MX2012011296A - Metodo para determinar la posicion de un detector dispuesto en el fondo del mar. - Google Patents

Abstract

Método para determinar la posición de un detector dispuesto en el fondo del mar. El método para determinar la posición de un detector dispuesto bajo el mar, comprende los pasos siguientes: emisión de N ondas desde N puntos de emisión, registro del tiempo de propagación de la onda entre cada punto de emisión y el detector, determinación de P intervalos de tiempo Ti con P = 1, tal que, para cada intervalo de tiempo Ti existan Mi puntos de emisión tales que Mi = 3 para 1 = i = P, cuyos tiempos de propagación caigan en ese intervalo de tiempo, determinación para cada intervalo de tiempo Ti del círculo que pasa más cerca de los Mi puntos cuyos tiempos de propagación caigan en ese intervalo de tiempo, determinación de la posición del detector como estando en el baricentro de los P centros de los círculos previamente determinados.

Description

MÉTODO PARA DETERMINAR LA POSICIÓN DE UN DETECTOR DISPUESTO EN EL FONDO DEL MAR La invención se refiere a técnicas de exploración bajo la superficie, y en particular a un método para determinar la posición de un detector colocado bajo el mar, en particular sobre la superficie del fondo marino.

Es conocida, en particular en la exploración petrolera, la producción de imágenes sísmicas a partir de una serie de mediciones geofísicas de una región del subsuelo conducidas desde la superficie. En la técnica sísmica, estas mediciones involucran la emisión de una onda hacia el subsuelo y la medición de una señal que contiene los reflejos de la onda en las estructuras geológicas encontradas. Estas estructuras son típicamente las superficies que separan los diferentes materiales o las fallas .

Las imágenes sísmicas son representaciones del subsuelo en dos o en tres dimensiones, donde la dimensión vertical corresponde o bien a los tiempos de propagación de las ondas sísmicas, o a las profundidades. Estas se obtienen mediante técnicas conocidas con el término de "migración" , que usan un modelo de velocidad estimada que proporciona un mapa de la velocidad de propagación de la onda sísmica en las rocas que constituyen al área que se está explorando. Este modelo de velocidad se usa para estimar las posiciones de los reflectores en el subsuelo con base en los registros sísmicos. Las imágenes sísmicas producidas de esta manera tienen por supuesto algunas distorsiones, igual que los modelos de velocidad subyacente, porque estos son sólo estimado que se derivan de un número de mediciones necesariamente limitado.

En el caso de la exploración bajo la superficie marina, los detectores de onda sísmica por lo general se colocan en el fondo marino, sobre el subsuelo que se va a explorar. Las ondas sísmicas son emitidas desde la superficie del océano. Estas ondas se propagan en el agua y penetran al subsuelo. Los detectores colocados sobre el lecho marino en la superficie del subsuelo detectarán la llegada de la onda sísmica directa así como las ondas reflejadas por el subsuelo.

Con objeto de monitorear la evolución de un depósito de petróleo bajo la superficie, es posible obtener una primera imagen sísmica del subsuelo a un momento dado y luego obtener una segunda imagen sísmica del mismo subsuelo después de una cierta cantidad de tiempo.

En particular, para rastrear los cambios en el contenido de hidrocarburo de un depósito en producción, puede ser útil monitorear la evolución de la imagen sísmica del subsuelo a lo largo del tiempo.

Con objeto de poder comparar dos imágenes sísmicas de la misma región del subsuelo, es importante saber cómo posicionar cada detector en la superficie del subsuelo, de la manera más precisa posible.

Por lo general los detectores se posicionan en el fondo del mar a una profundidad de varios cientos de metros, usando un Vehículo de Operación remota (ROV, siglas en inglés) controlado desde la superficie. Sin embargo, las restricciones de operación para implementar estos vehículos, combinadas con la precisión de sus sistemas de posicionamiento acústico a bordo, que requieren tiempos largos de estabilización y calibración, por lo común conducen a un posicionamiento impreciso del receptor con relación a la posición planeada.

Generalmente, la posición del detector sólo se conoce con una precisión aproximada de 10 metros.

En un contexto en el cual los conjuntos de mediciones se recolectan en tiempos diferentes, esto implica una incertidumbre de 20 m en la posición del detector, lo que reduce de forma considerable la capacidad de repetición de las mediciones.

Es posible determinar la posición de un detector mediante triangulación. Se emiten tres ondas sísmicas desde tres puntos de la superficie, y se calcula la distancia entre el detector y las coordenadas de cada punto de emisión con base en el tiempo de viaje de la onda sísmica.

La precisión de ese método se basa en el conocimiento tanto de la batimetría como de la velocidad de propagación de la onda sísmica en el agua. Esta velocidad de propagación puede variar de forma sustancial, en particular cuando varían particularmente la temperatura y la salinidad del agua. También, la batimetría se mide generalmente usando medios acústicos que dependen en sí mismos de la velocidad en el agua y de otros parámetros . Por lo tanto, la precisión del método de triangulación variará de manera sustancial de un conjunto de mediciones al otro .

Por lo tanto, existe la necesidad de un medio para posicionar de manera más precisa los detectores colocados en el fondo del mar, que no se base en el conocimiento de la velocidad de propagación de la onda en el agua, ni en la batimetría. Es suficiente que este método determine la posición en un plano, porque se sabe que los detectores se colocan sobre la superficie del lecho marino.

Por ende, la invención propone un método para determinar la posición de un detector colocado bajo el mar, que comprende los pasos de : - emitir N ondas desde N puntos de emisión, - registrar para cada punto de emisión un tiempo de propagación de la onda entre el punto de emisión y el detector, - determinar P intervalos de tiempo Ti donde P > 1, tal que, para cada intervalo de tiempo Ti existan, entre los N puntos de emisión, Mi puntos de emisión tales que Mi > 3 para 1 = i = P, que tengan tiempos de propagación en ese intervalo de tiempo, - determinar para cada intervalo de tiempo Ti un circulo que pase más cerca de los puntos Mi cuyo tiempo de propagación caiga en ese intervalo de tiempo, - determinar la posición del detector como estando en el fondo del mar, verticalmente alineado con el baricentro de los P centros de los círculos previamente determinados .

Ventajosamente, el método de la invención permite determinar la posición de los detectores de manera completamente independiente de la velocidad de propagación de la onda en el agua y de la batimetría.

Un método de la invención puede comprender además una o más de las siguientes características opcionales, de forma individual o en cualquier combinación posible: - el método para determinar el círculo que pasa más cerca de los puntos Mi se selecciona de entre los siguientes métodos : * el método ordinario de mínimos cuadrados, * el método generalizado de mínimos cuadrados, o * el método pesado de mínimos cuadrados; - la posición del detector es el centro de masa de los centros P de los círculos previamente determinados; - Los P intervalos de tiempo Ti se determinan de manera que, con relación al detector, el desplazamiento angular máximo entre dos puntos Mi consecutivos, cuyos tiempos de propagación caen en ese intervalo de tiempo, es menos o igual a 120°; y - la onda emitida desde cada punto de emisión es una onda de presión.

La invención también se refiere a un método para determinar las posiciones de un conjunto de detectores colocados bajo el mar, donde la posición de cada detector se determina mediante un método de acuerdo con la invención, usando los mismos puntos de emisión.

La invención también se refiere a un método de mapeo del subsuelo marino, que comprende los pasos de: - muestrear la superficie del subsuelo que se va a mapear, en K puntos de medición, - colocar uno o más detectores de onda en la vecindad de cada punto de medición, - determinar la posición de cada detector usando un método de la invención, - registrar para cada detector la onda emitida desde cada punto de emisión y las ondas reflejadas por el subsuelo .

La invención también se refiere a un método para monitorear la evolución del subsuelo marino a lo largo del tiempo, donde el método de mapeo de la invención se repite en dos o más momentos diferentes y se comparan los dos mapas obtenidos .

La invención se comprenderá mejor al leer la descripción que sigue, que se proporciona solamente como un ejemplo, y con referencia a las Figuras adjuntas, en las cuales : - la Figura 1 ilustra los diferentes pasos de un método de acuerdo con una modalidad de la invención, la Figura 2 ilustra el muestreo de la superficie del océano con N puntos de emisión, y la Figura 3 ilustra la determinación del círculo que pasa más cerca de los puntos Mi entre los N cuyo tiempo de propagación cae dentro de un intervalo de tiempo definido.

Para claridad, los diversos elementos representados en las Figuras no están necesariamente a escala .

En una modalidad, el método de la invención puede realizarse como parte de un método de mapeo del subsuelo marino .

En el contexto de un método de mapeo del subsuelo marino, el subsuelo es muestreado en K puntos de medición.

El área que se va a mapear puede ser por ejemplo sustancialmente cuadrada y tener dimensiones de 5 km por lado. El muestreo del subsuelo marino puede consistir de puntos de medición de posicionamiento separados entre sí aproximadamente 200 metros.

Una persona con experiencia en la técnica puede ajustar las distancias entre los puntos de medición de acuerdo con objetivos de operación predefinidos.

En cada punto de medición se posiciona un detector de onda sísmica. Cada detector se posiciona usando un vehículo de operación remota (ROV) . Como se indicó antes, en este contexto por lo general es difícil y costoso determinar la posición del detector de manera precisa cuando se coloca usando un ROV.

Para aumentar la conflabilidad y asegurar la posibilidad de repetir las mediciones, es importante poder determinar con la mayor precisión posible la posición de cada detector colocado en la vecindad de cada punto de medición.

Como se representa en la Figura 1, un método para determinar la posición de un detector colocado bajo el mar, de acuerdo con la invención, pude comprender: - un paso (SI) de muestreo desde la superficie del agua, en N puntos de emisión, - un paso (S2) de emisión de ondas desde cada punto de emisión, - un paso (S3) de registro de los tiempos de propagación correspondientes a cada punto de emisión, un paso (S4) para determinación de los intervalos de tiempo, - un paso (S5) para determinar un círculo, y - un paso (S6) de posicionamiento del detector. Como se ilustra en la Figura 2, en una modalidad el muestreo de la superficie oceánica se realiza en N puntos de emisión. En cada punto de emisión, se emite una onda y se registra el tiempo de propagación para esa onda entre el punto de emisión y el detector cuya posición se va a medir con precisión.

En una modalidad, un barco viaja sobre la superficie del océano en la vecindad de los dispositivos, mientras emite de forma regular las ondas sísmicas. Las coordenadas de cada punto de emisión son determinadas con base en las coordenadas conocidas del barco en el momento en que las ondas son "disparadas" .

Para cada punto de emisión, se registra el tiempo de propagación de la inda sísmica entre el punto de emisión y cada detector cuya posición se va a determinar de manera precisa .

En una modalidad de la invención, durante el paso (S4) de determinación de los intervalos de tiempo, en el tiempo P se determinan los intervalos Ti donde P > 1 de modo que, para cada intervalo de tiempo Ti, existen Mi puntos de emisión, donde Mi > 3 para 1 = i > P, entre los N puntos de emisión cuyos tiempos de propagación caen en ese intervalo de tiempo.

En una modalidad, el paso de determinación de un intervalo de tiempo Ti = [Ti,i, Ti(2] para un detector se puede hacer estableciendo un primer tiempo, por ejemplo Ti,!, y determinando el segundo tiempo Ti(2 del intervalo de modo que existen al menos tres puntos de emisión para los cuales los tiempos de propagación están entre ?,? y Tii2.

En una modalidad de la invención, el intervalo de tiempo se determina de modo que existen al menos 3 puntos de emisión cuyos tiempos de propagación están entre Ti,i y Ti,2 y el desplazamiento angular máximo entre dos puntos consecutivos de este conjunto de puntos y la posición asumida del receptor, es menor o igual a 120°.

El intervalo de tiempo Ti puede determinarse de modo que exista un número de puntos de emisión cuyos tiempos de propagación estén entre Ti(1 y Ti>2, donde ese número es mayor o igual a 3 y menor o igual a 200, por ejemplo menor o igual a 100.

En una modalidad de la invención, durante el paso (S5) de determinación de un círculo, se determina el círculo que pasa más cerca de los puntos Mi cuyo tiempo de propagación cae en el intervalo de tiempo [Ti, T2] .

Este círculo puede ser determinado mediante cualquier método conocido por una persona con experiencia en la técnica.

Por ejemplo, el método para determinar el círculo que pasa más cerca de los puntos Mi se selecciona de entre los siguientes métodos: - el método ordinario de mínimos cuadrados, - el método generalizado de mínimos cuadrados, o - el método pesado de mínimos cuadrados .

La invención no se limita a los métodos descritos. Puede usarse cualquier método conocido por un experto en la técnica para determinar el círculo más cercano a los puntos Mi .

En la invención, el método ordinario de mínimos cuadrados consiste en considerar el círculo que pasa más cerca de los puntos i para que sea el que minimice la suma cuadrática de las variancias entre los puntos i y el círculo.

El muestreo desde la superficie del océano desde los puntos de emisión pude ser lo suficientemente denso para hacer lineales las ecuaciones para determinar el círculo que pasa más cerca de los puntos de emisión Mi. Ventajosamente, el método de la invención es fácil de implementar .

En una modalidad de la invención, la posición del detector se determina como estando sobre el fondo marino, alineado verticalmente con la posición del centro del círculo que pasa más cerca de los puntos de emisión Mi cuyos tiempos de propagación están entre Ti(1 y i,2- En una modalidad de la invención, se determina una pluralidad de intervalos de tiempo y de círculos . La posición del detector se determina como estando en el baricentro de los centros de los círculos, por ejemplo en el centro de masa de los centros de los círculos.

En la invención, "centro de masa" se entiende con el significado del baricentro de los círculos, de aquellos círculos determinados asignando el mismo peso a cada centro .

En una modalidad de la invención, un experto en la técnica puede elegir el asignar diferentes pesos a los centros de los círculos, por ejemplo como una función del número de puntos usados para determinar cada círculo o como una función del resto a partir de minimizar la suma cuadrática para cada círculo.

La invención no se limita a las modalidades descritas, y debe interpretarse de manera no limitante para incluir cualquier modalidad equivalente.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un método para determinar la posición de un detector colocado bajo el mar, que comprende los pasos de: - emitir N ondas desde N puntos de emisión, - registrar para cada punto de emisión un tiempo de propagación de la onda entre el punto de emisión y el detector, - determinar P intervalos de tiempo Ti donde P > 1, tal que, para cada intervalo de tiempo Ti existan, entre los N puntos de emisión, Mi puntos de emisión tales que Mi > 3 para 1 = i = P, que tengan tiempos de propagación en ese intervalo de tiempo, - determinar para cada intervalo de tiempo Ti un círculo que pase más cerca de los puntos Mi cuyo tiempo de propagación caiga en ese intervalo de tiempo, - determinar la posición del detector como estando en el fondo del mar, verticalmente alineado con el baricentro de los P centros de los círculos previamente determinados.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el método para determinar el círculo que pasa más cerca de los Mi puntos se selecciona de entre los siguientes métodos: - el método ordinario de mínimos cuadrados, - el método generalizado de mínimos cuadrados, o - el método pesado de mínimos cuadrados.

3. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado en que la posición del detector se determina como estando en el fondo del mar, alineado verticalmente con el centro de masa de los P centros de los círculos previamente determinados .

4. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que los intervalos Ti del tiempo P se determinan de modo que, con relación al detector, el desplazamiento angular máximo entre dos puntos Mi consecutivos cuyos tiempos de propagación caen en ese intervalo de tiempo, es menor o igual a 120° .

5. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la onda emitida desde cada punto de emisión es una onda de presión.

6. Un método para determinar las posiciones de un conjunto de detectores colocados bajo el mar, donde la posición de cada detector se determina mediante un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, usando los mismos puntos de emisión.

7. Un método para el mapeo del subsuelo marino, que comprende los pasos de: - muestrear la superficie del subsuelo que se va a mapear, en K puntos de medición, -colocar un detector de onda en la vecindad de cada punto de medición, - determinar la posición de cada detector usando un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, - determinar para cada detector la onda emitida desde cada punto de emisión y las ondas reflejadas por el subsuelo .

8. Un método para monitorear la evolución del subsuelo marino a lo largo del tiempo, donde el método de mapeo de acuerdo con la reivindicación 7 se repite en dos o más momentos diferentes y se comparan los mapas obtenidos. RE SUMEN Método para determinar la posición de un detector dispuesto en el fondo del mar. El método para determinar la posición de un detector dispuesto bajo el mar, comprende los pasos siguientes: emisión de N ondas desde N puntos de emisión, registro del tiempo de propagación de la onda entre cada punto de emisión y el detector, determinación de P intervalos de tiempo Ti, con P > 1, tal que, para cada intervalo de tiempo Ti existan M± puntos de emisión tales que Mi > 3 para 1 = i = P, cuyos tiempos de propagación caigan en ese intervalo de tiempo, determinación para cada intervalo de tiempo T± del circulo que pasa más cerca de los Mi puntos cuyos tiempos de propagación caigan en ese intervalo de tiempo, determinación de la posición del detector como estando en el baricentro de los P centros de los círculos previamente determinados .