NO20140325A1

NO20140325A1 - Acoustic source system for permanent monitoring of a underground reservoir

Info

Publication number: NO20140325A1
Application number: NO20140325A
Authority: NO
Inventors: Magne Oldervoll; Leon Løvheim; Helge Brandsaeter
Original assignee: Octio As
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-14
Also published as: NO337220B1; WO2015137821A1

Description

BAKGRUNN BACKGROUND

Oppfinnelsens område Field of the invention

[0001] Den foreliggende oppfinnelsen angår generelt feltet seismiske undersøkelser, og spesielt et akustisk kildesystem for permanent reservoarovervåking. [0001] The present invention generally relates to the field of seismic surveys, and in particular to an acoustic source system for permanent reservoir monitoring.

Kjent os beslektet teknikk Known to us related technique

[0002] I produksjonsfasen av et olje eller gassfelt er det ønskelig å overvåke formasjonen på produksjonsfeltet, dvs formasjonen som inneholder og omgir reservoaret som inneholder hydrokarbonene. For dette formålet kan et permanent array av seismiske mottakere utplasseres på en fast overflate ved reservoaret. Den foreliggende oppfinnelsen er nyttig i anvendelser på land og offshore. Begrepet "fast overflate", slik det brukes her, kan altså betraktes som grensesnittet mellom jordskorpen og luft eller et vannvolum. [0002] In the production phase of an oil or gas field, it is desirable to monitor the formation on the production field, ie the formation that contains and surrounds the reservoir that contains the hydrocarbons. For this purpose, a permanent array of seismic receivers can be deployed on a fixed surface at the reservoir. The present invention is useful in onshore and offshore applications. The term "solid surface", as used here, can therefore be considered the interface between the earth's crust and air or a volume of water.

[0003] For enkelhets skyld beskrives oppfinnelsen ved hjelp av et eksempel som omfatter et offshorereservoar og et sjøgående kildefartøy. Det forstås uten videre at "kildefartøy" kan erstattes med "helikopter" eller "lastebil" i landbaserte anvendelser. Der det passer, skilles det mellom anvendelser på land og offshore. [0003] For the sake of simplicity, the invention is described using an example that includes an offshore reservoir and a seagoing source vessel. It is readily understood that "source vessel" may be substituted for "helicopter" or "truck" in land-based applications. Where appropriate, a distinction is made between onshore and offshore applications.

[0004] I det marine eksempelet, omfatter de seismiske sensorene typisk hydrofoner for å registrere primær- eller trykkbølger (P-bølger) og 3C-geofoner eller akselerometre i stand til å registrere sekundær- eller skjærbølger (S-bølger) i tre dimensjoner. I dag kan en typisk kommersielt tilgjengelig sensor ha følsomhet på omkring 40 ng, dvs i størrelsesorden 10"<8>m/s<2>. Det antas at et permanent registreringsarray er utplassert over formasjonen som skal overvåkes, at nodene tilføres elektrisk effekt gjennom en kabel og at de avgir sine registrerte data til overflaten gjennom en kommunikasjonslinje. Effektforsyningen er dimensjonert til å mate sensorene, og kommunikasjonen benytter fortrinnsvis standard protokoller som kan ivareta et stort antall adresserbare noder ved å bruke rimelige standardkomponenter, for eksempel ethernett over kobberkabel. Effektforsyningen og kommunikasjonslinjene er tilveiebrakt i en havbunnskabel (OBC - ocean bottom cable) som forbinder sensorene i arrayet utplassert på sjøbunnen. Seismiske mottakere og arrayer, effektforsyninger og egnede alternativer for kommunikasjon er allment kjent på området, og drøftes derfor ikke nærmere her. [0004] In the marine example, the seismic sensors typically comprise hydrophones to record primary or pressure waves (P-waves) and 3C geophones or accelerometers capable of recording secondary or shear waves (S-waves) in three dimensions. Today, a typical commercially available sensor can have a sensitivity of around 40 ng, i.e. in the order of 10"<8>m/s<2>. It is assumed that a permanent recording array is deployed over the formation to be monitored, that the nodes are supplied with electrical power through a cable and that they transmit their recorded data to the surface through a communication line. The power supply is sized to feed the sensors, and the communication preferably uses standard protocols that can handle a large number of addressable nodes using inexpensive standard components, for example ethernet over copper cable. and the communication lines are provided in an ocean bottom cable (OBC - ocean bottom cable) which connects the sensors in the array deployed on the seabed. Seismic receivers and arrays, power supplies and suitable options for communication are widely known in the area, and are therefore not discussed further here.

[0005] Den foreliggende oppfinnelsen angår seismikk med en styrt akustisk kilde, dvs anvendelser hvor den akustiske kilden er en kunstig seismisk kilde i stand til å frembringe akustisk energi med nok effekt til å trenge inn til en forhåndsbestemt dybde i en undergrunnformasjon og frembringe detekterbare ekko i form av P-bølger og S-bølger. [0005] The present invention relates to seismics with a controlled acoustic source, i.e. applications where the acoustic source is an artificial seismic source capable of producing acoustic energy with enough power to penetrate to a predetermined depth in a subsurface formation and produce detectable echoes in the form of P waves and S waves.

[0006] I dagens offshoreapplikasj oner kan det benyttes et spesialisert kildefartøy. Kildefartøy et tauer et array av luftkanoner som avfyres gjentatte ganger for å frembringe en rekke grafer (traces) som registreres av det permanente mottakerarrayet. Kostnadene ved å leie et kildefartøy utgjør imidlertid en betydelig del av overvåkingskostnadene, og begrenser derfor hvor ofte en overvåkingsundersøkelse kan utføres. Videre kan et kildefartøy være utilgjengelig for leie ved et gitt tidspunkt, for eksempel ved begynnelsen av en injeksjons-prosedyre som er kjent å forårsake forskyvninger i formasjonen som skal overvåkes. [0006] In today's offshore applications, a specialized source vessel can be used. A source vessel tows an array of air guns which are fired repeatedly to produce a series of graphs (traces) which are recorded by the permanent receiver array. However, the costs of hiring a source vessel form a significant part of the monitoring costs, and therefore limit how often a monitoring survey can be carried out. Furthermore, a source vessel may be unavailable for hire at a given time, for example at the start of an injection procedure which is known to cause displacements in the formation to be monitored.

[0007] Et annet problem med et kildefartøy er forbundet med eksakt posisjonering. For å overvåke endringer i reservoaret over tid, kreves såkalte 4D-undersøkelser. Som vel kjent på området, bør skudd i en undersøkelse tatt en tid, f eks en uke eller mer, etter en tidligere undersøkelse avfyres ved lokasjoner så nær som mulig skuddlokasjonene i den tidligere under-søkelsen. Å manøvrere et stort, tauet kildearray til den eksakte posisjonen og orienteringen som i en tidligere undersøkelse er tidkrevende og/eller unøyaktig. [0007] Another problem with a source vessel is associated with exact positioning. To monitor changes in the reservoir over time, so-called 4D surveys are required. As is well known in the field, shots in a survey taken some time, for example a week or more, after a previous survey should be fired at locations as close as possible to the shot locations in the previous survey. Maneuvering a large towed source array to the exact position and orientation as in a previous survey is time-consuming and/or imprecise.

[0008] Videre har et kildefartøy uønskede virkninger på driften og på miljøet. Driftsmessig forstyrrer kildefartøyet og dets tauede utstyr andre marine aktiviteter. For eksempel er det vanligvis forbudt å taue og avfyre en akustisk kilde i en sikkerhetssone omkring installasjoner på et felt for å unngå skader på installasjonen. Undersøkelsen må også avbrytes når det er fiskefartøy i området. Miljømessig forstyrrer den kraftige akustiske energien som beveger seg fra overflaten til sjøbunnen ved hvert skudd marint liv. For eksempel må undersøkelsen stoppes når det er marine pattedyr i nærheten, og den akustisk energien som frigjøres ved en gassfylt svømmeblære kan drepe en fisk. Mens avliving av en betydelig prosentandel fisk i et relativt lite område neppe påvirker den samlede populasjonen av migrerende fisk, kan den sette en stedbundet bestand tilbake i flere år. I tillegg til de rent driftsmessige og miljømessige effektene, påløper altså ytterligere kostnader grunnet avbrutte undersøkelser og potensiell skade på fiskerier. [0008] Furthermore, a source vessel has undesirable effects on operations and on the environment. Operationally, the source vessel and its towed equipment interfere with other marine activities. For example, it is usually forbidden to tow and fire an acoustic source in a safety zone around installations in a field to avoid damage to the installation. The survey must also be interrupted when there are fishing vessels in the area. Environmentally, the powerful acoustic energy that travels from the surface to the seabed with each shot disrupts marine life. For example, the survey must be stopped when there are marine mammals nearby, and the acoustic energy released by a gas-filled swim bladder can kill a fish. While killing a significant percentage of fish in a relatively small area is unlikely to affect the overall population of migratory fish, it can set back a site-bound population for several years. In addition to the purely operational and environmental effects, further costs are incurred due to interrupted surveys and potential damage to fisheries.

[0009] For å forstå den foreliggende oppfinnelsen bedre, følger en kort beskrivelse av noen kjente seismiske kilder. [0009] To better understand the present invention, a brief description of some known seismic sources follows.

[0010] Det er vanlig å dele seismiske kilder i impuls- og vibrasjonskilder. I en impulskilde blir all akustisk energi frigjort på en gang. Eksempler omfatter eksplosiver, dunkere [0010] It is common to divide seismic sources into impulse and vibration sources. In an impulse source, all acoustic energy is released at once. Examples include explosives, canisters

(thumpers) og luftkanoner. I dag er eksplosiver lite brukt på grunn av sin negative innvirkning på miljøet og problemer tilknyttet lagring av eksplosiver på et fartøy til sjøs. (thumpers) and air cannons. Today, explosives are rarely used because of their negative impact on the environment and problems associated with storing explosives on a vessel at sea.

[0011] En dunker brukes vanligvis i landbasert seismikk, og virker ved å slippe en masse på en baseplate. En typisk impuls oppnås ved å slippe for eksempel 5 000 kg 2-3 m, og har dermed en energi omkring 5 000 kg x 10 m/s<2>x (2 til 3) m = 100 til 150 kJ. Denne energien er større enn den som kreves for å oppnå brukbare resultater med dagens sensorer, og kan skade utstyr eller også formasjonen, hvis den gjentas over tid. Impulskilder av denne typen er altså ikke egnet i den foreliggende anvendelsen. [0011] A dunker is usually used in land-based seismic, and works by dropping a mass onto a base plate. A typical impulse is achieved by dropping, for example, 5,000 kg 2-3 m, and thus has an energy of around 5,000 kg x 10 m/s<2>x (2 to 3) m = 100 to 150 kJ. This energy is greater than that required to obtain usable results with today's sensors, and can damage equipment or even the formation, if repeated over time. Pulse sources of this type are therefore not suitable in the present application.

[0012] Et array av luftkanoner blir typisk tauet bak et spesialutstyrt kildefartøy, slik som kildefartøy et nevnt ovenfor. Luftkanonene lades med trykkluft fra kildefartøy et for å gi gjentatte skudd i samsvar med et forhåndsbestemt skuddmønster. Utgangssignalet fra et slikt array formes til en ønsket signatur. Mer spesifikt taues arrayet ved en forhåndsbestemt dybde D under havflaten og de enkelte luftkanonene avfyres i en sekvens slik at uønskede boblepulser interfererer destruktivt og arrayet som helhet frembringer den ønskede kildesignaturen. For dette beregnes bobleperioden ved å bruke Rayleigh-Willis-ligningen, som sier at bobleperioden T =k Q<1/3>/p<5/6>, hvor k er en konstant som avhenger av enhetene som brukes, Q er tilført energi og p er omgivelsestrykket i fluidet som boblen utvider seg i. Trykket uttrykkes ofte som vanndybde, f eks (D+10) hvor D er vanndybden i meter og 10 meter vanndybde tilsvarer 1 atmosfære. [0012] An array of air guns is typically towed behind a specially equipped source vessel, such as the source vessel mentioned above. The air cannons are charged with compressed air from a source vessel to provide repeated shots in accordance with a predetermined shot pattern. The output signal from such an array is shaped into a desired signature. More specifically, the array is towed at a predetermined depth D below the sea surface and the individual air cannons are fired in a sequence so that unwanted bubble pulses interfere destructively and the array as a whole produces the desired source signature. For this, the bubble period is calculated using the Rayleigh-Willis equation, which states that the bubble period T =k Q<1/3>/p<5/6>, where k is a constant that depends on the units used, Q is the supplied energy and p is the ambient pressure in the fluid in which the bubble expands. The pressure is often expressed as water depth, for example (D+10) where D is the water depth in meters and 10 meters of water depth corresponds to 1 atmosphere.

[0013] Driftsmessige og miljømessige virkninger av luftkanonarrayer er kort beskrevet ovenfor, og bør tas hensyn til. Videre er det upraktisk å frembringe den påkrevde effekten Q som trykksatt gass ved havbunnen, for eksempel da det ville kreve lange og kostbare rør. Det bemerkes imidlertid at individuelt adresserte kilder er nyttige for å frembringe en forhåndsbestemt kildesignatur. [0013] Operational and environmental effects of air gun arrays are briefly described above, and should be taken into account. Furthermore, it is impractical to produce the required power Q as pressurized gas at the seabed, for example as it would require long and expensive pipes. However, it is noted that individually addressed sources are useful for producing a predetermined source signature.

[0014] Vibrerende kilder er også kjent som "vibroseiskilder" etter den opprinnelige oppfinnelsen patentert av Continental Oil Company (Conoco) i 1950-årene. En vibrerende kilde fordeler den akustiske energien over tid, nærmere bestemt i løpet av "sveip" ("sweeps") over et forhåndsbestemt frekvensområde. Lineære, ikke-lineære og randomiserte sveip, spesielt randomiserte sveip utviklet for et array av mottakere, er velkjent på området. De detekterte signalene korreleres for å frembringe ekvivalenten av en impuls. Korrelasjonen forbedrer også signal/støy-forholdet (SNR). [0014] Vibrating springs are also known as "vibro ice springs" after the original invention patented by the Continental Oil Company (Conoco) in the 1950s. A vibrating source distributes the acoustic energy over time, specifically during "sweeps" over a predetermined frequency range. Linear, non-linear and randomized sweeps, particularly randomized sweeps designed for an array of receivers, are well known in the art. The detected signals are correlated to produce the equivalent of an impulse. The correlation also improves the signal-to-noise ratio (SNR).

[0015] Tradisjonelle vibrerende kilder drives typisk av hydraulikk, selv om elektromekaniske ekvivalenter også er godt kjent. Noen vibrerende kilder påfører kraften vinkelrett på bakken for å frembringe P-bølger, og noen omfatter en baseplate med elementer innført i bakken og vibrerer parallelt med bakken for å frembringe S-bølger. US 4,143,736 gir et eksempel på en hydraulisk S-bølgekilde, og US 3,313,370 (fra 1964) gir et eksempel på en elektromekanisk S-bølgekilde. [0015] Traditional vibrating sources are typically driven by hydraulics, although electromechanical equivalents are also well known. Some vibrating sources apply the force perpendicular to the ground to produce P-waves, and some comprise a base plate with elements inserted into the ground and vibrate parallel to the ground to produce S-waves. US 4,143,736 gives an example of a hydraulic S-wave source, and US 3,313,370 (from 1964) gives an example of an electromechanical S-wave source.

[0016] US patentsøknad nr 2010232260 gir en utfyllende gjennomgang av kjent teknikk, og beskriver en elektromekanisk seismisk kilde i stand til å frembringe P-bølger med en rappor-tert bakkekraft på omkring 300kN i et frekvensområde fra 4 Hz til minst 125 Hz. Denne elektromekaniske kilden kan for eksempel erstatte en hydraulisk drevet seismisk kilde på en kommersielt tilgjengelig, spesialbygget lastebil som er vanlig brukt i landbasert seismikk. Det antas imidlertid at det er praktisk mulig å tilpasse en slik kilde for undervannsanvendelser. [0016] US patent application no. 2010232260 provides a complementary review of prior art, and describes an electromechanical seismic source capable of producing P-waves with a reported ground force of around 300kN in a frequency range from 4 Hz to at least 125 Hz. This electromechanical source can, for example, replace a hydraulically driven seismic source on a commercially available, purpose-built truck commonly used in land-based seismic. However, it is believed to be practicable to adapt such a source for underwater applications.

[0017] Andre seismiske kilder kjent på området omfatter spesielt plasmalydkilder, også vanlig kjent som "sparkere", hvor elektrisk effekt samles opp i et batteri av kondensatorer, og den oppsamlede elektriske ladningen plutselig frigjøres mellom to elektroder plassert nær hverandre. Lysbuen (koronaen) danner en plasma- og dampboble som utvides raskt og frembringer en første sjokkbølge. Når bobletrykket faller under trykket i omgivelsene, kollapser boblen og frembringer en andre sjokkbølge. Igjen følger bobleperioden T av Rayleigh-Willis-ligningen, og avhenger altså av den tilførte energien Q og trykket p i væsken som inneholder sparkerelektrodene. [0017] Other seismic sources known in the area include in particular plasma sound sources, also commonly known as "kickers", where electrical power is collected in a battery of capacitors, and the collected electrical charge is suddenly released between two electrodes placed close to each other. The arc (corona) forms a plasma and vapor bubble which expands rapidly and produces an initial shock wave. When the bubble pressure drops below the ambient pressure, the bubble collapses and produces a second shock wave. Again, the bubble period T follows from the Rayleigh-Willis equation, and thus depends on the supplied energy Q and the pressure p in the liquid containing the kicker electrodes.

[0018] US patentsøknad med publiseringsnummer 2009/0154290 (Radtke m fl) beskriver en vibrerende seismisk kilde som avfyrer minst to impulskilder atskilt av et tidsintervall som er valgt for å frembringe et akustisk maksimalsignal ved en valgt frekvens, og spesielt ved lave frekvenser. En sparker kan benyttes som impulskilde, og denne utførelsesformen kan forbedres ytterligere ved å frembringe en reflektor slik at det reflekterte signalet fra ekspansjonsbølgen ankommer et mål samtidig som bølgen fra boblekontraksjonen. [0018] US patent application with publication number 2009/0154290 (Radtke et al) describes a vibrating seismic source that fires at least two pulse sources separated by a time interval selected to produce a maximum acoustic signal at a selected frequency, and especially at low frequencies. A kicker can be used as an impulse source, and this embodiment can be further improved by producing a reflector so that the reflected signal from the expansion wave arrives at a target at the same time as the wave from the bubble contraction.

[0019] Som i eksempelet med luftkanoner ovenfor, utnytter innretningen interferens for å frembringe en ønsket signatur, og bruker Rayleigh-Willis-ligningen til å beregne bobleperioden. Dermed kan den tilførte energien Q og trykket p i fluidet som inneholder sparkerelektrodene brukes til å styre utgangsfrekvensen. Dermed kan kilden beskrevet i '290-søknaden styres for å gi en hvilken som helst frekvens i området brukt i vibroseis-sveip, og et 2 Hz signal rapporteres å gi detekterbare signaler omkring 1,5 km (4 600 fot) fra kilden med en tilført energi i størrelsesorden 100 J. [0019] As in the air cannon example above, the device utilizes interference to produce a desired signature, and uses the Rayleigh-Willis equation to calculate the bubble period. Thus, the supplied energy Q and the pressure p in the fluid containing the kicker electrodes can be used to control the output frequency. Thus, the source described in the '290 application can be controlled to produce any frequency in the range used in vibroseis sweeps, and a 2 Hz signal is reported to produce detectable signals about 1.5 km (4,600 ft) from the source with a added energy in the order of 100 J.

[0020] Internasj onal patentsøknad WO 20110497202A2 (Radtke m fl) beskriver en beholder for en sparker ifølge '290-søknaden ovenfor, og drøfter flere parametre for å frembringe en rettet enhet. Generelt nyttige resultater er blant annet at rustfrie stålvegger i stand til å motstå trykk på sjøbunnen (f eks omkring 6 mm) er praktisk talt transparente for akustiske bølger i frekvensområdet til et randomisert vibroseis-sveip, og at uønsket lekkasje av akustisk energi kan forhindres av en gasslomme i beholderen. I tillegg kan beholderen inneholde akustiske reflektorer for å forbedre utgangssignalet som kort beskrevet ovenfor. Dermed kan trykket inne i beholderen og/eller energien som tilføres sparkerne (i størrelsesorden noen få hundre joule) styres for å frembringe et rettet akustisk utgangssignal med en styrbar frekvens egnet for et randomisert vibroseis-sveip. [0020] International patent application WO 20110497202A2 (Radtke et al) describes a container for a kicker according to the '290 application above, and discusses several parameters for producing a directed device. Generally useful results include that stainless steel walls capable of withstanding pressure on the seabed (e.g. around 6 mm) are practically transparent to acoustic waves in the frequency range of a randomized vibroseis sweep, and that unwanted leakage of acoustic energy can be prevented by a gas pocket in the container. In addition, the container may contain acoustic reflectors to improve the output signal as briefly described above. Thus, the pressure inside the container and/or the energy supplied to the kickers (on the order of a few hundred joules) can be controlled to produce a directed acoustic output signal with a controllable frequency suitable for a randomized vibroseis sweep.

[0021] Pneumatisk eller hydraulisk drevne kilder kan ofte gi uønsket støy og andre problemer i kildesignalet, hovedsakelig på grunn av sine relativt lange responstider. Videre vil utstyr så som pumper og rør for å pumpe gass eller væske til havbunnen selv være kostbart, tungt og plasskrevende. Ettersom disse problemene fort blir uhåndterlige med økende utplasseringsdybde, antas at den akustiske kilden bør ha elektrisk effektforsyning. [0021] Pneumatically or hydraulically driven sources can often cause unwanted noise and other problems in the source signal, mainly due to their relatively long response times. Furthermore, equipment such as pumps and pipes to pump gas or liquid to the seabed itself will be expensive, heavy and space-consuming. As these problems quickly become unmanageable with increasing deployment depth, it is assumed that the acoustic source should have an electrical power supply.

[0022] Videre bør en seismisk kilde for langtidsutplassering på et produksjonsfelt fortrinnsvis være av en vibrerende type dels for å begrense effektbehovet (dvs energien per skudd) og dels for å unngå skade på installasjoner i nærheten og for å redusere fotavtrykket på miljøet. En slik seismisk kilde bør fortrinnsvis også være retningsbestemt av tilsvarende grunner. [0022] Furthermore, a seismic source for long-term deployment on a production field should preferably be of a vibrating type partly to limit the power requirement (ie the energy per shot) and partly to avoid damage to nearby installations and to reduce the footprint on the environment. Such a seismic source should preferably also be directional for similar reasons.

[0023] Et første formål med den foreliggende oppfinnelsen er dermed å frembringe en forbedret vibrerende akustisk kilde for utplassering på en sjøbunn. Et andre formål er å frembringe en slik akustisk kilde med lavere tilvirkings- og driftskostnader enn tidligere kjent på området. [0023] A first object of the present invention is thus to produce an improved vibrating acoustic source for deployment on a seabed. A second purpose is to produce such an acoustic source with lower manufacturing and operating costs than previously known in the area.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

[0024] Formålene ovenfor oppnås med en akustisk kilde ifølge krav 1. [0024] The above objectives are achieved with an acoustic source according to claim 1.

[0025] Nærmere bestemt angår oppfinnelsen et akustisk kildesystem for permanent overvåking av et reservoar, omfattende en akustisk kilde tilpasset langtidsutplassering på en fast overflate ved reservoaret; en felles effektkilde til å tilføre elektrisk effekt til den akustiske kilden og et sensorarray som overvåker reservoaret, og et felles kommunikasjonssystem for den akustiske kilden og sensorarrayet, hvor den akustiske kilden er individuelt adresserbar gjennom det felles kommunikasjonssystemet. [0025] More specifically, the invention concerns an acoustic source system for permanent monitoring of a reservoir, comprising an acoustic source adapted for long-term deployment on a fixed surface at the reservoir; a common power source for supplying electrical power to the acoustic source and a sensor array monitoring the reservoir, and a common communication system for the acoustic source and the sensor array, wherein the acoustic source is individually addressable through the common communication system.

[0026] Den akustiske kilden er tilpasset langtidsutplassering på en fast overflate ved reservoaret som overvåkes, dvs tørt land eller en sjøbunn over reservoaret. Da kildene forblir på plass, er det ikke behov for å ta hensyn til potensielt forskjellige kildeposisjoner i forskjellige undersøkelser. Oppfinnelsen sikrer altså at forskjeller som observeres fra undersøkelse til undersøkelse skyldes geologi, ikke endringer i datainnhentingen. Videre er det ikke behov for et kildefartøy (eller et helikopter eller en vibroseisbil i landbaserte anvendelser), slik at undersøkelser kan utføres hyppigere. Hyppige undersøkelser betyr forbedret overvåking, dvs bedre oversikt over endringer i undergrunnen. Videre lettes miljø-problemene, slik som hensyn til sjøpattedyr og fisk i det foreliggende eksempelet. Som godt kjent på fagfeltet, kan permanente akustiske kilder utplasseres i et mønster som bruker romlig filtrering til å redusere støy og dermed forbedre signal/støy-forholdet (SNR). Reduserte leie-kostnader, forbedret overvåking, redusert innvirkning på miljøet og forbedret romlig filtrering er hver for seg forbedringer, og kan også redusere driftskostnadene ytterligere, f eks fordi en undersøkelse kan utføres uten hensyn til sjøpattedyr, fisk og fiskeri. Disse og andre fordeler beskrives mer fullstendig i det følgende. [0026] The acoustic source is adapted for long-term deployment on a fixed surface at the reservoir being monitored, i.e. dry land or a seabed above the reservoir. As the sources remain in place, there is no need to consider potentially different source positions in different surveys. The invention thus ensures that differences observed from survey to survey are due to geology, not changes in the data collection. Furthermore, there is no need for a source vessel (or a helicopter or a vibrose vehicle in land-based applications), so surveys can be conducted more frequently. Frequent surveys mean improved monitoring, i.e. a better overview of changes in the underground. Furthermore, the environmental problems are eased, such as regard for marine mammals and fish in the present example. As is well known in the art, permanent acoustic sources can be deployed in a pattern that uses spatial filtering to reduce noise and thus improve the signal to noise ratio (SNR). Reduced rental costs, improved monitoring, reduced impact on the environment and improved spatial filtering are improvements in their own right, and can also reduce operating costs further, for example because a survey can be carried out without regard to marine mammals, fish and fisheries. These and other benefits are described more fully below.

[0027] "Langtids-" skal betraktes som den lengst praktisk mulige tiden den akustiske kilden kan forbli utplassert før den må vedlikeholdes eller erstattes. Det vil si at den akustiske kilden fra et driftsperspektiv kan betraktes som en permanent installasjon. Videre omfatter uttrykket "tilpasset langtidsutplassering" akustiske kilder som ennå ikke er utplassert og kilder som er hentet inn etter utplassering. Når den akustiske kilden er utplassert på den faste overflaten, kan en undersøkelse startes etter behov på et hvilket som helst tidspunkt gitt av hendelser i produksjonen, for eksempel start eller stopp i en injeksjonsprosess, før driftsstart av en ny produksjonsbrønn, uventede trykkhendelser osv. Reposisjonering av akustiske kilder i en 4D-undersøkelse er heller ikke noe problem med permanent utplasserte akustiske kilder. Dette forbedrer overvåkingen av reservoaret som beskrevet ovenfor. [0027] "Long-term" shall be considered the longest practicable time the acoustic source can remain deployed before requiring maintenance or replacement. That is to say, from an operational perspective, the acoustic source can be considered a permanent installation. Furthermore, the term "adapted long-term deployment" includes acoustic sources that have not yet been deployed and sources that have been brought in after deployment. Once the acoustic source is deployed on the solid surface, a survey can be initiated as needed at any time given by events in production, such as the start or stop of an injection process, before the start-up of a new production well, unexpected pressure events, etc. Repositioning of acoustic sources in a 4D survey is also no problem with permanently deployed acoustic sources. This improves the monitoring of the reservoir as described above.

[0028] Videre er begrepene "reservoar" og "formasjon", slik de brukes i det følgende, ikke begrenset til hele formasjonen, men kan begrenses til mindre områder av interesse. For eksempel er det kjent på fagfeltet at injeksjon av et fluid i et reservoar for å stimulere produksjonen ofte medfører forskyvninger i formasjonen. Følgelig kan det være ønskelig å overvåke en enkelt injeksjonsbrønn tettere enn andre deler av produksjonsfeltet i en kortere eller lenger periode. [0028] Furthermore, the terms "reservoir" and "formation", as used in the following, are not limited to the entire formation, but may be limited to smaller areas of interest. For example, it is known in the field that injecting a fluid into a reservoir to stimulate production often causes displacements in the formation. Consequently, it may be desirable to monitor a single injection well more closely than other parts of the production field for a shorter or longer period.

[0029] Et nøkkeltrekk ved oppfinnelsen er at tiden spiller liten rolle, slik at den akustiske kilden kan lades ved å bruke lav effekt, og slik at den akustiske energien kan fordeles over tid i stedet for i en mer energirik puls. [0029] A key feature of the invention is that time plays little role, so that the acoustic source can be charged by using low power, and so that the acoustic energy can be distributed over time instead of in a more energetic pulse.

[0030] Generelt foretrekkes elektrisk energi tilført med lav effekt fordi den trenger kabler med mindre tverrsnitt og mindre elektrisk isolasjon enn en overføringslinje konstruert for overføring av høyere effekt. Spesielt foretrekkes elektrisitet med lav effekt tilført gjennom infrastrukturen som er frembrakt for sensorarrayet, f eks for å bruke så mye som mulig av eksisterende effektkilder, kabling osv. I noen tilfeller er det meste eller alt av nødvendige effektforsyninger og effektoverføringer allerede installert med sensorarrayet, slik at det kreves liten eller ingen oppgradering av infrastrukturen. [0030] In general, electrical energy supplied at low power is preferred because it needs cables of smaller cross-section and less electrical insulation than a transmission line designed for the transmission of higher power. In particular, low-power electricity supplied through the infrastructure provided for the sensor array is preferred, e.g. to use as much as possible of existing power sources, cabling, etc. In some cases, most or all of the necessary power supplies and power transfers are already installed with the sensor array, such that little or no upgrading of the infrastructure is required.

[0031] Tilsvarende kan det eksisterende kommunikasjonssystemet utvides med adressene til de akustiske kildene, og brukes til å styre en hvilken som helst akustisk kilde, inkludert å [0031] Similarly, the existing communication system can be extended with the addresses of the acoustic sources, and used to control any acoustic source, including

utløse et skudd. Skudd med relativt liten akustisk energi kan kombineres eller korreleres med kjente teknikker for å frembringe verdifulle utdata. I tillegg til sparte investeringskostnader til infrastruktur, letter et felles kommunikasjonssystem for kildene og mottakerne driften av hele systemet, og kan dermed forbedre systemets pålitelighet og sikkerhet. fire a shot. Shots with relatively little acoustic energy can be combined or correlated with known techniques to produce valuable output. In addition to saved investment costs for infrastructure, a common communication system for the sources and receivers facilitates the operation of the entire system, and can thus improve the system's reliability and security.

[0032] De akustiske kildene kan derved lades ved å bruke et felles effektsystem som også forsyner sensorarrayet enten samtidig eller til forskjellige tider. Tilsvarende kan et felles kommunikasjonssystem brukes til å avfyre en skuddsekvens og til å overføre seismiske data på et senere tidspunkt. [0032] The acoustic sources can thereby be charged by using a common power system which also supplies the sensor array either simultaneously or at different times. Similarly, a common communication system can be used to fire a shot sequence and to transmit seismic data at a later time.

[0033] Det er rikelig tid til lading, så de akustiske kildene kan mates med lav effekt og samle opp energien inntil den oppsamlede energien er tilstrekkelig til et skudd. Skudd fra flere akustiske kilder og detekterte seismiske signaler kan styres ved å bruke én enkelt styreenhet og det felles kommunikasjonssystemet slik at driften forenkles ytterligere. [0033] There is ample time for charging, so the acoustic sources can be fed at low power and accumulate the energy until the accumulated energy is sufficient for a shot. Shots from multiple acoustic sources and detected seismic signals can be controlled using a single control unit and the common communication system so that operation is further simplified.

[0034] I en foretrukket utførelsesform frembringes et array av individuelt adresserbare akustiske kilder. Dermed kan enhver ønskelig akustisk signatur implementeres. [0034] In a preferred embodiment, an array of individually addressable acoustic sources is produced. Thus, any desired acoustic signature can be implemented.

[0035] Den akustiske kilden kan være en impulskilde. Signalet fra flere individuelle akustiske kilder kan adderes med positiv interferens og frembringe et kombinert, energirikt utgangssignal. [0035] The acoustic source can be an impulse source. The signal from several individual acoustic sources can be added with positive interference and produce a combined, energy-rich output signal.

[0036] Alternativt kan den akustiske kilden være en vibrasjonskilde som fordeler den akustiske energien over tid. Signalene som oppnås kan korreleres som kort beskrevet i innledningen. [0036] Alternatively, the acoustic source can be a vibration source which distributes the acoustic energy over time. The signals obtained can be correlated as briefly described in the introduction.

[0037] I begge tilfeller reduserer et array av akustiske kilder som fordeler den utsendte akustiske energien over tid risikoen for skade på utstyr i nærheten og/eller behovet for skjerming, utkobling ved skudd eller andre beskyttelsestiltak. Kanskje enda viktigere er det mindre miljømessig innvirkning, f eks på marint liv ettersom de energirike skuddene som går gjennom vannet fra en luftkanon erstattes med akustisk energi fra et kildearray på sjøbunnen, og videre ettersom den akustiske energien er fordelt over et lenger tidsintervall. [0037] In both cases, an array of acoustic sources that distributes the emitted acoustic energy over time reduces the risk of damage to nearby equipment and/or the need for shielding, disconnection in the event of a shot or other protective measures. Perhaps even more importantly, there is less environmental impact, e.g. on marine life, as the high-energy shots that pass through the water from an air cannon are replaced with acoustic energy from a source array on the seabed, and further as the acoustic energy is distributed over a longer time interval.

[0038] Den tilførte elektriske effekten oppsamles fortrinnsvis som energi i en kondensator eller et batteri. Kondensatoren kan deretter utlades direkte i en sparker eller omformes videre til mekanisk energi lagret i en fjær. [0038] The supplied electrical power is preferably collected as energy in a capacitor or a battery. The capacitor can then be discharged directly into a kicker or further transformed into mechanical energy stored in a spring.

[0039] I et andre aspekt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for bruk av den akustiske kilden beskrevet ovenfor. Fremgangsmåten omfatter trinnene: å lagre energi fra den felles effektkilden i den akustiske kilden inntil den lagrede energien har nådd et forhåndsbestemt nivå, [0039] In a second aspect, the invention relates to a method for using the acoustic source described above. The method comprises the steps of: storing energy from the common power source in the acoustic source until the stored energy has reached a predetermined level,

å frembringe et avfyringssignal til den akustiske kilden ved å bruke det felles kommunikasjonssystemet, og providing a firing signal to the acoustic source using the common communication system, and

å bruke avfyringssignalet til å utløse et skudd. to use the firing signal to trigger a shot.

[0040] De driftsmessige og miljømessige fordelene med fremgangsmåten er de samme som dem i det første aspektet. Oppsummert er fordelene redusert miljømessig påvirkning og reduserte kostnader: For det første er det rent driftsmessige fordeler, da kildefartøy med tauet utstyr ikke påvirker andre marine aktiviteter. For det andre (og viktigere), påvirkes marint liv mindre hvis akustisk energi fordeles over tid. For det tredje kan undersøkelsen starte ved behov når som helst avhengig av hendelser i produksjonen, for eksempel start eller stopp i en injeksjonsprosess, før driftsstart for en ny produksjonsbrønn, uventede trykkhendelser osv. Ved bruk av en tauet kilde er kildens tilgjengelighet alltid et tema. Endelig sikrer permanent utplasserte akustiske kilder skuddposisj onene og dermed repeterbare skuddsignaturer. Følgelig skyldes forskjeller observert fra undersøkelse til undersøkelse geologi, ikke endringer i datainnhentingen. [0040] The operational and environmental advantages of the method are the same as those in the first aspect. In summary, the benefits are reduced environmental impact and reduced costs: Firstly, there are purely operational benefits, as source vessels with towed equipment do not affect other marine activities. Second (and more importantly), marine life is less affected if acoustic energy is distributed over time. Third, the survey can start if necessary at any time depending on events in production, for example the start or stop of an injection process, before the start of operation of a new production well, unexpected pressure events, etc. When using a towed source, the availability of the source is always an issue. Finally, permanently deployed acoustic sources ensure the shot positions and thus repeatable shot signatures. Consequently, differences observed from survey to survey are due to geology, not changes in data collection.

[0041] Ved å bruke ett kommunikasjonssystem, f eks ethernett, til både sensorarrayet og den akustiske kilden er det mulig å gjenbruke infrastruktur, dvs å koble den akustiske kilden til eksisterende effektforsyning og kommunikasjonssystem brukt til den overvåkende sensorarrayet. [0041] By using one communication system, e.g. Ethernet, for both the sensor array and the acoustic source, it is possible to reuse infrastructure, i.e. to connect the acoustic source to the existing power supply and communication system used for the monitoring sensor array.

[0042] Et hvilket som helst arrangement av flere kilder kjent på fagfeltet kan brukes med den foreliggende oppfinnelsen. [0042] Any arrangement of multiple sources known in the art may be used with the present invention.

[0043] Fremgangsmåten kan videre omfatte trinnet å avfyre en rekke akustiske kilder en for en på forskjellige tidspunkt og korrelere de resulterende signalene. Dette trinnet kompenserer for en mulig lavere energi enn et skudd fra et array med luftkanoner. Det vil si at man utnytter faktumet at tiden er langt mindre viktig enn med en tauet kilde. [0043] The method may further comprise the step of firing a number of acoustic sources one by one at different times and correlating the resulting signals. This step compensates for a possible lower energy than a shot from an array of air guns. This means that you take advantage of the fact that time is far less important than with a towed source.

[0044] Fortrinnsvis muliggjør fremgangsmåten avfyring av skudd selektivt for å overvåke én enkelt injeksjonsbrønn. Uavhengig av om et kildearray er utplassert i sin helhet omkring en injeksjonsbrønn eller i et større område, kan de akustiske kildene tilknyttet injeksjonsbrønnen avfyres selektivt for å avsløre eventuelle endringer forårsaket av injeksjon. Det vil si at det kan være unødvendig å lade og avfyre alle kilder i et utvidet kildearray for å detektere endringer forårsaket av fluid injisert gjennom injeksjonsbrønnen. Eventuelle endringer inntreffer også trolig når en injeksjon starter og i noen tid etterpå, så det kan være tilstrekkelig å overvåke området omkring injeksjonsbrønnen i en begrenset tidsperiode, i motsetning til en permanent øket overvåking omkring injeksjonsbrønnen. [0044] Preferably, the method enables the firing of shots selectively to monitor a single injection well. Regardless of whether a source array is deployed in its entirety around an injection well or in a larger area, the acoustic sources associated with the injection well can be fired selectively to reveal any changes caused by injection. That is, it may be unnecessary to load and fire all sources in an extended source array to detect changes caused by fluid injected through the injection well. Any changes also probably occur when an injection starts and for some time afterwards, so it may be sufficient to monitor the area around the injection well for a limited period of time, in contrast to a permanently increased monitoring around the injection well.

[0045] Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av de vedlagte uselvstendige kravene og den følgende detaljerte beskrivelsen. [0045] Other features and advantages of the invention will be apparent from the attached independent claims and the following detailed description.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0046] Oppfinnelsen vil bli forklart ved hjelp av et eksempel på en utførelsesform med henvisning til de vedføyde tegningene, hvor: Fig. 1 illustrerer et eksempel på en utførelsesform av oppfinnelsen; [0046] The invention will be explained by means of an example of an embodiment with reference to the attached drawings, where: Fig. 1 illustrates an example of an embodiment of the invention;

Fig. 2 illustrerer en akustisk kilde ifølge den foreliggende oppfinnelsen og Fig. 2 illustrates an acoustic source according to the present invention and

Fig. 3 illustrerer en alternativ akustisk kilde ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 3 illustrates an alternative acoustic source according to the present invention.

DETALJERT BESKRTVEØSE AV EN FORETRUKKET UTFØRELSESFORM DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT

[0047] Tegningene er skjematiske og ment å illustrere prinsippene for oppfinnelsen. Elementene i dem er derfor ikke nødvendigvis i skala, og tallrike detaljer kjent for fagfolk på området er utelatt av hensyn til klarhet. [0047] The drawings are schematic and intended to illustrate the principles of the invention. The elements therein are therefore not necessarily to scale, and numerous details known to those skilled in the art have been omitted for clarity.

[0048] Fig. 1 forestiller et array 100 som omfatter sensorenheter 120 og akustiske kilder 130 utplassert på en fast overflate 10, som er en sjøbunn i det foreliggende eksempelet. Mottakerarrayet, dvs sensorarrayet 100, overvåker en undergrunnformasjon, f eks et reservoar for hydrokarboner. Sensorenhetene 120 vises som rektangler og de akustiske kildene 130 vises som sirkler kun for illustrasjonsformål. Videre danner de akustiske kildene 130 generelt et array som er forskjellig fra arrayet av sensorenheter, og har fortrinnsvis et akustisk signal med forholdsvis lav effekt fordelt over tid. Altså vises de akustiske kildene 130 tilfeldig plassert mellom sensorene 120 i arrayet av sensorenheter. En hvilken som helst akustisk kilde 130 kan plasseres utenfor sensorarrayet 100. [0048] Fig. 1 depicts an array 100 comprising sensor units 120 and acoustic sources 130 deployed on a solid surface 10, which is a seabed in the present example. The receiver array, i.e. the sensor array 100, monitors an underground formation, e.g. a reservoir for hydrocarbons. The sensor units 120 are shown as rectangles and the acoustic sources 130 are shown as circles for illustration purposes only. Furthermore, the acoustic sources 130 generally form an array that is different from the array of sensor units, and preferably has an acoustic signal with a relatively low power distributed over time. Thus, the acoustic sources 130 appear randomly placed between the sensors 120 in the array of sensor units. Any acoustic source 130 may be placed outside the sensor array 100 .

[0049] En kabel 102 tilfører elektrisk effekt gjennom et nav 105 på sjøbunnen og videre gjennom en OCB 110 til elementene 120, 130 i arrayet 100. Kabelen 102 og OBC 110 omfatter effektforsyningslinjer, kommunikasjonslinjer og andre elementer kjent på fagfeltet. [0049] A cable 102 supplies electrical power through a hub 105 on the seabed and further through an OCB 110 to the elements 120, 130 in the array 100. The cable 102 and OBC 110 comprise power supply lines, communication lines and other elements known in the field.

[0050] Et hovedkonsept i den foreliggende oppfinnelsen er å tilføre lav effekt gjennom den eksisterende infrastrukturen, blant annet gjennom kabelen 102, i stedet for gjennom spesial-lagde kabler med større diameter. Lavere effekt betyr lenger tid til å tilføre energien som trengs for et skudd, slik at skudd kan avfyres for eksempel hvert 50. minutt i stedet for hvert 10. sekund. Likevel er tiden det tar å utføre en undersøkelse kort sammenlignet med tiden som kreves for å få et seismisk fartøy til feltet. Kostnadene som er involvert er også kraftig redusert sammenlignet med utgiftene til å leie et kildefartøy, da oppfinnelsen benytter eksisterende infrastruktur med et relativt lite tillegg som nærmere beskrevet nedenfor. Ugunstige værforhold kan stenge ned et kildefartøy og det må tas særlige hensyn når det arbeides nær faste installasjoner. [0050] A main concept in the present invention is to supply low power through the existing infrastructure, including through the cable 102, instead of through specially made cables with a larger diameter. Lower power means longer time to supply the energy needed for a shot, so shots can be fired, for example, every 50 minutes instead of every 10 seconds. Even so, the time it takes to perform a survey is short compared to the time required to get a seismic vessel to the field. The costs involved are also greatly reduced compared to the costs of renting a source vessel, as the invention uses existing infrastructure with a relatively small addition as described in more detail below. Unfavorable weather conditions can shut down a source vessel and special considerations must be taken when working near fixed installations.

[0051] I noen utførelsesformer er de akustiske kildene 130 koblet til en separat kabel for effektforsyning og kommunikasjon på sjøbunnen. Derved kan de akustiske kildene utplasseres ved posisjoner utenfor nettet av sensorer 120 og/eller ved forskjellige tidspunkt, f eks etter installasjon av sensornettet 120. Effektforsyningen som brukes til sensorene kan fortsatt benyttes for de akustiske kildene, og det kan benyttes ett felles kommunikasjonssystem for de akustiske kildene og sensorene. For dette bør et foretrukket kommunikasjonssystem kunne inneholde et stort antall enheter, som hver forsynes med en unik adresse slik at den kan styres uavhengig av de andre akustiske kildene eller sensorenhetene. Ethernett er et eksempel på en passende kommunikasjonsteknologi, men enhver egnet kommunikasjonsteknologi kan brukes med den foreliggende oppfinnelsen. I en typisk utførelsesform er altså navet 105 utstyrt med flere konnektorer for effekt og kommunikasjon, der hver konnektor gjør det mulig å legge til et nytt segment med sensorer. Den akustiske kilden ifølge den foreliggende oppfinnelsen vil fortrinnsvis kunne plugges inn i en slik konnektor og dermed gjenbruke det meste av infrastrukturen. Ingen flere antakelser angående den faktiske formen på elementene eller deres innbyrdes plassering skal imidlertid utledes fra figur 1 eller den kortfattede drøftingen ovenfor. [0051] In some embodiments, the acoustic sources 130 are connected to a separate cable for power supply and communication on the seabed. Thereby, the acoustic sources can be deployed at positions outside the network of sensors 120 and/or at different times, e.g. after installation of the sensor network 120. The power supply used for the sensors can still be used for the acoustic sources, and a common communication system can be used for the the acoustic sources and sensors. For this, a preferred communication system should be able to contain a large number of units, each of which is provided with a unique address so that it can be controlled independently of the other acoustic sources or sensor units. Ethernet is an example of a suitable communication technology, but any suitable communication technology can be used with the present invention. In a typical embodiment, the hub 105 is thus equipped with several connectors for power and communication, where each connector makes it possible to add a new segment of sensors. The acoustic source according to the present invention will preferably be able to be plugged into such a connector and thus reuse most of the infrastructure. However, no further assumptions regarding the actual shape of the elements or their relative location should be inferred from Figure 1 or the brief discussion above.

[0052] Fig. 2 illustrerer en akustisk kilde 130 i større detalj. Kilden omfatter en ytre, trykktett beholder 131 som kan ha en hvilken som helst passende ytre form. Det viste rektangelet er valgt for enkelhets skyld, og kan representere en sylinder eller en hvilken som helst annen form. I en virkelig utførelsesform er baseplaten 135 utført for å gi ordentlig akustisk kontakt med sjøbunnen 10. [0052] Fig. 2 illustrates an acoustic source 130 in greater detail. The source comprises an outer pressure-tight container 131 which may have any suitable outer shape. The rectangle shown is chosen for convenience, and may represent a cylinder or any other shape. In a real embodiment, the base plate 135 is designed to provide proper acoustic contact with the seabed 10.

[0053] Innretningen på figur 2 er en sparker. Potensiell energi i form av en elektrisk ladning er lagret i kondensatorer inne i enheten 141. Når en bryter sluttes, utlades den lagrede poten-sielle energien gjennom elektrodene 142 for å danne en damp- og plasmaboble som drøftet i innledningen. Reflektoren 143 reflekterer den ekspanderende sjokkbølgen slik at den ankommer et mål samtidig som den kontraktive sjokkbølgen. Kammeret omsluttet av reflektoren 143 og bunnplaten 135 er fylt med væske, og trykket i denne væsken kan styres for å for å frembringe en styrt frekvens, f eks i området 2-100 Hz, som forklart i avsnittene om kjent teknikk. Sparkerelektrodene må være omgitt av en væske for å danne den nødvendige damp-og plasmaboblen. En beholder som inneholder væsken kan imidlertid utplasseres på tørt land eller under vann. Dermed kan en sparkerkilde brukes i anvendelser både på land og offshore. [0053] The device in Figure 2 is a kicker. Potential energy in the form of an electrical charge is stored in capacitors inside the unit 141. When a switch is closed, the stored potential energy is discharged through the electrodes 142 to form a vapor and plasma bubble as discussed in the introduction. The reflector 143 reflects the expanding shock wave so that it arrives at a target at the same time as the contractive shock wave. The chamber enclosed by the reflector 143 and the bottom plate 135 is filled with liquid, and the pressure in this liquid can be controlled to produce a controlled frequency, for example in the range 2-100 Hz, as explained in the sections on prior art. The kicker electrodes must be surrounded by a liquid to form the necessary vapor and plasma bubble. However, a container containing the liquid can be deployed on dry land or underwater. Thus, a kick source can be used in applications both on land and offshore.

[0054] Som beskrevet i innledningen, er en bunnplate 135 laget av 6-8 mm rustfritt stål transparent for de utgående akustiske bølgene. Et valgfritt luftfylt kammer mellom reflektoren 143 og den trykktette beholderen 131 hindrer at sjokkbølgene utbres i andre retningen enn gjennom bunnplaten 135. [0054] As described in the introduction, a bottom plate 135 made of 6-8 mm stainless steel is transparent to the outgoing acoustic waves. An optional air-filled chamber between the reflector 143 and the pressure-tight container 131 prevents the shock waves from propagating in any direction other than through the bottom plate 135.

[0055] For sparkerutførelsen i figur 2, mottar den akustiske kilden 130 tilført elektrisk effekt gjennom kabelen 110 på venstre side av figur 2. Den tilførte effekten, dvs mengden av energi per sekund, passer til sensoranvendelse, og er derfor relativt lav. Det betyr at tiden som kreves for å oppsamle den nødvendige energien i kondensatorene blir tilsvarende lang. Imidlertid øker ikke driftskostnadene med økende tid mellom skuddene slik de ville med et kildefartøy. [0055] For the kicker embodiment in Figure 2, the acoustic source 130 receives supplied electrical power through the cable 110 on the left side of Figure 2. The supplied power, ie the amount of energy per second, is suitable for sensor use, and is therefore relatively low. This means that the time required to collect the necessary energy in the capacitors will be correspondingly long. However, operating costs do not increase with increasing time between shots as they would with a source vessel.

[0056] En styremodul 132 benyttes til å rette inngangseffekten gjennom en effektlinje 133 til kondensatorene inne i enheten 141. Så snart ladningen, dvs potensiell energi, har nådd et forhåndsbestemt nivå, kobler styremodulen den innkommende effektlinjen direkte til den utgående effektlinjen på høyre side i figur 2, slik at den neste akustiske kilden nedstrøms kan lades på tilsvarende måte. Alternativt kan innkommende effekt fra en sentral effektkilde fordeles jevnt mellom alle de akustiske kildene. En slik tilnærming vil imidlertid lett få effekten til å falle under et nivå egnet til å lade kondensatorene, og påføre ekstra kostnader til spesialkomponenter som gjør det mulig å lade kondensatorene med svært lav effekt. [0056] A control module 132 is used to direct the input power through a power line 133 to the capacitors inside the unit 141. As soon as the charge, i.e. potential energy, has reached a predetermined level, the control module connects the incoming power line directly to the outgoing power line on the right side in figure 2, so that the next acoustic source downstream can be charged in a similar way. Alternatively, incoming power from a central power source can be distributed evenly between all the acoustic sources. However, such an approach will easily cause the power to fall below a level suitable for charging the capacitors, and impose additional costs on special components that enable charging the capacitors with very low power.

[0057] En kommunikasjonslinje 134 frakter styresignaler fra styremodulen 132 til enheten 141. Disse styresignalene er enkle instruksjoner om å veksle en bryter når kondensatorene er ladet, og en annen bryter for å avfyre sparkeren, og krever ikke ethernettkommunikasjon eller tilsvarende. Hvis ethernettforbindelser benyttes, vil den adresserbare MAC være innsatt i styremodulen 132. Selvsagt bør kilder nedstrøms ha uavbrutt kommunikasjon uavhengig av signaleringen, så kommunikasjonslinjen 134 representerer også den kontinuerlige kommunikasjonslinjen, f eks en tvinnet parkabel for ethernett, som passerer gjennom den akustiske kilden 130. [0057] A communication line 134 carries control signals from the control module 132 to the unit 141. These control signals are simple instructions to toggle a switch when the capacitors are charged, and another switch to fire the trigger, and do not require ethernet communication or the like. If Ethernet connections are used, the addressable MAC will be inserted in the control module 132. Of course, downstream sources should have uninterrupted communication regardless of the signaling, so the communication line 134 also represents the continuous communication line, e.g. a twisted pair cable for the Ethernet, which passes through the acoustic source 130.

[0058] Nærmere bestemt sendes signaler som instruerer hver enkelt akustisk kilde om å fyre av ved et bestemt tidspunkt over kommunikasjonslinjen til de individuelt adresserbare styremodulene 132. Hvis det er ønskelig, kan styremodulene omfatte synkroniserte klokker eller andre midler for å kompensere for forsinkelse i et signal som går gjennom en lang kabel 110 eller en kabel som inneholder en eller flere repeatere. [0058] More specifically, signals instructing each individual acoustic source to fire at a specific time are sent over the communication line to the individually addressable control modules 132. If desired, the control modules may include synchronized clocks or other means to compensate for delay in a signal passing through a long cable 110 or a cable containing one or more repeaters.

[0059] Fig. 3 illustrerer en alternativ akustisk kilde som lagrer potensiell energi i en fjær 153. De inn- og utgående forbindelsene 110, den trykktette beholderen 131, styremodulen 132, den interne effektlinjen 134 og kommunikasjonslinjen 134 tilsvarer dem i figur 2, og er beskrevet ovenfor. Bunnplaten 135 bør imidlertid tilpasses for å motta impulser fra et ham-merstempel 154, og er mest trolig forskjellig fra bunnplaten i figur 2 i en virkelig utførelse. [0059] Fig. 3 illustrates an alternative acoustic source that stores potential energy in a spring 153. The input and output connections 110, the pressure-tight container 131, the control module 132, the internal power line 134 and the communication line 134 correspond to those in Fig. 2, and is described above. The bottom plate 135 should, however, be adapted to receive impulses from a hammer piston 154, and is most probably different from the bottom plate in Figure 2 in a real embodiment.

[0060] Effektenheten 151 omformer en relativt lav elektrisk inngangseffekt til mekanisk effekt som kreves til å løfte stempelet 153 i en bærestruktur 152 mot kraften fra fjær 153. For eksempel kan innkommende effekt oppsamles i kondensatorer inntil den oppsamlede energien er tilstrekkelig til å løfte stempelet 154 et hakk i et tannstag- og hakearrangement (ikke vist). Et slikt arrangement illustrerer også problemer som kan oppstå hvis inngangseffekten er jevnt fordelt over alle de akustiske kildene nevnt ovenfor. Hvis inngangseffekten er svært lav, må kondensatorene eller batteriene ha svært små lekkasjestrømmer for å unngå at en stor del av inngangseffekten tapes ved lekkasje. [0060] The power unit 151 transforms a relatively low electrical input power into mechanical power required to lift the piston 153 in a support structure 152 against the force of spring 153. For example, incoming power can be collected in capacitors until the collected energy is sufficient to lift the piston 154 a notch in a rack and pinion arrangement (not shown). Such an arrangement also illustrates problems that can arise if the input power is evenly distributed over all the acoustic sources mentioned above. If the input power is very low, the capacitors or batteries must have very small leakage currents to avoid a large part of the input power being lost through leakage.

[0061] Den nødvendige utgangseffekten for den akustiske bølgen er i størrelsesorden noen få hundre joule. Når en masse m slippes fra høyden h, frigjøres som kjent en energi mgh, hvor g er tyngdens akselerasjon, dvs 9,8 m/s<2>. En vesentlig andel av denne energien kan tapes til utgangsenergi forskjellig fra den ønskede bølgeenergien, f eks som varmetap. En fallende masse krever følgelig en stor masse og/eller en stor høyde for å generere det nødvendige utgangssignalet. Dette er hovedårsaken til at energien lagres i en fjær 153 i stedet for som høyde i gravitasjonsfeltet. [0061] The required output power for the acoustic wave is in the order of a few hundred joules. When a mass m is dropped from a height h, as is known, an energy mgh is released, where g is the acceleration of gravity, i.e. 9.8 m/s<2>. A significant proportion of this energy can be lost to output energy different from the desired wave energy, for example as heat loss. A falling mass therefore requires a large mass and/or a large height to generate the required output signal. This is the main reason why the energy is stored in a spring 153 instead of as height in the gravitational field.

[0062] En spole vundet omkring stempelet 154 kan løfte stempelet gradvis i et tannstag- og hakearrangement som beskrevet ovenfor. Når stempelet 154 frigjøres og tvinges tilbake gjennom spolen av fjæren 153, ville imidlertid en slik spole indusere virvelstrømmer i stempelet og virke som en bremse. [0062] A coil wound around the piston 154 can gradually lift the piston in a rack and pinion arrangement as described above. However, when the piston 154 is released and forced back through the coil by the spring 153, such a coil would induce eddy currents in the piston and act as a brake.

[0063] En mulig løsning frembringes av et hydraulisk arrangement som vist i figur 3. Dette omfatter bare korte, lokale hydrauliske linjer, slik at de lange responstidene forbundet med linjer til overflaten unngås. I figur 3 forskyves et lineært stempel (ikke vist) inne i en forsyn-ingslinje 155 ved induksjon, dvs elektrisk effekt fra effektenheten 151 sendt gjennom en spole 156. Det lineære stempelet flytter hydraulisk olje fra en tank 157 til løftesylindre 158 med et stempelareal mye større enn diameteren til forsyningslinjen 155. Hammerstempelet 154 gripes av separate hydrauliske gripere 159 som frigjør hammerstempelet 154 når de mottar et signal om å gjøre det fra styremodulen 132. En tilbakeslagsventil (ikke vist) hindrer at oljen returnerer til tanken 157 i løpet av løfteprosessen, og en hydraulisk returkrets (ikke vist) returnerer oljen til tank 157 for en ny gjentakelse. [0063] A possible solution is produced by a hydraulic arrangement as shown in Figure 3. This includes only short, local hydraulic lines, so that the long response times associated with lines to the surface are avoided. In Figure 3, a linear piston (not shown) is displaced inside a supply line 155 by induction, i.e. electrical power from the power unit 151 sent through a coil 156. The linear piston moves hydraulic oil from a tank 157 to lift cylinders 158 with a piston area much larger than the diameter of the supply line 155. The hammer piston 154 is gripped by separate hydraulic grippers 159 which release the hammer piston 154 when they receive a signal to do so from the control module 132. A check valve (not shown) prevents the oil from returning to the tank 157 during the lifting process, and a hydraulic return circuit (not shown) returns the oil to tank 157 for another iteration.

[0064] Mens oppfinnelsen er beskrevet ved hjelp av et eksempel, er omfanget av oppfinnelsen definert av de vedlagte patentkravene. [0064] While the invention is described by way of example, the scope of the invention is defined by the appended patent claims.

Claims

1. Acoustic source system for permanent monitoring of a reservoir, characterized by the wood acoustic source (130) adapted for long-term deployment on a fixed surface at the reservoir; a common power source for supplying electrical power to the acoustic source (130) and a sensor array (100) monitoring the reservoir, and a common communication system for the acoustic source (130) and the sensor array (100), where the acoustic source is individually addressable through the common communication system.

2. Acoustic source system according to claim 1, comprising an array of individually addressable acoustic sources (130).

3. Acoustic source system according to claim 1 or 2, where the acoustic source (130) is an impulse source.

4. Acoustic source system according to one of the preceding claims, where the acoustic source (130) is a vibration source.

5. Acoustic source system according to one of the preceding claims, where the supplied electrical power is collected as energy in a capacitor (141, 151).

6. Acoustic source system according to claim 5, where the acoustic source is a kicker.

7. Acoustic source system according to claim 5, where the supplied electrical effect is collected as energy in a spring (153).

8. Method for using the acoustic source system according to claim 1, comprising the steps of: storing energy from the common power source in the acoustic source (130) until the stored energy has reached a predetermined level, generating a firing signal to the acoustic source by using the common communication system, and using the firing signal to release the stored energy with an output power greater than the input power supplied from the common energy source.

9. Method according to claim 8, where a group of acoustic sources is triggered to emulate a P-wave from an array of air guns as the P-wave front would reach the seabed.

10. Method according to claim 8, further comprising the step of firing a series of acoustic sources one by one at different times and correlating the resulting signals.