MXPA01010289A - Dispositivo de recepcion de ondas sismicas y metodo para acoplarlo con un medio solido. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de recepcion de ondas sismicas que comprende un hidrofono y/o un geofono y un metodo para acoplarlos con un medio solido tal como el subsuelo. El dispositivo comprende al menos un hidrofono (2) sumergido en una envoltura cerrada de pared flexible (7) llena de liquido (8) que esta cerrada en un extremo por un tapon hermetico (9), provisto de un paso hermetico para un cable (10) de union del hidrofono con un medio de adquisicion de senales (E). La envoltura esta dispuesta en una cavidad (6) y acoplada estrechamente con el medio (5) sensiblemente por toda su superficie, de preferencia por un material endurecible tal como cemento. Un geofono puede estar dispuesto en el mismo material de acoplamiento en la misma vecindad de la envoltura (7) que contenga el hidrofono (2). Aplicacion para operaciones de prospeccion y vigilancia sismica de una formacion subterranea particularmente para discriminar las ondas sismicas ascendentes y descendentes.

Description

DISPOSITIVO DE RECEPCIÓN DE ONDAS SÍSMICAS Y MÉTODO PARA ACOPLARLO CON UN MEDIO SOLIDO Campo de la Invención La presente invención concierne a un dispositivo de recepción de ondas sísmicas que comprende un hidrófono y/o un geófono y un método para acoplarlos con un medio sólido tal como el sub-suelo. El dispositivo según la invención encuentra aplicaciones particularmente en operaciones de exploración o de vigilancia sísmica de una formación subterránea. Estado de la técnica Se conoce como vigilar las variaciones de estado a largo plazo de un depósito en curso de producción, tratándose de un yacimiento de hidrocarburos o de un depósito destinado al almacenamiento de gas o de substancias diversas, etc, por medio de un sistema sísmico que consta de una fuente sísmica impulsiva o un vibrador sísmico para emitir ondas elásticas en el suelo y un dispositivo de recepción que consta de los captadores sísmicos dispuestos en superficie o en pozos y acoplados con las formaciones a vigilar, para captar las ondas re-enviadas por las discontinuidades y registrarlas, con el objetivo de formar sismogramas representativos. A intervalos de tiempo definidos, se realiza investigaciones sísmicas de manera de determinar por comparación modificaciones intervenidas en el REF: 133377 depósito, que resultan de su explotación. Como captadores sísmicos, se utiliza generalmente geófonos acoplados con la formación, en superficie o en pozos. Los geófonos pueden ser descendidos en los pozos suspendidos de un cable o fijados a una tubería y plaqueado firmemente contra la pared del pozo por patinas articuladas o resortes. Pueden también ser descendidos en un pozo fijados al exterior de una envoltura y sumergidos en el cemento inyectado en el espacio anular entre él y la pared del pozo. Los geófonos pueden aún ser instalados en un pozo perforado para este efecto y lleno de cemento. Se conoce igualmente utilizar hidrófonos que son acoplados con las formaciones por medio de los fluidos que llenan los pozos. Diferentes sistemas de vigilancia sísmica a largo plazo se describen, por ejemplo en las patentes EP 591 037 (US 5 461 594), FR 2 593 292 (US 4 775 009), FR 2 728 973 (US 5 724 311), FR 2 775 349 o US 4 534 020. La utilización combinada de un geófono 1 y de un hidrófono 2 en un mismo punto, presenta ventajas importantes cuando se trata de separar ondas sísmicas 3, 4 que se propagan a lo largo de una misma dirección pero en sentido inverso unas de otras (Fig. 1) . En efecto el geófono 1 mide la proyección sobre el eje del geófono, del vector velocidad de partículas del medio explorado bajo el efecto de las ondas, y el hidrófono 2 la presión. En un medio homogéneo 5 en el que la velocidad de propagación es constante, estas dos dimensiones están unidas por la relación: P = e z V/cos a en donde: P es la presión, z,- la impedancia sísmica del medio, e, un coeficiente igual a + 1 o - 1, según el sentido de propagación de la onda, V, la velocidad de la partícula sobre un eje paralelo a su dirección de propagación, y a, el ángulo entre el eje del geófono y la dirección de propagación. Es el caso en las operaciones clásicas de Prospección Sísmica Vertical (PSV) , en las que los captadores instalados a lo largo de un pozo detectan a la vez ondas descendentes y ondas ascendentes, y es conocido que al utilizar parejas de geófonos y de hidrófonos colocados a distancia unos de otros a lo largo de un pozo, se puede separar simplemente las ondas de dos tipos por una combinación lineal de las medidas de velocidad y presión y: Desc = P-zV/cosa Los sismogramas de las figures 2A, 2B corresponden a datos registrados en un pozo vertical respectivamente por un geófono (datos de velocidad V) y un hidrófono (datos de presión P) . Los sismogramas de las figuras 2C, 2D corresponden respectivamente a la diferencia (P-V) y a la suma (P+V) . Cuando los datos V y P constan todos de las ondas ascendentes (M) y de las ondas descendentes (D) , su diferencia no consta más que de las ondas descendentes (Fig. 2C) y su suma, de las ondas ascendentes (Fig. 2D) . La puesta en práctica de esta discriminación de las ondas por utilización combinada de hidrófonos y de geófonos se tropieza con la dificultad del acoplamiento de los hidrófonos al medio. En el caso de medidas en pozo, el acoplamiento de los hidrófonos con las formaciones, se obtiene por medio del lodo que llena el pozo, lo que se revela muy molesto ya que está expuesto directamente a las ondas llamadas de lodo cuya amplitud es muy frecuentemente, considerablemente superior a la de las ondas que se propagan en el medio y que se busca observar. El dispositivo y el método según la invención El dispositivo y el método de acoplamiento según la invención permiten acoplar muy eficazmente hidrófonos y/o geófonos con un medio tal como una formación subterránea por ejemplo, evitando particularmente los efectos parásitos unidos en las aplicaciones, a la sísmica de pozos, a su inmersión directa en el lodo.

El dispositivo de recepción de ondas sísmicas comprende al menos un hidrófono, una envoltura cerrada de pared flexible llena de líquido destinada a ser acoplada estrechamente con el medio sensiblemente por toda su superficie, en el cual el hidrófono es sumergido, estando la envoltura cerrada en un extremo por un tapón hermético provisto de un paso hermético para un cable de unión del hidrófono con un medio de adquisición de señales. El dispositivo de recepción puede igualmente constar de al menos un geófono que se acopla con el medio en la vecindad de la envoltura cerrada que contiene el hidrófono, y que se conecta al medio de adquisición de señales. El geófono y/o el hidrófono en su envoltura cerrada pueden ser por ejemplo acoplados estrechamente con el medio por un material endurecible tal como cemento interpuesto entre ellos y una cavidad dispuesta en el medio. El método según la invención permite acoplar un dispositivo de recepción de ondas sísmicas que comprende al menos un hidrófono con un medio sólido tal como el sub-suelo, en el cual se ha formado una cavidad que permite su fuga en el medio. Se sumerge el hidrófono en una envoltura cerrada de pared flexible llena de un líquido, que está cerrada en un extremo por un tapón hermético provisto de un paso hermético para un cable de unión del hidrófono con un aparato de adquisición de señales, y se acopla sensiblemente toda la pared flexible de la envoltura con el medio por inyección en la cavidad alrededor de la envoltura de un material enduresible tal como cemento. Se puede igualmente acoplar con el medio, por el mismo material endurecible, al menos un geófono dispuesto en la vecindad de la envoltura que contiene el hidrófono. Se dispone por ejemplo el dispositivo de recepción en un espacio intermedio entre un pozo y un tubo descendido en el pozo y se le acopla con el medio por inyección del material en al menos una parte de este espacio. Presentación de las figuras Otras características y ventajas del método y del dispositivo según la invención, aparecerán con la lectura de la descripción siguiente de un ejemplo no limitativo de realización, refiriéndose a los dibujos anexos en los que: - la figura 1, ilustra esquemáticamente los trayectos seguidos por ondas elásticas que se propagan en una formación subterránea y recibidas por conexiones con esta formación; - las figuras 2A-2D muestran ejemplos de sismogramas formados a partir de señales recibidas respectivamente por captadores de velocidad o geófonos (Fig. 2A) , por captadores de presión o hidrófonos (Fig 2B) , por sustracción de señales de velocidad y de presión (Fig. 2C) y por sumatoria de éstas mismas señales (Fig. 2D) ; y - la Figura 3 muestra un ejemplo de acoplamiento de un hidrófono con el medio. Descripción detallada El método de acoplamiento utilizado en este caso, para acoplar varios hidrófonos 2 de un dispositivo de recepción sísmica con el medio sólido 5 tal como el subsuelo, consiste esencialmente en sumergir el hidrófono 2 en una envoltura cerrada de pared flexible 7, llena completamente de líquido 8 que se acopla estrechamente con el medio. Esta envoltura o saco 7, consta de una abertura por la cual se introduce el hidrófono 2 y el líquido de llenado 8. Un tapón hermético 9, tal como un prensa-estopa por ejemplo, aisla el interior de la envoltura 7. El tapón 9, está provisto de un paso 6 hermético al líquido para un cable eléctrico 10 de unión del o de los hidrófonos a un aparato E de adquisición de señales exterior, dispuesto en superficie por ejemplo. El dispositivo de recepción puede estar acoplado con el medio 5 colmando el espacio 6, en el que se ha colocado la envoltura 7. De preferencia, se acopla la envoltura 7, con el medio 5, deslizando alrededor de ella un material sólido 11, que puede ser ya sea de talud ó bien de material relacionado endurecible tal como cemento por ejemplo. El saco 7, debe de ser suficientemente pequeño para poder ser introducida en el espacio previsto para ella y suficientemente grande para que la parte activa del hidrófono esté enteramente en contacto con el líquido. De preferencia, se asocia al hidrófono 2 en su envoltura 7, un geófono 1, que se conecta igualmente al aparato de adquisición E y se les acopla con el medio por medio del mismo material de acoplamiento 11. Los sismogramas de las Fig. 2A a 2D, son obtenidos con la ayuda de dicho dispositivo que comprende una asociación tal de un geófono y de un hidrófono. El espacio 6, en el que el dispositivo está colocado, puede ser un agujero o pozo destinado únicamente para instalación de captadores o bien eventualmente un espacio anular alrededor de un tubo descendido en el pozo (un tubo de revestimiento interior de pozos por ejemplo) y que sirve para la explotación de un yacimiento o depósito subterráneo (operación de transferencia de fluidos entre la superficie y el fondo) . El enterramiento de la envoltura en el suelo por el material de llenado y particularmente por el bisel de cemento, permite obtener un acoplamiento estrecho del hidrófono y/o del geófono con la formación, sin exponer directamente el hidrófono a las potentes ondas de tubo que recorren los fluidos en los pozos. El dispositivo permite enterrar los receptores a distancia de la superficie y así volverlos prácticamente insensibles a los ruidos de superficie.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1) Dispositivo de recepción de ondas sísmicas que emanan de un medio sólido tal como el subsuelo, que comprende al menos un hidrófono en una cavidad del medio y acoplado con él, caracterizado porque consta de una envoltura cerrada de pared flexible destinada a ser acoplada estrechamente con el medio sensiblemente por toda su superficie, estando esta envoltura llena de líquido en el cual el hidrófono está sumergido, y que está cerrado en un extremo por un tapón hermético provisto de un paso hermético por un cable de unión del hidrófono con un medio de adquisición de señales.
2. 2) Dispositivo de recepción según la reivindicación 1, caracterizado porque la envoltura cerrada . que contiene el hidrófono está acoplada estrechamente con el medio, por inyección de un material endurecible tal como cemento.
3. 3) Dispositivo de recepción según la reivindicación 1, caracterizado porque consta al menos de un geófono acoplado con el medio en la vecindad de la envoltura cerrada que contiene el hidrófono, y conectado por medio de la adquisición de señales.
4. 4) Dispositivo de recepción según la reivindicación 3, caracterizado porque el geófono y la envoltura cerrada que contienen el hidrófono están acopladas estrechamente con el medio por inyección de un material endurecible tal como cemento .
5. 5) Método para acoplar un dispositivo de recepción de ondas sísmicas que comprende al menos un hidrófono con un medio sólido tal como el subsuelo, en el cual se ha formado una cavidad que permite su enterramiento en el medio, caracterizado porque se sumerge el hidrófono en una envoltura cerrada de pared flexible llena de un líquido, cerrada en un extremo por un tapón hermético, provista de un paso hermético para un cable de unión del hidrófono con un aparato de adquisición de señales, y se acopla sensiblemente toda la pared de la envoltura con el medio por inyección en la cavidad alrededor de la envoltura de un material endurecible tal como cemento.
6. 6) Método según la reivindicación 5, caracterizado porque se acopla con el medio por el mismo material endurecible, al menos un geófono dispuesto en la vecindad de la envoltura que contiene el hidrófono.
7. 7) Método según la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque se coloca el dispositivo de recepción en un espacio intermediario entre un pozo y un tubo descendido en el pozo y se le acopla con el medio por inyección del material en al menos una parte de este espacio.