NO20121041A1 - Framgangsmate for bestemmelse av posisjonen for en detektor lokalisert pa havbunnen - Google Patents

Abstract

Framgangsmåte for å bestemme posisjonen av en detektor plassert på bunnen av havet. Framgangsmåten for å bestemme posisjonen av en detektor plassert under havet omfatter de følgende trinnene: emisjon av N bølger fra N emisjonspunkter, registrere forplantningstiden av bølgen mellom hvert emisjonspunkt og detektoren, bestemme P tidsintervaller Ti, med P>1 slik at, for hvert tidsintervall Ti, finnes Mi emisjonspunkter, Mi>3 for 1<i<P, hvis forplantningstider ligger i det samme tidsintervallet, bestemmelse for hvert tidsintervall Ti av en sirkel som passerer tettest opptil Mi punktene, hvis forplantningstid ligger i det samme tidsintervallet, bestemmelse av posisjonen av detektoren som barysentret av P sentrene av sirklene som tidligere er bestemt.

Description

Framgangsmåte for å bestemme posisjonen av en detektor plasser på havbunnen.

Oppfinnelsen er relatert til teknikker for undersøkelser av undergrunnen, og særlig til en framgangsmåte for å bestemme posisjonen av en detektor plassert under havet, særlig på overflaten av havbunnen.

Det er kjent, særlig innen oljeutvinning, å produsere seismiske bilder fra en serie geofysiske målinger utført fra overflata av et undergrunns-område. I den seismiske teknikken involverer disse målingene å emittere en bølge inn i undergrunnen og måle et signal som inneholder refleksjoner av bølgen fra de geologiske strukturene som treffes. Disse strukturene er vanligvis overflatene som skiller ulike materialer eller forkastninger.

Seismiske bilder er representasjoner av undergrunnen i to eller tre dimensjoner, hvor den vertikale dimensjonen samsvarer enten med forplantningstiden eller med dybdene. De oppnås med teknikker kjent under begrepet "migrasjon" og benytter en modell av estimert hastighet som framskaffer et kart av hastigheten av den seismiske bølge-forplantningen i steinene som er i området som blir undersøkt. Denne hastighets-modellen blir benyttet for å estimere posisjonene av reflektorene i undergrunnen, basert på seismiske opptak. De seismiske bildene som blir produsert på denne måten har selvfølgelig noen forstyrrelser, så også de underliggende hastighetsmodellene, fordi disse bare er estimater utledet fra et nødvendig begrenset antall målinger.

I tilfellet for marine undergrunns-undersøkelser, blir seismiske bølge-detektorer vanligvis plassert på havbunnene på undergrunnen som skal utforskes. Seismiske bølger blir emittert fra havoverflata. Disse bølgene forplanter seg i vannet og kommer inn i undergrunnen. Detektorene plassert på havbunnen på overflata av undergrunnen vil både detektere en direkte seismisk bølge, men også bølgene som er reflektert av undergrunnen.

For å overvåke utviklingen av et oljereservoar i undergrunnen, er det mulig å oppnå et første seismisk bilde av undergrunnen ved et gitt tidspunkt, og deretter oppnå et andre seismisk bilde av den samme undergrunnen etter en gitt tid.

For å følge endringer i hydrokarbon-innholdet i et reservoar i produksjon, vil det være særlig nyttig å overvåke utviklingen av det seismiske bildet av undergrunnen, over tid.

For å kunne sammenligne to seismiske bilder av det samme undergrunnsområde, er det viktig å vite hvordan man skal posisjonere hver detektor på overflata av undergrunnen så nøyaktig som mulig.

Detektorene blir vanligvis plassert på bunnen av havet på en dybde på flere hunder meter ved bruk av en Remotely Operated Vehicle (ROV) styrt fra overflata. Drifts-restriksjonene ved å bruke slike kjøretøy kombinert med nøyaktigheten av de akustiske posisjonerings-systemene de har ombord, som krever lange stabiliserings- og kalibrerings-tider, fører imidlertid ofte til unøyaktig posisjonering av mottaker i forhold til den planlagte posisjoneringen.

Vanligvis er posisjonen av detektoren bare kjent med en presisjon på omtrent 10 meter.

I en sammenheng hvor sett av målinger blir samlet ved ulike tidspunkt, medfører dette en usikkerhet for posisjonen av detektoren, på 20 meter, hvilket betydelig reduserer repeterbarheten på målingene.

Det er mulig å bestemme posisjonen av en detektor ved triangulering. Tre seismiske bølger blir emittert fra tre punkt på overflata, og avstanden mellom detektoren og koordinatene for hvert emisjons-punkt blir beregnet, basert på vandringstiden for den seismiske bølgen.

Nøyaktigheten av slike framgangsmåter er basert på at man både kjenner batymetrien, og spredningshastigheten av den seismiske bølgen i vann. Denne spredningshastigheten kan variere vesentlig, særlig med endringer i vanntemperatur og salinitet. Videre er batymetri vanligvis målt ved å bruke akustiske midler som igjen er avhengig av hastigheten i vann og andre parametere. Nøyaktigheten av triangulerings-metoden vil derfor variere vesentlig fra ett sett målinger til et annet.

Det er derfor et behov for et middel for å plassere detektorer på bunnen av havet mer nøyaktig, basert verken på kunnskap om bølge-forplantningshastigheten i vann eller batymetri. Det er tilstrekkelig for denne framgangsmåten å bestemme posisjonen i et plan, fordi det er kjent at detektorene er plassert på overflaten av havbunnen.

Oppfinnelsen foreslår derfor en framgangsmåte for å bestemme posisjonen av en detektor plassert under havet, omfattende trinnene:

- emittere N bølger fra N emisjonspunkter,

- for hvert emisjons-punkt, registrere en forplantningstid for nevnte bølge mellom nevnte emisjons-punkt og detektoren, - bestemme P tidsintervall Ti hvor P>1 slik at det for hvert tidsintervall Ti, finnes blant de N emisjonspunktene, Mi emisjonspunkter, Mi>3 for l<i<P, som har forplantningstider innenfor nevnte tidsintervall, - bestemme for hvert tidsintervall Ti, en sirkel som passerer nærmest Mi punktene med en forplantningstid som ligger i nevnte tidsintervall, - bestemme posisjonen av detektoren som er på bunnen av havet, vertikalt innrettet på samme linje som barysentret av P sentrene på de tidligere nevnte sirklene.

Framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen tillater fortrinnsvis å bestemme posisjonen av detektorene fullstendig uavhengig av bølge-forplantningshastigheten i vann og batymetrien.

En framgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen kan i tillegg omfatte en eller flere av de følgende valgfrie trekkene, individuelt eller som enhver mulig kombinasjon: - framgangsmåten for å bestemme sirkelen som passerer tettest på Mi punktene er valgt blant de følgende framgangsmåtene:

den ordinære minste kvadraters metode,

den alminnelig kjente minste kvadraters metode, eller

den veide minste kvadraters metode; - posisjonen av detektoren er massesentret av P sentrene av de tidligere nevnte sirklene; - P tidsintervallene Ti blir bestemt slik at, i forhold til detektoren, er maksimal vinkelforskyvning mellom to påfølgende punkter Mi, hvis forplantings-tider skal ligge i det samme tidsintervallet, likt eller mindre enn 120°; og

- bølgen emittert fra hvert emisjons-punkt er en trykkbølge.

Oppfinnelsen er også relatert til en framgangsmåte for å bestemme posisjonen av et sett av detektorer plassert på havbunnen, hvor posisjonen av hver detektor blir bestemt med en framgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen, ved å bruke de samme emisjons-punktene.

Oppfinnelsen er også relatert til en framgangsmåte for å kartlegge marin undergrunn, omfattende trinnene:

- ta prøver av overflaten av undergrunnen som skal kartlegges ved K målepunkt,

- plassere en eller flere bølgedetektorer i nærheten av hvert målepunkt,

- bestemme posisjonen for hver detektor ved å bruke framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen, - registrere for hver detektor, bølgen som er emittert fra hvert emisjons-punkt og bølgene reflektert av undergrunnen.

Oppfinnelsen er også relatert til en framgangsmåte for å overvåke utviklingen av marin undergrunn over tid, hvor kartleggings-metoden i samsvar med oppfinnelsen blir gjentatt ved to eller flere tidspunkt og de oppnådde kartene blir sammenlignet.

Oppfinnelsen vil forstås bedre ved å lese den følgende beskrivelsen, gitt kun som et eksempel, og ved å vise til de vedlagte figurene hvor: - figur 1 viser de ulike trinnene i en framgangsmåte i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen,

- figur 2 viser prøvetakingen fra havoverflata med N emisjons-punkter, og

- figur 3 viser bestemmelse av sirkelen som passerer tettest opptil Mi punkter blant de N, idet forplantningstidene til Mi punktene ligger innenfor et definert tidsintervall.

For klarhet er ikke nødvendigvis de ulike elementene representert i figurene tegnet i skala.

In en utførelse kan framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen utføres som en del av en framgangsmåte for å kartlegge marin undergrunn.

I sammenheng med en framgangsmåte for å kartlegge marin undergrunn, blir det tatt prøver av undergrunnen ved K målepunkt.

Området som skal kartlegges kan, for eksempel, være vesentlig kvadratisk og ha dimensjoner på 5 km per side. Prøvetakingen av den marine undergrunnen kan omfatte å posisjonere målepunkter omtrent 200 meter fra hverandre.

En fagperson kan justere avstandene mellom målepunkt i samsvar med forhåndsdefinerte drifts-formål.

En seismisk bølge-detektor blir plassert ved hvert målepunkt. Hver detektor blir posisjonert ved bruk av en remotely operated vehicle (ROV). Som antydet ovenfor, i denne sammenhengen er det vanligvis vanskelig og kostbart å bestemme posisjonen for detektoren nøyaktig når den blir plassert ved bruk av en ROV.

For å øke påliteligheten og sikre repeterbarheten av målingene, er det viktig å kunne bestemme posisjonen av hver detektor plassert i nærheten av hvert målepunkt, så nøyaktig som mulig.

Som vist i figur 1, en framgangsmåte for å bestemme posisjonen av en detektor plassert under havet i samsvar med oppfinnelsen, kan omfatte:

- et trinn Sl for å ta prøver av vannoverflata ved N emisjonspunkter,

- et trin S2 for å emittere bølger fra hvert emisjonspunkt,

- et trinn S3 for å registrere forplantningstidene i samsvar med hvert emisjonspunkt,

- et trinn S4 for å bestemme tidsintervallene,

- et trinn S5 for å bestemme en sirkel, og

- et trinn S6 for å posisjonere detektoren.

Som vist i figur 2,blir i en utførelse prøvetakingen ved havoverflata gjort ved N emisjons-punkter. Ved hvert emisjonspunkt blir det emittert en bølge og forplantningstiden for bølgen mellom emisjonspunktet og detektoren hvis posisjon skal bestemmes, blir registrert.

I en utførelse trafikkerer et skip overflata av havet i nærheten av anordningene mens det regelmessig emitteres seismiske bølger. Koordinatene for hvert emisjonspunkt blir bestemt basert på de kjente koordinatene av skipet i detøyeblikket bølgene blir "skutt".

For hvert emisjonspunkt blir forplantningstiden for den seismiske bølgen mellom emisjonspunktet og hver detektor, hvis posisjon skal bestemmes nøyaktig, registrert.

I en utførelse i samsvar med oppfinnelsen, blir under trinn S4 for å bestemme tidsintervallene, P tidsintervall Ti bestemt, hvor P>1 slik at, for hvert tidsintervall Ti, finnes Mi emisjonspunkter, Mi>3 for l<i<P, blant de N emisjonspunktene, hvor forplantningstidene ligger i det samme tidsintervallet.

I en utførelse kan trinnet for å bestemme et tidsintervall Ti=[Ti,l, Ti,2] for en detektor gjøres ved å sette en første tid, for eksempel Ti,l, og bestemme den andre tiden Ti,2 av intervallet, slik at det finnes i det minste 3 emisjonspunkter hvor forplantningstidene er mellom Ti,l og Ti,2.

I en utførelse i samsvar med oppfinnelsen, blir tidsintervallet bestemt slik at det finnes i det minste 3 emisjonspunkter hvis forplantningstider er mellom Ti,l og Ti,2, og den maksimale vinkelforskyvningen mellom to påfølgende punkter i dette settet av punkter, og den antatte posisjonen av mottakeren er mindre enn eller lik med 120°.

Tidsintervallet Ti kan bestemmes slik at det finnes et antall emisjonspunkter hvis forplantningstider er mellom Tl og T2, antallet er større enn eller lik 3 og mindre enn eller lik 200, for eksempel mindre enn eller lik 100.

I en utførelse i samsvar med oppfinnelsen, under trinnet S5 for å bestemme en sirkel, blir sirkelen som passerer nærmest Mi punktene hvis forplantningstider ligger i tidsintervallet [Tl, T2] bestemt.

Denne sirkelen kan bestemmes med enhver framgangsmåte som er kjent for en fagperson.

For eksempel kan framgangsmåten for å bestemme sirkelen som passerer nærmest Mi punktene velges blant de følgende framgangsmåtene:

- den ordinære minste kvadraters metode,

- den alminnelig kjente minste kvadraters metode, eller

- den veide minste kvadraters metode.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til framgangsmåtene som er beskrevet. Enhver metode som er kjent for en fagperson kan benyttes for å bestemme sirkelen som ligger nærmest Mi punktene.

I oppfinnelsen kan den ordinære minste kvadraters metode omfatte vurdering av sirkelen som passerer Mi punktene til å være en som minimerer den kvadratiske summen av forskjellene mellom Mi punktene og sirkelen.

Prøvetakingen ved havoverflata ved emisjonspunktene kan være tilstrekkelig tett til å linearisere ligninger for å bestemme sirkelen som passerer tettest opptil Mi emisjonspunktene. Framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen er fortrinnsvis enkel å implementere.

I en utførelse i samsvar med oppfinnelsen, blir posisjonen for detektoren bestemt til å være på havbunnen, vertikalt stilt på linje med posisjonen i senter av sirkelen som passerer nærmest Mi emisjonspunktene hvis forplantningstider er mellom Ti,l og Ti,2.

I en utførelse i samsvar med oppfinnelsen, blir et antall tidsintervaller og sirkler bestemt. Posisjonen av detektoren blir bestemt som barysentret av sentrene av sirklene, for eksempel massesentret av sentrene av sirklene.

I oppfinnelsen skal "massesentret" forstås å bety barysentret av sentrene av sirklene bestemt ved å angi den samme vekten til hvert senter.

I en utførelse i samsvar med oppfinnelsen kan en fagperson velge å angi ulike vekter til senterne av sirklene, for eksempel som en funksjon av et antall punkter benyttet for å bestemme hver sirkel, eller som en funksjon av de gjenværende fra minimering av den kvadratiske summen for hver sirkel.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de beskrevne utførelsene, og skal tolkes på en ikke-begrensende måte for å inkludere enhver ekvivalent utførelse.

Claims (8)

1. Framgangsmåte for å bestemme posisjonen av en detektor plassert under havet, omfattende trinnene - emittere N bølger fra N emisjonspunkter, - registrere en forplantningstid for bølgen mellom emisjonspunktet og detektoren for hvert emisjonspunkt, - bestemme P tidsintervaller Ti hvor P>1 slik at det for hvert tidsintervall Ti, finnes, blant de N emisjonspunktene, Mi emisjonspunkter, Mi>3 for l<i<P, med forplantningstider i nevnte tidsintervall, - bestemme for hvert tidsintervall Ti, en sirkel som passerer nærmest opptil de Mi punktene hvor forplantningstiden ligger i nevnte tidsintervall, - bestemme posisjonen av detektoren som om den er på bunnen av havet, vertikalt stilt på linje med barysentret av P sentrene i de tidligere bestemte sirklene.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat framgangsmåten for å bestemme sirkelen som passerer tettest opptil de Mi punktene er valgt blant de følgende metodene: - den ordinære minste kvadraters metode, - den alminnelig kjente minste kvadraters metode, eller - den veide minste kvadraters metode.

3. Framgangsmåte i samsvar med et av kravene 1 til 2,karakterisert vedat posisjonen av detektoren blir bestemt som om den er på bunnen av havet, vertikalt stilt på linje med massesentret av de P sentrene av de tidligere bestemte sirklene.

4. Framgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat de P tidsintervallene Ti er bestemt slik at, relativt til detektoren, er maksimal vinkelforskyvning mellom to påfølgende punkter Mi hvis forplantningstider ligger i nevnte tidsintervall, mindre enn eller lik med 120°.

5. Framgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat bølgen emittert fra hvert emisjonspunkt er en trykkbølge.

6. Framgangsmåte for å bestemme posisjonene av et sett detektorer plassert under havet,karakterisert vedat posisjonen av hver detektor blir bestemt ved bruk av en framgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, ved bruk av de samme emisjonspunktene.

7. Framgangsmåte for å kartlegge marin undergrunn, omfattende trinnene: - ta prøver fra undergrunnen som skal kartlegges ved K målepunkt, - plassere en bølge-detektor i nærheten av hvert målepunkt, - bestemme posisjonen av hver detektor ved bruk av en framgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, - bestemme for hver detektor, bølgen som er emittert fra hvert emisjonspunkt og bølgende reflektert av undergrunnen.

8. Framgangsmåte for å overvåke utvikling over tid av en marin undergrunn,karakterisert vedat kartleggings-metoden i samsvar med krav 7 blir gjentatt to eller flere ganger, og at de oppnådde kartene blir sammenlignet.