NO342987B1

NO342987B1 - System og fremgangsmåte for en marin undersøkelse ved bruk av vertikalt orienterte sensorstreamere

Info

Publication number: NO342987B1
Application number: NO20120590A
Authority: NO
Inventors: Ruben D Martinez
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2018-09-17
Also published as: AU2012202715A1; GB2491700A; NO20120590A1; US9086502B2; BR102012013120A2; GB2491700B; US20120314535A1; AU2012202715B2; GB201209173D0

Abstract

Marine undersøkelser ved å bruke vertikalt orienterte sensorstreamere. I det minste noen utførelsesformer er vertikalt orienterte sensorstreamere hvor hver sensorstreamer innbefatter: en langstrakt ytre kappe; et antall hydrofoner koblet til den ytre kappen, idet hver hydrofon blant antallet hydrofoner er langsgående atskilt langs den yte kappen; et antall treaksede bevegelsesdetektorer der hver treakset bevegelsesdetektor blant antallet treaksede bevegelsesdetektorer er langsgående atskilt langs den ytre kappen; og et antall elektroder koblet til den ytre kappen, idet hver elektrode blant antallet elektroder er langsgående atskilt langs den ytre kappen, og hvor antallet elektroder er elektrisk eksponert utenfor den ytre kappen. Andre utførelsesformer kan også omfatte et antall elektroder på hver sensorstreamer der elektrodene er innrettet for måling av elektromagnetisk energi.

Description

Bakgrunn

Hydrokarbonreservoarer i undergrunnen finnes i mange tilfeller under vannmasser slik som innsjøer eller hav. I tilfellet med modne, produserende hydrokarbonfelter kan vannoverflaten besettes med utstyr slik som boreplattformer og produksjonsplattformer. Havbunnen kan dessuten besettes med bore- og produksjonsrelatert utstyr slik som produksjonsrør, ventiler, trosser og ankere.

Den relative tettheten av bore- og/eller produksjonsrelatert utstyr vanskeliggjør utførelsen av marine undersøkelser (for eksempel seismiske, elektromagnetiske) for å måle tilstanden til de underliggende hydrokarbonholdige formasjonene. Permanent eller halvpermanent overvåkning av modne hydrokarbonproduserende felter som befinner seg under vannmasser, er dermed vanskelig.

De amerikanske patentene US 5113377 A «Receiver array system for marine seismic surveying» og US 4958328 «Marine walkaway vertical seismic profiling» beskriver en sensorstreamer med et antall hydrofoner, hvor sensorstreameren har en vertikal orientering i en vannmasse og er festet mellom en bøye og et anker.

Den amerikanske patentsøknaden US 2010172205 «Combined electromagnetic and seismic acquisition system and method» beskriver en sensorstreamer med en langstrakt ytre kappe, et antall hydrofoner, et antall treaksede bevegelsesdetektorer og et antall elektroder.

Sammendrag av oppfinnelsen

Et første aspekt ved oppfinnelsen er et sensorsystem som omfatter en bøye, et anker i kontakt med havbunnen, og en sensorstreamer koblet mellom bøyen og ankeret. Sensorstreameren omfatter en langstrakt ytre kappe, en første koblingsanordning på en første ende av den langstrakte ytre kappen, idet den første koblingsanordningen er koblet til bøyen, en andre koblingsanordning på en andre ende av den langstrakte ytre kappen, idet den andre enden er motsatt av den første enden, og den andre koblingsanordningen er koblet til ankeret. Videre omfatter sensorstreameren en line anordnet inne i den ytre kappen, idet linen er koblet på en første ende av den første koblingsanordningen, og linen er koblet på en andre ende til den andre koblingsanordningen, og hvor linen har en lengde slik at en strekkraft påført mellom bøyen og ankeret blir overført i det minste delvis ved hjelp av linen, et antall hydrofoner koblet til den ytre kappen, idet hver hydrofon blant antallet hydrofoner er langsgående atskilt langs den ytre kappen, og et antall treaksede bevegelsesdetektorer, idet hver treakset bevegelsessdetektor blant antallet treaksede bevegelsesdetektorer er langsgående atskilt langs den ytre kappen.

Sensorsystemet omfatter videre et første tau koblet ved distal ende til bøyen nær den første koblingen, der det første tauet kobler til en bøye av et første nabosensorsystem, og et andre tau koblet ved distal ende til bøyen nær den første koblingen, der det andre tauet kobler til en bøye av et andre nabosensorsystem, der det første og det andre tauet er et annet enn linen anordnet i den ytre kappen.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen er et marint undersøkelsessystem som omfatter et antall sensorsystemer som beskrevet ovenfor, der sensorsystemene er utplassert i et gittermønster, og som videre omfattende et antall tau som definerer et gittermønster, der gittermønsteret av tau er hovedsakelig parallelt til havbunnen, og antallet tau er anordnet på en dybde nær en øvre ende av hvert sensorsystem, hvor bøyen i hvert sensorsystem er sammenkoblet ved skjæringer mellom to eller flere blant antallet tau.

Nok et annet aspekt ved oppfinnelsen er en fremgangsmåte som omfatter å overvåke en tilstand for en hydrokarbonholdig grunnformasjon som befinner seg under en vannmasse ved å sende energi inn i grunnformasjonen og å avføle energi reflektert fra grunnformasjonen ved å bruke et marint undersøkelsessystem som beskrevet ovenfor.

Kort beskrivelse av tegningene

For en detaljert beskrivelse av utførelsesformer, skal det nå vises til de vedføyde tegningene, hvor:

Figur 1 viser en perspektivskisse av en marin undersøkelse i samsvar med i det minste noen utførelsesformer;

Figur 2 viser et oppriss av et sensorsystem i samsvar med i det minste noen utførelsesformer;

Figur 3 viser sideriss av utførelsesformer av sensorsystemer i overensstemmelse med i det minste noen utførelsesformer;

Figur 4 viser et tverrsnitt gjennom skissen av en sensorstreamer i samsvar med i det minste noen utførelsesformer; og

Figur 5 viser en fremgangsmåte i samsvar med i det minste noen utførelsesformer.

Notasjon og nomenklatur

Visse uttrykk er brukt i den følgende beskrivelse og i patentkravene for å referere til spesielle systemkomponenter. Som en fagkyndig på området vil forstå, kan forskjellige komponenter referere til en komponent ved hjelp av forskjellige navn. Dette dokumentet har ikke til hensikt å skjelne mellom komponenter som har forskjellige navn, men ikke funksjon. I den følgende beskrivelse og i patentkravene blir uttrykkene «innbefattende» og «omfattende» brukt på en åpen måte og skal følgelig tolkes til å bety «innbefattende, men ikke begrenset til…». Uttrykket «koble» eller «forbundet med» er også ment å bety enten en indirekte eller direkte tilkobling. Hvis en første anordning derfor er koblet til en andre anordning, kan denne tilkoblingen være gjennom en direkte forbindelse eller gjennom en indirekte forbindelse via andre anordninger og tilkoblinger.

«Kabel» skal bety et fleksibelt, lastbærende organ som også omfatter elektriske ledere og/eller optiske ledere for overføring av elektrisk kraft og signaler mellom komponenter.

«Tau» skal bety et fleksibelt, aksialt lastbærende organ som ikke innbefatter elektriske og/eller optiske ledere. Et slikt tau kan være laget av fiber, stål, et annet materiale med høy styrke, kjetting eller kombinasjoner av slike materialer.

«Line» skal bety enten et tau eller en kabel.

«Hovedsakelig» skal bety, i forbindelse med langsgående plassering langs en streamer, at to eller flere anordninger er innenfor /- 5 centimeter fra en bestemt posisjon.

«Hovedsakelig» skal bety, i forbindelse med vertikal orientering av en anordning, innenfor /- 15 centimeter vertikalt i fravær av vannstrømmer.

«Akustisk energi» skal referere til trykkbølger som forplanter seg i vann og/eller en grunnformasjon og skal innbefatte både hørbar og ikke-hørbar energi.

«Vertikalt orientert» med hensyn til en sensorstreamer utplassert i en vannmasse refererer til en orientering av sensorstreameren i fravær av vannstrømmer. Under drift kan vannstrømmer og andre forhold forårsake at sensorstreamere blir skråstilt, men en slik skråstilling innebærer ikke at sensorene ikke er «vertikalt orientert».

Detaljert beskrivelse

Den følgende beskrivelse er rettet mot forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen. Selv om én eller flere av disse utførelsesformene kan være foretrukket, skal de diskuterte utførelsesformene ikke tolkes eller på annen måte brukes som begrensende for omfanget av beskrivelsen eller kravene. En fagkyndig på området vil i tillegg forstå at den følgende beskrivelsen har et bredt anvendelsesområde, og beskrivelsen av en utførelsesform er bare ment som et eksempel på denne utførelsesformen og er ikke ment å medføre at omfanget av beskrivelsen eller kravene er begrenset til denne utførelsesformen.

De forskjellige utførelsesformene er rettet mot permanente eller halvpermanente systemer for overvåkning av tilstanden til hydrokarbonholdige formasjoner som befinner seg under vannmasser. De permanente eller halvpermanente systemene muliggjør mange tredimensjonale undersøkelser av tilstanden til de hydrokarbonholdige formasjonene tatt over tid, noen ganger referert til som firedimensjonal (4D) overvåkning. De forskjellige utførelsesformene er spesielt rettet mot et sett med vertikalt orienterte sensorstreamere plassert i et operasjonsmessig forhold til den hydrokarbonholdige formasjonen.

Figur 1 viser en perspektivskisse med bortskårne deler av et marint undersøkelsessystem 100 i samsvar med i det minste noen utførelsesformer. Figur 1 viser spesielt et marint miljø som omfatter en overflate 102 av vannet (skåret bort for ikke å skjule de underliggende komponentene), en grunnformasjon 104 som omfatter en hydrokarbonholdig formasjon 106, havbunnen 108 (bruk av uttrykket «havbunn» skal ikke leses som en begrensning til saltvannsposisjoner), sammen med et antall sensorsystemet 110. Bare sensorsystemene 110A og 110B er spesielt utpekt for ikke å komplisere figuren unødvendig. Sensorsystemene 110 er illustrert utplassert i et gittermønster, og hvert sensorsystem 110 strekker seg oppover fra havbunnen 108.

Det refereres spesielt til sensorsystemet 110A som representativt for alle sensorsystemene 110 idet hvert sensorsystem 110 omfatter en bøye 112, et anker 114 og en sensorstreamer 116. Bøyen 112 frembringer en strekkraft i sensorstreameren 116, og strekkraften har en tendens til å orientere sensorstreameren 116 i en hovedsakelig vertikal orientering. Ankeret 114 holder sensorstreameren 116 og bøyen 112 på plass.

Det illustrerende gittermønsteret omfatter avstand mellom sensorsystemene på ΔX i en vilkårlig utpekt X-retning og en sensoravstand på ΔY i en vilkårlig utpekt Y-retning. Den aktuelle avstanden vil variere for hver spesiell installasjon basert på parametere slik som dybde av den hydrokarbonholdige formasjonen 106 under hav bunnen 108, størrelsen av den hydrokarbonholdige formasjonen 106, lengden på sensorstreamerne 116, seismisk hastighet, elektrisk resistivitet i undergrunnen og type og frekvens for den energien som brukes til å undersøke den hydrokarbonholdige formasjonen 106 (for eksempel akustisk energi eller elektromagnetisk energi).

Vanndybden 118 ved posisjonen til det marine undersøkelsessystemet 100 vil variere ikke bare med posisjonen, men også med tidevannet. I noen tilfeller vil lengden av sensorsystemene 110 være omtrent den samme som den gjennomsnittlige vanndybden slik at bøyene 112 vil befinne seg ved eller nær overflaten. I tilfeller hvor bøyene 112 befinner seg ved eller nær overflaten, kan overflatefartøyer (for eksempel kildefartøy) seile mellom posisjonene til de vertikale streamerne. I ytterligere andre utførelsesformer vil lengden 120 av sensorsystemene være mindre enn den gjennomsnittlige vanndybden 118 slik at bøyene 112 i sensorsystemene 110 befinner seg under overflaten 102 av vannet. I en spesiell utførelsesform kan bøyene 112 befinne seg tilstrekkelig under overflaten 102 til å gjøre det mulig for overflatefartøyer å seile over det marine undersøkelsessystemet 100 uten å støte mot sensorsystemene 110. Bøyene 112 kan for eksempel befinne seg tilstrekkelig under overflaten 102 slik at et letefartøy som trekker en energikilde (for eksempel for akustisk energi eller elektromagnetisk energi) kan posisjonere energikilden ved forskjellige posisjoner over og/eller nær det marine undersøkelsessystemet 100 for å undersøke den hydrokarbonholdige formasjonen 106. Som et ikke begrensende eksempel på lengden av sensorsystemene 110 i en posisjon som har en vanndybde på 100 meter, kan lengden 120 av sensorsystemene 110 være omkring 75 meter. Et annet spesielt, ikke begrensende eksempel, er en posisjon med en vanndybde på 500 meter med lengden 120 av sensorsystemene 110 på omkring 450 meter. Lengre eller kortere lengder 120 kan brukes, innbefattende lengder som strekker seg til overflaten.

Det vises fremdeles til figur 1 hvor hvert enkelt sensorsystem 110 i noen utførelsesformer av det marine undersøkelsessystemet 100 er mekanisk koblet til sine nabosensorsystemer. Utførelser hvor ingen mekanisk forbindelse finnes kan virke bra på steder hvor strømmene slik som tidevannsstrømmer og annet er forholdsvis svake. I situasjoner hvor vannstrømmer som flyter gjennom det marine undersøkelsessystemet 100, er forholdsvis sterke, kan imidlertid størrelsen av den laterale forskyvningen av sensorsystemene 110 begrenses ved å koble sensorsystemene sammen ved sine distale ender. Figur 1 viser spesielt et antall liner 150 som definerer et gittermønster. Den illustrerende figur 1 viser liner 150 bare på sensorsystemene 110 ved de fjerneste posisjonene fra synspunktet på figur 1 for ikke å komplisere figuren unødvendig, men i en spesiell utførelsesform danner linene 150 et gittermønster som dekker hele det arealet som avgrenses av sensorsystemet. Ved posisjoner hvor linene 150 skjærer hverandre, er bøyene 112 tilkoblet. På denne måten forskyves sensorsystemene 110 som en gruppe. Gruppen motstår dermed forskyvning forårsaket av en strøm med stabil tilstand, og bølgebaserte strømmer (spesielt med bølgelengder mindre enn den totale bredden av lengden til det marine undersøkelsessystemet 100) kan dempes for derved å redusere den laterale bevegelsen av et spesielt sensorsystem 110.

Figur 2 viser et sideriss av et sensorsystem mer detaljert. Figur 2 illustrerer spesielt ankeret 114, sensorstreameren 116 og bøyen 112. Figur 2 illustrerer også aspekter ved sensorstreameren 116, slik som en langstrakt ytre kappe 200, en koblingsanordning 202 på en ende nærmest ankeret 114 og en koblingsanordning 204 på den distale ende av den langstrakte ytre kappen 200. Hver komponent vil bli diskutert etter tur.

Ankeret 114 er i kontakt med havbunnen 108 og holder sensorsystemet 110 på plass. Ankeret 114 kan ha en hvilken som helst egnet form eller utforming, og har som illustrert form av en tung blokk. Ankeret 114 kan for eksempel være en betongblokk med eller uten stålarmering. I en annen utførelsesform kan ankeret 114 være en stålstruktur av en hvilken som helst egnet form. Ankeret 114 kan befinne seg på havbunnen 108 eller kan strekke seg under havbunnen 108 etter behov.

Ankeret 114 er koblet til en langstrakt ytre kappe 200 på sensorstreameren 116 ved hjelp av en koblingsanordning 202. I de illustrerte utførelsesformene på figur 2 har ankeret 114 et øye 206 og er festet til koblingsanordningen 202 ved hjelp av et ledd 208; imidlertid kan et hvilket som helst egnet system brukes til å koble ankeret 114 til koblingsanordningen 202, slik som en line. Den mekaniske forbindelsen mellom koblingsanordningen 202 og ankeret 114 gjør det mulig for sensorstreameren 116 å forskyve seg eller rotere fra sin hovedsakelig vertikale orientering, slik som rotasjon forårsaket av havstrømmer eller å forskyve seg lateralt når den forskyves til siden av objekter slik som kjølen på en båt.

Det vises fremdeles til figur 2 hvor sensorsystemet 110 videre omfatter en distal eller øvre koblingsanordning 204. Bøyen 112 er koblet til den langstrakte ytre kappen 200 ved hjelp av en koblingsanordning 204. I de illustrerte utførelsesformene på figur 2 har bøyen 112 et øye 210 og er festet til koblingsanordningen 204 ved hjelp av et ledd 212; imidlertid kan et hvilket som helst egnet system brukes til å koble bøyen 112 til koblingsanordningen 204, slik som en line. Den mekaniske forbindelsen mellom koblingsanordningen 204 og bøyen gjør det mulig for bøyen 112 å forskyve seg, slik som ved forskyvning forårsaket av havstrømmer eller når den skyves til side av objekter slik som kjølen på en båt. I andre utførelsesformer kan bøyen 112 være koblet direkte til den langstrakte ytre kappen 200, og enhver bevegelse forårsaket av strømmer eller objekter kan dermed være av bøyen 112 og den langstrakte ytre kappen 200 som en gruppe.

Bøyen 112 er illustrert som en sirkulær bøye; imidlertid kan den positive oppdriften som frembringes av bøyen 112, være tilveiebrakt av en hvilken som helst egnet form og/eller type bøye. I noen utførelsesformer kan for eksempel bøyen ha en langstrakt form slik at bøyen orienterer seg selv til innretting med de herskende strømmene for derved å redusere den mengde forskyvning som sensorsystemet 110 oppviser ved eksponering for vannstrømmer.

Sensorstreameren 116 omfatter den langstrakte ytre kappen 200. Den langstrakte ytre kappen 200 kan ha en hvilken som helst egnet form. I en spesiell utførelsesform er den langstrakte ytre kappen 200 fleksibel og laget av polyuretan. I noen utførelsesformer har den langstrakte ytre kappen en ytre diameter på mellom 55 og 67 millimeter, og i en spesiell utførelsesform omkring 62 millimeter. Andre diametere, både større og mindre, kan brukes avhengig av det antall sensorer som er anordnet inne i den langstrakte ytre kappen 200. Et antall komponenter kan befinne seg inne i den langstrakte ytre kappen 200, og slike komponenter vil bli diskutert mer detaljert nedenfor. I noen utførelsesformer har imidlertid sensorstreameren 116 nøytral oppdrift eller en svak negativ oppdrift hvor strekkraften som leveres av bøyen112 holder sensorstreameren i en hovedsakelig vertikal orientering.

Det vises fremdeles til figur 2 hvor sensorstreameren 116 omfatter et antall sensorer. I en spesiell utførelsesform omfatter sensorstreameren 116 et antall hydrofoner 220A-D (det vil si trykkgradient-sensorer) koblet til den langstrakte ytre kappen 200, og mer spesielt koblet inne i den langstrakte ytre kappen 200. Som illustrert er hydrofonene 220 atskilt i langsgående retning langs den langstrakte ytre kappen (det vil si atskilt langs den lange dimensjonen til den langstrakte ytre kappen 220) med den avstand som er antydet som ΔZ1. Avstanden ΔZ1kan være uniform langs lengden av sensorstreameren (som vist), eller ikke-uniform. Avstanden mellom de enkelte hydrofonene kan endre seg for hver spesiell installasjon. Kortere avstand er best, men for sensorstreamere 116 med store lengder (for eksempel 450 meters sensorstreamere) kan økonomien diktere større avstand. For å utlede kvalitetsdata fra hydrofonene, tilveiebringer en avstand på ikke mindre enn halve bølgelengden til den akustiske og/eller seismiske energien til kilden, bedre data, og avstanden blir bestemt av ønske om seismisk oppløsning. En hvilken som helst egnet hydrofon kan brukes, slik som T-2BX hydrofonen markedsført av Teledyne Instruments, Inc., Houston, Texas. Det å utpeke posisjoner for hydrofonene med en sirkel er bare for å skjelne hydrofonene fra de andre sensorene og er ikke ment å medføre noen strukturell utforming av hydrofonene.

Sensorstreameren 116 omfatter videre et antall bevegelsesdetektorer 222A-D med tre akser koblet til den langstrakte ytre kappen 200, og mer spesielt festet inne i den langstrakte ytre kappen 200. I en spesiell utførelsesform er de treaksede bevegelsesdetektorene 222 atskilt i langsgående retning langs den langstrakte ytre kappen og er hovedsakelig samlokalisert med hydrofonene 220. Avstanden mellom de individuelle treaksede bevegelsesdetektorene kan være forskjellig for hver spesiell installasjon av de samme grunner som diskutert i forbindelse med hydrofonene. De treaksede bevegelsesdetektorene 222 kan innta mange ulike former. I en utførelsesform er hver treakset bevegelsesdetektor et treakset akselerometer slik som IMEMS®-typen av treakset akselerometer tilgjengelig fra Analog Devices, Inc., Norwood, Massachusetts. Et annet kommersielt tilgjengelig akselerometer er VECTORSEIS®-typen som er tilgjengelig fra Input/Output, Inc., Houston, Texas. I andre utførelsesformer kan hver treakset bevegelsesdetektor være en treakset hastighetsfon (også kjent som en geofon eller en partikkelbevegelsesdetektor).

Mange kommersielt tilgjengelige treaksede hastighetsfoner kan brukes, slik som geofoner tilgengelige fra Geophysical, Houston, Texas. Bruk av kvadrater på tegningen for å identifisere de treaksede bevegelsesdetektorene er ment å skjelne hydrofonene fra de andre sensorene og er ikke ment å medføre noen strukturell utforming av hydrofonene.

Det vises fremdeles til figur 2 hvor sensorstreamerne 116 i samsvar med i det minste noen utførelsesformer også omfatter et antall elektroder 224A-C koblet til den langstrakte ytre kappen 200. I de utførelsesformene som er illustrert på figur 2, er elektrodene 224 atskilt langs den langsgående lengde av den langstrakte ytre kappen 200 og er anordnet mellom sett med samlokaliserte hydrofoner 220 og treaksede bevegelsesdetektorer 222. Avstanden mellom elektrodene 224 er bestemt som ΔZ2, hvilken avstand kan være uniform langs lengden, eller ikke-uniform.

Ettersom elektrodene 224 blir brukt til å måle spenningspotensial ved respektive posisjoner av elektrodene 224, er elektroden elektrisk eksponert på utsiden av den langstrakte ytre kappen 200. Som illustrert kan den elektriske eksponeringen bety at elektrodene er anordnet på utsiden av den langstrakte ytre kappen 200, men i andre utførelsesformer kan elektrodene befinne seg inne i den langstrakte ytre kappen 200 og likevel være eksponert for det omgivende vannet, slik som ved hjelp av åpninger gjennom den langstrakte ytre kappen 200.

For å avlese de dataene som er frembragt ved hjelp av hver av sensorene, er en kommunikasjonsbane 230 (vist med stiplet linje) anordnet inne i den langstrakte ytre kappen 200. Kommunikasjonsbanen 230 kan dermed være kommunikasjonsmessig koblet til sensorene for å muliggjøre avlesning av data. Kommunikasjonsbanen kan innta mange former, slik som én eller flere optiske ledere, én eller flere elektriske ledere eller kombinasjoner av slike. De kommunikasjonene som finner sted over kommunikasjonsbanen 230, kan omfatte analog kommunikasjon, digital kommunikasjon, kommunikasjoner ved hjelp av en kommunikasjonsprotokoll (for eksempel Ethernet), eller kombinasjoner. Kommunikasjonsbanen 230 blir diskutert nærmere nedenfor under henvisning til figur 4.

Figur 3 er et sideriss av sensorstreamere i samsvar med andre utførelsesformer. Sensorstreameren 300 illustrerer spesielt sensorstreamere hvor elektrodene er utelatt og hvor hydrofonene 220 ikke er langsgående samlokalisert med de treaksede bevegelsesdetektorene 222. Sensorstreameren 302 illustrerer sensorstreamere hvor elektrodene 224 er langsgående samlokalisert med én eller begge av hydrofonene 220 og de treaksede bevegelsesdetektorene 222.

Sensorstreameren 304 illustrerer sensorstreamere hvor ingen av sensorene er langsgående samlokalisert. Antallet av hver sensortype behøver ikke å være det samme. Selv der hvor hydrofoner og treaksede bevegelsesdetektorer er langsgående samlokalisert ved noen posisjoner, kan andre langsgående posisjoner ha bare én hydrofon eller bare én treakset bevegelsesdetektor.

Figur 4 viser en tverrsnitts skisse gjennom en sensorstreamer 116 i overensstemmelse med i det minste noen utførelsesformer. Figur 4 viser spesielt den langstrakte ytre kappen 200. I noen utførelsesformer er den langstrakte ytre kappen laget av polyuretan, men et hvilket som helst vannbestandig polymermateriale kan brukes. I mange utførelsesformer er den langstrakte ytre kappen 200 fleksibel, spesielt for sensorstreamere med store lengder. I andre utførelsesformer kan den langstrakte ytre kappen 200 være stiv slik som i tilfellet med installasjoner i grunt vann hvor sensorstreamere er forholdsvis korte. Sensorstreameren 116 er koblet til en koblingsanordning 202 og en koblingsanordning 204. Koblingene 202 og 204 kan være laget av et hvilket som helst egnet materiale slik som stål, rustfritt stål og plast med høy densitet. I noen utførelsesformer er koblingsanordningen 202 laget av et annet materiale enn koblingsanordningen 204 ettersom de relative kreftene som hver koblingsanordning må motstå, kan være forskjellig. En hvilken som helst egnet koblingsmekanisme mellom koblingsanordningene 202 og 204 og den langstrakte ytre kappen 200, kan brukes, slik som fastspenningsanordninger, friksjonsforbindelser (det vil si at den langstrakte ytre kappen 200 blir tvunget over gjenger eller retningspigger), og limforbindelser.

Som nevnt foran er sensorstreameren 116 under bruk holdt i strekk ved hjelp av den kraften som leveres av bøyen 112. I noen tilfeller kan de mekaniske forbindelsene mellom koblingsanordningene 202 og 204 og den langstrakte ytre kappen 200, så vel som den langstrakte ytre kappen 200 selv, være tilstrekkelig sterk til å holde de forventede strekkreftene, og dermed behøver ikke noe internt system å være til stede for å bære strekkbelastningen. I andre tilfeller kan sensorstreameren 116 omfatte en line 400 anordnet inne i den langstrakte ytre kappen og koblet på hver ande til koblingsanordningene 202 og 204. Lengden av linen 400 er valgt slik at strekkrefter som påføres mellom koblingsanordningene 202 og 204 blir overført, i det minste delvis, av linen 400. Den langstrakte ytre kappen 200 behøver ikke å overføre betydelige, om noen, strekkrefter. Selv om illustrasjonen på figur 4 viser linen 400 anordnet i midten av den langstrakte ytre kappen 200, kan andre plasseringer og antall liner 400 brukes. I en spesiell utførelsesform kan linen 400 være laget av VEC-TRAN®-fiber tilgjengelig fra Hoechst Celanese Corp., New York, New York.

Det vises fremdeles til figur 4 hvor en samlokalisert hydrofon 220 og en trekaset bevegelsesdetektor 222 i henhold til i det minste noen utførelsesformer er anordnet inne i en bæreenhet 402. Bæreenheten 402 som er illustrert, har en kanal 404 gjennom hvilken line 400 rager. Bæreenheten 402 kan ha en hvilken som helst egnet form slik som den formen som er beskrevet i US-patent nummer 7881159 (og her referert til som avstandsholdere). I tilfeller hvor hydrofoner ikke er samlokalisert med de treaksede bevegelsesdetektorene 222, kan separate bæreenheter brukes for hver.

Figur 4 viser også flere eksempler på utførelsesformer av elektroder. Figur 4 viser spesielt en elektrode 224 i form av et elektrodepar 406A-B. I noen utførelsesformer er derfor spenningsmålinger tatt ved hjelp av elektrodeparet 406, spenning eller potensial som eksisterer over elektrodeparet 406. I andre utførelsesformer kan spenning måles ved en elektrode 224 i forhold til en hvilken som helst egnet referanse, slik som en annen elektrode atskilt i langsgående retning fra elektroden på den samme sensorstreameren. Det illustrerte elektrodeparet 406 illustrerer videre en utførelsesform som har elektrodeparet 406 elektrisk eksponert på den langstrakte ytre kappen 200. Elektrodene i elektrodeparet 406 er spesielt koblet direkte til den ytre diameteren av den langstrakte ytre kappen 200. For å ta spenningsmålinger er elektriske ledere 408A-B koblet til hver elektrode i elektrodeparet 406 ved hjelp av åpninger 410A-B gjennom den langstrakte ytre kappen 200. For å forsegle åpningene 410 fra vanninntrenging, er enten én eller begge elektrodene i elektrode paret 406 forseglet til den langstrakte ytre kappen 200 over åpningene 410 og/eller åpningene 410 forseglet med et tettemiddel.

Figur 4 illustrerer også andre utførelsesformer for plassering av elektroder slik at elektrodene blir elektrisk eksponert på utsiden av den langstrakte ytre kappen 200. Elektrodene i elektrodeparet 414 er spesielt anordnet inne i den langstrakte ytre kappen 200, men er ikke desto mindre eksponert for vann som befinner seg utenfor den langstrakte ytre kappen 200 ved hjelp av åpninger 416A-B. For å forsegle åpningene 416 fra vanninntrenging, er elektrodene i elektrodeparet 414 forseglet mot den indre diameteren til den langstrakte ytre kappen 200 over åpningene 410.

For å fremskaffe data fra de forskjellige sensorene i sensorstreameren 116 og som diskutert ovenfor, befinner det seg en kommunikasjonsbane 230 inne i den langstrakte ytre kappen 200. I den illustrerte utførelsesformen omfatter kommunikasjonsbanen 230 et antall forskjellige kommunikasjonsdelbaner. I den illustrerte utførelsesformen på figur 4 har mer spesielt hver sensortype en utpekt kommunikasjonsdelbane. En første kommunikasjonsdelbane 440 kan for eksempel være koblet til den illustrerende hydrofonen 220 og kommunikasjonsdelbanen kan i virkeligheten kommunisere med noen eller alle hydrofonene i sensorstreameren 116, men en slik kobling er ikke vist på figur 4 for ikke unødig å komplisere figuren. Kommunikasjonsdelbanen 440 kan ha en hvilken som helst egnet form slik som en elektrisk leder eller en optisk leder. Kommunikasjonen over kommunikasjonsdelbanen 440 kan likeledes ha en hvilken som helst annen egnet form eller protokoll, slik som analoge, digitale eller et digitalt pakkebasert meldingssystem.

Figur 4 viser videre en annen kommunikasjonsdelbane 442 koblet til den illustrerende treaksede bevegelsesdetektoren 222, og i virkeligheten kan kommunikasjonsdelbanen 442 kommunisere med noen eller alle de treaksede bevegelsesdetektorene 222 i sensorstreameren 116, men en slik kobling er ikke vist på figur 4 for ikke unødvendig å komplisere figuren. Kommunikasjonsdelbanen 442 kan ha en hvilken som helst egnet form, slik som en elektrisk leder eller en optisk leder. Kommunikasjonen over kommunikasjonsdelbanen 440 kan likeledes ha en hvilken som helst egnet form eller protokoll slik som analog, digital eller et digitalt pakkebasert meldingssystem. I noen tilfeller kan kommunikasjonsdelbanen som brukes av de treaksede bevegelsesdetektorene 222 være den samme som den kommunikasjonsdelbanen som brukes av hydrofonene 220, spesielt der hvor et pakkebasert kommunikasjonssystem og protokoll er implementert.

Figur 4 viser videre en tredje kommunikasjonsdelbane 444 i form av lederne 408 koblet til det illustrerende elektrodeparet 406. I en spesiell utførelsesform er kommunikasjonsdelbanen 444 koblet til et antall elektroder og/eller elektrodepar, men en slik kobling er ikke vist på figur 4 for ikke unødvendig å komplisere figuren. Kommunikasjonsdelbanen 444 kan ha en hvilken som helst egnet form, slik som et par elektriske ledere i tilfellet hvor spenningsmålinger blir avlest ved hjelp av en avstandsanordning. I andre tilfeller kan elektronikken for å utføre spenningsmålene over elektrodeparene være plassert i nærheten av elektrodeparet, og dermed kan de analoge målingene konverteres til en digital form og kommuniseres ved hjelp av meldingspakkene. Også her kan kommunikasjonsdelbanen 444 ha en hvilken som helst egnet form, slik som analog, digital eller et digitalt, pakkebasert meldingssystem.

Det vises fremdeles til figur 4 hvor sensorstreameren 116 i minst én utførelsesform har nøytral oppdrift. For å oppnå nøytral oppdrift gitt de forskjellige komponentene som er anordnet i den langstrakte ytre kappen, kan sensorstreameren 116 i noen tilfeller videre omfatte et oppdriftsfyllstoff 460. Oppdriftsfyllstoffet er vist anordnet bare ved en posisjon på figur 4 for ikke å komplisere figuren unødvendig, men man vil forstå at i noen tilfeller kan oppdriftsfyllstoffet fylle alle tomrom i det indre volumet av den langstrakte ytre kappen 200. Oppdriftsfyllstoffet er i noen tilfeller en væske med en egenvekt mindre enn for vann, slik som mineralolje (som også virker til å isolere de indre komponentene elektrisk). I andre tilfeller kan oppdriftsmaterialet 460 være en væske med lav viskositet i sin uherdede tilstand, men som ved herding øker i viskositet for å bli en gel, i halvfast eller fast form. I tilfeller hvor oppdriftsmaterialet 460 er en væske, kan én eller flere skillevegger 480 være installert for å redusere bevegelse av væsken på grunn av bevegelsen til sensorstreameren 116.

Figur 5 viser en fremgangsmåte i samsvar med i det minste noen utførelsesformer. Mer spesielt, fremgangsmåten starter (blokk 500), og omfatter overvåkning av en tilstand i en hydrokarbonholdig grunnformasjon som befinner seg under en vannmasse (blokk 502). Overvåkningen omfatter: å sende energi inn i undergrunnsformasjonen (blokk 504); og å avføle energi reflektert fra grunnformasjonen ved hjelp av et antall vertikalt orienterte sensorstreamere, idet avfølingen blir utført ved å bruke både et antall hydrofoner og et antall treaksede bevegelsesdetektorer på hver sensorstreamer (blokk 506). Sending av energi inn i formasjonen kan omfatte å sende akustisk energi, å sende elektromagnetisk energi eller begge deler. Den akustiske og elektromagnetiske energien kan sendes samtidig eller til forskjellige tider. I tilfellet av avføling av elektromagnetisk energi kan avfølingen utføres ved å bruke et antall elektroder på hver av de vertikalt orienterte sensorstreamerne.

Deretter avsluttes fremgangsmåten (blokk 508), eller den kan repeteres.

For 4D overvåkning av hydrokarbonproduserende grunnformasjoner, kan flere overvåkningssesjoner utføres over tid. Grunnformasjonen kan for eksempel overvåkes ved å sende energi inn i formasjonen og avføle reflektert energi ved hjelp av de hovedsakelig vertikale sensorstreamerne, ved å avstå over en viss tidsperiode (for eksempel en måned, seks måneder, et år) i løpet av hvilket tidsrom hydrokarboner blir utvunnet fra grunnformasjonen, og så sende energi inn i formasjonen og avføle reflektert energi på nytt.

Henvisninger til «én utførelsesform», «en utførelsesform», «en spesiell utførelsesform» og «noen utførelsesformer» indikerer at et spesielt element eller en spesiell karakteristikk er innbefattet i minst én utførelsesform av oppfinnelsen. Selv om frasene «i én utførelsesform», «en utførelsesform», «en spesiell utførelsesform» og «noen utførelsesformer» kan opptre på forskjellige steder, behøver ikke disse nødvendigvis å referere til den samme utførelsesformen.

Diskusjonen ovenfor er ment å være illustrerende for prinsippene og forskjellige utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Mange variasjoner og modifikasjoner vil være opplagte for fagkyndige på området når den ovenfor gitte beskrivelsen er fullstendig forstått. Hver sensorstreamer 116 kan for eksempel omfatte flere individuelle seksjoner som er elektrisk og mekanisk sammenkoblet ende mot ende for å danne hver totale streamer 116.

Claims

Patentkrav

1. Sensorsystem (110), omfattende:

en bøye (112);

et anker (114) i kontakt med havbunnen;

k a r a k t e r i s e r t v e d :

en sensorstreamer (116) koblet mellom bøyen (112) og ankeret (114), idet sensorstreameren (116) omfatter:

en langstrakt ytre kappe (200);

en første koblingsanordning (204) på en første ende av den langstrakte ytre kappen (200), idet den første koblingsanordningen (204) er koblet til bøyen (112);

en andre koblingsanordning (202) på en andre ende av den langstrakte ytre kappen (200), idet den andre enden er motsatt av den første enden, og den andre koblingsanordningen er koblet til ankeret (114); en line (400) anordnet inne i den ytre kappen (200), idet linen (400) er koblet på en første ende av den første koblingsanordningen (204), og linen (400) er koblet på en andre ende til den andre koblingsanordningen (202);

hvor linen (400) har en lengde slik at en strekkraft påført mellom bøyen (112) og ankeret (114) blir overført i det minste delvis ved hjelp av linen (400);

et antall hydrofoner (220) koblet til den ytre kappen (200), idet hver hydrofon blant antallet hydrofoner (220) er langsgående atskilt langs den ytre kappen (200); og

et antall treaksede bevegelsesdetektorer (222), idet hver treakset bevegelsesdetektor blant antallet treaksede bevegelsesdetektorer (222) er langsgående atskilt langs den ytre kappen (200); et første tau (150) koblet ved distal ende til bøyen (112) nær den første koblingen (204), der det første tauet (150) kobler til en bøye av et første nabosensorsystem; og

et andre tau (150) koblet ved distal ende til bøyen (112) nær den første koblingen (204), der det andre tauet (150) kobler til en bøye av et andre nabosensorsystem;

der det første og det andre tauet (150) er et annet enn linen (400) anordnet i den ytre kappen (200).

2. Sensorsystem ifølge krav 1, hvor hver hydrofon blant antallet hydrofoner er hovedsakelig samlokalisert med en treakset bevegelsesdetektor blant antallet treaksede bevegelsesdetektorer.

3. Sensorsystem ifølge krav 2, hvor sensorstreameren videre omfatter et antall elektroder (224) koblet til den ytre kappen (200), idet antallet elektroder (224) er langsgående atskilt langs den ytre kappen (200), og antallet elektroder (406, 414) er elektrisk eksponert på utsiden av den ytre kappen (200).

4. Sensorsystem ifølge krav 3, hvor minst én elektrode blant antallet elektroder er anordnet mellom to sett med samlokalisert hydrofon og treakset bevegelsesdetektor.

5. Sensorsystem ifølge krav 3, hvor minst én elektrode blant antallet elektroder er hovedsakelig samlokalisert med en hydrofon blant antallet hydrofoner og en treakset bevegelsesdetektor blant antallet treaksede bevegelsesdetektorer.

6. Sensorsystem ifølge krav 1, hvor sensorstreameren videre omfatter et antall elektroder koblet til den ytre kappen, idet antallet elektroder er langsgående atskilt langs den ytre kappen, og antallet elektroder er elektrisk eksponert på utsiden av den ytre kappen (406).

7. Sensorsystem ifølge krav 6, videre omfattende en kommunikasjonsbane (230) anordnet inne i den langstrakte ytre kappen (200), og hvor kommunikasjonsbanen er kommunikasjonsmessig koblet til antallet hydrofoner (220), antallet treaksede bevegelsesdetektorer (222) og antallet elektroder (224).

8. Sensorsystem ifølge krav 1, hvor det blant hver av antall treaksede bevegelsesdetektorer der minst én valgt fra den gruppe som består av: et treakset akselerometer; og en treakset hastighetsfon.

9. Marint undersøkelsessystem karakterisert ved:

et antall sensorsystemer (110) ifølge krav 1, der sensorsystemene er utplassert i et gittermønster;

videre omfattende et antall tau (150) som definerer et gittermønster, der gittermønsteret av tau er hovedsakelig parallelt til havbunnen (108), og antallet tau er anordnet på en dybde nær en øvre ende av hvert sensorsystem; og

hvor bøyen (112) i hvert sensorsystem er sammenkoblet ved skjæringer mellom to eller flere blant antallet tau (150).

10. Marint undersøkelsessystem ifølge krav 9, hvor hver hydrofon blant antallet hydrofoner (220) er hovedsakelig samlokalisert med en treakset bevegelsesdetektor blant antallet treaksede bevegelsesdetektorer (222).

11. Marint undersøkelsessystem ifølge krav 10, hvor hvert sensorsystem videre omfatter et antall elektroder (224) koblet til den ytre kappen, idet antallet elektroder er langsgående atskilt langs den ytre kappen, og antallet elektroder er elektrisk eksponert på utsiden av den ytre kappen (406, 414).

12. Marint undersøkelsessystem ifølge krav 11, hvor minst én elektrode blant antallet elektroder er eksponert mellom to sett med samlokalisert hydrofon og treakset bevegelsesdetektor.

13. Marint undersøkelsessystem ifølge krav 11, hvor minst én elektrode blant antallet elektroder er hovedsakelig samlokalisert med en hydrofon blant antallet hydrofoner og en treakset bevegelsesdetektor blant antallet treaksede bevegelsesdetektorer.

14. Marint undersøkelsessystem ifølge krav 9, hvor hvert sensorsystem videre omfatter et antall elektroder (224) koblet til den ytre kappen (200), idet antallet elektroder er langsgående atskilt langs den ytre kappen, og antallet elektroder (404, 414) er elektrisk eksponert på utsiden av den ytre kappen (200).

15. Marint undersøkelsessystem ifølge krav 14, hvor hvert sensorsystem videre omfatter en kommunikasjonsbane (230) anordnet inne i den langstrakte ytre kappen, og kommunikasjonsbanen er kommunikasjonsmessig koblet til antallet hydrofoner 220), antallet treaksede bevegelsesdetektorer (222) og antallet elektroder (224).

16. Marint undersøkelsessystem ifølge krav 9, hvor blant hver av antall treaksede bevegelsesdetektorer er minst én valgt fra den gruppe som består av: et treakset akselerometer; og en treakset hastighetsfon.

17. Marint undersøkelsessystem ifølge krav 9, hvor hver bøye (112) er posisjonert under overflaten (102) av vannmassen.

18. Fremgangsmåte, omfattende:

å overvåke en tilstand for en hydrokarbonholdig grunnformasjon som befinner seg under en vannmasse (500), overvåket ved:

å sende energi inn i grunnformasjonen (504);

og karakterisert ved:

å avføle energi reflektert fra grunnformasjonen ved å bruke et marint undersøkelsessystem ifølge krav 9.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18:

hvor sending av energi videre omfatter å sende både akustisk og elektromagnetisk energi inn i grunnformasjonen; og

hvor avføling av reflektert energi videre omfatter å avføle både akustisk og elektromagnetisk energi ved hjelp av sensorstreamerne, idet elektromagnetisk energi blir avfølt ved hjelp av et antall elektroder på hver sensorstreamer.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor utsendelse av energi videre omfatter samtidig utsendelse av akustisk og elektromagnetisk energi inn i grunnformasjonen.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor utsendelse av energi inn i grunnformasjonen videre omfatter:

å sende energi inn i grunnformasjonen;

å avstå fra å sende energi over en tidsperiode i hvilken hydrokarboner blir utvunnet fra grunnformasjonen; og så

å sende energi inn i grunnformasjonen.