alojamento 118A e são operativamente acoplados aos respectivos condutores de força 118A e condutores de telemetria 218C em cada dos cabos de reboque de detector 18C. Cada cabo de reboque de detector 18C pode incluir uma jaqueta externa resistente à água 518C adaptada para vedantemente engatar o alojamento 118A, de modo a excluir a água do interior do alojamento 118A e cada cabo 18C. Cada cabo de reboque de detector pode incluir um membro de resistência 318C preferivelmente formado de cordão de fibra, tal como uma fibra vendida sob a marca comercial de VECTRAN, que é uma marca comercial registrada da Hoescht Celanese Corp.,

New York, New York. Cada membro de resistência 318C é acoplado a um respectivo dispositivo de transferência de carga 418C no alojamento 118A para transferir a carga de tensão do alojamento 118A para cada cabo de reboque de detector 18C.

Conforme explicado anteriormente, a inspeção eletromagnética conhecida na técnica inclui a imposição de campos magnéticos variáveis no tempo à subsuperfície da Terra, e a detecção de campos magnéticos que resultam da interação dos campos variáveis no tempo impostos com as várias formações na subsuperfície. Outra concretização de um sistema, de acordo com a invenção, é mostrada na Figura 5, que inclui dispositivos de geração e de detecção de campo magnético para tais finalidades. A Figura 5 mostra uma embarcação de inspeção 10 apresentando um sistema de registro 12 na mesma que se move através de um corpo de água 11, conforme explicado acima com referência à Figura 1. A embarcação 10 puxa um cabo de inspeção adequado 14 através da água 11. Na presente concretização, uma antena de quadro 17 é rebocada na extremidade do cabo de inspeção

14. A antena de quadro 17 pode ser acoplada a uma fonte de corrente de inspeção elétrica similar no sistema de registro 12 com relação àquela explicada com referência à Figura 1. Na concretização da Figura 5, à medida que a corrente é passada através da antena de quadro 17, é induzido um campo magnético. A antena 17, conforme mostrado na Figura 1, produz um bipolo magnético vertical, mas outras orientações bipolares podem ser usadas em outras implementações.

Na extremidade posterior da antena 17, uma unidade de cruzamento de acoplamento e telemetria 18A, similar àquela explicada com referência à Figura 4, pode ser usada para acoplar a extremidade do cabo de inspeção 14 aos cabos de reboque 18C substancialmente conforme explicado em referência à Figura 4. Os cabos de reboque 18C são acoplados a pelo menos um detector 118, e, preferivelmente, a uma pluralidade de tais detectores em localizações espaçadas entre si ao longo dos cabos de reboque (similares ao que é mostrado na Figura 1). O detector 118 na Figura 5 pode incluir um ou mais elementos de sensor de campo magnético (magnetôme tros) no mesmo, e pode ou não incluir um eletrodo galvânico, conforme explicado com referência à Figura 2. A estrutura do detector 118 pode ser substancialmente similar à estrutura explicada acima com referência à Figura 2, em particular incluindo um alojamento disposto para minimizar a gera5 ção de turbulência e para minimizar outro movimento do mesmo que não ao longo da direção de rebocadura. O magnetômetro, conforme será explicado abaixo, detecta campos magnéticos resultantes da interação do campo eletromagnético imposto com a subsuperfície 20 e gera sinais correspondentes que podem ser registrados no sistema de registro 12 ou em algum outro lu10 gar para interpretação. Vários aspectos dos campos magnéticos detectados são usados para inferir a estrutura e a composição das diversas formações na subsuperfície 20. Se os magnetômetros forem usados na presente concretização, será preferível que o alojamento de detector seja formado de um material substancialmente não-magnético. As composições plásticas expli15 cadas com referência à Figura 2 terão, naturalmente, tais propriedades. Se um eletrodo não for disposto em qualquer parte do detector 118, o alojamento do detector poderá ser (não necessariamente) eletricamente condutivo, embora deva ser não-magnético. Os materiais, tais como metal Monel, podem ser usados em tais implementações. A presente concretização do de20 tector 118 pode incluir qualquer ou todas as características do alojamento explicadas acima com referência à Figura 2, uma vez que o detector 118 é disposto para minimizar a turbulência e o movimento, exceto ao longo da direção de rebocadura.

Com referência à Figura 6, os circuitos 136 que podem incluir 25 um ou mais magnetômetros, podem ser usados em um detector, conforme mostrado na Figura 5. A maior parte dos componentes dos circuitos 136 pode ser substancialmente similar aos circuitos explicados acima com referência à Figura 3, incluindo um conversor ADC 144, um pré-amplificador 142, um suprimento de energia 140 e um transceptor de telemetria 146. A presen30 te concretização pode incluir um ou mais magnetômetros, mostrados em M1,

M2, M3. Os magnetômetros M1, M2, M3 podem ser dispositivos de passagem de fluxo, tais como são usados para detectar o campo geomagnético da

Terra, ou um dispositivo similar. Os magnetômetros M1, M2, M3 na Figura 6 podem ser orientados substancialmente de modo ortogonal entre si para conveniência, ou podem estar em outras orientações. Os magnetômetros M1, M2, M3 apresentam suas saídas de sinal acopladas aos terminais de 5 entrada correspondentes de um multiplexador 147 interposto entre eles e o pré-amplificador 142. O multiplexador 147 pode incluir terminais de entrada adicionais, tal como mostrado em E1 acoplados a um ou mais eletrodos, se este forem usados em qualquer implementação específica. Na presente concretização, podem ser usados no detector (118 na Figura 5) tanto um eletro10 do, conforme explicado com referência à Figura 2, como pelo menos um magnetômetro.

A presente concretização do detector (118 na Figura 5) pode ser também usada com o dispositivo de geração de campo elétrico mostrado na Figura 1. Em tais implementações, os magnetômetros M1, M2, M3 detectam 15 campos magnéticos resultantes da interação do campo elétrico variável no tempo com as várias formações na subsuperfície (20 na Figura 1). Independente da implementação específica, a alternativa de os campos elétricos serem gerados e as tensões detectadas, ou a alternativa de os campos magnéticos serem induzidos e detectados, ou quaisquer combinações das 20 mesmas, com a minimização da turbulência da água e de outro movimento do detector que não ao longo da direção de rebocadura, o ruído detectado pelos elementos de detecção será minimizado, o que poderá materialmente intensificar a capacidade de se conduzir uma inspeção eletromagnética enquanto da movimentação dos detectores. Tais técnicas de inspeção podem 25 aperfeiçoar a velocidade e a eficiência da inspeção eletromagnética.

Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um número limitado de concretizações, aqueles versados na técnica, com o benefício desta descrição, irão apreciar que outras concretizações poderão ser idealizadas, não se afastando do escopo da invenção, conforme descrito aqui. 30 Consequentemente, o escopo da invenção deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Detector (18) para um sistema de inspeção eletromagnética marinha, que compreende:

um alojamento (32) formado de material substancialmente nãocondutivo eletricamente, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) é formado para prover uma superfície (31) para colocação de um eletrodo (30) disposto em água fluente substancialmente laminar, à medida que o alojamento é movido através da água, em que o alojamento (32) é formado para prover resistência mínima ao fluxo da água além do mesmo;

aletas (34) acopladas ao alojamento (32) e que se projetam para fora a partir do mesmo, as aletas (34) formadas para estabilizar o movimento do alojamento (32) através da água e para prover a localização de conexão para um cabo de reboque (18C), as aletas (34) dispostas simetricamente em torno do alojamento; e um eletrodo (30) disposto na superfície (31), o eletrodo (30) formado a partir de um material eletricamente condutivo e substancialmente não-metálico.
2. Detector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o detector compreende grafite.
3. Detector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) define uma câmara interna (35) que apresenta circuitos de medição de tensão (36) na mesma.
4. Detector, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os circuitos (36) compreendem um circuito de medição de tensão (142, 144, 146) disposto para ser seletivamente acoplado entre os respectivos eletrodos de dois de uma pluralidade de detectores dispostos nos cabos de reboque em posições espaçadas entre si.
5. Detector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) compreende um plástico reforçado por fibras.
6. Detector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) compreende uma seção intermediária de

Petição 870180014382, de 22/02/2018, pág. 9/18 forma geralmente elíptica (40) e uma seção posterior de forma geralmente cônica (42).
7. Detector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) compreende pelo menos dois estabilizado-

5 res (44) acoplados ao mesmo próximo da seção posterior (42) e dispostos nos lados opostos do alojamento (32).
8. Detector, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) define pelo menos um compartimento interno (33) preenchido com um fluido eletricamente não-condutivo substanci-

10 almente incompressível, um volume do compartimento e a densidade do fluido selecionados para proverem o alojamento (32) com flutuação substancialmente neutra na água.
9. Detector de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é utilizado em um sistema de inspeção eletromagnética mari-

15 nha, em que o sistema ainda compreende:

uma embarcação de inspeção (10) configurada para rebocar pelo menos um par de detectores (18) espaçados entre si, em que cada detector (18) inclui um alojamento (32) formado de material substancialmente não-condutivo eletricamente eletricamente, cada alojamento (32) é formado 20 para prover uma superfície para colocação de um eletrodo (30) disposto em água fluente substancialmente laminar, à medida que o alojamento (32) é movido através da água, cada alojamento (32) formado para prover uma resistência mínima ao fluxo de água além do mesmo, em que cada detector inclui aletas (34) acopladas ao alojamento (32) e que se projetam para fora a 25 partir do mesmo, em que cada aleta é formada para estabilizar o movimento do alojamento (32) através da água e para prover a localização de conexão para um cabo de reboque (18C), as aletas (34) são dispostas simetricamente em torno do alojamento, cada detector (18) incluindo um eletrodo (30) disposto na superfície (31), o eletrodo (30) formado de um material eletricamen30 te condutivo e substancialmente não-metálico; e dois cabos de reboque paralelos substancialmente co-planares (18C) rebocados pela embarcação de inspeção (10) e cada qual acoplado a

Petição 870180014382, de 22/02/2018, pág. 10/18 uma das localizações de conexão em cada alojamento (32), os cabos de reboque (18C) configurados para conduzir os sinais entre os dois alojamentos (32).
10. Detector, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o eletrodo (30) compreende grafite.
11. Detector, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) define uma câmara interna (35) que possui circuitos de medição de tensão (36) na mesma.
12. Detector, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os circuitos (36) compreendem um circuito de medição de tensão (142, 144, 146) disposto para ser seletivamente acoplado entre os respectivos eletrodos (30) de dois de uma pluralidade de detectores (18) dispostos no cabos de reboque (18C) nas posições espaçadas entre si.
13. Detector, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) compreende plástico reforçado por fibras.
14. Detector, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) compreende uma seção intermediária de forma geralmente elíptica (40) e uma seção posterior de forma geralmente cônica (42).
15. Detector, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) compreende pelo menos dois estabilizadores (44) acoplados ao mesmo próximo à seção posterior (42) e dispostos nos lados opostos do alojamento (32).
16. Detector, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o alojamento (32) define pelo menos um compartimento interno (33) preenchido com um fluido eletricamente não-condutivo e substancialmente incompressível, um volume do compartimento (33) e a densidade do fluido selecionados para proverem o alojamento (32) com uma flutuação substancialmente neutra na água.
17. Detector, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os cabos de reboque acoplados a cada detector são subsPetição 870180014382, de 22/02/2018, pág. 11/18

4 tancialmente co-planares e dispostos simetricamente em torno de cada detector.
18. Método para inspeção eletromagnética marinha, que compreende:

a movimentação de um gerador de fonte de campo (16A, 16B) através de um corpo de água (11);

em momentos selecionados, a passagem de uma corrente elétrica através do gerador de fonte de campo (16A, 16B) e a indução no gerador de fonte de campo (16A, 16B) de pelo menos um dentre um campo magnético variável no tempo e um campo elétrico variável no tempo em formações (20), abaixo do fundo (21) do corpo de água (11);

a movimentação de pelo menos um elemento de detecção (18) através do corpo de água (11) ao longo de uma direção de reboque; caracterizado por o movimento do pelo menos um elemento de detecção (18) realizado pela aplicação de força de reboque a pelo menos duas aletas (34) acopladas a um alojamento (32) que contém o elemento de detecção (18) e que se projetam para fora a partir das mesmas, cada uma das aletas (34) formada para estabilizar o movimento do alojamento (32) através da água e cada uma para prover a localização de fixação para um cabo de reboque (18C), as pelo menos duas aletas (34) dispostas simetricamente em torno do alojamento (32) a detecção, com o uso do elemento de detecção (18), de pelo menos um campo magnético e um campo elétrico resultantes da interação do campo induzido com as formações (20), a movimentação executada para minimizar a turbulência na água (11) e para minimizar outro movimento do elemento de detecção (18) que não ao longo da direção de reboque.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a detecção compreende a medição de uma tensão entre dois elementos de detecção (18) movidos através da água espaçados entre si, cada elemento de detecção (18) movido de modo a minimizar a turbulência na água e a minimizar outro movimento do elemento de detecção (18)

Petição 870180014382, de 22/02/2018, pág. 12/18 que não ao longo da direção de reboque.
20. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a detecção compreende a medição de uma propriedade de um campo magnético.
21. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a indução compreende a indução de um campo magnético bipolar vertical.
22. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a indução compreende a indução de um campo elétrico bipolar horizontal.

Petição 870180014382, de 22/02/2018, pág. 13/18

1/6