BRPI0804906A2 - método de processamento de dados de levantamento exploratório representando uma estrutura subterránea, e método - Google Patents

Abstract

MéTODO DE PROCESSAMENTO DE DADOS DE LEVANTAMENTO EXPLORATóRIO REPRESENTANDO UMA ESTRUTURA SUBTERRANEA, E MéTODO. Para processamento de dados de levantamentos exploratórios subterrâneos, são colhidos dados de medição por um receptor posicionado em águas profundas, em que os dados de medição colhidos correspondem a sinais emitidos por pelo menos uma fonte de sinal localizada em ou na proximidade de uma interface ar-água do corpo de água. Os dados de medição são processados para redução de um componente de sinal previamente determinado.

Description

MÉTODO DE PROCESSAMENTO DE DADOS DE LEVANTAMENTOEXPLORATÓRIO REPRESENTANDO UMA ESTRUTURA SUBTERRÂNEA, EMÉTODO

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se na generalidade aprocessamento de dados de levantamentos subterrâneos, emque dados de medições obtidos por um receptor de águasprofundas (em resposta a ondas eletromagnéticas emitidaspor uma fonte de baixa profundidade) são processados pararedução de um componente de sinal previamente determinado,tal como um componente de onda de ar.

ANTECEDENTES

Existem diversas técnicas eletromagnéticas pararealização de levantamentos de uma estrutura subterrâneapara identificação de estratos de interesse. Exemplos deestratos de interesse na estrutura subterrânea incluemcorpos resistivos abaixo da superfície, tais como jazidascontendo hidrocarbonetos, zonas de injeção de gás, camadasde sal ou carbonato finas, e lençóis ("aqüíferos") de águadoce. Uma técnica de levantamento é uma técnica delevantamento magnetotelúrico (MT) que emprega medições detempo de campos elétricos e magnéticos (que reagem a camposeletromagnéticos de ocorrência natural) para determinaçãoda distribuição de condutividade elétrica abaixo dasuperfície. Uma outra técnica de levantamento é uma técnicade levantamento eletromagnética de fonte controlada("Controlled Source Electromagnetic" - CSEM), em que umtransmissor eletromagnético, designado como "fonte", éutilizado para geração de sinais eletromagnéticos. Comqualquer uma das técnicas de levantamento, unidades delevantamento referidas como "receptores" são colocadas emoperação sobre uma superfície (tal como o leito marinho ouem terra) dentro de uma área de interesse para realizaçãode medições das quais podem ser derivadas informações sobreas estruturas subterrâneas. Os receptores podem incluirvários sensores para detecção de qualquer combinação decampos elétricos, correntes elétricas e campos magnéticos.

Em levantamentos CSEM em ambiente marítimo, estudosde aquisição e modelagem demonstraram que alvos resistivosfinos em uma estrutura subterrânea, tais como jazidascontendo hidrocarbonetos, zonas de injeção de gás, estratosfinos de carbonato ou sal, lençóis de água doce, e assimpor diante, são mais facilmente detectáveis quando umafonte CSEM é posicionada na proximidade do leito marinho.Na prática, a fonte CSEM é rebocada ou "feita voar" tãopróxima do leito marinho quanto as condições permitam.Tipicamente, a fonte CSEM será rebocada entre 30 e 50metros acima do leito marinho.

Em ambiente marítimo de águas profundas, alocalização da fonte EM na proximidade do leito marinhopode tornar o levantamento EM dificil e dispendioso pordiversos motivos. Por exemplo, é necessário que a fonte EMseja endurecida para suportar as pressões a que estarásujeita em águas profundas. Adicionalmente, as fontes CSEMrequerem uma grande quantidade de corrente para criação domomento necessário, e a corrente tem como resultado a perdade uma quantidade significativa de energia devido aoaquecimento resistivo ao longo de um cabo de reboque quepode ter até 6.000 metros de comprimento. Além disso em umaaplicação de águas profundas, a velocidade da embarcaçãomarítima não pode exceder 1 até 2 nós para impedir que afonte CSEM suba na direção da superfície do mar afastando-se do leito marinho.

SUMÁRIO

Em um aspecto, um método de processamento de dadosde levantamentos subterrâneos inclui o recebimento de dadosde medições obtidos por um receptor posicionado a umaprofundidade maior ou igual a 300 metros em um corpo deágua. Os dados de medições são captados em resposta a ondasde sinal emitidas por pelo menos uma fonte de sinallocalizada em ou na proximidade da interface ar-água acimado corpo de água. Os dados de medições são processados pararedução de um componente de sinal previamente determinado.

Em um outro aspecto, um artigo compreende pelomenos uma midia de armazenamento passível de leitura emcomputador contendo instruções que quando executadas fazemum computador. receber dados de medições obtidos por umreceptor posicionado a uma profundidade maior ou igual a300 metros em um corpo de água, em que os dados de mediçõesobtidos respondem a sinais emitidos por pelo menos umafonte de sinal localizada em ou na proximidade de umainterface ar-água do corpo de água-, e processar os dados demedições para redução de um componente de sinal previamentedeterminado.

Em um outro aspecto, um computador inclui um meiode armazenamento para armazenar dados de medições obtidospor um receptor posicionado em um corpo de água, em que osdados de medições obtidos respondem a sinais emitidos porpelo menos uma fonte • de sinal, em que uma distânciavertical entre a fonte de sinal e o receptor é maior que ouigual a 250 metros. Um processador é destinado a processaros dados de medições para redução de um componente de sinalque não tem sensibilidade para camadas abaixo dasuperfície.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 ilustra uma configuração exemplar queinclui uma fonte de sinal de localização pouco profunda ourasa e um receptor de localização profunda em um corpo deágua para realização de levantamentos em um ambientemarítimo para exploração de uma estrutura subterrânealocalizada abaixo de um leito marinho.

As Figs. 2A-2C são gráficos ilustrativos derelações exemplares de amplitudes de sinal como função dedesvios fonte-receptor para uma configuração delevantamento convencional.

A Fig. 3 ilustra duas posições de uma fonte desinal relativamente a um receptor para permitir a obtençãode duas medições para realização de uma técnica deprocessamento de compensação ou cancelamento de campo("bucJcing"), de acordo com a presente divulgação.

A Fig. 4 é um diagrama de fluxo da técnica deprocessamento de "bucking" de acordo com a presentedivulgação.

A Fig. 5 é um diagrama de fluxo de uma técnica deprocessamento de "stripping" magnetotelúrico (MT), deacordo com a presente divulgação.

As Figs. 6-7 são gráficos ilustrativos de relaçõesde amplitudes de sinal como funções de desvios fonte-receptor para as técnicas de "bucking" e "MT-stripping" deacordo com a presente divulgação, respectivamente.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Na descrição a seguir são apresentados numerososdetalhes para adequada compreensão da presente invenção.Entretanto, deverá ser entendido por aqueles que sãoversados na técnica que a presente invenção pode serpraticada sem estes detalhes e que são possíveis numerosasvariações ou modificações das configurações descritas.

De acordo com alguns exemplos divulgados, é providauma técnica para processamento de dados de medições obtidospor um ou mais receptores de águas profundas (localizadosem uma profundidade de 300 metros ou mais em um corpo deágua) em resposta a ondas de sinal transmitidas por umafonte de sinal (por exemplo., uma fonte eletromagnética ouEM), em que a fonte de sinal é localizada em uma posiçãopouco profunda ou rasa no corpo de água (em ou naproximidade da interface ar-água) do corpo de água. 0processamento desses dados de medições reduz (ou elimina)pelo menos um componente de sinal previamente determinadono(s) receptor (es) de águas profundas. 0 pelo menos umcomponente de sinal previamente determinado que é reduzidoou eliminado em um receptor pode consistir em um componentede sinal indesejável que não tem sensibilidade para camadasem uma estrutura subterrânea. Um exemplo de um talcomponente de sinal indesejável é um componente de sinaldevido a um efeito de onda de ar.

0 efeito de onda de ar é causado por uma parte desinal EM gerada por uma fonte de sinal que segue umpercurso estendendo-se no sentido ascendente da fonte desinal para a superfície do mar, horizontalmente através doar, e subseqüentemente retornando no sentido descendenteatravés da água do mar até um receptor (normalmentelocalizado sobre um leito marinho).

Algumas técnicas de levantamento de acordo com apresente divulgação podem ser utilizadas em um ambiente deáguas profundas em que os receptores são dispostos sobre oleito marinho (ou na proximidade do leito marinho) ,enquanto uma fonte EM é disposta em ou na proximidade dasuperfície do mar, podendo situar-se a uma distânciarelativamente grande do leito marinho no ambiente de águasprofundas. Uma aplicação de águas profundas é uma aplicaçãoem que as profundidades de lâmina de água (distância dasuperfície do mar até o leito marinho) são de 300 metros oumais. Uma fonte de sinal encontra-se próxima da superfíciedo mar (ou da interface ar-água) se a fonte de sinal seencontrar mais próxima em termos de profundidaderelativamente à superfície do mar (ou interface ar-água) doque relativamente ao receptor. Normalmente, em umaaplicação de águas profundas, a distância vertical entre afonte de sinal e o receptor é menor que ou igual a 100metros.

O benefício obtido pelo reboque de uma fonte desinal na proximidade da superfície do mar reside no fato deo hardware da fonte de sinal não requerer um certo grau deendurecimento na medida em que a fonte de sinal não teráque suportar grandes pressões a grandes profundidades.

Adicionalmente, os cabos de reboque podem ser tornados maiscurtos para provisão de menores perdas de energia.Adicionalmente, o levantamento pode ser realizado a maioresvelocidades já que a embarcação marítima pode rebocar afonte de sinal a velocidades mais elevadas, permitindotempos de aquisição mais curtos e custos de aquisiçãoreduzidos. O reboque de uma fonte de sinal a velocidadesmais altas é possível devido ao fato de a fonte de sinalser provida na superfície do mar ou próximo da mesma,existindo assim uma preocupação menor de que a fonte desinal venha a subir quando rebocada em altas velocidades.

Com as técnicas de levantamento CSEM, a fonte CSEMinclui um transmissor EM que gera sinais EM que se propagamou difundem através de diversas camadas, incluindo a águado mar e camadas em uma estrutura subterrânea. A Fig. 1ilustra um ambiente maritimo ou submarino que inclui umafonte de sinal (por exemplo, um transmissor EM) 102rebocado na superfície do mar 107 ou próximo da mesma paralevantamento de exploração de estruturas subterrâneas 105.As estruturas subterrâneas 105 incluem um corpo resistivo109 de interesse, tal como uma camada contendohidrocarbonetos, uma zona de injeção de gás, uma camadafina de carbonato ou sal, um lençol de água doce, e assimpor diante. Os sinais EM são afetados por camadassubterrâneas, e o sinal detectado em um receptor 110localizado na superfície (neste caso no leito marinho 104)representa esse efeito. Na Fig. 1, uma pluralidade dereceptores 110 encontram-se localizados sobre ou naproximidade do leito marinho 104. Cada receptor 110 incluium módulo sensor possuindo elementos sensores para detecçãode um ou mais campos elétricos, correntes elétricas, ecampos magnéticos. Em um exemplo, uma pluralidade dereceptores 110 são dispostos sobre o leito marinho 104 emuma fileira (em uma direção ilustrada como x). Em outrosexemplos, os receptores 110 podem ter outras configuraçõesde disposição, tal como uma grade quadrangular dereceptores ou até mesmos um arranjo aleatório dereceptores.

Conforme se encontra adicionalmente ilustrado noarranjo maritimo da Fig. 1, uma embarcação marítima 100 écapaz de rebocar o transmissor EM 102 na água do mar. Noexemplo ilustrado na Fig. 1, o transmissor EM 102 é umtransmissor de dipólo elétrico horizontal. São igualmentepossíveis outros tipos de transmissores. Por exemplo,poderá ser utilizado um transmissor de dipólo magnéticohorizontal. Podem igualmente ser utilizados receptores dedipólo magnético e elétrico de tipo vertical.Adicionalmente podem ser utilizados outros transmissoresdiversos de transmissores de dipólo.

O arranjo exemplar da Fig. 1 é um arranjo de águasprofundas em que uma profundidade do leito marinho 104(relativamente à superfície do mar 107) é maior que ouigual a 300 metros. Rebocando-se o transmissor 102 naproximidade da superfície 107 do mar, o transmissor 102fica relativamente distante (verticalmente na direção z) doleito marinho 104 e das estruturas subterrâneas 105. Emalguns exemplos, o transmissor 102 pode ser rebocado dentrode uma distância de 10 metros a partir da superfície.Conforme foi observado acima, são obtidos vários benefícioscom o reboque do transmissor 102 na superfície 107 do marou próximo da mesma. Entretanto, a distância relativamentegrande entre o transmissor 102 e os receptores 110 eestruturas subterrâneas 105 apresenta dificuldades emtermos de possibilitar a aquisição de dados de levantamentocorretos nos receptores 110. Uma dessas dificuldadesenvolve a remoção de efeitos indesejáveis de componentes desinal que não têm sensibilidade a camadas nas estruturassubterrâneas 105, dos dados medidos em um receptor 110. Sãoempregadas técnicas de processamento para redução oueliminação desses efeitos indesej áveis.

O transmissor EM 102 é acoplado por um cabo dereboque 106 (ou por múltiplos cabos de reboque) a umgerador de sinal 108 localizado na embarcação marítima 100.O gerador de sinal 108 controla as freqüências, magnitudes,e fases dos sinais EM gerados pelo transmissor 102.

Cada um dos receptores 110 inclui um dispositivo dearmazenamento para armazenamento de dados de mediçõesfeitas pelos receptores 110. Os dados de mediçõesarmazenados são recuperados posteriormente, tal como quandoos receptores 110 são recuperados para a embarcaçãomarítima 100. Os dados de medições recuperados podem sertransferidos para um computador 116 localizado naembarcação marítima 100, cujo computador 116 possuisoftware de análise 118 capaz de analisar os dados demedições para propósitos de determinação de informaçõessobre as estruturas subterrâneas 105. 0 software de análise118 no computador 116 é executável em uma unidade deprocessamento central (CPU) 120 (ou em uma pluralidade deCPU's), que é acoplada a um meio de armazenamento 122. Umainterface 124 que é acoplada à CPU 120 é provida parapermitir comunicação entre o computador 116 e umdispositivo externo. Por exemplo, o dispositivo externopode consistir em um dispositivo de armazenamento removívelcontendo dados de medições realizadas pelos receptores 110.Alternativamente, a interface 124 pode ser acoplada a umdispositivo de comunicações para permitir comunicações dosdados de medições entre o computador 116 e os receptores110, em que as comunicações podem ser comunicações com fiosou comunicações sem fios. As comunicações com fios oucomunicações sem fios podem ser realizadas quando osreceptores 110 tiverem sido recuperados para a embarcaçãomarítima 100. Alternativamente, as comunicações com fios oucomunicações sem fios podem ser realizadas durante apermanência dos receptores 110 sobre o leito marinho 104.

Alternativamente, ao invés de ser provido ocomputador 1.16 (e o software de análise 118) na embarcaçãomarítima 100, o computador 116 pode ser localizado em umalocalização remota (por exemplo, em uma localizaçãoterrestre). Os dados de medições dos receptores 110 podemser comunicados da embarcação marítima 100 para alocalização remota. Em um exemplo, as informações sãocomunicadas por meio de uma interligação sem fios, tal comouma interligação via satélite.

Em alguns exemplos podem ser aplicadas duastécnicas de processamento diferentes a dados de mediçõesobtidos por receptores de águas profundas para remoção deum componente de sinal de onda de ar nos receptores. Umaprimeira das duas técnicas de processamento inclui umatécnica de processamento de compensação ou cancelamento decampo ("bucking") que utiliza dois valores de dados obtidosem resposta a duas diferentes posições da fonte de sinal. Aamplitude de um dos valores de dados é ajustada, e os doisvalores de dados são então subtraídos um do outro parapermitir que o componente de onda de ar seja "bucked-out"(eliminado ou reduzido) com simultânea permanência dasinformações sobre a estrutura subterrânea.

A segunda técnica de processamento envolve umprocessamento que utiliza tanto as medições obtidas deacordo com uma técnica de levantamento CSEM e mediçõesobtidas de acordo com uma técnica de levantamentomagnetotelúrica (MT). Com a técnica de levantamento MT, umreceptor mede sinais que respondem a campos EM geradosnaturalmente, tais como aqueles existentes na atmosferasuperior terrestre. Se um corpo alvo de interesse for umacamada resistiva fina (por exemplo, uma camada finacontendo hidrocarbonetos tais como petróleo e gás, ou umlençol de água contendo água doce), as medições MT(medições realizadas com utilização da técnica delevantamento MT) serão insensíveis à presença da camadaresistiva fina. Os campos EM de ocorrência natural excitampredominantemente fluxos de correntes horizontais na terra,tornando assim a técnica de levantamento MT intrinsecamenteinsensível a camadas resistivas finas localizadas naestrutura subterrânea. Por outro lado, os campos EM medidoscom utilização da técnica de levantamento CSEM sãosensíveis à presença de uma camada resistiva fina naestrutura subterrânea. Entretanto, a técnica delevantamento CSEM é sensível a efeitos de onda de ar,particularmente quando o transmissor EM 102 se encontra emuma localização rasa.

Com a segunda técnica de processamento, o efeito deonda de ar é estimado com base em medições obtidas comutilização da técnica de levantamento MT. O efeito de ondade ar estimado pode ser então removido das medições obtidascom utilização da técnica de levantamento CSEM paraprodução de um valor de saida que pode ser utilizado paradeterminação mais precisa da presença de camadas resistivasfinas na estrutura subterrânea, Esta segunda técnica deprocessamento é referida como uma técnica de separaçãomagnetotelúrica ("MT-stripping").

Em outro exemplos, podem ser utilizadas outrastécnicas de processamento para remoção de componentes desinal indesejáveis de dados de medições obtidos por umreceptor.

São dadas a seguir algumas informações relativas àcontribuição do efeito de onda de ar para os dados medidos.Por exemplo, a terra pode ser simplificada para um modelode duas camadas incluindo uma fonte de dipóloeletromagnético localizada abaixo da superfície de um meiocondutor de condutividade uniforme (tal como no caso de umafonte de dipólo elétrico localizada em um corpo de águaacima de um meio espaço uniforme com aproximadamente amesma condutividade elétrica que a água)- Se tanto aprofundidade da fonte (Z) quanto a profundidade do receptor(h) forem menores que a separação lateral (R) entre a fontee o receptor, os campos elétrico e magnético podem serescritos como:

E, H = P0 + Pi + Lf (Eq. 1)

em que E representa o campo elétrico, H representa o campomagnético, P0 representa a resposta de campo diretaproduzida por uma fonte de dipólo em um meio decondutividade uniforme, neste caso a água do mar, Pirepresenta um termo de imagem modificado que seria geradopor uma segunda fonte também localizada em uma terra decondutividade uniforme, porém posicionada a uma distânciaaproximadamente igual a 2z acima da fonte verdadeira, e Lrepresenta uma onda lateral, normalmente designada "onda dear". Deverá ser observado que quando se encontra presenteabaixo do fundo do mar uma estrutura subterrânea, a maioriadas informações sobre a estrutura podem ser consideradascontidas no termo de imagem, Pj, ao passo que P0 e Lpermanecem alternativamente totalmente inalterados, ousomente moderadamente modificados, respectivamente.

A onda de ar L é atenuada durante o percurso retono sentido ascendente a partir da fonte de sinal (102) paraa interface ar-água (superfície 107 do mar na Fig. 1) . Aonda lateral realiza um percurso lateral ao longo dainterface ar-água com a amplitude decrescendo somenteatravés de espalhamento geométrico l/R3, e a onda lateraltorna-se adicionalmente atenuada durante um percursovertical no sentido descendente da interface ar-água para oreceptor 110.A onda lateral L é induzida pelo efeito de onda dear constitui um exemplo de um componente indesejável quepode ser detectado por um receptor 110 no leito marinho104, já que a onda lateral não contém informações relativasà estrutura subterrânea 105 da qual está sendo realizado olevantamento.

Quando se considera a terra incluindo um modelo deduas camadas, os componentes Pq, Pi e L são facilmentecalculados com expressões analíticas que dependem dacondutividade da água, das profundidades da fonte de sinal102 e dos receptores 110 abaixo da superfície 107 do mar, edas distâncias laterais relativas entre a fonte e osreceptores- Quando uma fonte de sinal é disposta nasuperfície 107 do mar ou na proximidade da mesma, estescomponentes Po, Pi, e L irão dominar componentes que sãoafetados pela sub-superficie 105.

A Fig. 2A apresenta um gráfico ilustrativo de umarelação entre amplitudes de campo elétrico detectadas em umreceptor e um desvio entre o receptor e a fonte (em que odesvio é a distância lateral entre o receptor e a fonte). AFig. 2A ilustra uma relação exemplar de um arranjoconvencional em que uma única fonte é provida a umaprofundidade próxima da profundidade do receptor. Noexemplo da Fig. 2A, é suposto que a fonte se encontra a 950metros abaixo da superfície do mar, e que o receptor seencontra no leito marinho a 1.000 metros, üma curva 200 naFig. 2A representa amplitudes de campo elétrico simuladas(medidas pelo receptor) como função do desvio fonte-receptor quando um corpo resistivo se encontra presente naestrutura subterrânea. Por outro lado, uma curva 202representa amplitudes simuladas (medidas pelo receptor)como função do desvio fonte-receptor quando o corporesistivo não se encontra presente na estruturasubterrânea. Assim, conforme se encontra ilustrado na Fig.2A, em um arranjo convencional que inclui uma fonte e umreceptor que se encontram relativamente próximos um dooutro em termos de profundidade (50 metros ou algo assim),as amplitudes elétricas no receptor induzidas por um corporesistivo alvo na estrutura subterrânea podem serdetectadas em certos desvios fonte-receptor (desvios em queexiste uma separação detectável entre as curvas 200 e 202na Fig. 2A).

Entretanto, se o receptor permanecer no leitomarinho a 1.000 metros, porém a fonte for içada para umaprofundidade de 300 metros (medido a partir da superfíciedo mar), a relação de amplitudes simuladas como função dedesvio fonte-receptor é ilustrada na Fig. 2B. Na Fig. 2B, acurva 200A (que representa amplitudes como função de desviofonte-receptor quando um corpo resistivo se encontrapresente) e a curva 202A (que representa amplitudes comofunção de um desvio fonte-receptor quando um corporesistivo não se encontra presente) apresentam menosseparação entre as mesmas. Como resultado, um usuário terámaior dificuldade para determinar com precisão se um corporesistivo se encontra ou não na estrutura subterrânea.Assim, pode ser observado no gráfico da Fig. 2B que quandoa fonte é içada 700 metros acima do receptor,, componentesde sinal indesejáveis tais como a onda lateral devida aoefeito de onda de ar tornam-se mais dominantes, tornandomais dificil a detecção do corpo resistivo na estruturasubterrânea.

A Fig.. 2C ilustra um arranjo que inclui uma únicafonte e receptor em que a fonte foi içada para apenas 5metros abaixo da superfície do mar, enquanto o receptorpermanece no leito marinho 1.000 metros abaixo dasuperfície do mar. Neste caso, a curva 200B (que representaamplitudes simuladas correspondentes à presença do corporesistivo na estrutura subterrânea) e a curva 202B (querepresenta amplitudes correspondentes à ausência do corporesistivo na estrutura subterrânea) apresentam ainda menosseparação, tornando ainda mais difícil a detecção do corporesistivo.

Técnica de Processamento de Compensação ou Cancelamento deCampo ("Bucking")

Conforme foi observado acima, de acordo com umexemplo, o componente de onda de ar (ou algum outrocomponente indesejável da medição de campo elétrico) podeser reduzido ou eliminado mediante utilização da técnica deprocessamento de "bucking", em que o efeito de onda de ar(ou outro componente indesejável) pode ser "bucked"(cancelado ou reduzido) com utilização de duas medições adiferentes distâncias laterais da fonte de sinal para oreceptor. Em algumas implementações, as medições realizadaspara a fonte de dipólo elétrico a duas diferentesdistâncias horizontais podem ser combinadas para remoção doefeito de onda de ar (ou outro componente indesejável). 0efeito de onda de ar (ou outro componente indesejável) éremovido devido ao fato de a distância especial deamplitude do componente indesejável ser previsível medianteuma expressão analítica simples, que é apresentada abaixo.Devido ao fato de a resposta da jazida/leito marinho tercaracterísticas diferentes em termos de suas variaçõesespaciais, é possível aplicar as correções geométricasapropriadas e combinar dois pontos de dados separados aolongo de uma linha horizontal para remoção do efeito deonda de ar (ou outro componente indesejável) mantendo-sesimultaneamente a resposta dos alvos em profundidade.

Mais especificamente, em algumas implementações, oefeito de onda de ar depende da distância horizontal(lateral) entre a fonte e o receptor (designada como R e aprofundidade do transmissor (designada como z)relativamente à superfície 107 do mar. Desta forma, seforem conhecidas estimativas razoavelmente precisas daposição R da fonte e da profundidade z da fonte, o efeitode onda de ar pode ser retirado por "bucking" mediantecombinação de múltiplas medições. Por exemplo, conforme seencontra ilustrado na Fig. 3, a fonte 102 de sinal pode sermovida entre uma primeira posição e uma segunda posição,com duas correspondentes medições (designadas Ei e E2)obtidas pelo receptor 110 com a fonte de sinal nas duasposições. As duas medições podem ser combinadas parageração de uma medição (designada 2^12) que é relativamenteinsensível ao efeito de onda de ar conforme se encontrarepresentado abaixo:

<formula>formula see original document page 20</formula>

em que Rx (ver a Fig. 3) representa o desvio lateral entrea fonte 102 de sinal (na primeira posição) e o receptor110, e Zi representa a profundidade da fonte 102 de sinal(da superficie 107 do mar para a fonte 102 de sinal) naprimeira posição. A primeira posição da fonte 102 de sinal(representada por Ri e Z{) corresponde à primeira mediçãoEi. R2 representa o desvio lateral entre a fonte 102 desinal (na segunda posição) e o receptor 110, e Z2representa a profundidade da fonte 102 de sinal na segundaposição.

A constante de propagação ksw na Eq.. 2 é expressadacomo:

<formula>formula see original document page 20</formula>

(Eq, 3)

em que a notação i representa a raiz quadrada de umnegativo f representa a freqüência do sinal,representa a permeabilidade magnética do meio, que ésupostamente a do espaço livre (// = //p = 4;rl0~7 H I m) , eOsw representa a condutividade da água do mar.

Fazendo referência à Fig. 4, uma técnica de"bucking" 200 (que pode ser realizada pelo software 118 daFig. 1) inclui a recepção (em 202) de uma primeira mediçãode campo eletromagnético (Ei de acordo com a E-q. 2) com afonte 102 de sinal na primeira posição para provisão deprimeiros dados de medição, e a recepção (em 204) de umasegunda medição de campo eletromagnético (E2 de acordo coma Eq. 2) com a fonte 102 de sinal na segunda posição paraprovisão de segundos dados de medição. As medições sãoassociadas ao mesmo tipo de receptor (isto é, as mediçõessão alternativamente medições de campo elétrico ou mediçõesde campo magnético) e são associadas com a mesmapolarização de receptor (isto é, em linha ou cruzada). Osprimeiros e segundos dados de medição podem ser entãocombinados (em 206) para geração de terceiros dados {EB12 deacordo com a Eq. 2), e não são sensíveis ao efeito de ondade ar e são sensíveis a corpos resistivos na estruturasubterrânea. A combinação dos primeiros e segundos dados demedição de acordo com a Eq. 2 envolve o ajuste da amplitudedos primeiros dados de medição {Ej) mediante multiplicaçãode Ej por com subseqüente subtração de E2 dovalor ajustado.Técnica de Processamento de Separação MT ("MT-Stripping")

Conforme foi discutido acima, uma outra técnica deprocessamento exemplar que pode ser utilizada é a técnicade separação MT ("MT-stripping") . Com a técnica deseparação MT, o efeito de onda de ar (ou outro componenteindesejável) é aproximado por uma onda de plano de difusãovertical em grandes desvios (um desvio refere-se àdistância lateral entre o transmissor 102 e o receptor110). Em outras palavras, o efeito de onda de ar (ou outrocomponente indesejável) é aproximado com utilização demedições feitas pelo receptor 110 quando o transmissor EM102 se encontra localizado a uma distância relativamentegrande (grande desvio) do receptor juntamente com mediçõesrealizadas quando a fonte se encontra mais próxima.Alternativamente o efeito de onda de ar (ou outrocomponente indesejável) é aproximado com utilização demedições realizadas quando o transmissor EM 102 se encontradesligado juntamente com medições realizadas com otransmissor ligado. Efetivamente, o efeito de onda de ar(ou outro componente indesejável) pode ser estimado combase na combinação de medições realizadas utilizando-se atécnica de levantamento MT com medições realizadas quando otransmissor se encontra ligado porém suficientementepróximo do receptor para que a onda de ar domine a respostamedida. Devido ao fato de o transmissor EM 102 se encontrardistante ou desligado, o receptor 110 mede sinais querespondem a campos EM gerados naturalmente, tal como dentroda atmosfera superior terrestre. 0 efeito de onda de arestimado (ou outro componente indesejável) pode ser entãoremovido das medições obtidas com utilização da técnica delevantamento CSEM para produção de um valor de saidautilizado para determinação mais precisa da presença decamadas resistivas finas na estrutura subterrânea.

0 campo elétrico horizontal gerado pelo efeito deonda de ar (referido como o "campo elétrico horizontal deonda de ar") pode ser estimado mediante multiplicação daimpedância MT (que é determinada de medições MT) por umcampo magnético CSEM horizontal que é ortogonal à mediçãode campo elétrico CSEM. A medição MT refere-se a mediçõesde campo magnético e medições de campo elétrico realizadaspor elementos sensores de campo magnético e de campoelétrico no receptor 110 quando o transmissor EM 102 seencontra desligado ou localizado distante do receptor 110.A medição de campo magnético CSEM horizontal refere-se a umcampo magnético medido por um ou mais elementos sensores decampo magnético no receptor 110; e a medição de campoelétrico CSEM refere-se ao campo elétrico medido por um oumais elementos sensores de campo elétrico no receptor 110.Os elementos sensores de campo magnético e de campoelétrico no receptor 110 ficam dispostos em um planohorizontal (plano do leito marinho 104) para provisão dasmedições de campo elétrico e magnético horizontal.

Em desvios maiores (entre o transmissor e oreceptor) em que o efeito de onda de ar se encontrapresente nas medições, os campos horizontais na terra ou naágua do mar que são gerados pela onda lateral deslocando-sehorizontalmente podem ser aproximados por uma energia deplano de difusão vertical (que se desloca ao longo dadireção z conforme se encontra ilustrado na Fig. 1) . Aenergia de plano na direção vertical realiza um percursoatravés da água do mar e do ar e difunde-se através decamadas da estrutura subterrânea. A energia de plano dedifusão vertical é essencialmente uma energia EMdifundindo-se na direção vertical z. Se a difusão daenergia EM for puramente vertical, os campos elétricos emagnéticos associados à energia EM na direção z sãohorizontais (nas direções x e y da Fig. 1). Neste cenário,o campo elétrico horizontal na direção x é representadocomo ELX e é expressado da seguinte forma:

<formula>formula see original document page 24</formula>

(Eq.4)

em que ELX é o componente x horizontal do campo elétricogerado pela onda lateral, HLX é o componente y horizontaldo campo magnético gerado pela onda lateral, e Zxy é aimpedância de onda de plano do meio. 0 "meio" refere-se aomeio na estrutura subterrânea 105.

A impedância Zsy pode ser obtida medianterealização de medições de campos de onda plana deocorrência natural com utilização da técnica delevantamento MT. Conforme foi observado acima, as mediçõesMT podem ser realizadas alternativamente desligando-se otransmissor EM 102 ou colocando-se o transmissor EM 102distante de um receptor de tal forma que o sinal geradopelo transmissor EM 102 tenha uma magnitude inferior àmagnitude de campos MT de ocorrência natural.

Utilizando uma teoria simplificada, a impedância

<formula>formula see original document page 25</formula>

MT, ^xv , da estrutura subterrânea 105 para uma terraunidimensional é definida como:

<formula>formula see original document page 25</formula>

em que (/) designa uma estimativa da impedância MTrealizada na freqüência especifica utilizada nolevantamento CSEM. A terra unidimensional implica que aspropriedades elétricas somente variam na direção z (emoutras palavras, até onde pode ser detectado por umreceptor, a terra é formada de uma série de camadasuniformes empilhadas umas sobre as outras) . Uma terrabidimensional toma como principio que a terra varia emprofundidade (direção z) bem como lateralmente em umadireção. Por exemplo, a condutividade pode variar em ambasas direções x e z, mas será invariável para valoresconstantes de z e x ao longo da direção y. Uma terratridimensional é o caso mais geral em que as propriedadesda terra variam em qualquer direção.

Na medida em que as técnicas de acordo com algumasimplementações são mais úteis para detecção de camadasresistivas finas em uma estrutura subterrânea, toma-se comosuposição uma terra unidimensional. Entretanto, em outrasimplementações, as técnicas aqui descritas podem serestendidas para suposições de terra bidimensional outridimensional.

Se o componente de onda lateral (ou energia deplano vertical) for suposto dominar a medição CSEM, o campoelétrico de energia de plano pode ser estimado mediantemultiplicação do campo magnético medido no levantamentoCSEM pela impedância determinada por MT. Em outraspalavras, o campo elétrico que é gerado pela onda lateral éestimado como:

<formula>formula see original document page 26</formula>

Desta forma, o campo elétrico horizontal ELX induzido peloefeito de onda de ar é estimado com utilização de um valor,

**w , derivado com utilização de medições de acordo com umatécnica de levantamento (a técnica de levantamento MT) quenão é sensível à presença de um corpo resistivo fino naestrutura subterrânea. Esta estimativa é possível porque aresposta de onda de ar nos dados de medição CSEM sãodescritos por uma energia EM de difusão vertical (nadireção z) , e as medições MT medem somente este tipo deresposta. Subtraindo-se o termo ELX do campo elétricomedido por CSEM define-se um novo valor de saida, que édesignado como o campo elétrico "espalhado" Escat:<formula>formula see original document page 27</formula>

em que * representa o campo elétrico medido peloelemento sensor de campo elétrico do receptor 110 nadireção x, e y representa o campo magnético na direçãoy medido pelos elementos sensores de campo magnético.

O campo elétrico espalhado £scat representa o campoelétrico com o campo elétrico de onda lateral removida (emoutras palavras, o campo elétrico espalhado Escat representao campo elétrico derivado das medições realizadas peloreceptor 110 com o efeito de onda de ar removida).

Deverá ser observado que o mesmo processo pode seraplicado para remoção de efeitos de onda de ar dos camposmagnéticos:

<formula>formula see original document page 27</formula>

em que y representa o campo magnético com o campo<formula>formula see original document page 27</formula>agnético gerado por onda lateral V > ~ x v / removidopara remoção da resposta de onda de ar. De acordo com asEqs. 6-8, os valores de campo (ELX ou HLy) representandocampos induzidos pelo efeito de onda de ar são derivadosmediante combinação de uma impedância * *» ' que é livre doefeito de onda de ar com valores de campo medidos por CSEM<formula>formula see original document page 27</formula>qUe estão sujeitos ao efeito de onda de ar.Devido ao fato de os componentes gerados por ondalateral (componentes de campo elétrico ou componentes decampo magnético) nas Eqs. 7 e 8 serem aproximados com ototal das medições de campo CSEM (por exemplo, HLy baseadoem medições e ELy baseado em medições <formula>formula see original document page 28</formula> , o método de remoção de onda de ar indicado nas Eqs. 7 e 8 funcionamelhor para as condições em que as medições CSEM sãodominadas pelo efeito de onda de ar.

Uma operação similar para remoção de onda de arpode ser realizada nas impedâncias medidas propriamenteditas. Em outras palavras:

<formula>formula see original document page 28</formula>

A impedância xy representa aimpedância com o efeito de onda de ar removido. O uso deimpedâncias ao invés de valores de campo (elétrico oumagnético) em interpretação CSEM tem o beneficio de aimpedância ser independente de amplitude de fonte eproblemas de rastreio de fase, e ser menos suscetível aerros de geometria associados com posicionamento relativode fonte e receptor. Adicionalmente, não existem suposiçõesde dominância de onda de ar nesta expressão (Eq. 9), eportanto a mesma pode ser utilizada tanto em águasprofundas quanto em águas rasas.

Em ambientes terrestres bidimensionais etridimensionais, a impedância medida por MT é um tensor 2x2ao invés de ser escalar. Para uma terra tridimensional emgeral, o tensor tem a forma:

<formula>formula see original document page 29</formula>

(Eq. 10)

Em outras palavras, é suposto que z se dispõediagonalmente em uma direção horizontal que tem um desvioangular relativamente às direções x e y. Nestes casos, aimpedância MT utilizada nas expressões acima (Eqs. 7-9)será o componente desviado diagonalmente correspondentepara um alinhamento consistente com aquele utilizado paraos dados CSEM. Isto pode envolver rotação do tensor deimpedância.

As técnicas acima partem do principio de que osdados de medição MT são obtidos em um trabalho delevantamento atual. Em implementações alternativas, se nãoexistirem dados MT disponíveis porém existir um modelonumérico construído a partir de outros dados (por exemploum levantamento MT anterior ou dados CSEM de desvio curtoem que o efeito de onda de ar não constitui um problema), aimpedância MT poderá ser estimada mediante utilização deuma técnica de modelagem.

A Fig. 5 ilustra um fluxo geral de acordo comalgumas implementações. Os dados de medição MT sãorecebidos (em 302) em cada receptor 110. Conforme foiobservado acima, os dados de medição MT são recebidosquando o transmissor EM 102 se encontra distante doreceptor, ou quando o transmissor CSEM se encontradesligado. Alternativamente/ a tarefa 302 pode ser omitidase as medições MT não forem possíveis ou não se encontraremdisponíveis.

Os dados de medição CSEM são então recebidos (em304) mediante posicionamento do transmissor 102 a umadistância menor de cada receptor 110. Em seguida aimpedância MT é derivada (em 306) com base em camposmagnéticos e elétricos MT, de acordo com a Eq. 5. Aimpedância MT é derivada para uma freqüência em que éprevisto que o levantamento CSEM será realizado, Se nãoexistirem dados de medição MT disponíveis, a impedância MTpoderá ser estimada com utilização de uma técnica demodelagem.

Em seguida, um valor induzido por onda de ar (quepode ser um campo elétrico de acordo com a Eq. 6, um campomagnético de acordo com a Eq - 8, ou a impedância MTpropriamente dita de acordo com a Eq, 9) é computado (em308) com base na impedância MT. Um valor CSEM é derivado(em 310) com base nos dados de medição CSEM, em que o valor

CSEM

CSEM pode ser um campo elétrico., ; um campo magnético,

<formula>formula see original document page 30</formula>

y ; ou uma impedância, w . O valor induzido por ondade ar (calculado em 308) é removido (tal como porsubtração) do valor CSEM (computado em 310) para provisão(em 312) de um valor de saida (por exemplo, y , ouxy) com o efeito de onda de ar removido.

A Fig. 6 representa um gráfico ilustrando curvas4 00 e 4 02 que representam dados simulados produzidos comutilização da técnica de processamento. de "bucking". Acurva 4 00 representa amplitudes como função de desviofonte-receptor quando um corpo resistivo se encontrapresente, e a curva 402 representa amplitudes como funçãode desvio fonte-receptor quando um corpo resistivo não seencontra presente na estrutura subterrânea. Conforme seencontra ilustrado na Fig. 6, com a onda lateral reduzidaou eliminada por meio da técnica de "bucking", é providauma separação detectavel entre a curva 400 e a curva 402 emcertos desvios fonte-transmissor. Esta separação permiteuma caracterização mais precisa da estrutura subterrânea105 permitindo uma melhor detecção da presença ou ausênciado corpo resistivo 109 na estrutura subterrânea.

A Fig. 7 apresenta um outro gráfico ilustrandocurvas 500 e 502 representando dados simulados produzidoscom utilização da técnica de separação MT ("MT-stripping").A curva 500 representa amplitudes como função de desviofonte-receptor quando um corpo resistivo se encontrapresente, e a curva 502 representa amplitudes como funçãode desvio fonte-receptor quando um corpo resistivo não seencontra presente na estrutura subterrânea. Conforme seencontra ilustrado na Fig. 7, com a onda lateral reduzidaou eliminada., é provida uma separação detectavel entre acurva 500 e a curva 502 em certos desvios fonte-transmissor.

As instruções de software descritas acima (porexemplo, o software 118 da f ig. 1) são carregadas paraexecução em um processador (tal como uma ou mais CPU's 120na Fi-g. 1) . O processador inclui microprocessadores,microcontroladores, módulos ou subsistemas de processador(incluindo um ou mais microprocessadores oumicrocontroladores), ou outros dispositivos de controle oucomputação.

Os dados e instruções (do software) são armazenadosem respectivos dispositivos de armazenamento, que sãoimplementados na forma de uma ou mais mídias passíveis deleitura por computador ou de utilização em computador. Asmídias de armazenamento incluem diferentes formas dememória incluindo dispositivos de memória de semicondutortais como memórias de acesso aleatório de tipo dinâmico ouestático (DRAM's ou SRAM's) , memórias somente de leituraapagáveis e programáveis (EPROM's), memórias somente deleitura apagáveis e programáveis eletricamente (EEPROM's) ememórias "flash"; discos magnéticos tais como discos fixos,disquetes e discos removíveis; outras mídias magnéticasincluindo fitas; e mídias óticas tais como discos compactos(CD's) ou discos de vídeo digital (DVD's).

Muito embora a invenção tenha sido divulgada comrelação a um número limitado de configurações, aqueles quesão versados na técnica e têm acesso ao benefícioproporcionado pela presente divulgação poderão apreciar apossibilidade de numerosas modificações e variações dasmesmas - É pretendido que as reivindicações que se encontramem anexo abranjam as modificações e variações compreendidasno âmbito do verdadeiro espirito e escopo da invenção.

Claims (16)

1. MÉTODO DE PROCESSAMENTO DE DADOS DE LEVANTAMENTOEXPLORATÓRIO REPRESENTANDO UMA ESTRUTURA SUBTERRÂNEA,caracterizado por compreender:recepção de dados de medição colhidos por umreceptor posicionado a uma profundidade maior que ou iguala 300 metros em um corpo de água,em que os dados de medição colhidos correspondem asinais emitidos por pelo menos uma fonte de sinallocalizada mais próxima da interface ar-água do corpo deágua que do receptor; eprocessamento dos dados de medição para redução deum componente de sinal previamente determinado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a recepção dos dados de mediçãocompreender a recepção de primeiros dados de medição com apelo menos uma fonte de sinal em uma primeira posição, esegundos dados de medição com a pelo menos uma fonte desinal em uma segunda posição, eem que o processamento dos dados de mediçãocompreende combinação dos primeiros e segundos dados demedição para produção de dados com o componente de sinalpreviamente determinado removido.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por a combinação dos primeiros e segundosdados de medição compreender:ajuste dos primeiros dados de medição; esubtração cios segundos dados de medição dosprimeiros dados de medição ajustados.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por os primeiros dados de medição consistiremem um primeiro campo elétrico medido Elr e os segundosdados de medição consistirem em um segundo campo elétricoE2, e em que a combinação dos primeiros e segundos dados demedição . compreende o cálculo de ^12 de acordo com:<formula>formula see original document page 35</formula>em que i?i representa um desvio lateral entre a fonte desinal na primeira posição e do receptor, Zi representa umaprofundidade da fonte de sinal na primeira posição desde ainterface ar-água, R2 representa um desvio lateral entre afonte de sinal na segunda posição e o receptor, Z2representa uma profundidade da fonte de sinal na segundaposição desde a interface ar-água, e ksw representa umaconstante de propagação do corpo de água.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por o processamento dos dados de medição pararedução do componente de sinal previamente determinadocompreender o processamento dos dados de medição pararedução de um componente de sinal que não é sensivel acamadas resistivas finas sob um leito marinho.

6. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por o componente de sinal previamentedeterminado compreender pelo menos um de um efeito de ondade ar, um efeito de onda direta, e uma combinação dosmesmos.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a recepção dos dados de mediçãocompreender:recepção de primeiros dados de medição de acordocom uma primeira técnica de levantamento eletromagnético; erecepção de segundos dados de medição de acordo comuma segunda técnica diferente de levantamentoeletromagnético.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado por a recepção dos primeiros dados de mediçãoocorrer de acordo com uma técnica de levantamentomagnetotelúrico (MT), e a recepção dos segundos dados demedição ocorrer de acordo com uma técnica de levantamentoeletromagnético de fonte controlada ("Controlled SourceElectromagnetic" - CSEM).

9. Método, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado por o processamento dos dados de mediçãocompreender:computação de um primeiro valor baseado nosprimeiros dados de medição, em que os primeiros dados demedição não são sensíveis à presença de um corpo resistivofino na estrutura subterrânea;computação de um segundo valor baseado nos segundosdados de medição, em que os segundos dados de medição sãosensíveis à presença do corpo resistivo fino na estruturasubterrânea; eremoção de um efeito do primeiro valor do segundovalor para reduzir o componente de sinal previamentedeterminado.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado por a computação do primeiro valorcompreender:computação do primeiro valor possuindo umcomponente de impedância representando a impedância daestrutura subterrânea; oucomputação de uma estimativa de um campo induzidopor um efeito de onda de ar.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por a computação do segundo valor compreendera computação de um campo gerado em resposta a pelo menos umsinal eletromagnético transmitido de pelo menos uma fontede sinal.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por compreender adicionalmente o reboque depelo menos uma fonte de sinal com utilização de umaembarcação marítima.

13. MÉTODO, caracterizado por compreender:posicionamento de uma fonte a uma profundidadepróxima da superfície em um corpo de água;obtenção de dados de medição para pelo menos umaprimeira posição lateral de fonte e uma segunda posição delateral de fonte;ajuste de uma amplitude de um ponto de dados demedição para a primeira posição lateral de fonte; ecálculo de um valor de compensação ou cancelamentode campo ("bucking-out") baseado na amplitude ajustada doponto de dados de medição para a primeira posição lateralde fonte e um segundo ponto de dados de medição para asegunda posição lateral de fonte.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado por compreender adicionalmente oposicionamento de um ou mais receptores no leito marinho.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado por o ajuste da amplitude compreender amultiplicação da amplitude de um ponto de dados de mediçãopor um termo que é relativamente insensível a um efeito deonda de ar, definido pela equação:<formula>formula see original document page 38</formula>em que R1 é um desvio lateral entre a fonte e pelo menos umreceptor, Zx é a profundidade da fonte, uma primeiraposição da fonte é representada por Ri e Zi enquanto R2 é umdesvio lateral entre a fonte e o receptor para uma segundaposição da fonte, Z2 é a profundidade da fonte 102 nasegunda posição, e uma constante de propagação ksw éexpressada como:<formula>formula see original document page 39</formula>em que a notação i. representaa raiz quadrada de um negativo f representa afreqüência do sinal, ju representa a permeabilidademagnética de espaço livre (ju = j/p = AttIO'7 H / m) , e asw é acondutividade da água do mar.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado por o cálculo do valor de compensação oucancelamento de campo ("bucking-out") compreenderadicionalmente a subtração da amplitude ajustável do pontode dados de medição para a primeira posição lateral defonte da amplitude do segundo ponto de dados de mediçãopara a segunda posição lateral de fonte.