BRPI0708874A2

BRPI0708874A2 - sensor de campo para ambientes marinhos

Info

Publication number: BRPI0708874A2
Application number: BRPI0708874-4A
Authority: BR
Inventors: Eduard B Fainberg; Pavel Barsukov; Bension Sh Singer
Original assignee: Advanced Hydrocarbon Mapping As
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2011-06-14
Also published as: RU2402029C2; EG24904A; CA2645473A1; US7994792B2; NO324587B1; RU2008140285A; EP1999495A2; NO20061220L; JP4886842B2; CN101401011B; AU2007225560A1; CN101401011A; WO2007105956A1; AU2007225560B2; US20090091329A1; JP2009530605A; MX2008011689A

Abstract

SENSOR DE CAMPO ELÉTRICO PARA AMBIENTES MARINHOS. Um sensor (S) para medições marinhas de um campo elétrico, o sensor (S) incluindo pelo menos dois eletrodos (3, 4); dispositivos de transmissão de sinal (5) para transmitir sinais medidos do sensor (S) para uma unidade de processamento de sinal (6); pelo menos dois recipientes fechados (1, 2) que são formados de um material não condutor e são preenchidos com um eletrólito (E); pelo menos duas mangueiras flexíveis (7, 8) formadas de um material eletricamente não condutor; sendo ligada de uma forma em comunicação de fluido a cada um dos recipientes pelo menos uma primeira extremidade de mangueira Via, 8a), e uma segunda extremidade de mangueira (7b, 8b) sendo aberta e ligada a dispositivos (9a, 9b) para posicionamento exato da segunda extremidade de mangueira (7b, 8b); as mangueiras (7, 8) sendo dispostas para serem preenchidas com um meio (W) do mesmo tipo que aquele, no qual o sensor (S) é disposto para ser imerso em uma condição operacional; e dois recipientes (1, 2) formando um par de recipientes, os dois recipientes (1, 2) sendo colocados, relativamente, próximos entre si sob condições térmicas, de pressão e químicas aproximadamente idênticas.

Description

"SENSOR DE CAMPO ELÉTRICO PARA AMBIENTES MARINHOS"

A invenção refere-se a um sensor de campo paraambientes marinhos, mais especificamente, a um sensor decampo que é provido com pelo menos dois recipientes, cadaum deles encerrando pelo menos um eletrodo, sendopreenchido com um eletrólito e estando em comunicação defluido com as massas de água circundantes através demangueiras flexíveis, e os eletrodos sendo conectados a umaunidade de processamento de sinal.

A técnica anterior compreende dois tiposprincipais de sensores de campo elétrico para uso normal naexploração eletromagnética marinha.

Em sensores do primeiro tipo, são usados cabosisolados longos para conectar eletrodos Ag-AgCl, Pb-PbCl ououtros eletrodos a uma unidade de registro (por exemplo,Cox e outros 1971; Filloux 1973; Webb e outros 1985) . Adistância inter-eletrodo é normalmente grande, tipicamenteda ordem de 100-1000 metros. Esse tipo de sensor de campoelétrico pode elevar o nível de sinal bem acima do ruídodos eletrodos. Além disso, grande separação de eletrodospossibilita que se calcule a média de campos elétricoscriados por turbulência, ondas e variações em temperatura -concentração de sal, esses campos sendo da ordem de apenasuns poucos metros.

Devido à grande separação dos eletrodos, elesfreqüentemente funcional sob diferentes condições depressão e temperatura. Isso pode levar a uma derivasignificativa no sinal registrado.

A velocidade de deriva depende da composição e daestrutura dos eletrodos. Parâmetros afetando a deriva emquatro tipos de eletrodos são mostrados na Tabela 1.Tabela 1

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Em sensores do segundo tipo, o tipo de ponte desal (Filloux 1974), os eletrodos são colocados juntosdentro de uma caixa de instrumento e conectados à água domar por intermédio de mangueiras isoladas que têm apenas

uns poucos metros de comprimento. Considerando o fato deque tais sensores são usados freqüentemente para aquisiçãode dados a partir de campos elétricos de longo período, umdispositivo especial denominado "chopper" é usado paraeliminar a deriva de ponto zero causada por variações em

temperatura e pressão.

Devido ao fato de que a base de medição tem umcomprimento relativamente curto, tais sensores são menossensíveis em comparação com o primeiro tipo de sensor. Poroutro lado, eles são caracterizados por maior estabilidade

e mínima deriva no sinal medido.

A invenção tem como seu objetivo remediar oureduzir pelo menos um dos empecilhos da técnica anterior.

O objetivo é alcançado através de recursos quesão especificados no relatório descritivo abaixo e nas

reivindicações a seguir.

A invenção refere-se a um novo tipo de sensorpara medir componentes do campo elétrico em ambientesmarinhos. O sensor combina as principais vantagens desensores existentes com relação à sensibilidade e àestabilidade de medição contra a influência de temperatura,pressão, turbulência, ondas variáveis e mudanças naconcentração de sal. Por simplicidade, ele não incluinecessariamente um "chopper", o qual pode ser usado paramedições de longo período.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, osensor de campo elétrico inclui um par de recipientes. Osrecipientes são fechados com a exceção de uma saída parauma mangueira conectada a cada um dos recipientes. Asmangueiras são fabricadas a partir de um materialeletricamente não condutor. Uma extremidade da mangueira éconectada de uma forma em comunicação de fluido aorecipiente, enquanto que a outra extremidade da mangueira éaberta e conectada a um dispositivo de posicionamento naforma de, por exemplo, lastro, tipicamente uma âncora, umcorpo de flutuação, tipicamente uma bóia. Em uma posiçãooperacional, os recipientes são colocados próximos entre sie preenchidos com um eletrólito. Ambos os recipientescontêm pelo menos um eletrodo, preferivelmente um eletrodoAg-AgCl. Em segundo lugar, a extremidade aberta damangueira é colocada em uma posição desejada nas massas deágua em relação ao recipiente respectivo por intermédio dodispositivo de posicionamento. A direção de uma linha deconexão entre as segundas extremidades abertas das duasmangueiras indica qual componente do campo elétrico estásendo medida; a distância entre as extremidades define abase de medição. 0 eletrodo é conectado a uma unidade deprocessamento de sinal de uma forma conhecida.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, osrecipientes são preenchidos com um eletrólito supersaturadoformando um ambiente quimicamente não agressivo em tornodos eletrodos e impedindo o ingresso de água da mangueirapara dentro do recipiente.

De acordo com um terceiro aspecto da invenção, osensor inclui múltiplos pares de recipientes com asmangueiras correspondentes se estendendo em diferentesdireções, o sensor sendo disposto para medir seletivamentevárias componentes de campo diferentes.

De acordo com um quarto aspecto da invenção, cadaum dos recipientes é provido com múltiplos eletrodos,diferentes pares de eletrodo formados por um eletrodo emqualquer um dos recipientes do par de recipientes sendodispostos para serem usados para registro independente dasmesmas componentes de campo por intermédio de uma unidadede processamento de sinal multi-canal.

De acordo com um quinto aspecto da invenção, osensor é disposto para comparação seqüencial ou continua daestabilidade de medição dos eletrodos.

De acordo com o sexto aspecto da invenção, aunidade de processamento de sinal é disposta para excluirum par de eletrodos que é defeituoso ou instável, apósverificação das medições coletivas.

De acordo com um sétimo aspecto da invenção, aunidade de processamento de sinal é disposta para calculara média de dados adquiridos por intermédio de diferentespares de eletrodos funcionando corretamente de modo aaperfeiçoar a relação sinal/ruido.

A seguir, é descrito um exemplo não limitativo deuma modalidade preferida a qual é visualizada nos desenhosanexos, nos quais:

A Figura 1 mostra um desenho básico de um sensorde acordo com a invenção, o sensor sendo provido com um parde eletrodos e sendo orientado para medir uma componente decampo horizontal;

A Figura 2 mostra de uma maneira similar àquelada Figura 1 um desenho básico de um sensor de acordo com ainvenção, mas no qual o sensor é provido com quatro paresde eletrodos; e

A Figura 3 mostra um desenho básico de um sensorde dois componentes de acordo com a invenção, uma parte dosensor sendo configurada para medir uma componentehorizontal do campo elétrico e outra parte do sensor sendoconfigurada para medir outra componente horizontal ouvertical do campo elétrico.

Nas figuras, a referência S indica um sensor deacordo com a invenção, o sensor incluindo dois recipientes1, 2 encerrando eletrodos 3, 4. Os recipientes 1, 2 sãoimersos em uma massa de água W. Os eletrodos 3, 4 sãoconectados por intermédio de cabos 5 a uma unidade deprocessamento de sinal 6. Os recipientes 1 e 2 são formadosde um material eletricamente não condutor e são preenchidoscom um eletrólito supersaturado Ε. A cada um dosrecipientes 1 e 2 é conectada de uma forma em comunicaçãode fluido uma primeira extremidade 7a, 8a de uma mangueira7, 8 respectivamente. Uma segunda extremidade 7b, 8b damangueira 7, 8, respectivamente, é aberta para as massascircundantes de água W. As mangueiras são formadas de ummaterial não condutor e são preenchidas com água do mar. Assegundas extremidades 7b, 8b das mangueiras 7, 8 sãoprovidas com dispositivos na forma de um lastro 9a ou um

corpo de flutuação 9b (vide figura 3) para posicionamentodas segundas extremidades 7b, 8b em relação aosrecipientes, 1 e 2. A direção de uma linha reta B atravésdas segundas extremidades 7b, 8b das mangueiras 7, 8determina qual componente do campo elétrico está sendomedida, e a distância MB entre as extremidades 7b, 8b formaa base de medição.

A Figura 1 mostra um sensor S de acordo com ainvenção em sua modalidade mais simples.

A Figura 2 mostra um exemplo de um sensor S'caracterizado por estabilidade aperfeiçoada e menos ruidode eletrodo em comparação com o sensor S o qual é mostradona Figura 1. As características aperfeiçoadas do sensor S'são obtidas mediante colocação de múltiplos eletrodos 3,3', 3", 3"' e 4, 4', 4", 4"', respectivamente, em cadarecipiente 1 e 2, e registro de múltiplos canais pelaunidade de processamento de sinal 6.

A Figura 3 mostra um sensor elétrico de doiscomponentes S'' consistindo em quatro recipientes 1, 1', 2,2', e quatro mangueiras 7, 7', 8, 8'. Dependendo dadistribuição relativa das extremidades livres 7b, 7b' , 8b,8b' das mangueiras, o sensor S' pode prover registrosimultâneo de quer seja duas componentes horizontais ou umacomponente horizontal e uma componente vertical do campoelétrico. Uma estrutura correspondente pode ser usada paramedir o vetor integral do campo elétrico.

Conforme mencionado acima, os sensores elétricosexistentes conhecidos podem ser divididos em dois gruposseparados.

Os sensores do primeiro grupo utilizam uma basede medição ampla com eletrodos colocados em qualquerextremidade. Tais sensores podem prover uma boa relaçãosinal/ruído porque a amplitude de sinal é proporcional aocomprimento da base de medição. A base de medição amplatambém atenua sinais elétricos criados por perturbações eheterogeneidades de pequena escala. Por outro lado, essetipo de sensor tem tendência à deriva no sinal medido. Parareduzir a deriva, deve-se tomar cuidado para selecionareletrodos em pares tendo coeficientes de temperatura epressão e potenciais independentes próximos. Não obstante,o modelo desses sensores implica que eletrodos sejamcolocados a uma distância significativa um do outro e,portanto, em condições bem diferentes. Isso se aplica a umgrau ainda maior aos sensores usados para medir um campoelétrico vertical. Nesse caso, até mesmo dois eletrodoscuidadosamente selecionados exibirão grande deriva no sinal

medido porque eles são colocados em profundidadesdiferentes e, portanto, em ambientes com concentrações desal e condições de temperatura e pressão diferentes.

Em um sensor de ponte de sal, a deriva no sinal émuito reduzida colocando-se os eletrodos próximos entre si

e utilizando-se adicionalmente um "chopper". Contudo, abaixa sensibilidade do sensor e sua suscetibilidade àsperturbações e heterogeneidades de pequena escala impõemlimitações à sua aplicação.

0 sensor proposto que é mostrado na figura 1combina as vantagens de sensores já existentes ao fazer usode mangueiras longas, quer dizer, uma base de mediçãoampla, e colocação próxima de eletrodos. Na prática, acolocação próxima de eletrodos eliminará qualquer derivacausada por esses elementos sensíveis (sensores) na

estrutura. O comprimento das mangueiras é determinado pelarelação sinal/ruído desejada e pode variar de vários metrosa vários quilômetros no caso de sensores para camposelétricos horizontais, ou sendo limitado apenas pelaprofundidade da água no caso de sensores para camposverticais.

Os sensores avançados S' na figura 2 utilizamquatro eletrodos 3-3''', 4-4''' em cada recipiente 1, 2. Aunidade de processamento de sinal de quatro canais 6realiza medição síncrona de campos elétricos mediante uso

de diferentes pares de eletrodos. Os resultados a partirdas medições são analisados para, dentre outras coisas,eliminar canais tendo ruído ou instabilidade inaceitável, eos sinais são submetidos a processamento adicional,incluindo cálculo de média ou filtração sofisticada.

Claims

1. Sensor (S) para medições marinhas de um campoelétrico, caracterizado pelo fato de que o sensor (S)inclui:- dispositivos de transmissão de sinal (5) paratransmitir sinais medidos do sensor (S) para uma unidade deprocessamento de sinal (6);- pelo menos dois recipientes fechados (1, 2) quesão formados de um material não condutor, são preenchidoscom um eletrólito (E) e, cada um deles, separadamente,encerra pelo menos um eletrodo (3, 4);- pelo menos duas mangueiras flexíveis (7, 8)formadas de um material eletricamente não condutor;pelo menos uma primeira extremidade de mangueira(7a, 8a) sendo ligada de uma forma em comunicação de fluidoa cada um dos recipientes (1, 2), e uma segunda extremidadede mangueira (7b, 8b) sendo aberta e ligada a dispositivos(9a, 9b) para posicionamento exato da segunda extremidadede mangueira (7b, 8b);as mangueiras (7, 8) sendo dispostas para serempreenchidas com um meio (W) do mesmo tipo que aquele, noqual o sensor (S) está disposto para ser imerso em umacondição operacional; edois recipientes (1, 2) formando um par derecipientes, os dois recipientes (1, 2), relativamente,sendo colocados próximos entre si sob condições térmicas,de pressão e químicas aproximadamente idênticas.

2. Sensor (S), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que os eletrodos (3, 4) sãoeletrodos Ag-AgCl.

3. Sensor (S), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o eletrólito (E) ésupersaturado e forma um ambiente quimicamente nãoagressivo em torno dos eletrodos (3, 4).

4. Sensor (S), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade demangueira (7a, 8a) é conectada ao recipiente (1, 2) atravésde uma passagem em uma porção superior do recipiente (1, 2).

5. Sensor (S), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a componente de campo medidaé determinada pela direção de uma linha reta (B) entre assegundas extremidades de mangueira (7b, 8b) de um par derecipientes (1, 2).

6. Sensor (S), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a colocação das segundasextremidades de mangueira (7b, 8b) do par de recipientes(1, 2) pode variar aleatoriamente.

7. Sensor (S), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o sensor (S) inclui um parde recipientes (1, 2).

8. Sensor (S), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o sensor (S) inclui pelomenos dois pares de recipientes (1, 2, 1', 2'), oseletrodos (3-3''', 4-4''') de cada par de recipientes (1, 2, 1' , 2') sendo conectados de uma forma em comunicação desinal com a unidade de processamento de sinal (6) atravésde diferentes canais para processamento de sinal separado.

9. Sensor (S), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que cada recipiente (1, 2, 1', 2') é provido com múltiplos eletrodos (3-3''', 4-4''') quesão todos dispostos para medir a mesma componente de campoindependentemente.

10. Sensor (S), de acordo com as reivindicações 1e 9, caracterizado pelo fato de que os dispositivos detransmissão de sinal (5) para transmitir sinais medidos dosensor (S) para a unidade de processamento de sinal (6)incluem dispositivos para interconectar eletrodosselecionados (3-3''', 4-4''') de propriedades especificas.