NO20101277A1

NO20101277A1 - Elektrisk feltsensor for marin streaming

Info

Publication number: NO20101277A1
Application number: NO20101277A
Authority: NO
Inventors: Yme Asgeir Kvistedal
Original assignee: Norges Geotekniske Inst
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-14
Also published as: WO2012036559A1; NO332630B1

Abstract

Oppfinnelsen er en maringeofysisk sensorkabel omfattende en slange med hud (1) hvor slangen hovedsakelig er fylt med gel (3) og som omfatter elektriske sensorer med par av første og andre sjøvannseksponerte elektroder (5a1, 5b1) forbundet til en elektrisk forsterker (7a1). Den første elektroden (5b1) er forbundet til forsterkeren (7a1) via en rørformet elektrisk leder (11) anordnet langs en innerflate av eller inne i slangeveggen av streamerens slangehud (1), hvor den rørformede elektriske lederen (11) generelt er isolert fra sjøvannet og nevnte andre elektrode (5a1). (Fig. 2 for sammendraget)

Description

Elektrisk feltsensor for marine streaming

Innledning

Elektrisk feltsensorer brukes som mottakere i kontrollerte source electromagnetic (CSEM) surveys offshore. Slike undersøkelser er gjennomført for leting etter undersjøiske geologiske formasjoner med distinkte resistivitets egenskaper som hydrokarbon reservoarer.

Kjent teknikk på området

Marinelektrisk feltsensorer omfatter par av to elektroder (5a, 5b) langs en streamer kabel eller streamer slange (1), vennligst se Fig. 1. Streamer slangen kan fylles med gel (3). Hver elektrode (5a, 5b) er galvanisk forbundet til havet, og anbrakt med en gjensidig avstand alt fra noen få meter til flere hundre meter langs streamer kabelen. Elektrodene (5a, 5b) er koblet sammen via vanlig elektrisk ledende kabler (9a, 9b) til inngangsterminaler (71a, 71B) av en (eller flere) vanligvis forsterkere (7). Utgangssignalet fra hver av disse sensorene, dvs. forsterket, gjerne digitaliserte utgangssignalet som indikerer en differansespenning (AV), er vanligvis samlet inn ved hjelp av datalogger på havbunnen eller andre typer seismiske lagringssystemer som streamer data direkte til et undersøkelsesfartøy.

Problemer med kjent teknikk på området

Eksisterende undersøkelsesdata både fra geofysiske utforsking til sjøs og eksperimenter utført med EM-sensor kabler ifølge kjent teknikk har vist at signalet til støy ratio av marine e-field sensorer avhenger av hvordan sensorene er utplassert og operert i sjøen. Sensorer som er bygget inn seismiske streamere og slept bak en båt vil gi typiske målinger med støynivåer som er flere størrelsesordener høyere enn sensorer av generelt identisk konstruksjon, men anbrakt stasjonær på havbunnen. Den økte støyen har blitt eksperimentelt fastslått som magnetisk indusert, og relatert til bevegelse av elektrodekablene med hensyn til det geomagnetiske feltet. Streamer Slangen er utsatt for strekkkspenning både under håndtering på dekk, sjøsetting, tauing, og gjenfinning, og kan være litt strukket. Signalledekabelen mellom elektrodene og forforsterkeren er sårbar ved at den kan brekke hvis strammet når streamer slangen er strukket. For å kompensere for dette signalledekabelen må gjøres litt slakk for å unngå slike brudd. Som et resultat signalledekabelen får mulighet til å bevege seg sidelengs i en mer eller mindre tilfeldig mønster innen streamer slangen. Uønsket elektrisk støy kan dermed bli indusert i lede-elektrode-sjøvanns-sløyfen, på grunn av varierende magnetisk fluks om lederen, dersom streameren fremviser roterende bevegelse i forhold til det geomagnetiske feltet.

ledeledningene (9a, 9b), spesielt ledningen (9b) illustrert i fig. 1 vil dermed være utsatt for generert magnetisk indusert støy på grunn av at den er en leder som beveger seg tilfeldig og som er nesten, men ikke helt sentralt anordnet leder innenfor det ikke-ledende hulrom dannet av kabelhuden med gel. Magnetfeltet kan være det lokale geomagnetiske feltet på mellom 25 000 nT og 70 000 nT. En presist sentralt innrettet elektrodeleder i et ikke-stivt legeme som en streamerslange er funnet å være lite gjennomførbart å kunne fremstille innenfor de nødvendige kravene til nøyaktighet.

Kort sammendrag av oppfinnelsen

De ovennevnte problemer kan reduseres ved hjelp av en maringeofysisk sensorkabel omfattende en slange med hud (1) hvor slangen hovedsakelig er fylt med gel (3) og som omfatter elektriske sensorer omfattende par av første og andre sjøvannseksponerte elektroder (5al, 5bl) forbundet med en elektrisk forsterker (7al), hvor de nye trekkene ved oppfinnelsen er at den første elektroden (5bl) er forbundet til forsterkeren (7al) via en rørformet elektrisk leder (11)anordnet langs en innerflate eller inne i slangeveggen av streamernes slangehud (1), hvor den rørformete elektriske lederen (11) er hovedsakelig isolert fra sjøvannet og andre elektroden (5al).

I en utførelse av oppfinnelsen er elektrodene (5a, 5b) ring-eller hylseformet.

I et annet aspekt av oppfinnelsen er det en maringeofysisk sensorkabel omfattende en slange med hud (1) hvor slangen hovedsakelig er fylt med gel (3) og utstyrt med elektriske sensorer,

- hver sensor omfatter en av flere vanneksponerte elektroder (5a2, 5b2, ...) anordnet langs kabelen, hvor hver elektrode (5a2, 5b2, ...) er forbundet til lokalt anordnede første inngangsterminaler (71a) av forsterkerne (7a2, 7b2, ...) , - med andre inngangsterminaler (71b) av hver forsterker (7a2, 7b2, ...) som er forbundet til en felles referanseelektrode (15) for hver av forsterkerne (7a2, 7b2, ...) , hvori de nye trekkene ved foreliggende oppfinnelsen er - at de andre inngangsterminalene (71b) av forsterkerne (7a2, 7b2)forbundet til den felles referanse- spenningselektroden (15) via en rørformet elektrisk leder (llg) anordnet langs innerflaten av eller laminert inne i streamer-slangehuden (1), hvor den rørformede elektriske lederen (llg) generelt er isolert fra sjøvannet og fra elektrodene (5al, 5a2, ...) .

Det felles trekket ved begge aspekter av oppfinnelsen er trekket om at en sjøvannsisolert rørformet elektrisk leder (11, llg) er anordnet internt langs huden eller inne i huden (1) av streamerkabelen, hvor den rørformete elektriske lederen er til for å danne en elektrisk forbindelse mellom en elektrode og en forsterker.

Kort figurforklaring

Fig. 1: illustrerer en EM-streamersection ifølge den kjente teknikk hvor to elektroder er anbrakt på en gel-fylt streamerslange og i galvanisk forbindelse med sjøvann, forbundet med en mer eller mindre slakk elektrisk ledekabel hovedsakelig ikke-sentrert i streamerslangen. EM-streameren kan omfatte andre komponenter slik som instrument energiforsyningskabler, seismiske sensorer osv. som ikke er vist her. Fig. 2: er en illustrasjon av et forenklet lengdesnitt av en første utførelse av oppfinnelsen hvor minst én av de to elektrodene er koblet til forsterkeren eller forforsterker via en rørformet leder integrert med streamer slangeveggen, enten anbrakt internt langs den indre overflaten ikke ulik den metalliske skjermen på en koaksialkabel, eller anbrakt integrert, laminert innenfor slangeveggen, i begge utførelser er disse isolert med hensyn til sjøvann. Den andre av de to elektrodene er koblet med en kort leder til forsterkeren. Fig. 3: illustrerer en andre utførelse av oppfinnelsen hvor en første elektrisk forbindelse av minst to eller flere adskilte første elektroder er separat tilkoblet hver til sin egen (for)forsterker, hvor forsterkerens andre inngang er koblet via den felles rørformede leder til en felles referanse andre elektrode, og isolert fra de første elektrodene.

Fig. 4 illustrerer en alternativ utførelse av hva som er illustrert i Fig. 2, hvor forskjellen er at to separate rørformete ledere ifølge oppfinnelsen er anbrakt slik at de strekker seg fra hver sin forbundne elektrode til en mellomliggende anordnet forsterker.

Beskrivelse av utførelser av oppfinnelsen

To utførelser av oppfinnelsen er illustrert i fig. 2 og 3. E-feltsensor med en rørformet leder (11) ifølge oppfinnelsen kan implementeres innenfor og på en elektromagnetisk streamerkabel omfattende en fleksibel slange (1) på to forskjellige måter illustrert i fig. 2 og fig. 3. Streamer kabelslangen kan være av ordinær type og utstyrt med seismiske sensorer i tillegg til EM-sensorer. Streamerkabelen ifølge oppfinnelsen kan deles inn i kabelseksjoner med koblinger for hver seksjon slik som i den kjente teknikken.

En første utførelse av oppfinnelsen er illustrert i fig. 2 viser det nye E-felt sensorkonseptet for en geofysisk streamer. Streamer kan være en kombinert EM og seismisk streamer omfattende både EM-sensorer og seismiske sensorer. Fig. 2 er en illustrasjon av et forenklet lengdesnitt av en første utførelse av oppfinnelsen hvor minst én av de to elektrodene (5al, 5bl) er koblet til (for)forsterkeren (7al) via en rørformet leder (11) integrert i streamerslangeveggen (1). Den nye trekket ved oppfinnelsen er dermed at electrode-til-forsterker-lederen er hovedsakelig en rørformet leder (11) integrert med streamerslangehuden (1), ligner på skjermen i en koaksialkabel, som er forskjellige fra den kjente teknikkens enkle ledende wire løst anbrakt inne i gelen (3) - som fyller indre av streamerslangen (1).

I den første konfigurasjonen blir en rørformet leder (11) brukt som en elektrode-til-forsterker leder. Den rørformete lederen (11) er integrert med streamerslangeveggen (1), enten langs innerflaten av veggen eller inne i, innebygd, laminert innenfor veggen (1W) av slangen (1). En første elektrode (5bl) er innrettet til å være i kontakt med sjøvannet og koblet til den rørformede lederen (11) som er videre koblet til en inngangsterminal (71B) av en differensialforsterker eller forforsterker (7al).

En annen elektrode (5al), isolert fra den rørformede lederen (11), anbringes på en avstand AL fra den første elektroden (5bl) og forbundet med en andre inngangsterminal (71a) av forsterkeren (7al) . Spenningvsforskjellen AVai_bi= Vai-Vbiblir så forsterket og digitalisert. Den digitaliserte spenningsforskjellen blir deretter sendt til et registreringsapparat for lagring og behandling som vil være kjent for en geofysiker som er fagmann på området. Spenningsforskjellen AVai_bi målt representerer en lokal gradient AVai_bi/AL av E-feltet langs streamerkabelen mellom to elektroder (5al, 5bl).

I fig. 2 er forforsterkeren (7al) anbrakt nær elektrode (5al) som er direkte koblet til en av inngangsterminalene (71a) av forsterkeren. I den illustrerte utførelsen av fig. 2 er forforsterkeren (7al) anbrakt nær elektroden (5al) for enkelhetens skyld; elektrode (5al) kan kobles til terminal (7al) ved hjelp av en kort kabel.

Forforsterkeren (7al) kan anordnes et eller annet sted mellom elektrodene (5al, 5bl), og hver av elektrodene (5al, 5bl) er tilkoblet via hver sin rørformete leder (lia, 11b), vennligst se fig. 4. Ifølge en slik utførelse av oppfinnelsen er den andre elektroden (5al) koblet til forsterkeren (7al) via en andre rørformet elektrisk leder (lia) atskilt fra de ovennevnte første rørformet leder (11, her 11b) og anbrakt langs en innvendig overflate av eller innenfor slangeveggen av streamerslangehuden (1), hvor den rørformede elektriske lederen (lia) også er hovedsakelig isolert fra sjøvann og fra den andre elektroden (5al). Videre kan forsterkeren (7al) anbringes et sted mellom første og andre elektrodene (5bl, 5al) og kobles til separate tilstøtende ender av den rørformede elektriske lederen (11b, lia).

I den andre konfigurasjonen, illustrert i fig. 3, er en rørformet leder (llg) brukt som en felles leder til en felles referanseelektrode (15) et sted langs kabelen.

Figur 3 er en illustrasjon av en andre utførelse av oppfinnelsen hvor minst de to eller flere elektroder er separat koblet hver til sin egen forforsterker, forsterkerens andre tilførsel er koblet via den rørformete lederen til en felles referanseelektrode.

Elektroder (5a2, 5b2) isolert fra den rørformete lederen (llg) er koblet til inngangsterminalene (71a) av

differensialforsterkere (7a2, 7b2, ...) generelt anbrakt nær deres tilhørende elektroder (5a2, 5b2). Spenningsforskjeller AVa2_r<=><V>a2-Vr,

AVb2-r<=><V>b2-Vr^

blir forsterket og digitalisert. De digitaliserte spenningsforskjeller blir så sendt til et registreringsapparat for lagring og behandling som vil være kjent for en faglært geofysiker. Spenningsforskjeller AVa2-r som er målt representerer lokale spenninger (AVa2, AVb2, ...) langs streamerkabelen av lokale elektroder (5a2, 5b2, ...) i forhold til referanseelektroden (15). Lokale gradienter AVa2_b2/A L av E-feltet langs streamerkabelen kan beregnes ved hjelp av subtraksjon.

Fysisk, ligner den rørformete ledningen (11, llg) skjermen på en koaksialkabel. Den rørformete lederen (11, llg) kan være lamineres inne i slangeveggen. Den rørformete lederen (11, llg) er hovedsakelig elektrisk isolert i det minste med hensyn til sjøvann, og helst også med hensyn til den indre av streamerkabelen, som vanligvis er fylt med gel.

Den hudintegrerte rørformete lederen (11, llg) av oppfinnelsen vil alltid ha en fast avstand til det omkringliggende sjøvann på grunn av den generelt stabile tykkelsen på slangeveggen (1W). Avstanden er konstant i alle retninger, og uavhengig av mulige rotasjonsbevegelse av streamer slangen (1) i sjøen. Lederen (11, llg) vil derfor ikke bli utsatt for generering av magnetfeltindusert støy på samme måte som en tilfeldig bevegelse generelt ikke-sentrale ledekabel slik som i kjent teknikk innenfor den ikke-ledende hulrom dannet av kabelhuden med gelen. En hudintegrert rørformet lederelektrodekabelen vil ha lignende elektromagnetiske egenskaper som for en enkelt leder anordnet perfekt i sentrum av en sirkulær streamer.

Claims

1. En marinegeofysiske sensorkabel omfattende en slange med hud (1) hvor såingen hovedsakelig er fylt med gel (3) og som omfatter elektriske sensorer med par av første og andre sjøvannseksponerte elektroder (5al, 5bl) forbundet til en elektrisk forsterker (7al), Karakterisert ved at første elektroden (5bl) er forbundet til forsterkeren (7al) via en rørformet elektrisk leder (11)anordnet langs en innerflate av eller inne i slangeveggen av streamernes slangehud (1), hvor den rørformede elektriske lederen (11) generelt er isolert fra sjøvannet og nevnt andre elektrode (5al) .

2. Den marine geofysiske sensoekabelen ifølge krav 1, hvor forsterkeren (7al) forbundet med forsterkeren (7al) via en andre rørformet elektrisk leder (lia) adskilt fra den første rørformede lederen (11b) og anordnet langs innerflaten av eller inne i slangeveggen av streamerslangens hud (1), hvor den rørformede elektriske lederen (lia) også generelt er isolert fra sjøvannet og den andre elektroden (5al).

3. Den marine geofysiske sensorkabelen ifølge krav 1, hvor den andre elektroden (5al) forbundet med forsterkeren (7al) via en andre rørformet elektrisk leder (lia) adskilt fra den første rørformede lederen (11b) og anordnet langs innerflaten av eller inne i slangeveggen av streamerslangens hud (1), hvor den rørformede elektriske lederen (lia) også generelt er isolert fra sjøvannet og den andre elektroden (5al).

4. Den Maringeofysiske sensorkabelen ifølge krav 3, hvor forsterkeren (7al) er anordnet mellom den første og den andre elektroden (5bl, 5al) og forbundet med adskilte, tilstøtende ender av de rørformede elektriske lederne (11b, lia).

5. En maringeofysisk sensorkabel omfattende en slange med hud (1) hvor slangen hovedsakelig er fylt med gel (3) og utstyrt med elektriske sensorer, - hvor hver sensor omfatter en av flere vanneksponerte elektroder (5a2, 5b2), ...) anordnet langs kabelen, hvor hver elektrode (5a2, 5b2, ...) er forbundet til lokalt anordnede første inngangsterminaler (71a) av nevnte forsterkere (7a2, 7b2, ...), - med andre inngangsterminaler (71b) av hver forsterker (7a2, 7b2, ...) er forbundet til en felles ref eranseelektrode (15) for hver av forsterkerne (7a2, 7b2, ...) , Karakterisert ved at de andre inngangsterminalene (71b) av forsterkerne (7a2, 7b2)forbundet til den felles referanse- spenningselektroden (15) via en rørformet elektrisk leder (llg) anordnet langs innerflaten av eller laminert inne i streamer-slangehuden (1), hvor den rørformede elektriske lederen (llg) generelt er isolert fra sjøvannet og fra elektrodene (5al, 5a2, ...) .