MX2014014559A - Adquisicion de fuente con multiples componentes de frecuencia. - Google Patents

Adquisicion de fuente con multiples componentes de frecuencia.

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Abstract

Una unidad de fuente sísmica incluye una primera fuente y una segunda fuente. La primera fuente tiene una primera salida espectral y la segunda fuente tiene una segunda salida espectral diferente de la primera salida espectral. La primera fuente tiene un primer volumen total diferente de un segundo volumen total de la segunda fuente.

Description

ADQUISICIÓN DE FUENTE CON MÚLTIPLES COMPONENTES DE FRECUENCIA ANTECEDENTES En aplicaciones sísmicas, las unidades de fuente de pistola de aire se usan por lo general para generar salida acústica, que cuando se refleja fuera de formaciones subterráneas se puede detectar por receptores sísmicos asociados. Estos datos se pueden usar para obtener una imagen de formaciones subterráneas para evaluar la posibilidad de producción de hidrocarburos.
La pistola de aire usada en la adquisición sísmica puede ser una fuente impulsiva, que produce energía a traves de una amplio rango de frecuencias. Las pistolas de aire se pueden agrupar en una unidad formada por subunidades activadas en sincronización, para generar energía de banda ancha. La unidad de fuente luego se puede activar en intervalos periódicos que se limitan cubriendo restricciones de tiempo (por ejemplo, limitaciones sobre la capacidad del compresor y la longitud/el diámetro del cable de la pistola).
Existe una necesidad de procesos mejorados y estructuras para mejorar y/o permitir el mejor control de espectros acústicos de la unidad de pistola de aire.
COMPENDIO La presente descripción se refiere generalmente a un sistema y método para generar la salida de frecuencia deseada durante prospecciones sísmicas. En algunas modalidades, una unidad de fuente de acuerdo con la presente descripción incluye una primera fuente y una segunda fuente. La primera fuente tiene una primera salida espectral y un primer volumen total, mientras que la segunda fuente tiene una segunda salida espectral y un segundo volumen total. En dichas modalidades, la segunda salida espectral es diferente de la primera salida espectral y el segundo volumen total es diferente del primer volumen total. La primera y la segunda fuente se pueden remolcar a sustancialmente la misma profundidad o a diferentes profundidades. Se describen métodos relacionas para la generación de salida de frecuencia deseada para operaciones sísmicas. De esta forma, las operaciones sísmicas se pueden realizar donde determinados componentes de fuente se usan para generar salida de frecuencia relativamente baja, mientras que otros componentes de fuente se usan para genera salida de frecuencia relativamente alta.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Ahora se hace referencia a las siguientes descripciones tomadas junto con los dibujos adjuntos.
La Figura 1 es un diagrama esquemático de una unidad de fuente remolcada.
La Figura 2 es una gráfica de un espectro de señal de campo lejano.
La Figura 3 es un diagrama esquemático de una unidad de fuente remolcada que incluye una subunidad de alta frecuencia y una subunidad de baja frecuencia.
La Figura 4 es un diagrama resumido de un patrón de activación de una unidad de fuente remolcada que incluye una subunidad de alta frecuencia y una subunidad de baja frecuencia.
La Figura 5 es un diagrama resumido de un patrón de activación de una unidad de fuente remolcada que incluye una subunidad de alta frecuencia y una subunidad de baja frecuencia.
La Figura 6 es un diagrama resumido de un patrón de activación flip/flop de una unidad de fuente remolcada que incluye subunidades de alta frecuencia y una subunidad de baja frecuencia.
La Figura 7 es un diagrama resumido de un patrón de activación simultánea de una unidad de fuente remolcada que incluye subunidades de alta frecuencia y una subunidad de baja frecuencia.
La Figura 8 es una gráfica de un espectro de señal de campo lejano.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Se describen varias modalidades de un sistema y metodo. Sin embargo, se entenderá que la siguiente explicación es meramente un ejemplo para describir los dispositivos y métodos de la presente descripción. Por consiguiente, se contemplan varias modificaciones, cambios y sustituciones.
La Figura 1 ilustra un diagrama esquemático de una unidad de fuente remolcada 10. La unidad de fuente remolcada 10 es remolcada por el recipiente de cable 12 e incluye subunidades 14, 16 y 18. Cada una de las subunidades 14, 16 y 18 incluye una combinación de pistolas de aire 20-54 de diferentes volúmenes que forman la salida espectral de la señal emitida, que puede ser plana entre 7 y 80 Hz. Por ejemplo, véase Figura 2, que ¡lustra una gráfica de un espectro de señal de campo lejano para la unidad de 5.085 ¡n3 10 que tiene 3 subunidades 14, 16 y 18 remolcadas a una profundidad de 6 m.
Las subunidades 14, 16 y 18 tiene cada una un volumen de, por ejemplo, 1695 in3 proporcionado por pistolas de aire de 2-290 in3 (20a, 20b, 32a, 32b, 44a, 44b), pistolas de aire de 2-195 in3 (22a, 22b, 34a, 34b, 46a, 46b), una pistola de aire de 280 in3 (24, 36, 48), una pistola de aire de 195 in3 (26, 38, 50), una pistola de aire de 145 in3 (28, 40, 52) y una pistola de aire de 105 in3 (30, 42, 54). Así, las subunidades 14, 16 y 18 proporcionan un volumen de 5.085 in3 para la unidad 10.
Aunque se muestra el recipiente de cable 12 remolcando una unidad de fuente 10, el recipiente de cable 12 también puede remolcar una o más unidades 10 separadas entre sí (por ejemplo, separadas por una distancia de 50 metros (m)), activadas en un patrón flip/flap. Cuando existe suficiente capacidad compresora, las dos unidades 10 se pueden activar casi simultáneamente con demoras aleatorias a una de las unidades 10.
El espectro de campo lejano y los efectos de solape asociados con la unidad de fuente 10 en la Figura 1 se pueden realizar de acuerdo con los principios de la presente descripción incluyendo dos diseños diferentes de subunidades con una primera subunidad dirigida a componentes de alta frecuencia y una segunda subunidad dirigida a componentes de baja frecuencia. Proporcionar una subunidad de alta frecuencia y una subunidad de baja frecuencia permite el contenido espectral de una onda de presión acústica emitida y/o mitigación de efectos de solape que afectan las frecuencias mayores de la banda sísmica. A una baja frecuencia (por ejemplo, menor que 15 Hz), las longitudes de onda correspondientes son mayores que una distancia transversal que separa dos unidades de fuente (por ejemplo, 50 m), o una distancia en línea que separa dos puntos de tiro (por ejemplo, 25 m). El nivel de ruido de un perfil de relación de señal a ruido de una imagen sísmica aumenta a medida que la frecuencia disminuye. Por lo tanto, si una unidad de fuente de capacidad simple se adapta para superar el ruido a frecuencias bajas, existe un exceso de energía a frecuencias altas.
Unidad de alta frecuencia En el intervalo de alta frecuencia, los intervalos de activación más densos ayudan a mitigar los efectos de solape espacial. Además, las profundidades menos profundas pueden ayudar a empujar las reflexiones fantasma más arriba en la banda sísmica. Los resultados experimentales indican que una subunidad puede suministrar suficiente energía por encima de 20 Hz. Por lo tanto, en una modalidad de una unidad remolcada 100 que se muestra en la Figura 3, una subunidad 102 se remolca mediante el recipiente de cable 12 a una profundidad poca profunda. La subunidad 102 puede tener un volumen de 1.695 in3 y remolcarse a una profundidad de 5m.
La subunidad 102 se puede activar con un intervalo de activación denso para mitigar los efectos de solape espacial. Reduciendo el intervalo de activación de 25 m a 12,5 m la frecuencia de solape cambia de 30 Hz a 60 Hz para una señal de 1500 m/s. Los volúmenes de pistola y profundidad de fuente se pueden elegir para maximizar la salida por encime de la frecuencia umbral tal como 30 Hz para la subunidad de alta frecuencia.
Unidad de baja frecuencia La salida de baja frecuencia (por ejemplo, la salida por debajo de la frecuencia de resonancia de la burbuja mayor) depende principalmente de la cantidad total de aire liberado, y no en cómo el aire se distribuye entre las pistolas, a la cantidad de pistolas usadas, o cómo las pistolas se distribuyen en la profundidad. Por consiguiente, para optimizar la salida de baja frecuencia, la cantidad de aire asignado a la unidad de baja frecuencia se puede aumentar, y en algunas modalidades, maximizar. Sin embargo, aumentar la cantidad de aire, aumenta la demanda sobre el compresor y se puede limitar por la disponibilidad y capacidad del compresor. Por lo tanto, la cantidad de aire asignada a la unidad de baja frecuencia se puede aumentar aumentando el volumen de la subunidad de baja frecuencia y también aumentando el intervalo de tiro en línea de modo que la subunidad de baja frecuencia se recargue completamente entre tiros.
Aunque la profundidad de la fuente de pistola puede ser menos significativa para salidas por debajo de la frecuencia de resonancia de la burbuja mayor, puede ser más significativo para salidas de baja frecuencia por encima de la frecuencia de burbuja. Por lo tanto, la subunidad de baja frecuencia se puede proporcionar a una profundidad mayor con relación a la subunidad de alta frecuencia. Sin embargo, se contemplan modalidades donde la subunidad de baja frecuencia se proporciona a sustancialmente la misma profundidad que la subunidad de alta frecuencia.
En la unidad remolcada 100 que se muestra en la Figura 3, la subunidad de alta frecuencia 104 incluye cuatro subunidades 106, 108, 110 y 112 remolcadas a una profundidad mayor con relación a una subunidad de alta frecuencia. Cada subunidad 106, 108, 110 y 112 puede incluir dos subunidades adicionales 114 y 116 para aumentar su volumen. Como se ¡lustra, la subunidad de baja frecuencia 104 incluye 8 subunidades aunque también se contemplan otras combinaciones. Proporcionar pistolas de aire con mayores volúmenes de cámara o aumentar y agrupar la cantidad de pistolas de aire asociadas con la subunidad de baja frecuencia 104 también puede proporcionar el volumen total deseado para las subunidades 106, 108, 110 y 112. Cada una de las subunidades 114 y 116 puede tener un volumen de 1.695 in3 proporcionando un volumen total para la subunidad 104 de 13.560 in3. Además, la subunidad 104 se puede remolcar a una profundidad de 20 m.
La subunidad de baja frecuencia puede minimizar mediante hardware o desajuste de la unidad para limitar la cantidad de energía en la alta frecuencia, la emisión de altas frecuencias que puede contaminar las emisiones de la subunidad de alta frecuencia. Se puede usar la activación de vacilación entre la subunidad de alta frecuencia y la subunidad de baja frecuencia o una pistola de aire con salida de alta frecuencia reducida. Se puede usar una pistola de aire con un corte de alta frecuencia a alrededor de 25 H. La subunidad de baja frecuencia también puede absorber una configuración de agrupación donde se agrupan múltiples pistolas de aire cercanas entre sí.
La Figura 4 ilustra un patrón de activación de una unidad de fuente 200. La unidad de fuente 200 incluye una subunidad de alta frecuencia 202 y una subunidad de baja frecuencia 204. La subunidad de alta frecuencia 202 puede ser una única subunidad con un volumen de 1.695 in3 remolcado a una profundidad de 6 m. La subunidad de baja frecuencia 204 puede incluir 4 subunidades de 2 x 1.695 in3 para un volumen total de 13.650 in3 remolcado a una profundidad de 20 m. La subunidad de alta frecuencia 202 se activa con un intervalo de 25m y la subunidad de baja frecuencia 204 se activa con un intervalo de 50 m. Un aspecto de este patrón de activación y la unidad 200 es el contenido mejorado de baja frecuencia.
La Figura 5 ilustra un patrón de activación de una unidad de fuente 220. La unidad 220 incluye una subunidad de alta frecuencia 222 y una subunidad de baja frecuencia 224. La subunidad de alta frecuencia 222 puede ser una única subunidad con un volumen de 1.695 in3 remolcado a una profundidad de 6 m. La subunidad de baja frecuencia 224 puede incluir 3 subunidades de 1.695 in3 para un volumen total de 5.085 in3 remolcado a una profundidad de 20 m. La subunidad de alta frecuencia 222 se activa con un intervalo de 12,5 m y la subunidad de baja frecuencia 224 se activa con un intervalo de 25 m. Un aspecto de este patrón de activación y la unidad 220 es el muestreo espacial de alta frecuencia y el contenido de baja frecuencia mejorados.
La Figura 6 ilustra un patrón de activación de una unidad de fuente 240 que incluye una subunidad de alta frecuencia 242 y una subunidad de baja frecuencia 244. Las subunidades de alta frecuencia 242 pueden ser una única subunidad con volumen de 1.695 in3 remolcado a una profundidad de 6m y desplazado desde una línea central de la unidad. La subunidad de baja frecuencia 244 puede incluir 4 subunidades de 1.695 in3 para un volumen total de 6.780 in3 remolcado a una profundidad de 20 m. Las subunidades de alta frecuencia 242 se activan alternativamente con un intervalo de 25 m y la subunidad de baja frecuencia 244 se activa con un intervalo de 50 m. Por lo tanto, en algunas modalidades, el intervalo de activación de la subunidad de baja frecuencia puede ser aproximadamente el doble del intervalo de activación de la subunidad de alta frecuencia. Un aspecto de este patrón de activación y la unidad 240 es el suministro de adquisición flip/flop y demanda reducida sobre el compresor separando los tiros de la pistola de aire.
La Figura 7 ¡lustra un patrón de activación de una unidad de fuente 260 que incluye subunidades de alta frecuencia 262 y subunidades de baja frecuencia 264. Las subunidades de alta frecuencia 262 pueden ser subunidades con volúmenes de 1.695 in3 remolcados a una profundidad de 6 m y desplazado desde una línea central de la unidad. Las subunidades de baja frecuencia 264 pueden incluir 4 subunidades de 3.390 in3 para un volumen total de 13.560 in3 remolcado a una profundidad de 20 m. Las subunidades de alta frecuencia 262 se activan simultáneamente con un intervalo de 25 m y la subunidad de baja frecuencia 264 se activa con un intervalo de 50 m. Un aspecto de este patrón de activación y la unidad 260 es el suministro de posiciones de tiro transversales simultáneo y demanda reducida sobre el compresor separando los tiros de la pistola de aire.
La Figura 8 ilustra una gráfica de un espectro de señal de campo lejano para unidades con diferentes combinaciones de subunidades de 1.695 in3. La traza 300 corresponde a 1 subunidad a una profundidad de 6 m. La traza 302 corresponde a 3 subunidades a una profundidad de 6 m. La traza 304 corresponde a 4 subunidades a una profundidad de 20 m. La traza 306 corresponde a 3 subunidades a una profundidad de 20 m y 1 subunidad a una profundidad de 6 m. La traza 308 corresponde a 4 subunidades a una profundidad de 20 m y 1 subunidad a una profundidad de 6 m. La traza 310 corresponde a 4x2 subunidades a una profundidad de 30 m. La traza 312 corresponde a 4x2 subunidades a 30 m y 1 subunidad a 6 m.
Aunque los patrones de activación descritos anteriormente generalmente tienen tiempos de tiro sustancialmente iguales, los tiempos de tiro también pueden variar entre disparos. El intervalo de tiempo de tiro se puede seleccionar para optimizar el tiempo de recorrido de dos vías y el ruido de tiro residual.
Otras variaciones contempladas de acuerdo con la presente descripción incluyen seleccionar las subunidades de alta frecuencia y baja frecuencia para minimizar las variaciones en la directividad entre las subunidades para la salida de alta frecuencia. Dicha disposición puede reducir el ruido en la señal desde la subunidad de alta frecuencia inducida por energía mal dirigida desde la subunidad de baja frecuencia.
En otra variación, se pueden proporcionar múltiples fuentes (por ejemplo, más de 2) del mismo recipiente de cable. Las subunidades de pueden proporcionar por múltiples fuentes. También, se pueden proporcionar múltiples subunidades en secuencia de modo que se puede cubrir un área de análisis mayor en cierto momento.
En aun otra variación, se pueden proporcionar subunidades de alta frecuencia que son algo diferentes. Se desean minimizar las comunicaciones cruzadas entre subunidades de alta frecuencia y baja frecuencia. En modalidades donde una primera subunidad de alta frecuencia se activa junto con una subunidad de baja frecuencia, y esto es seguido de la activación de una segunda subunidad de alta frecuencia, la energía de alta frecuencia residual se la unidad de baja frecuencia puede alterar la salida espectral de alta frecuencia. En algunos casos, esto se puede mitigar desajustando fuentes para atenuar la alta frecuencia residual de la unidad de baja frecuencia. También, se puede proporcionar la segunda subunidad de alta frecuencia para tener una salida espectral de alta frecuencia sustancialmente similar a la salida espectral de alta frecuencia de la primera unidad de alta frecuencia junto con la alta frecuencia residual de la unidad de baja frecuencia. Las diferentes subunidades de alta frecuencia se pueden proporcionar por dos fuentes de alta frecuencia con diferentes volúmenes o diferentes presiones de activación. No es necesario proporcionar equipos separados para proporcionar las dos fuentes. Esto es, se puede usar una única fuente que pueda alterar su salida espectral (por ejemplo, volumen, presión de activación, etc.) para proporcionar las diferentes salidas espectrales. También, las subunidades de alta frecuencia se pueden proporcionar de modo que solo las directividades sean iguales.
Se apreciará que los principios descritos en la presente se pueden aplicar a una amplia variedad de análisis sísmicos que incluyen, de modo no taxativo, aquellos que incorporar receptores de un solo componentes (es decir, receptores solo de hidrófono), receptores de múltiples componentes (por ejemplo, los que incluyen sensores de presión y sensores de movimiento de partículas, tales como acelerómetros), y varias combinaciones de estos.
También se apreciará que la descripción anterior no se limita a la adquisición sísmica marítima. Por ejemplo, los receptores también se pueden usar en un pozo de sondeo (por ejemplo, adquisición VSP de pozo vertical 3D o walkaway).
Mientras se han descrito varias modalidades de acuerdo con los principios descritos, se entenderá que fueron presentadas a modo de ejemplo y no son taxativas. Por lo tanto, el alcance y la amplitud de la invención no se limitarán a ninguno de los ejemplos de modalidades anteriores, pero se definirán solamente de acuerdo con las reivindicaciones y sus equivalentes de esta descripción. Además, las ventajas y rasgos anteriores se proporcionan en modalidades descritas, pero no limitarán la aplicación de dichas reivindicaciones emitidas para procesos y estructuras que efectúan cualquiera o todas las ventajas anteriores.
Las palabras de comparación, medida y tiempo tales como "en el momento", "equivalente", “durante,” “completo,” y similares se deberán entender como que se refieren a “substancialmente en el momento,” “substancialmente equivalente,” “substancialmente durante,” “substancialmente completo,” etc., donde "substancialmente” se refiere a que dichas comparaciones, medidas y tiempos se pueden poner en práctica para lograr el resultado deseado implícita o expresamente establecido.
De manera adicional, los encabezados de sección en la presente se proporcionan para uniformidad con las sugerencias según 37 C.F.R. 1.77 o de otro modo para proporcionar entradas organizativas. Estos encabezados no limitarán o caracterizarán la invención establecida en cualquiera de las reivindicaciones que se puedan emitir a partir de esta descripción. Específicamente y a modo de ejemplo, aunque los encabezados se refieren a un "Campo téenico", dichas reivindicaciones no se limitarán por el lenguaje elegido bajo este encabezado para describir el campo técnico así denominado. Además, una descripción de una tecnología en los "Antecedentes" no se entenderá como una admisión de que la tecnología es técnica previa a una invención en esta descripción. Tampoco el "Compendio" se entenderá como una caracterización de la invención establecida en las reivindicaciones emitidas. Además, cualquier referencia en esta descripción a "invención" en singular no se usará para argumentar que existe solo un único punto de novedad en esta descripción. Se pueden establecer múltiples invenciones de acuerdo con las limitaciones de las múltiples reivindicaciones emitidas a partir de esta descripción, y dichas reivindicaciones por lo tanto definen la invención y sus equivalentes que están protegidas por estas. En todos los casos, el alcance de dichas reivindicaciones se considerará según sus propios méritos en vista de esta descripción, pero no se limitará según los encabezados establecidos en la presente.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad de fuente sísmica, que comprende: una primera fuente que incluye una primera pluralidad de pistolas de aire que tiene un primer volumen total, la primera fuente tiene una primera salida espectral; y una segunda fuente que incluye una segunda pluralidad de pistolas de aire que tiene un segundo volumen total diferente del primer volumen total, la segunda fuente tiene una segunda salida espectral diferente de la primera salida espectral.
2. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 1, donde la primera fuente está configurada para activarse en un primer intervalo, y la segunda fuente está configurada para activarse en un segundo intervalo diferente del primer intervalo.
3. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 2, donde el segundo intervalo es aproximadamente el doble que el primer intervalo.
4. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 1, donde la primera salida espectral no se superpone sustancialmente con la segunda salida espectral.
5. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 4, donde la primera fuente está configurada para activarse en un primer intervalo, y la segunda fuente está configurada para activarse en un segundo intervalo diferente del primer intervalo.
6. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 5, donde el segundo intervalo es aproximadamente el doble que el primer intervalo.
7. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 3, donde un patrón de activación de la primera y segunda fuente incluye la primera y la segunda fuente juntas seguido de la segunda fuente sin la primera fuente.
8. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 2, donde la segunda fuente incluye la primera y segunda subfuente, la primera y la segunda subfuente están configuradas para remolcarse separadas y en lados opuestos de la primera fuente.
9. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 8, donde la primera y segunda subfuente de la segunda fuente están configuradas para activarse sustancialmente al mismo tiempo.
10. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 9, donde un patrón de activación de la primera y segunda fuente incluye la segunda fuente, seguido de la primera fuente sin la segunda fuente, seguido de la segunda fuente.
11. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 8, donde la primera y segunda subfuente de la segunda fuente están configuradas para activarse con un patrón alterno.
12. La unidad de fuente sísmica de la reivindicación 8, donde un patrón de activación de la primera y segunda fuente incluye la primera subfuente de la segunda fuente, seguido de la primera fuente, seguido de la segunda subfuente de la segunda fuente.
13. Un método para prospecciones sísmicas, que comprende: remolcar una primera fuente que tiene una primera salida espectral, la primera fuente incluye una primera pluralidad de pistolas de aire que tiene un primer volumen total; y remolcar una segunda fuente que tiene una segunda salida espectral, la segunda salida espectral es diferente de la primera salida espectral, la segunda fuente incluye una segunda pluralidad de pistolas de aire que tiene un segundo volumen total, el primer volumen total es mayor que el segundo volumen total.
14. El método de la reivindicación 13, donde la primera salida espectral no se superpone sustancialmente con la segunda salida espectral.
15. El método de la reivindicación 13, que comprende además activar la primera fuente en un primer intervalo, y activar la segunda fuente en un segundo intervalo diferente del primer intervalo.
16. El método de la reivindicación 15, donde un patrón de activación de la primera y segunda fuente incluye la primera y la segunda fuente juntas seguido de la segunda fuente sin la primera fuente.
17. El método de la reivindicación 13, donde el remolque de la segunda fuente incluye remolcar la primera y segunda subfuentes separadas y en lados opuestos de la primera fuente.
18. El método de la reivindicación 17, donde un patrón de activación de la primera y segunda fuente incluye la segunda fuente, seguido de la primera fuente sin la segunda fuente, seguido de la segunda fuente.
19. El metodo de la reivindicación 17, donde la activación de la segunda fuente incluye activar la primera y segunda subfuentes con un patrón alterno.
20. El método de la reivindicación 17, donde un patrón de activación de la primera y segunda fuente incluye la primera subfuente de la segunda fuente, seguido de la primera fuente, seguido de la segunda subfuente de la segunda fuente. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Una unidad de fuente sísmica incluye una primera fuente y una segunda fuente. La primera fuente tiene una primera salida espectral y la segunda fuente tiene una segunda salida espectral diferente de la primera salida espectral. La primera fuente tiene un primer volumen total diferente de un segundo volumen total de la segunda fuente.
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