MX2013011749A - Dispositivo de reducción de ruido para la exploración sísmica. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de exploración sísmica marina incluye una embarcación; un dispositivo sensor en la embarcación que sensa el movimiento de la embarcación; un dispositivo de conexión que comprende un motor eléctrico; un controlador que se comunica con el dispositivo sensor y el motor; y un sensor sísmico que se conecta con el dispositivo de conexión. El dispositivo de conexión tiene al menos una primera posición donde el dispositivo de conexión se extiende una primera longitud y una segunda posición en donde el dispositivo de conexión se extiende una segunda longitud, en donde la segunda longitud es más larga que la primera longitud. El controlador se programa para compensar el movimiento de la embarcación detectado por el sensor moviendo el dispositivo de conexión entre las posiciones para controlar la longitud que se extiende el dispositivo de conexión.

Description

DISPOSITIVO DE REDUCCIÓN DE RUIDO PARA LA EXPLORACIÓN SÍSMICA CAMPO TÉCNICO La presente descripción se refiere a la exploración sísmica marina. Más específicamente, la presente descripción se refiere a la reducción de ruido para la exploración sísmica marina.

ANTECEDENTES La exploración sísmica consiste en la investigación subterránea de formaciones geológicas de depósitos de hidrocarburo. Una investigación sísmica típicamente consiste en el despliegue de fuente(s) sísmica(s) y sensor(es) sísmico(s) en localizaciones predeterminadas. Las fuentes generan ondas sísmicas, las cuales se propagan en las formaciones geológicas creando cambios de presión y vibraciones a lo largo de su trayectoria. Los cambios en las propiedades elásticas de la formación geológica dispersan las ondas sísmicas, cambiando su dirección de propagación y otras propiedades. Parte de la energía emitida por las fuentes alcanza los sensores sísmicos. Algunos sensores sísmicos son sensibles a los cambios de presión (hidrófonos), otros al movimiento de partículas (por ejemplo, geófonos y/o acelerómetros), y las investigaciones industriales pueden desplegar solamente un tipo de sensor o ambos. Los acelerómetros se pueden usar además para sensar el movimiento. En respuesta a los eventos sísmicos detectados, los sensores generan señales eléctricas para producir los datos sísmicos. El análisis de los datos sísmicos puede entonces indicar la presencia o ausencia de localizaciones probables de depósitos de hidrocarburo u otros materiales valiosos.

La exploración sísmica marina consiste la misma en un ambiente marino. Las fuentes producen ondas sísmicas que se propagan a través del agua y hacia el fondo marino y se reflejan hacia arriba. Esas ondas sísmicas se reciben y guardan similarmente como datos, los cuales se analizan para producir información acerca de la geología del lecho marino.

En la exploración terrestre y marina, es deseable minimizar el "ruido" que reciben los sensores sísmicos y que se convierten en parte de los datos recibidos. En consecuencia, existen numerosas situaciones donde el tema del "ruido" está presente y se puede abordar. La presente descripción aborda varios temas referentes al "ruido" en la exploración sísmica marina.

COMPENDIO El compendio siguiente tiene la intención de proporcionar una descripción breve de varias modalidades y no pretende de alguna manera limitar indebidamente ninguna de las reivindicaciones relacionadas presentes o futuras.

De acuerdo con una modalidad, un dispositivo de exploración sísmica marina incluye una embarcación; un dispositivo sensor en la embarcación que sensa el movimiento de la embarcación; un dispositivo de conexión que comprende un motor eléctrico; un controlador que se comunica con el dispositivo sensor y el motor; y un sensor sísmico que se conecta con el dispositivo de conexión. El dispositivo de conexión tiene al menos una primera posición donde el dispositivo de conexión se extiende una primera longitud y una segunda posición donde el dispositivo de conexión se extiende una segunda longitud, en donde la segunda longitud es más larga que la primera longitud. El controlador se programa para compensar el movimiento de la embarcación detectado por el sensor moviendo el dispositivo de conexión entre las posiciones para controlar la longitud que se extiende el dispositivo de conexión.

De acuerdo con otra modalidad, un dispositivo de exploración sísmica marina incluye un casco flotante y un dispositivo de propulsión que se conecta al casco flotante. El dispositivo de propulsión que comprende alas, al menos porciones de las alas que giran alrededor de un eje de ese modo cambiando el ángulo con respecto al movimiento ascendente o descendente del dispositivo de propulsión en el agua para producir el empuje hacia adelante.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La descripción siguiente de los dibujos tiene la intención de ayudar a un experto en la materia a entender las diversas características descritas de las modalidades en la presente. No se pretende limitar indebidamente ninguna de las reivindicaciones relacionadas presentes o futuras.

La Figura 1 muestra una vista lateral de una representación esquemática.

La Figura 2 muestra una vista lateral de una porción de un dispositivo de empuje.

La Figura 3 muestra una vista lateral de una bobina con un motor.

La Figura 4 muestra una vista lateral de una representación esquemática de una bobina con un resorte.

La Figura 5 muestra una vista lateral de una representación esquemática de una porción de un cable marino.

La Figura 6 muestra una vista lateral de una representación esquemática.

La Figura 7 muestra una vista lateral de una modalidad con una embarcación submarina.

La Figura 8 muestra una modalidad con un pistón.

La Figura 9 muestra una modalidad de palanca.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La descripción detallada siguiente se refiere a un número de combinaciones de características de varias modalidades. Se debe entender que la descripción es no limitante y tiene la intención de ayudar a un experto en la materia a entender la materia a la mano. La descripción no pretende limitar indebidamente el alcance de ninguna de las reivindicaciones relacionadas presentes o futuras.

La exploración sísmica marina generalmente consiste en proporcionar una fuente de energía sísmica que viaja hacia dentro de la tierra y se refleja. Esta fuente puede ser una pistola neumática o un vibrador. Además, se pueden usar explosivos. Además, uno puede detectar la energía sísmica pasiva, por ejemplo, los terremotos y otras señales sísmicas de origen natural. Las reflexiones se pueden detectar por sensores sísmicos para proporcionar datos en forma de señales eléctricas u ópticas. Estos datos se pueden procesar para derivar información acerca de la geología a la mano. Por ejemplo, uno puede determinar la presencia (o ausencia) de hidrocarburos, u otra información valiosa.

Una forma de detectar las reflexiones sísmicas es con varios sensores sísmicos tales como hidrófonos, geófonos y/o acelerómetros. Estos sensores se pueden incorporar dentro de un cuerpo tubular largo y flexible conocido como un "cable marino." El cable marino se puede remolcar detrás de una embarcación. El cable marino puede estar cerca de la superficie del agua o más lejos debajo de la superficie. Los cables marinos pueden recibir las reflexiones sísmicas y convertir las reflexiones a señales eléctricas. Las señales eléctricas se pueden procesar en el cable marino por procesadores locales y/o transmitir a un procesador y a una unidad de almacenamiento en la embarcación. Esta transmisión puede ser en forma de señal de comunicación por cable o inalámbrica. Los cables marinos están disponibles comercialmente.

Los cables marinos se pueden remolcar por embarcaciones (barcos). Estas embarcaciones se impulsan generalmente por grandes motores de combustión interna. Estos barcos por lo general son relativamente grandes y pesan miles de toneladas. El tamaño y la potencia del barco pueden ser grandes cuando se remolcan numerosos cables marinos largos. Los cables marinos en ese caso pueden ser de múltiples kilómetros de largo.

Los cables marinos se pueden remolcar además por embarcaciones más pequeñas. En ese caso, el tamaño del cable marino puede ser proporcionalmente más pequeño, menos en número, y solamente un solo cable marino. En casos donde una embarcación remolca un solo cable marino, se pueden usar múltiples embarcaciones en coordinación para proporcionar una serie de cables marinos para una investigación. Similarmente, el tamaño más pequeño de la embarcación de remolque aumenta el efecto que los movimientos del océano tienen sobre la embarcación y a su vez el cable marino. Además, las variaciones en la propulsión de la embarcación tendrán un efecto mayor sobre la embarcación y a su vez el cable marino. Este es el caso con embarcaciones motorizadas, propulsiones de olas, y embarcaciones impulsadas por velas. Este es especialmente el caso con embarcaciones que se impulsan por el movimiento de las olas o el viento.

Los cables marinos en general son susceptibles al ruido creado por el flujo de agua irregular o inestable, la sacudida y la vibración. El ruido se puede crear por el flujo de agua inestable bajo el cable marino (provocado por percebes, algas y semejantes), el flujo inconsistente bajo el cable marino (provocado por el cambio en la velocidad de remolque), el flujo perpendicular al cable marino (provocado por la subida o caída del cable marino en el agua frecuentemente debido al movimiento de la embarcación de remolque), y por la sacudida y/o vibración (provocada por el cambio en el movimiento/posición de la embarcación de remolque en una dirección horizontal y/o vertical). Cuando la embarcación sube o baja la velocidad, una sacudida que provoca ruido se puede enviar a través del cable marino. Además, cuando una embarcación sube o baja debido a las olas el nivel del cable marino puede cambiar (provocando el flujo transversal) y el cable marino experimenta una sacudida y/o vibración.

Estos temas pueden estar presentes en situaciones de remolque del cable marino, pero son mucho más pronunciados cuando involucran embarcaciones pequeñas y cables marinos correspondientemente pequeños. Este es especialmente el caso con embarcaciones no tripuladas autónomas pequeñas (AUV).

Una forma de dirigir este tema es con el uso de un miembro elástico localizado entre la embarcación de remolque y el cable marino. Este ayuda a absorber las diversas sacudidas y además reduce el movimiento del cable marino con relación a la embarcación de remolque. El efecto elástico se puede realizar usando un miembro elástico tal como una parte de goma que se estira, o se puede usar un dispositivo de resorte.

Otra forma de producir un efecto es proporcionando un dispositivo de conexión entre la embarcación y el cable marino que cambia su longitud (deja salir o hace entrar) para compensar el movimiento de la embarcación y el ruido resultante (a partir de la sacudida y el flujo) recibido por el cable marino. La velocidad a la que la longitud se deja salir o hace entrar se puede controlar. Además, la aceleración a la que la longitud se deja salir o hace entrar se puede controlar. Por ejemplo, si la embarcación de remolque acelera hacia adelante en el agua, la longitud se puede dejar salir para compensar y reducir y sentir la sacudida por el cable marino. Similarmente, si la embarcación se alza sobre una ola la longitud se puede dejar salir para compensar. Si la embarcación reduce la velocidad la longitud se puede hacer entrar para compensar. Si la embarcación cae en una ola la longitud se puede hacer entrar. Estos son solamente unos pocos ejemplos y no se deben entender como que son exhaustivos o limitantes con respecto a las diversas formas en las cuales se puede controlar la longitud para compensar el movimiento de la embarcación y reducir el ruido resultante sensado por el cable marino.

La Figura 1 muestra una vista lateral de una modalidad donde una embarcación 10 está sobre la superficie del agua 20. La embarcación 10 puede tener un timón u otro dispositivo de dirección. La embarcación 10 puede ser autónoma y no tripulada. Una embarcación autónoma 10 se puede ajustar con instrucciones predefinidas para el viaje o la operación. Además, la embarcación 10 se puede controlar por comunicación inalámbrica y se puede actualizar intermitentemente con instrucciones e información. O, la embarcación 10 se puede controlar continuamente de forma inalámbrica o de forma remota por cable. Además, la embarcación 10 puede estar tripulada en varias modalidades. La embarcación 10 se puede impulsar (motor eléctrico o de gasolina). En el caso de energía eléctrica, una batería se puede localizar en la embarcación 10, los paneles solares se pueden colocar en la embarcación 10 para proporcionar energía y/o un recogedor de energía se puede usar para recoger energía a partir del movimiento del océano o el movimiento del viento. La embarcación 10 además se puede propulsar por un dispositivo de propulsión impulsado por olas ("deslizador de olas") 12. Una modalidad de un deslizador de olas 12 incluye al menos una aleta 24 que se conecta al cuerpo del deslizador de olas 12. Al menos una porción de la aleta 24 se hace girar alrededor de un eje 26 tal que cuando el deslizador de olas 12 se mueve hacia arriba, la aleta 24 está en ángulo hacia abajo y produce el empuje para la embarcación 10 en una dirección hacia adelante 11. Por el contrario, cuando el deslizador de olas 12 se mueve hacia abajo en el agua, la aleta 24 está en ángulo hacia arriba, y produce el empuje para la embarcación 10 en la dirección hacia adelante 11. La aleta 24 puede ser flexible y tener una porción de la aleta 24 en ángulo. La aleta 24 además puede ser rígida y tener una conexión giratoria con el cuerpo del deslizador de olas 12 y operar de una manera similar. La aleta 24 además puede ser flexible y tener también una conexión giratoria. Una estructura de soporte 28 conecta el deslizador de olas 12 a la embarcación 10. La estructura puede ser rígida o flexible. Cuando la estructura 28 es flexible, el deslizador de olas 12 debería pesar tal que se hunda cuando no se hala hacia la superficie. Los deslizadores de olas y dispositivos similares existen comercialmente y una modalidad de tales se describe en la patente de los Estados Unidos No. 7,371 ,136, la cual se incorpora en su totalidad en la presente.

La embarcación 10 además se puede propulsar por vela (por ejemplo, una vela rígida).

La Figura 1 muestra un dispositivo de conexión 15 que comprende un miembro flexible 16 y una bobina 14. El miembro flexible 16 se conecta con un cable marino 18. Al menos parte del miembro flexible 16 se enrolla alrededor de la bobina 14.

La bobina 14 tiene una primera posición giratoria donde una primera longitud del miembro flexible 16 se extiende desde la bobina 14 y es de una cierta longitud. En una segunda posición giratoria de la bobina 14 una segunda longitud del miembro flexible 16 se extiende desde la bobina 14 una distancia desde la embarcación 10, la segunda longitud que es más larga que la primera longitud.

El miembro flexible 16 puede ser un cable y puede tener conductos de señal incorporados en el mismo para transferir datos y/o señales desde el cable marino 18 hacia la embarcación 10.

De acuerdo con una modalidad, como se muestra en la Figura 3, un motor 22 se puede conectar con la bobina 14. El motor se puede controlar por un procesador 34 que se localiza en la embarcación 10. El motor 22 puede ser eléctrico y puede ser un servomotor. El controlador puede usar los sensores 36 para detectar el movimiento de la embarcación 10. Los sensores 36 pueden incluir acelerómetros, dispositivos de medición de velocidad, dispositivos de posicionamiento global y sensores de rotación para detectar el movimiento de la embarcación 10. Basado en las señales recibidas a partir de los sensores 36 el controlador 34 puede extender o retraer la bobina 14 y a su vez ajustar la longitud del miembro flexible 16 para compensar el movimiento de la embarcación 10 y minimizar la sacudida/ruido experimentado por el cable marino 18.

La bobina 14 puede tener un resorte 38 conectado que predispone la bobina 14 para girar en una dirección. El resorte 14 operará para disminuir/reducir las sacudidas o movimiento desde la embarcación 10 hasta el cable marino 18 de esta manera reduciendo el ruido.

Similarmente, en lugar de una bobina 14, o adicionalmente a una bobina 14, un miembro elástico 40 se puede conectar entre una porción del miembro flexible 16 y la embarcación 10.

Además, un dispositivo aparte de una bobina 14 se puede usar para extender y retraer el miembro flexible 16. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 8, un pistón 46 se podría usar para aplicar movimiento lineal al miembro flexible 16. Además, como se muestra en la Figura 9, en lugar de una bobina 14 que se hace girar, un brazo palanca 48 se podría hacer girar alrededor de un punto con un extremo y conectar con el miembro flexible con el otro extremo para controlar la extensión del miembro flexible. Otras configuraciones de brazo giratorio son posibles.

Se debería entender que el dispositivo de conexión 15 se puede conectar entre la embarcación 10 y el cable marino de cualquier manera. La Figura 6 muestra que otro miembro 42 se podría conectar desde la embarcación hasta la bobina 14 del dispositivo de conexión 15.

La Figura 1 muestra un peso 44 conocido como un "pez de remolque." El peso 44 ayuda a mantener el cable marino 18 a una cierta profundidad.

La Figura 5 muestra una porción del cable marino 18 que incluye un hidrófono 30, un geófono 32 y un acelerómetro 33.

Se debería entender que la embarcación 10 no necesita flotar sobre la superficie.

La embarcación 10 puede viajar bajo el agua. La Figura 7 muestra tal configuración. En el caso de una embarcación submarina 10, el dispositivo de conexión 15 opera de la misma manera que con la embarcación de superficie 10.

Con respecto a la compensación, como se muestra en la Figura 3, un motor eléctrico 22 puede controlar el movimiento de la bobina 14. El motor 22 se puede controlar por el controlador 34 en la embarcación 10. Este control se puede hacer con señales por comunicación cableada o comunicación inalámbrica. El controlador 22 puede recibir información a partir de los sensores 36 en la embarcación referente al movimiento/posición de la embarcación 10. Si la embarcación 10 acelera hacia adelante, el controlador 34 puede instruir al motor 22 para hacer girar la bobina 14 para dejar salir el miembro flexible 16 para compensar. Por el contrario, si la embarcación 10 reduce la velocidad, el controlador 34 puede instruir al motor 22 para hacer girar la bobina 14 para hacer entrar el miembro flexible 16 para compensar. La posición giratoria de la bobina 14 se puede controlar para controlar la longitud que el miembro flexible 16 se deja salir. La velocidad giratoria de la bobina 14 se puede controlar para controlar la velocidad a la cual el miembro flexible se hace entrar o deja salir. La aceleración giratoria de la bobina 14 se puede controlar para controlar la aceleración a la cual el miembro flexible 16 se deja salir o hace entrar.

Las modalidades descritas en la presente tienen la intención de ayudar a un experto en la materia a entender las diversas modalidades. La descripción en la presente no pretende de alguna manera limitar indebidamente ninguna de las reivindicaciones relacionadas presentes o futuras.

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1 . Un dispositivo de exploración sísmica marina, que comprende: una embarcación; un dispositivo sensor en la embarcación que sensa el movimiento de la embarcación; un dispositivo de conexión que comprende un motor eléctrico; un controlador que se comunica con el dispositivo sensor y el motor; un sensor sísmico que se conecta con el dispositivo de conexión; en donde el dispositivo de conexión tiene al menos una primera posición donde el dispositivo de conexión se extiende una primera longitud y una segunda posición donde el dispositivo de conexión se extiende una segunda longitud, en donde la segunda longitud es más larga que la primera longitud; y el controlador que se programa para compensar el movimiento de la embarcación detectado por el sensor moviendo el dispositivo de conexión entre las posiciones para controlar la longitud que se extiende el dispositivo de conexión.

2. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo de conexión comprende un miembro flexible.

3. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 2, en donde el dispositivo de conexión comprende una bobina, una porción del miembro flexible que se enrolla alrededor de la bobina.

4. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 3, en donde la velocidad de rotación de la bobina se controla por un motor y un controlador para compensar el movimiento de la embarcación.

5. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 1 , en donde la aceleración del movimiento entre las posiciones se controla para compensar el movimiento de la embarcación.

6. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 4, en donde la aceleración de rotación de la bobina se controla para compensar el movimiento de la embarcación.

7. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 2, en donde el dispositivo de conexión se conecta a la embarcación por un miembro de soporte.

8. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 7, en donde el miembro de soporte es un miembro rígido.

9. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 7, en donde el miembro de soporte es un miembro flexible.

10. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo sensor sensa la aceleración de la embarcación.

11. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo sensor sensa la velocidad de la embarcación.

12. Un dispositivo de exploración sísmica marina, que comprende un casco flotante y un dispositivo de propulsión que se conecta al casco flotante; el dispositivo de propulsión que comprende alas, al menos porciones de las alas que se hacen girar alrededor de un eje de ese modo cambiando el ángulo con respecto al movimiento ascendente o descendente del dispositivo de propulsión en el agua para producir el empuje hacia adelante.

13. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 1 , en donde la embarcación se motoriza.

14. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 1 , en donde la embarcación es autónoma.

15. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 14, en donde la embarcación es no tripulada.

16. Un método de minimizar el ruido cuando se opera un dispositivo de exploración sísmica marina, que comprende: controlar la tasa de un cambio en la longitud de un miembro de soporte que se extiende desde una embarcación hasta un sensor sísmico, para compensar el movimiento de la embarcación.

17. El método de la reivindicación 16, en donde la tasa de cambio es la velocidad a la cual cambia la longitud.

18. El método de la reivindicación 16, en donde la tasa de cambio es la aceleración a la cual cambia la longitud.

19. El método de la reivindicación 16, en donde el control comprende controlar la velocidad de rotación de una bobina a la cual el miembro de soporte se enrolla alrededor.

20. El método de la reivindicación 16, que comprende cambiar la aceleración de rotación de una bobina para controlar la longitud del soporte en reacción a una aceleración de la embarcación.

21. El método de la reivindicación 16, que comprende un cable marino que aloja el sensor sísmico, el cable marino que se conecta al miembro de soporte.

22. El dispositivo de exploración sísmica marina de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo de conexión comprende un pistón.