BRPI1001057A2 - mÉtodo e sistema para monitoraÇço acéstica passiva em operaÇÕes de levantamento sÍsmico - Google Patents

Abstract

<B>MÉTODO E SISTEMA PARA MONITORAÇçO ACéSTICA PASSIVA EM OPERAÇÕES DE LEVANTAMENTO SÍSMICO.<D> A presente invenção refere-se a um sistema para monitoração acústica passiva em conjunto com o levantamento sísmico inclui um navio de le- vantamento tendo um sistema de gravação nele. Pelo menos uma fonte de energia sismica é acoplada no navio por um primeiro cabo de rebocar. O cabo de rebocar inclui pelo menos um condutor nele. Pelo menos um cabo marinho de superfície do sensor sísmico é acoplado no navio por um cabo de entrada. Pelo menos um sensor acústico é acopíado na pelo menos uma fonte por um segundo cabo de rebocar, O segundo cabo de rebocar inclui pelo menos um condutor de sinal configurado para transmitir os sinais do sensor acústico para o pelo menos um condutor no primeiro cabo de rebocar. O pelo menos um sensor acústico é configurado para detectar a vocalização do mamífero marinho.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO ESISTEMA PARA MONITORAÇÃO ACÚSTICA PASSIVA EM OPERAÇÕESDE LEVANTAMENTO SÍSMICO".

Antecedentes da Invenção

Campo da Invenção

A invenção refere-se, de forma geral, ao campo de levantamen-to sísmico. Mais particularmente, a invenção refere-se a dispositivos e méto-dos para detectar a presença de vida marinha que possa ser adversamenteafetada pelas operações de levantamento sísmico.

Técnica Antecedente

Autoridades em algumas jurisdições exigem que os operadoresde levantamento sísmico verifiquem que nenhum mamífero marinho estejapresente dentro de certa distância dos navios de exploração sísmica antesque o trabalho de levantamento sísmico possa iniciar. O uso de equipamentode monitoração acústica passiva ("PAM") rebocado é uma maneira para e-xecutar tal verificação. Uma boa descrição das técnicas conhecidas na téc-nica para PAM pode ser encontrada em John R. Potter e outros, Visual andPassive Acoustic Marine Mammal Observations and High-Frequency, IEEEJournal of Oceanic Engineering1 volume 32, no. 2 abril de 2007.

Equipamento de PAM rebocado inclui cabos tendo hidrofonesneles que precisam ser dispostos na massa de água para a qual a verifica-ção deve ser executada. Como explicado na publicação de Potter e outroscitada acima, os cabos são dispostos proveniente de um navio de levanta-mento sísmico de maneira inteiramente separada do equipamento de aquisi-ção do sinal sísmico disposto na água proveniente do mesmo navio. Tal e-quipamento de aquisição pode incluir uma ou mais formações de fonte sís-mica, e um ou mais cabos marinhos de superfície de detecção sísmica. Oscabos interferem freqüentemente com o equipamento sísmico disposto naágua, o que pode levar a tempo operacional perdido e/ou equipamento dani-ficado.

Existe uma necessidade por métodos e dispositivos melhoradospara monitoração acústica passiva que possam ser usados com sistemas delevantamento sísmico.

Sumário da Invenção

Um sistema de acordo com um aspecto da invenção para moni-toração acústica passiva em conjunto com levantamento sísmico inclui umnavio de levantamento tendo um sistema de gravação nele. Pelo menos umafonte de energia sísmica é acoplada no navio por um primeiro cabo de rebo-car. O cabo de rebocar inclui pelo menos um condutor nele. Pelo menos umcabo marinho de superfície de sensor sísmico é acoplado no navio por umcabo de entrada. Pelo menos um sensor acústico é acoplado na pelo menosuma fonte por um segundo cabo de rebocar. O segundo cabo de rebocarinclui pelo menos um condutor de sinal configurado para transmitir sinais dosensor acústico para o pelo menos um condutor no primeiro cabo de rebo-car.

Um método para monitoração acústica passiva em conjunto como levantamento sísmico de acordo com outro aspecto da invenção envolverebocar pelo menos uma fonte de energia sísmica atrás de um navio de le-vantamento. Pelo menos um cabo marinho de superfície do sensor sísmico érebocado atrás do navio. Pelo menos um sensor acústico é rebocado atrásda pelo menos uma fonte de energia sísmica. O pelo menos um sensor a-cústico é configurado para detectar a vocalização do mamífero marinho.

Outros aspectos e vantagens da invenção serão evidentes apartir da descrição seguinte e das reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 mostra dispositivos de PAM da técnica anterior usa-dos com um sistema de aquisição sísmica.

A figura 2 mostra dispositivos de PAM exemplares de acordocom a invenção.

A figura 3 mostra uma vista da seção transversal de uma forma-ção de hidrofone de PAM e a formação de pistola ar comprimido sísmica deacordo com a invenção.

A figura 4 mostra uma seção transversal detalhada de uma for-mação de hidrofone de PAM exemplar e um cabo umbilical de origem.Descrição Detalhada

Um sistema de monitoração acústica passiva ("PAM") exemplarconhecido na técnica, usado em conjunto com sistemas de levantamentosísmico e como descrito em John R. Potter e outros, Visual and Passive A-coustic Marine Mammal Observations and High-Frequency, IEEE Journal ofOceanic Engineering, vol. 32, no. 2, abril de 2007, é mostrado em vista planana figura 1 para ajudar a explicar as diferenças entre sistemas de PAM co-nhecidos na técnica e os dispositivos de PAM de acordo com a invenção.

Um navio de levantamento sísmico 10 se move ao longo da su-perfície de uma massa de água 11 na qual o levantamento sísmico é paraser executado e na qual é desejado confirmar a presença de mamíferos ma-rinhos antes do levantamento. O navio de levantamento 10 inclui certos e-quipamentos mostrados geralmente em 12 e citados por conveniência comoum "sistema de gravação". O sistema de gravação 12 inclui dispositivos (ne-nhum mostrado separadamente por clareza da ilustração) para determinar aposição geodésica do navio de levantamento 10, para acionar uma ou maisfontes de energia sísmica 24 (explicado abaixo) em tempos selecionados,para determinar a posição geodésica de cada um de uma pluralidade desensores sísmicos 22 (explicado abaixo) e para gravar os sinais geradospelos sensores sísmicos 22. O sistema de gravação 12 pode também incluirequipamento para detectar sinais produzidos por uma formação de sensorde PAM 28 e para analisar tais sinais para determinar a presença de mamí-feros marinhos na área do levantamento. Programas que podem ser instala-dos em um computador (não mostrados) no sistema de gravação 12 paradeterminar se a energia acústica detectada pela formação de PAM 28 cor-responde com a vocalização de mamífero marinho são descritos na publica-ção de Potter e outros citada acima.

As fontes de energia sísmica 24 são acopladas no navio de le-vantamento 10 por cabos umbilicais 35, explicado abaixo em mais detalhescom referência à figura 4. A formação do sensor de PAM 28 pode ser aco-plada no navio de levantamento 10 por um cabo de rebocar 26, e é espaça-da lateralmente da linha central do navio de levantamento 10 usando umbloco contínuo 30 disposto em um cabo de "entrada" externo 18 (explicadoabaixo).

Os sensores sísmicos 22 são geralmente parte dos cabos cha-mados "cabos marinhos de superfície" 20 e são dispostos em localizaçõeslongitudinalmente separadas ao longo de cada um dos cabos marinhos desuperfície 20. Os cabos marinhos de superfície 20 são rebocados geralmen-te atrás do navio do levantamento 10 e são mantidos em distâncias lateraisselecionadas com relação à linha central do navio de levantamento 10 usan-do certo equipamento de rebocar. O equipamento de rebocar inclui cordasde rebocar "superlargas" 16 em posições lateralmente mais externas nele.Na extremidade longitudinal de cada corda super larga 16, um *paravane 14é acoplado nele e proporciona força de deflexão lateral para fora em respos-ta ao movimento do equipamento de rebocar ao longo da direção de movi-mento do navio de levantamento 10. Um cabo de estender 17 é acopladolateralmente entre os paravanes 14 para manter uma distância lateral máxi-ma selecionada entre eles. Cabos de entrada 18 se estendem atrás do navio10 longitudinalmente para a extremidade avançada de cada cabo marinhode superfície 20 e fornecem a força elétrica e canais de sinais elétricos e/ouóticos para comunicar os sinais de sensores sísmicos 22 para o sistema de gravação 12.

Foi observado que a organização mostrada na figura 1 é susce-tível ao entrelaçamento da formação de PAM 28 e seu cabo de rebocar 26em, entre outros componentes, os cabos de entrada 19 e possível dano neles.

A figura 2 mostra uma vista plana de partes relevantes de umaformação de PAM acoplada no sistema de aquisição sísmica de acordo coma invenção. Na figura 2, a formação de PAM 28 pode ser acoplada por seucabo de rebocar 26 em uma extremidade perto da popa de uma das fontesde energia sísmica 24. O comprimento do cabo de rebocar da formação dePAM 26 pode ser selecionado tal que a formação de PAM 28 é disposta lon-gitudinalmente à frente do cabo de estender 17.

A organização da figura 2 é mostrada em vista de seção trans-versai mais detalhada na figura 3. A fonte de energia sísmica 24 pode com-preender uma pluralidade, por exemplo, de pistolas de ar comprimido sísmi-cas 27, 29, 31, 33. Um exemplo de uma pistola de ar comprimido sísmicaque pode ser usada com o presente sistema é descrito na Patente U.S.

4.472.794 emitida para Chelminski, entretanto, o tipo de pistola de ar com-primido não é um limite no escopo da presente invenção. As pistolas de arcomprimido sísmicas são tipicamente configuradas, cada uma, para ter con-teúdo espectral de energia particular quando todo o grupo de pistolas é a-cionado em uma seqüência selecionada. A fonte de energia sísmica 24 podeincluir alternativamente pistolas de água (não mostradas). De forma geral,embora não exclusivamente, a fonte de energia sísmica 24 pode ser umaassim chamada fonte "impulsiva", isto é, uma na qual a maior parte da ener-gia emitida em cada atuação da mesma ocorre em um único impulso de du-ração relativamente curta. Acredita-se que sejam as fontes impulsivas quecriam o maior risco para a vida marinha. Entretanto, o tipo atual de fonte deenergia sísmica usado em qualquer exemplo particular não é uma limitaçãodo escopo da presente invenção. É considerado que a presente invençãopossa também ser usada com vibradores marinhos e outras assim chama-das fontes de energia sísmica de "espectro espalhado". As pistolas de arcomprimido sísmicas 27, 29, 31, 33 são suspensas, cada uma, em uma pro-fundidade selecionada na água 11 a partir de uma boia 25 que é acopladano navio (10 na figura 2) pelo cabo umbilical 35. De preferência, o cabo derebocar da formação de PAM 26 é acoplado em uma parte estrutural da boia25 para transmitir o carregamento axial para o cabo umbilical 35. Como seráexplicado abaixo com referência à figura 4, o cabo umbilical 35 inclui ele-mentos estruturais para transmitir o carregamento axial para o navio (10 nafigura 2). A formação de PAM 28 pode incluir uma pluralidade de hidrofonesS1, S2, S3. Exemplos de hidrofones que podem ser usados com o presentesistema são descritos na publicação acima citada de Potter e outros.

Uma vista mais detalhada da seção transversal do cabo umbili-cal 35 e da formação de PAM 28 é mostrada na figura 4. Uma configuraçãoexemplar para a formação de PAM 28 é descrita na publicação de Potter eoutros citada acima. A formação de PAM 28 pode ter, por exemplo, três(como mostrado em S1, S2, S3) ou quatro hidrofones em várias separaçõeslongitudinais, por exemplo, de 5 a 50 metros. A saída de cada hidrofone S1,S2, S3 pode ser acoplada na entrada de um pré-amplificador respectivo 50.

A saída de cada pré-amplificador 50 pode ser acoplada em um multiplexador48, cuja saída pode ser acoplada em um conversor de analógico para digital(ADC) 46. O ADC 46 deve ser operado para amostrar suficientemente a fre-qüência mais alta esperada de vocalização do mamífero marinho sem dis-torção estática, por exemplo, cerca de 22 KHz, assim uma freqüência deamostra mínima de 44 KHz. Os hidrofones S1, S2, S3 podem ter uma sensi-bilidade de 201 dBV re 1 pPa. Os hidrofones podem ser planos no sentidoespectral para dentro de 1,5 dB acima de 1 Hz-15 kHz.

O cabo umbilical 35 pode incluir uma camisa à prova de águaexterna 35A. Componentes do cabo umbilical 35 dispostos dentro da camisapodem incluir um ou mais elementos de força 37 tais como podem ser feitosde corda de arame ou cabo, ou de corda de fibra, tal como feitos de umafibra vendida sob a marca comercial VECTRAN, que é uma marca registradade Hoescht Celanaese Corp., NY, NY. O cabo umbilical 35 pode tambémincluir um conduto de carga de ar ou gás comprimido para fornecer gás ou arcomprimido para as pistolas de ar comprimido (27, 29, 31 e 33 na figura 3) euma pluralidade de pares torcidos de condutores elétricos isolados 38, 40,42. Os pares torcidos 38, 40, 42 podem proporcionar um sinal de atuaçãoelétrico para operar cada uma das pistolas de ar comprimido (27, 29, 31 e 33na figura 3) nos momentos selecionados. Um dos pares torcidos 42 pode serestendido para dentro do cabo de rebocar de PAM usado para fornecer aforça elétrica para a formação de PAM 28 e para conduzir os sinais digitali-zados da formação de PAM 28 para a unidade de gravação (12 na figura 2).Para executar as últimas duas funções, o par torcido 42 pode ser eletrica-mente acoplado em um condicionador de força 44 na formação de PAM 28.Um transceptor de sinal 43 pode ser acoplado entre a saída do ADC 46 e opar torcido 42. Outros exemplos podem usar condutores elétricos separadospara comunicação do sinal e transmissão de força. O cabo de rebocar dePAM 26 pode incluir uma extensão dos elementos de força 37 para transmitiro carregamento axial para a boia (25 na figura 3) e finalmente para o navio(10 na figura 2).

O presente exemplo, no qual os sinais dos hidrofones são digita-lizados próximos a eles e são comunicados em forma elétrica digital atravésde um ou mais condutores elétricos é somente um exemplo da comunicaçãodos sinais de hidrofone para o sistema de gravação (12 na figura 1). Estádentro do escopo da presente invenção transmitir os sinais do hidrofone co-mo voltagens analógicas ao longo de um ou mais condutores elétricos nocabo umbilical 35. Também está dentro do escopo da presente invençãousar hidrofones óticos e fibras óticas para comunicar os sinais dos hidrofo-nes para a unidade de gravação. Ver, por exemplo, Patente U.S. N-7.154.082 emitida para Maas e geralmente possuída com a presente invenção.

O número de fontes de energia sísmica, cabos marinhos de su-perfície, cabos de entrada e outras partes do equipamento de rebocar mos-trado nas figuras 2, 3 e 4 são somente fornecidos aqui como exemplos desistemas de aquisição sísmica que podem ser usados de acordo com a in-venção. Dessa maneira, os números de e a organização de tais componen-tes mostrados e descritos aqui não são limitações no escopo da presenteinvenção.

As organizações das formações de PAM e dispositivos de aqui-sição sísmica de acordo com os vários aspectos da invenção podem reduziro emaranhamento da formação de PAM com os dispositivos de aquisiçãosísmica, assim reduzindo o tempo sem operação e dano possível aos dispo-sitivos sísmicos e/ou formações de PAM.

Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um núme-ro limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, tendo o benefíciodessa revelação, verificarão que outras modalidades podem ser planejadasque não se afastam do escopo da invenção como revelada aqui. Dessa ma-neira, o escopo da invenção deve ser limitado somente pelas reivindicaçõesanexas.

Claims (6)

1. Método para monitoração acústica passiva em conjunto como levantamento sísmico, compreendendo:rebocar pelo menos uma fonte de energia sísmica atrás de umnavio de levantamento,rebocar pelo menos um cabo marinho de superfície do sensorsísmico atrás do navio erebocar pelo menos um sensor acústico atrás da pelo menosuma fonte de energia sísmica, o pelo menos um sensor acústico configuradopara detectar a vocalização de mamífero marinho.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, também compre-endendo conduzir os sinais gerados por pelo menos um sensor acústico pa-ra um dispositivo de gravação no navio usando um condutor disposto em umcabo estendido entre a pelo menos uma fonte e o navio.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, também compre-endendo conduzir a força elétrica de um dispositivo no navio para dispositi-vos eletrônicos associados com o pelo menos um sensor acústico usandoum condutor disposto em um cabo estendido entre a pelo menos uma fontee o navio.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, também compre-endendo digitalizar os sinais gerados por pelo menos um sensor acústico emuma localização próxima ao pelo menos um sensor acústico e transmitir ossinais digitalizados para um dispositivo de gravação no navio usando umcondutor disposto em um cabo estendido entre a pelo menos uma fonte e onavio.

5. Sistema para monitoração acústica passiva em conjunto como levantamento sísmico, compreendendo:um navio de levantamento tendo um sistema de gravação nele;pelo menos uma fonte de energia sísmica acoplada no navio porum primeiro cabo de rebocar, o cabo de rebocar incluindo pelo menos umcondutor nele,pelo menos um cabo marinho de superfície do sensor sísmicoacoplado no navio por um cabo de entrada epelo menos um sensor acústico acoplado na pelo menos umafonte por um segundo cabo de rebocar, o segundo cabo de rebocar incluindopelo menos um condutor de sinal configurado para transmitir os sinais dosensor acústico para o pelo menos um condutor no primeiro cabo de rebo-car, o pelo menos um sensor acústico configurado para detectar a vocaliza-ção do mamífero marinho.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, também compre-endendo um pré-amplificador próximo ao sensor acústico e acoplado na suaentrada de sinal em uma saída de sinal do sensor acústico e um conversorde analógico para digital acoplado em uma entrada de sinal do mesmo emuma saída de sinal do pré-amplificador, sendo que o pelo menos um condu-tor no segundo cabo de rebocar fornece a força elétrica para operar o pré-amplificador e o conversor, sendo que o pelo menos um condutor no segun-do cabo de rebocar comunica a saída do conversor para uma unidade degravação no navio.