Key information

Title
Elektromagnetisk geofysisk undersøkelsessystem og fremgangsmåter for å anvende elektrisk potensialavbildning
Application number
20190307
Case type
National
Status
15.09.2020 P.g.a ikke betalt meddelesesavgift. Søker har ikke begjært gjenopptakelse
Filed
06.03.2019
Divided from
20141009 (343538)
Priority
27.12.2011 US 13/337,456
Effective date
18.12.2012
Publicly available
28.06.2013
Applicant
PGS GEOPHYSICAL AS (NO)
Inventor
Frederick James Barr Jr (US) et al.
Agent
ACAPO AS (NO)

Abstract and drawing

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.
Den foreliggende beskrivelse angår forskjellige geofysiske målesystemer og fremgangsmåter for kartlegging av et elektrisk potensialfelt. Minst én illustrerende utførelsesform innbefatter en elektromagnetisk (EM-) kilde og geofysiske målekabler som hver innbefatter flere elektroder atskilt fra hverandre langs hver geofysisk målekabels lengde, og flere datainnsamlingsenheter som hver fremskaffer målinger som er en indikasjon på et elektrisk potensial mellom to av elektrodene. En modelleringsmodul er innbefattet og innrettet for å beregne et referansepotensial ved en valgt elektrode for hver av flertallet geofysiske målekabler, så vel som en beregningsmodul for å kombinere signaler som er representative for målingene for å frembringe signaler som en indikasjon på det elektriske potensialet til hver elektrode i forhold til referansepotensialet.

Publications

A1
Checking availability of the latest published version...

Documents

 Expand Download files (15)
Date
 Date Doc. No. Process Case number In/Out Journal description To/from
 03.02.2021 09-01 Saksbehandling 20190307 UT Endelig Henleggelse ACAPO AS
 29.09.2020 08-01 Saksbehandling 20190307 UT PT Henlagt manglede svar ACAPO AS
 15.07.2020 07-01 Saksbehandling 20190307 UT PT Meddelelse om patent ACAPO AS
 23.04.2020 06-04 Saksbehandling 20190307 INN Beskrivelse ren ACAPO AS
 23.04.2020 06-03 Saksbehandling 20190307 INN Beskrivelse merket ACAPO AS
 23.04.2020 06-02 Saksbehandling 20190307 INN Hovedbrev ACAPO AS
 23.04.2020 06-01 Saksbehandling 20190307 INN Korrespondanse (Hovedbrev inn) ACAPO AS
 09.11.2019 05-02 Saksbehandling 20190307 UT PT_report 12:16:25
09.11.2019 05-01 Saksbehandling 20190307 UT Realitet patent ACAPO AS
 12.04.2019 04-01 Saksbehandling 20190307 INN Fig01
02.04.2019 03-01 Saksbehandling 20190307 UT PT Varsel om betaling av første årsavgift (3317) (PT20190307)
19.03.2019 02-01 Saksbehandling 20190307 INN Korrespondanse (Hovedbrev inn) ACAPO AS
 06.03.2019 01-03 Saksbehandling 20190307 INN Beskrivelse ACAPO AS
 06.03.2019 01-02 Saksbehandling 20190307 INN Patenttegninger ACAPO AS
 06.03.2019 01-01 Saksbehandling 20190307 INN Søknadsskjema Patent ACAPO AS

Description, claims and drawings

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content. Description
BakgrunnGeofysiske undersøkelser tilveiebringer data som kan gi informasjon om strukturen og fordelingen av bergartstyper og deres innhold. Denne informasjonen er viktige hjelpemidler når det gjelder leting etter vann, geotermiske reservoarer og mineralavsetninger slik som hydrokarboner og malm. De fleste oljeselskaper er avhengige av geofysiske undersøkelser for å velge steder hvor det skal bores letebrønner.En form for geofysiske undersøkelser, nemlig elektromagnetiske undersøkelser eller EM-undersøkelser, anvender lavfrekvente EM-signaler som vekselvirker med lag av interesse. Slike signaler kan sendes ut fra en geofysisk kildekabel slept bak et skip eller et annet marint overflate- eller undervannsfartøy som beveger seg over en vannmasse slik som en innsjø eller et hav. De utsendte EM-signalene forplanter seg gjennom vannet og lagene under vannmassen. Når EM-signalene vekselvirker med vannet og lagene, forårsaker den kombinerte resistiviteten til vannet og lagene (og i mindre grad luften over vannet) at EM-signalene dempes etter hvert som de forplanter seg bort fra kilden. Det resulterende elektromagnetiske feltet er dermed en funksjon av resistivitetsegenskapene til vannet, lagene under bunnen og luften. Forskjeller i lagene og resistiviteten langs målelinjen vil resultere i små variasjoner i dette elektromagnetiske feltet.Sensorer langs lengden av en geofysisk målekabel (som også kan være slept av skipet) måler styrken til det elektromagnetiske feltet som er generert av den geofysiske kildekabelen, og disse innsamlede dataene blir brukt til å identifisere og kartlegge resistivitetskontraster for legemer inne i lagene (for eksempel oljereservoarer). Den geofysiske målekabelen fremskaffer typisk elektriske feltmålinger med elektroder atskilt fra hverandre langs lengden av kabelen, slik at den geofysiske målekabelen bare måler komponenter av det elektriske feltet som er parallelle med kabelen («linje-komponenten»). Den elektriske feltkomponenten på tvers av målekabelen («tverrlinje-komponenten») kan gi ytterligere informasjon for kartlegging av resistivitetskontrastene, men likevel har tidligere forsøk på å måle denne komponenten i et marint undersøkelsesmiljø vist seg utilstrekkelig. På grunn av viktigheten av slike kart og størrelsen på de finansielle beslutningene som kan være avhengige av dem (for eksempel om det skal bores en letebrønn ved en spesiell posisjon), er det et betydelig insentiv til å forbedre kvaliteten av disse målingene. Kort beskrivelse av tegningenePå tegningene og den følgende beskrivelse, er det følgelig beskrevet spesielle eksempler på elektromagnetiske, geofysiske undersøkelsessystemer og fremgangsmåter som anvender potensialkartlegging til i det minste delvis å ta hensyn til dette problemet. På tegningene:Figur 1 er en isometrisk skisse av et illustrerende geofysisk undersøkelsessystem.Figur 2 er et sideriss av det illustrerende geofysiske undersøkelsessystemet på figur 1.Figur 3 viser de relative bidragene fra resistiviteten til formasjonslagene, vannet og luften til dempningen av det elektriske feltet ifølge en utførelsesform.Figur 4 viser en illustrerende datainnsamlingsmodul.Figur 5 er et oppriss av det illustrerende geofysiske undersøkelsessystemet på figur 1.Figurene 6A og 6B viser konturene av det elektriske potensialet i forskjellige områder.Figur 7 viser en illustrerende bruk av en felles referanse til å oppnå elektriske potensialmålinger.Figurene 8A og 8B viser illustrerende elektrodemønstre for målekabelen. Figur 9 viser en illustrerende fremgangsmåte for å kombinere målinger av elektrisk potensial.Figur 10 viser et illustrerende datamaskinbasert geofysisk undersøkelsessystem.Figur 11 er et oppriss av et illustrerende geofysisk undersøkelsessystem med en alternativ plassering av den geofysiske målekabelen.Figur 12 viser konturene av det elektriske potensialet i forskjellige områder i forhold til de geofysiske målekablene på figur 11.Figur 13 viser en illustrerende teknikk for modellering av det elektriske potensialet til et punkt langs en geofysisk målekabel.Det skal imidlertid bemerkes at de spesielle utførelsesformene som er gitt på tegningene og den detaljerte beskrivelsen av disse, ikke begrenser oppfinnelsen. De gir tvert imot grunnlag for at en vanlig fagkyndig på området kan oppfatte de alternative formene, ekvivalentene og modifikasjonene som er omfattet av én eller flere av de gitte utførelsesformene som faller inn under omfanget til de vedføyde patentkrav. Detaljert beskrivelseDe følgende avsnitt beskriver illustrerende geofysiske undersøkelsessystemer og fremgangsmåter på en mer detaljert måte. Først blir det gitt en oversikt over et illustrerende elektromagnetisk (EM), geofysisk undersøkelsessystem for å vise de grunnleggende komponentene i systemet og deres virkemåte. Denne oversikten blir fulgt av en mer detaljert beskrivelse av noen av systemkomponentene. En illustrerende fremgangsmåte for geofysisk EM-kartlegging blir presentert, og en illustrerende datamaskinbasert utførelsesform av de beskrevne systemene og fremgangsmåtene blir gitt. Andre illustrerende utførelsesformer er også presentert som benytter alternative teknikker for å velge og/eller beregne individuelle potensialreferanser som kan brukes til å bestemme det elektriske potensialet ved elektrodene som er anbragt langs hver av flere geofysiske målekabler.Figur 1 viser en oversikt over et illustrerende geofysisk EM-undersøkelsessystem som opererer i et marint miljø. Et marint fartøy 10 beveger seg gjennom en vannmasse 11 og bærer et geofysisk registreringssystem 12. Én eller flere geofysiske kildekabler 14 og to eller flere geofysiske målekabler 16 blir slept gjennom vannmassen 11. (Selv om fartøyet 10 er vist å slepe både kilde- og målekablene, kan andre undersøkelser anvende flere fartøyer som sleper én eller flere av de geofysiske målekablene og andre som sleper geofysiske kilder.) En rekke posisjoneringsanordninger 17 kan brukes til å regulere arrangementet av kilde- og målekabler.Den geofysiske kildekabelen 14 innbefatter senderelektroder 15A og 15B som samvirker for å frembringe et elektromagnetisk (EM) signal 8 (for eksempel en pulset firkantbølge med en frekvens mellom 15 millihertz og 5 hertz) som forplanter seg utover, trenger inn i det omgivende vannet 11 og lagene 22 og legemet 23 som illustrert på figur 2. Når EM-signalet 8 forplanter seg, innvirker de varierende resistivitetene til vannet 11, lagene 22, legemet 23 og luften over vannet, hver på styrken til det feltet som skapes av EM-signalet 8. Jo lavere resistiviteten er, jo høyere blir den hastigheten som den elektriske feltamplituden dempes med med avstanden. De linjene som er vist på figur 2, representerer områder hvor det elektriske feltet er av samme størrelse, der hver linje representerer en forskjellig størrelse. Som man kan se, er variasjoner i feltet et resultat av de forskjellige resistivitetene. Den elektriske feltstyrken til EM-signalet 8 i nærheten av et gitt punkt langs de geofysiske målekablene 16, avspeiler således den kumulative effekten av resistiviteten til vannet 11, lagene 22 og legemet 23 (og i mindre grad av resistiviteten til luften over vannet). Legg merke til at de geofysiske målekablene 16 på figur 2 hensiktsmessig er illustrert som om de er parallelle med overflaten til vannet 11. I noen utførelsesformer behøver én eller flere geofysiske målekabler 16 ikke å være parallelle med overflaten til vannet 11.Figur 3 viser en normalisert elektrisk feltstyrke som en funksjon av avstand fra kilden i et typisk letemiljø. Log/log-grafen er blitt inndelt i tre områder. Nær kilden (område 301 i grafen) er den lave resistiviteten til vannet 11 den dominerende faktoren som bestemmer størrelsen av det elektriske feltet. I det mellomliggende området mellom omkring 1,2 km og 11 km (område 302), blir den dominerende faktoren den forholdsvis høyere resistiviteten til lagene. Ved lengre avstander (område 303) er det luften over vannet som har den største effekten på den elektriske feltstørrelsen. Variasjoner i den elektriske feltstyrken forskjellig fra de som kan ventes å være forårsaket hovedsakelig av lagene 22, kan skyldes legemet 23, noe som gjør det mulig å detektere, karakterisere og kartlegge legemet 23.De geofysiske målekablene 16 har par med elektroder 18 atskilt langs sin lengde for å detektere og måle det elektriske potensialet som er skapt av EM-signalet 18. Som illustrert på figur 4, kan hvert elektrodepar være atskilt med omkring 200 meter. Hver elektrode 18 er elektrisk eksponert for vannet som den slepes gjennom. Hvert elektrodepar kan være koblet til inngangene på en differensialforsterker 202, som i det minste noen utførelsesformer innbefatter en shunt-resistor 201 over inngangsklemmene. Differensialforsterkeren 202 gjør det mulig for datainnsamlingsmodulen 20 å omdanne det elektriske potensialet til et deteksjonssignal egnet for overføring til det geofysiske registreringssystemet 12. Selv om noen utførelsesformer av undersøkelsessystemet registrerer det analoge signalet fra differensialforsterkeren 202, innbefatter andre utførelsesformer analog/digital-omformere (A/D-omformere) 203 som omformer det analoge signalet til et digitalt signal for lagring. Omformingen kan gjøres av datainnsamlingsmodulen 20 før målingene blir overført til registreringssystemet 12, eller i noen tilfeller, av registreringssystemet 12 etter at det analoge signalet er blitt mottatt. I den illustrerende utførelsesformen på figur 4, blir et digitalt deteksjonssignal 205 sendt tilbake til det geofysiske registreringssystemet 12 for lagring.I den illustrerte utførelsesformen blir deteksjonssignalene fra de forskjellige datainnsamlingsmodulene 20 sendt til registreringssystemet 12 via en kommunikasjonsledning i hver av de geofysiske målekablene 16. Registreringssystemet 12 lagrer dataene (analogt og/eller digitalt) for senere prosessering, selv om noen utførelsesformer kan tilveiebringe behandling i sann tid av dataene. Slik sanntidsbehandling gjør det mulig for mannskapet å justere måleparameterne etter behov for å sikre kvaliteten til de innsamlede måledataene. Hver geofysisk målekabel 16 har flere datainnsamlingsmoduler (for eksempel 5 moduler per kilometer kabel), og det er flere geofysiske målekabler 16 i de illustrerende geofysiske undersøkelsessystemene som er vist og beskrevet. Bruken av flere geofysiske målekabler 16 muliggjør innsamling av flere data over et større område i en enkel passering av det marine fartøyet 10. Slike data som er innsamlet samtidig over et område i stedet for en enkelt rett linje, kan brukes til å generere todimensjonale (2D) elektriske potensialkart over et område og tredimensjonale (3D) elektriske potensialkart over et volum, noe som i sin tur kan brukes til å kartlegge geofysiske lag 22. I de illustrerende utførelsesformene som er beskrevet, blir målingene fra elektroder på forskjellige geofysiske målekabler 16 korrelert med hverandre ved å referere hver måling til et felles referansepotensial.Som forklart nærmere nedenfor, kan et felles referansepotensial utledes fra målinger tatt ved eller nær enden av de geofysiske målekablene 16 delvis på grunn av den betydelige lengden av målekablene. I minst noen utførelsesformer er hver målekabel omkring 8 km lang og er utplassert slik at endene av de geofysiske målekablene 16 er innrettet som vist på figur 5. Ved en slik betydelig avstand fra senderelektrodene 15A og 15B, er størrelsen på det elektriske feltet liten, noe som gjør det elektriske potensialet forholdsvis konstant langs en linje som er på tvers av lengdene til de geofysiske målekablene 16, spesielt sammenlignet med punkter nærmere kilden hvor en lignende tverrgående linje ville ha sterkere felter og mer variasjon i det elektriske potensialet. Denne differansen i elektriske potensialgeometrier er illustrert på figurene 6A og 6B som henholdsvis viser konturlinjene for det elektriske feltet som er skapt av EM-signalet ved to forskjellige punkter nær tre av de geofysiske målekablene 16.Figur 6A illustrerer det elektriske feltet ved et punkt som er forholdsvis nær senderelektroder 15A og 15B. På grunn av denne nærheten til kilden for EM-signalet 8, er krumningen av det elektriske feltet forholdsvis uttalt, og det elektriske potensialet som måles ved hvert sett av elektroder varierer betydelig mellom individuelle kabler. Figur 6A illustrerer et arrangement hvor størrelsen av det elektriske potensialet ved elektrodene 18c vil være større enn ved elektrodene 18b, som igjen er større enn ved elektrodene 18a.På figur 6B er derimot krumningen til de elektriske feltkonturlinjene ved endene av kablene (og dermed lenger bort fra senderelektrodene 15A og 15B) nesten flat og forholdsvis uniform langs en linje på tvers av lengden til de geofysiske målekablene 16. Det elektriske potensialet som er til stede ved hver av elektrodene 18a, 18b og 18c er følgelig av en sammenlignbar størrelse. I minst noen illustrerende utførelsesformer, blir dette elektriske potensialet antatt å være av samme størrelse ved hver elektrode, mens det i andre illustrerende utførelsesformer blir antatt å være ved forskjellig størrelse ved hver elektrode innenfor et visst toleranseområde (for eksempel med 1 % av en antatt størrelse). Målinger ved disse elektrodene ved enden av hver geofysisk målekabel 16 kan følgelig anvendes som et felles referansepotensial som de gjenværende målingene langs lengden av de geofysiske målekablene 16 kan måles mot. Selv om det eksemplet som er vist på figurene 6A og 6B bare viser tre av de geofysiske målekablene, kan denne løsningen anvendes på et hvilket som helst flertall eller alle de geofysiske målekablene 16 i en illustrerende utførelsesform av det beskrevne geofysiske undersøkelsessystemet. Andre elektroder enn de ved enden av hver geofysisk målekabel kan også brukes så lenge det elektriske potensialet ved hver av elektrodene er ved, eller innenfor, et toleranseområde for et felles referansepotensial.For bedre å forstå hvordan et felles referansepotensial blir brukt til å korrelere elektriske potensialmålinger tatt av elektroder på forskjellige geofysiske EM-målekabler, er det tilveiebragt et eksempel på figur 7 som viser et forenklet system med tre geofysiske EM-målekabler 16. Hver elektrode 18 fra et elektrodepar er delt med et annet elektrodepar (bortsett fra elektroder ved hver ende av hver kabel). Denne konfigurasjonen gjør det mulig å summere differensialmålinger fra hvert par for å bestemme den totale elektriske potensialdifferansen som er målt ved et hvilket som helst punkt på en gitt geofysisk målekabel 16, i forhold til enden av hver kabel.I det eksemplet som er vist på figur 7, er de elektriske potensialdifferansemålingene langs den geofysiske målekabelen 16a (i mV) 327,8, 129,7, 81,8, 16,5 og 1,3. Omformet til potensialmålinger i forhold til endeelektroden (som er målt til å være ved null), er potensialene ved elektrodene langs den geofysiske målekabelen 16a henholdsvis (i mV) 557,1, 229,3, 99,6, 17,81,3 og 0. De illustrerte elektriske potensialdifferansemålingene langs den geofysiske målekabelen 16b (325,6, 321,7, 92,6, 11,7 og 1,4 mV) omdannes til elektrodepotensialer (i mV) på henholdsvis 663,0, 337,4, 105,7, 13,1, 1,4 og 0. For den geofysiske målekabelen 16c omdannes potensialdifferansemålingene 292,4, 107,2, 85,7, 13,7 og 1,2 til absolutte potensialer 500,2, 207,8, 100,6, 14,9, 1,2 og 0. Fordi de justerte målingene nå alle er målt i forhold til et felles referansepotensial, kan de sammenlignes og kombineres (for eksempel subtraheres fra hverandre) for å bestemme tverrlinjekomponenten til det elektriske feltet mellom elektroder på to forskjellige målekabler. Mer sofistikert interpolasjon kan selvsagt utføres for å modellere det elektriske potensialet basert på de målte elektrodepotensialene, for eksempel kan et romlig filter brukes. Ved å referere alle differensialmålingene langs hver kabel til et felles referansepotensial, kan øyeblikksmålingene for hver av kablene brukes til å utlede og kartlegge en øyeblikkelig todimensjonal skive av det elektriske potensialet i et plan definert av sensorkablene. Ytterligere kabler kan være posisjonert over eller under det horisontale planet for å muliggjøre tredimensjonale, volumetriske målinger av det elektriske øyeblikkspotensialet. Ettersom de geofysiske målekablene 16 blir slept gjennom vannet, tilveiebringer ytterligere sampler eller «øyeblikksbilder» ytterligere målinger som gir redundans (på grunn av overlappende måleområder) og ny informasjon (på grunn av bevegelse i forhold til undergrunnsstrukturene). Det skal også bemerkes at i minst noen illustrerende utførelsesformer, blir flere øyeblikksbilder generert hvor hvert øyeblikksbilde representerer prøver eller sampler tatt ved én av flere signalfrekvenser generert av senderelektrodene (for eksempel senderelektrodene 15A og 15B på figur 1). Elektriske potensialfeltkart kan deretter genereres for hver signalfrekvens.Målingene som er tatt via elektrodene ved eller nær enden av geofysiske målekabler 16 i de beskrevne utførelsesformene, kan kombineres på et hvilket som helst flertall måter for å tilveiebringe et felles referansepotensial. Minste kvadraters datatilpasning kan for eksempel brukes til å bestemme et felles referansepotensial. I tillegg, eller alternativt, kan beregninger av standardavvik brukes til å identifisere og utelukke statistisk sterkt avvikende målinger. Grensebetingelser, slik som Dirichletgrensebetingelsen, sammen med på forhånd kjent kunnskap om det elektriske potensialmønsteret, kan også bidra ved utledning av et felles referansepotensial. Mange slike statistiske teknikker, matematiske operasjoner og kjente tilstander som kan anvendes på utledningen av et felles referansepotensial, vil være opplagte for vanlig fagkyndige på området, og alle slike teknikker, operasjoner og kjente betingelser er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.Det skal bemerkes at selv om den utførelsesformen som er vist på figur 5 og som er beskrevet ovenfor, har endene av de geofysiske målekablene 16 innrettet langs en rett tverrlinje, kan andre konfigurasjoner av målekablene også være innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse. For kortere målekabler med større avstand fra hverandre, kan effekten av krumningen av de elektriske feltlinjene til EM-signalet 8 være nok til å introdusere betydelige og eventuelt uakseptable variasjoner mellom de enkelte målingene ved elektrodene ved enden av hver geofysisk målekabel 16. I slike situasjoner, kan posisjoneringen av hver geofysisk målekabel 16 velges slik at endene av hver målekabel følger den forventede krumningen av det elektriske potensialet ved endene av kablene. Endene av de geofysiske målekablene 16 kan for eksempel følge en linje som er V-formet eller kan følge en parabolsk bane, som henholdsvis vist i eksemplene på figurene 8A og 8B. Mange andre målekabel-geometrier og -konfigurasjoner er mulige, og alle er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse. I tillegg til de utførelsesformene som allerede er beskrevet for å illustrere bare noen av de mulige system- og anordningsimplementeringene, blir også illustrerende fremgangsmåter beskrevet her som utfører i det minste noen av de funksjonene som er beskrevet ovenfor. Figur 9 viser en slik illustrerende fremgangsmåte 900, som begynner med utplasseringen av EM-kilden og målekablene (blokk 902). Den geografiske posisjonen til kilden blir sporet etter hvert som kablene blir slept gjennom vannet av skipet (blokk 904), og EM-kilden blir slått på for å generere det elektriske potensialet (blokk 906). Elektriske differensialpotensialmålinger blir innsamlet fra elektrodepar langs målekablene(blokk 908), som blir korrelert med den sporede geografiske posisjonen av kilden. I minst noen illustrerende utførelsesformer, blir slik posisjonssporing og korrelasjon utført ved å bruke et globalt posisjonsbestemmelsessystem (GPS), slik at posisjonen til skipet blir sporet og posisjonene til elektrodene på den geofysiske målekabelen blir bestemt i forhold til posisjonen til skipet. I andre illustrerende utførelsesformer, blir posisjonene til elementer langs lengden av den geofysiske målekabelen sporet direkte (for eksempel ved å bruke GPS-mottakere plassert langs lengden av den geofysiske målekabelen), i stedet for i forhold til skipets posisjon. Vanlig fagkyndige på området vil innse at en lang rekke forskjellige systemer og teknikker kan brukes til å bestemme posisjonene til elektrodene langs lengden av en geofysisk målekabel, og alle slike systemer og fremgangsmåter er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.Etter bestemmelse av et felles referansepotensial (eller i andre illustrerende utførelsesformer av et individuelt referansepotensial for hver geofysiske målekabel), blir potensialet for hver elektrode på hver kabel bestemt i forhold til referansepotensialet (blokk 910) for hvert sett med innsamlede sampler ved en gitt geografisk posisjon, noe som muliggjør en todimensjonal og/eller tredimensjonal kartlegging av det elektriske potensialet (blokk 912). Tilsvarende elektriske feltkomponenter blir ekstrahert fra det elektriske potensialkartet (blokk 914), hvorfra et geofysisk bilde (for eksempel et geofysisk målekart) blir utledet og fremvist for brukeren (blokk 916), ved slutten av fremgangsmåten 900.Den ovenfor beskrevne fremgangsmåten kan implementeres som en del av et dataregistreringssystem 12, helt eller delvis i programvare som utføres på en hvilken som helst av et bredt utvalg med universelle datamaskiner kombinert med en del ytterligere maskinvare, som vist i den illustrerende utførelsesformen på figur 10. Data blir mottatt av forsterker- og analog/digital-moduler (A/D-moduler) 1002. Disse kan for eksempel være analoge data fremskaffet av datainnsamlingsmoduler som forsterker det målte differensialpotensialet og overfører det forsterkede analoge signalet til dataregistreringssystemet 12 (for eksempel i likhet med datainnsamlingsmodulen 20 på figur 4, men uten A/D 203). I andre illustrerende utførelsesformer er forsterker- og omformermodulen 1002 på figur 10 og datainnsamlingsmodulen 20 én og samme modul, og det er de digitale signalene fra målekablene som blir mottatt av dataregistreringsmodulen 1006 i stedet for et lokalt digitalt signal fra hver av forsterker- og A/D-modulene 1002.Dataregistreringsmodulen 1006 lagrer de mottatte digitale dataene (som representerer de innsamlede dataene), posisjonsinformasjon og andre beslektede parametere (for eksempel fartøyhastighet) og annen geofysisk informasjon (for eksempel kjent generell sammensetning og egenskaper for formasjonslagene og det omgivende vannet) for senere innhenting og databehandling ved hjelp av programvare som utføres på universelle, digitale databehandlingssystemer (GPDDP-systemer) 1010. Ifølge i det minste noen illustrerende utførelsesformer, innbefatter programvaren som utføres på GPDDP-systemet 1010 en beregningsmodul 1009 som utleder et felles referansepotensial for flere individuelle referansepotensialer og kombinerer potensialmålinger for å bestemme elektriske potensialfeltdifferanser mellom forskjellige kabler i forhold til det felles referansepotensialet. Beregningsmodulen genererer videre et elektrisk potensialfeltkart over et volum fra elektrodemålingene og de elektriske potensialfeltdifferansene. Programvaren innbefatter også en kartleggingsmodul som frembringer et geofysisk undersøkelseskart basert på det elektriske potensialfeltkartet og på de andre dataene som er levert av dataregistreringsmodulen 1006, og en presentasjonsmodul 1011 som viser det geologiske undersøkelseskartet for brukeren som en avbildning på enten en videoskjerm eller en skriveranordning. Alternativt kan det geofysiske undersøkelseskartet med data lagres ved hjelp av dataregistreringsmodulen 1006 for senere presentasjon for brukeren. Noen illustrerende utførelsesformer innbefatter også en modelleringsmodul 1013 som beregner verdien av et individuelt referansepotensial for hver geofysisk målekabel.Det skal bemerkes at noen av, eller alle programvaremodulene som er beskrevet ovenfor, også kan implementeres som maskinvaremoduler. Slike illustrerende utførelsesformer kan implementeres ved å bruke feltprogrammerbare portgrupper eller ved å anvende spesielle integrerte kretser, for bare å nevne to eksempler. I minst noen av de illustrerte utførelsesformene, er bare noen av modulene implementert som maskinvaremoduler og blir kombinert med GPDDP-systemet 1010 for å utføre programvare som innbefatter de resterende programvaremodulene som en del av dataregistreringssystemet 12.De dataene som er tilveiebragt ved hjelp av dataregistreringsmodulen 1006 kan også behandles ved hjelp av programvare utført på GPDDP-systemet 1010 i sann tid med dataene også lagret på dataregistreringsmodulen 1006. Ytterligere behandling kan også utføres ved hjelp av programvaren som utføres på GPDDP-systemet 1010 på et senere tidspunkt på de lagrede dataene. Programvaren som utføres på GPDDP-systemet 1010 kan styres og overvåkes av en bruker fra et brukergrensesnitt 1012, som kan innbefatte slike anordninger som en monitor, en datamus og et tastatur. I den illustrerende utførelsesformen på figur 10, blir både innkommende data og behandlede data fremvist ved hjelp av brukergrensesnittet 1012 (for eksempel på en monitor), og brukeren styrer innsamlingen, behandlingen og lagringen av dataene fra brukergrensesnitt 1012.Det skal bemerkes at GPDDP-systemet 1010 kan implementeres ved å bruke et hvilket som helst datamaskinsystem eller dataarkitektur som innbefatter, men som ikke er begrenset til, enkeltprosessor-systemer, multiprosessor-systemer, distribuerte arkitekturer, alenestående arkitekturer, klient/server-arkitekturer, hovedmaskinarkitekturer, arbeidsstasjoner, bladservere, virkelige maskiner, virtuelle maskiner og/eller en hvilken som helst kombinasjon av alle disse. Akkurat som maskinvaren kan være organisert som et distribuert system, kan videre programvaren som utføres på GPDDP-systemet 1010 på lignende måte være delt inn i moduler og undermoduler som kan være distribuert over flere maskinvareelementer i GPDDP-systemet 1010. Mange andre maskinvare- og programvare-systemer, arkitekturer og organiseringer vil være opplagte for vanlige fagfolk på området, og alle slike maskinvare- og programvare-systemer, arkitekturer og organiseringer, så vel som alle kombinasjoner av slike, er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.Ved å samle inn og behandle EM-måledata som illustrert ved hjelp av de utførelseseksemplene som er vist og beskrevet her, kan variasjoner blant dataene i det samplede elektriske potensialfeltet behandles, analyseres og tolkes for å generere todimensjonale og tredimensjonale geofysiske målekart over undervannslag. Ved for eksempel å analysere variasjonene i det genererte feltet, kan resistiviteten og posisjonen til legemer eller masser med forskjellige resistiviteter og dermed sammensetningen av de tilsvarende formasjonene, bestemmes og inkorporeres i slike geofysiske målekart. For en mer detaljert beskrivelse av hvordan geofysiske måledata blir brukt til å frembringe undersøkelsesbilder, kan det for eksempel vises til Constable m.fl., An Introduction to Marine Controlled-Source Electromagnetic Methods for Hydrocarbon Exploration (Geophysics, Vol.72, No.2, pp. WA3-WA12, March-April 2007).Selv om de illustrerende systemene og fremgangsmåtene som er beskrevet ovenfor benytter et felles elektrisk potensial som antas å være null, ved eller nær enden av de geofysiske målekablene, kan andre illustrerende utførelsesformer benytte alternative teknikker for å bestemme andre individuelle referansepotensialer. En slik utførelsesform er vist på figur 11 som er maken til utførelsesformen på figur 5, men hvor den geofysiske kildekabelen med senderelektroder 15A og 15B blir slept bak de geofysiske målekabelelektrodene som er nærmest det marine fartøyet 10. Figur 12 viser posisjoneringen av den geofysiske kildekabelen mer detaljert, og viser også tre linjer langs hvilke de lokale minimums- og maksimumsverdiene av det elektriske potensialet er lokalisert for en gitt avstand fra den geofysiske kildekabelens dipol. Punkter langs de geofysiske målekablene som skjærer disse linjene, kan brukes til å identifisere elektroder egnet for å tilveiebringe et individuelt referansepotensial for hver tilsvarende geofysisk målekabel.Det vises fremdeles til figur 12, hvor den linjen som er merket Vmin representerer det tilnærmede midtpunktet mellom senderelektrodene 15A og 15B, hvor elektrodepotensialet er kjent å være omkring 0V. Linjene merket Vmax representerer likeledes endepunktene av dipolen som utgjøres av elektrodene 15A og 15B, hvor elektrodepotensialet langs dipolen er kjent å være ved sin maksimumsverdi. Fordi hver av disse linjene skjærer hver av de geofysiske målekablene ved punkter forholdsvis nær senderelektrodene (sammenlignet med den totale lengden av de geofysiske målekablene), hvor oppførselen til det elektriske potensialet hovedsakelig blir dominert av konduktiviteten til vannet, og dermed utjevner den. Det elektriske potensialet kan følgelig beregnes ved et gitt punkt i forhold til senderelektrodene ved hjelp av én av et flertall kjente teknikker.Forut for utførelse av slike elektriske potensialberegninger, må en elektrode først velges som referanseelektrode på hver geofysisk målekabel. Valget kan utføres på minst to forskjellige måter:1. Ved å spore posisjonen til i det minste et punkt på hver geofysisk målekabel og velge en elektrode i nærheten av det ønskede referansepunktet (for eksempel en elektrode nær skjæringen mellom dens geofysiske målekabel og Vmin-linjen); og2. Ved å identifisere en endring i polariteten til de samplede elektriske potensialdifferansene som er en indikasjon på nærhet til et lokalt minimalt eller maksimalt elektrisk potensial, og å velge én av elektrodene brukt til å måle differansen med endret polaritet (for eksempel en elektrode nærmest skjæringen mellom dens geofysiske målekabel og en Vmax-linje).I minst noen av de illustrerende utførelsesformene, blir den første av de ovenfor angitte teknikkene implementert ved å spore posisjonen til i det minste noen av elektrodene langs hver av de geofysiske målekablene (for eksempel et delsett av elektroder nærmest senderelektrodene). I en slik utførelsesform, er akustiske transpondere montert ved den fremre ende av hver geofysisk målekabel, som reagerer på et signal utsendt gjennom en skrogutvekst på det marine fartøyet 10. Basert på responsen, blir det beregnet en vektor fra GPS-posisjonen til det marine fartøyet 10 og den fremre ende av hver geofysisk kabel. Flere kompass er også installert langs lengden av hver geofysisk kabel, for å gjøre det mulig å bestemme den totale formen til hver geofysisk målekabel, og ved å benytte posisjonen til hver geofysisk målekabelelektrode i forhold til den geofysiske kildekabelen.I andre illustrerende utførelsesformer, er GPS-mottakere installert på overflatebøyer ved fronten og enden av hver geofysisk målekabel for å spore posisjonen til hver kabels front- og endesegmenter, og på en overflatebøye ved den fremre kildeelektroden og derved spore posisjonen til de geofysiske målekabelelektrodene i forhold til den elektrofysiske målekabelen. Uansett hvilken sporingsteknikk som brukes, kan, når posisjonen til hver elektrode i nærheten av skjæringen mellom Vmin-linjen og hver tilsvarende geofysisk målekabel er blitt bestemt, en elektrode velges på hver kabel (for eksempel den elektroden som er nærmest Vmin-skjæringen med den tilsvarende kabelen, slik som elektrode 18a2 på figur 12). Mange andre teknikker for sporing og bestemmelse av posisjonen til elektroder langs en geofysisk målekabel, vil være opplagt for vanlig fagkyndige på området, og alle slike teknikker er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.I minst noen illustrerende utførelsesformer som implementerer den andre ovenfor angitte teknikken, blir en polaritetsendring i samplede, elektriske potensialdifferanser benyttet som kriterium for å velge en referanseelektrode. Det vises til figur 12, hvor for eksempel den samplede elektriske potensialdifferansen som er foretatt ved datainnsamlingsmodulen 20b4 vil være av en polaritet (for eksempel positiv), mens den elektriske potensialdifferansen som er samplet ved datainnsamlingsmodulen 20b3 vil være av den motsatte polariteten (for eksempel negativ). Elektroden 18b3 er dermed den elektrode langs den nedre geofysiske målekabelen som er nærmest Vmax-linjen lengst til venstre (det vil si nærmest et punkt langs kabelen hvor det elektriske potensialet endrer polaritet), og denne elektroden blir valgt som referanseelektrode. I andre illustrerende utførelsesformer kan andre elektroder velges basert på mer komplekse kriterier. Den valgte elektroden kan for eksempel være den elektroden som er nærmest en Vmax-linje og som også er under en viss signal/støyterskel for å redusere effekten av elektrisk støy generert av det marine fartøyet 10. Andre kriterier for å velge en referanseelektrode i forhold til dens avstand til et elektrisk minimums- eller maksimumspotensial vil være opplagt for vanlig fagkyndige på området, og alle slike kriterier er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse. Straks en referanseelektrode er blitt valgt for en gitt geofysisk målekabel, kan det elektriske potensialet for vedkommende elektrode beregnes. I minst noen illustrerende utførelsesformer blir dette gjennomført som vist på figur 13. Den dipolen som dannes av senderelektrodene 15A og 15B er representert ved dipol 1304, med senderelektroder ved punktene R1 (ved koordinatene (x1, y1, z1)) og R2 (ved (x2, y2, z2)). Overflaten av vannet 1302 blir behandlet som en isolert overflate, hvor oppførselen til det resulterende elektriske feltet blir modellert ved hjelp av en speilende dipol 1306 anbragt over overflaten 1302 ved en avstand lik dybden av dipolen 1304 under overflaten 1302. Elektrodene til speildipolen er plassert ved punkter R3 (ved (x3, y3, z3,)) og R4 (ved (x4, y4, z4)). For et gitt punkt R i rommet ved posisjon (x, y, z), kan det elektriske potensialet V beregnes som:hvor:I = kildestrøm levert til dipolen; ogϭ = konduktivitet i vannetHver av punktavstandene blir beregnet som en størrelse av vektoren mellom punktene. Dermed blir for eksempel størrelsen av vektoren R-R1 beregnet som Gitt at den elektriske potensialdifferansen Vdiff mellom to punkter er kjent, så vel som posisjonen til hvert punkt, kan ligning (1) uttrykkes ved hjelp av en slik differanse. Identifisering av posisjonen til hver geofysisk målekabelelektrode brukt til å måle Vdiff som RE1 og RE2, som dempingsfaktor A, og dempingsfaktorene for hver elektrode som AE1 og AE2, kan ligning (1) uttrykkes sånn:Ved å løse med hensyn på konduktivitet ϭ, har vi:Når konduktiviteten til vannet er kjent (enten ved å bruke den beregningen som er beskrevet ovenfor eller ved hjelp av andre midler), blir det elektriske potensialet V for det valgte individuelle referansepunktet beregnet ved å bruke ligning (1). Dette elektriske potensialet er det individuelle referansepotensialet til den tilsvarende geofysiske målekabelen. Det individuelle referansepotensialet blir brukt på samme måte som vist på figur 7 og som beskrevet tidligere, men med de elektriske potensialdifferansene addert fra høyre til venstre (det vil si mot den aktre ende av målekabelen) i forhold til referanseelektroden.Det skal bemerkes at ligningene ovenfor bare er presentert som et illustrerende eksempel på en lang rekke forskjellige teknikker for beregning og/eller modellering av det elektriske potensialet til et punkt ved en kjent avstand fra en geofysisk kildekabel. Vanlig fagkyndige på området vil innse at mange andre teknikker så vel som andre geofysiske kildekabelkonfigurasjoner enn en enkelt dipol, er egnet for implementering av andre utførelsesformer, og alle slike teknikker, konfigurasjoner og kombinasjoner av teknikker og kombinasjoner er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.Mange andre modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer vil være opplagte for fagkyndige på området når den ovenfor gitte beskrivelsen er fullstendig forstått. Selv om de beskrevne utførelsesformene for eksempel viser målekabler slept ved en enkelt, felles dybde, innbefatter andre illustrerende utførelsesformer én eller flere målekabler som blir slept ved forskjellige dybder, noe som muliggjør frembringelse av tredimensjonale, elektriske potensialfelt-kart ved bruk av minst noen måledata tatt over tre dimensjoner. Selv om de beskrevne utførelsesformene også er vist som slept ved hjelp av et marint overflatefartøy, er bruken av de beskrevne systemene og fremgangsmåtene ikke begrenset til slepte målekabler og heller ikke til marine omgivelser. De beskrevne fremgangsmåtene kan derimot også anvendes i forbindelse med overflate- eller havbunnssystemer for å korrelere sensordata fra flere målekabler. Selv om det videre er presentert systemer og fremgangsmåter basert på enten et felles elektrisk referansepotensial eller individuelle (per kabel) referansepotensialer, kan disse systemene og fremgangsmåtene kombineres. Dermed kan for eksempel individuelle referansepotensialer beregnes for noen av de geofysiske målekablene i et system, mens felles referansepotensialer kan identifiseres og anvendes på grupper av andre geofysiske målekabler i det samme systemet. Det er ment at de etterfølgende patentkrav skal tolkes til å omfatte alle slike modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer når dette er mulig.
Claims
Patentkrav1. Elektromagnetisk (EM) geofysisk undersøkelsessystem som omfatter:et flertall geofysiske målekabler (16) som hver omfatter et flertall elektroder (18) atskilt fra hverandre langs hver geofysisk målekabels (16) lengde;et flertall datainnsamlingsmoduler (20) som hver er innrettet for å fremskaffe målinger som en indikasjon på elektrisk potensial mellom to av flertallet elektroder (18);en modelleringsmodul (1013) som beregner et referansepotensial ved en valgt elektrode (18) for hver av flertallet geofysiske målekabler (16); ogen beregningsmodul (1009) innrettet for å kombinere målingene for å frembringe ett eller flere utgangssignaler som er en indikasjon på det elektriske potensialet til hver elektrode (18) i forhold til referansepotensialet;en EM-kilde; ogen sporingsmodul, hvor sporingsmodulen overvåker en posisjon for hver valgt elektrode i forhold til EM-kilden for hver av flertallet geofysiske målekabler.2. System ifølge krav 1, hvor modelleringsmodulen beregner hvert referansepotensial basert i det minste delvis på den sporede posisjonen til hver tilsvarende valgt elektrode.3. System ifølge ett av de foregående krav, videre omfattende en presentasjonsmodul innrettet for å presentere et geofysisk undersøkelseskart for en bruker basert i det minste delvis på ett eller flere utgangssignaler.4. System ifølge ett av de foregående krav, hvor flertallet elektroder blir gruppert i elektrodepar langs hver av flertallet geofysiske målekabler, og hvor hver av målingene er elektriske potensialdifferanser målt over ett av elektrodeparene.5. System ifølge krav 4, hvor beregningsmodulen kombinerer målingene ved å summere målingene som er innsamlet ved elektrodeparene mellom en gitt elektrode og den valgte elektroden for den gitte elektrodens geofysiske målekabel.6. System ifølge ett av de foregående krav, hvor beregningsmodulen videre er innrettet for å beregne den elektriske potensialdifferansen mellom to elektroder som hver er på to forskjellige geofysiske målekabler blant flertallet geofysiske målekabler.7. System ifølge ett av de foregående krav, hvor beregningsmodulen videre er innrettet for å kombinere det ene eller de flere utgangssignalene for å formulere et elektrisk potensialkart.8. System ifølge krav 7, hvor det elektriske potensialkartet er formulert over et areal eller over et volum.9. System ifølge krav 7, videre omfattende en kartleggingsmodul som genererer et geofysisk målekart basert på i det minste delvis det elektriske potensialkartet.10. System ifølge krav 9, videre omfattende en presentasjonsmodul hvor kartleggingsmodulen videre leverer data som representerer det geofysiske målekartet til presentasjonsmodulen for visning for brukeren.11. System ifølge krav 9, videre omfattende en presentasjonsmodul og en dataregistreringsmodul hvor kartleggingsmodulen videre leverer data som representerer det geofysiske målekartet til dataregistreringsmodulen for lagring og senere presentasjon for brukeren ved hjelp av presentasjonsmodulen.12. System ifølge ett av de foregående krav, hvor beregningsmodulen er implementert i det minste delvis i maskinvare eller i det minste delvis som programvare.13. System ifølge ett av de foregående krav, hvor det ene eller de flere utgangssignalene hver omfatter et digitalt signal eller et analogt signal.14. System ifølge ett av de foregående krav, hvor beregningsmodulen utfører i det minste delvis kombinasjonen av målingene i sann tid.15. System ifølge ett av de foregående krav, videre omfattende en dataregistreringsmodul hvor målingene blir lagret av dataregistreringsmodulen for senere behandling i beregningsmodulen.16. Fremgangsmåte for geofysiske elektromagnetiske (EM) undersøkelser, omfattende:å samle inn målinger som er en indikasjon på elektrisk potensial mellom to av et flertall elektroder (18) atskilt fra hverandre langs hver av et flertall geofysiske målekabler (16);å beregne et referansepotensial ved en valgt elektrode (18) for hver av flertallet geofysiske målekabler (16); ogå kombinere målingene for å bestemme det elektriske potensialet til hver elektrode (18) på hver geofysisk målekabel (16) i forhold til referansepotensialet; å aktivere en EM-kilde; ogå spore en posisjon for hver valgt elektrode i forhold til EM-kilden for hver av flertallet geofysiske målekabler.17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, hvor beregningen av hvert referansepotensial er i det minste delvis basert på den sporede posisjonen til hver tilsvarende valgte elektrode.18. Fremgangsmåte ifølge krav 16 eller krav 17, videre omfattende å presentere et geofysisk målekart for en bruker basert i det minste delvis på de elektriske potensialene som er bestemt for hver elektrode.19. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 16 til 16, videre omfattende å gruppere flertallet elektroder i elektrodepar langs hver av flertallet geofysiske målekabler, hvor innsamlingen av målingene omfatter å måle elektriske potensialdifferanser over ett av elektrodeparene.20. Fremgangsmåte ifølge krav 16, hvor kombineringen av målingene omfatter å summere målingene som er innsamlet ved elektrodeparene mellom en gitt elektrode og den valgte elektroden i den gitte elektrodens geofysiske målekabel.21. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 16 til 20, videre omfattende å beregne den elektriske potensialdifferansen mellom to elektroder som hver er på to forskjellige geofysiske målekabler blant flertallet geofysiske målekabler.22. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 16 til 21, hvor innsamlingen av målinger omfatter å kombinere målingene i sann tid eller lagre dataene for senere kombinering av målingene.23. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 16 til 22, videre omfattende å slepe flertallet geofysiske målekabler over en vannmasse.24. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 16 til 23, videre omfattende å formulere et elektrisk potensialkart fra de elektriske potensialene som er bestemt fra kombineringen av målinger.25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, videre omfattende å formulere det elektriske potensialkartet over et område eller over et volum.26. Fremgangsmåte ifølge krav 24 eller 25, videre omfattende å generere et geofysisk målekart basert i det minste delvis på det elektriske potensialkartet.27. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 16 til 26, videre omfattende å presentere det geofysiske kartet for brukeren i sann tid, eller å lagre de data som representerer det geofysiske kartet for senere presentasjon for brukeren.
Drawings

Priority

27.12.2011 US 13/337,456

Patent classes

IPC classesG01V 3/165G01V 3/08CPC classesG01V 3/083G01V 2003/086

Citations

EP 2230535 A2 (A2)GB 2479623 A (A)

Applicants, owners and inventors

Applicants
PGS GEOPHYSICAL AS
Postboks 251 Lilleaker 0216 OSLO NO (OSLO Municipality, Oslo county)Org. number: 960563085Inventors
Frederick James Barr Jr
2627 West Bainbridge Circle TX77584 PEARLAND US
Ulf Peter Lindqvist
Sjöstigen 28 14172 SEGELTORP SE
Andras Robert Juhasz
Grindsgatan 33 11857 STOCKHOLM SE
Gustav Göran Mattias Südow
Förrådsgatan 16 16939 SOLNA SE

Agent

ACAPO AS
ACAPO AS

Org. number: 915113737

Name and address are automatically synchronized with the Brønnøysund Register Centre.

Open in The Brønnøysund Register Centre
Edvard Griegs vei 1 5059 BERGEN NO (BERGEN Municipality, Vestland county)
Org. number: 915113737
Reference: P15920NO02

Status history

Payment history

Oppositions and appeals

No oppositions or appeals

Administrative limitation

No administrative limitation

Liens and licences

No liens or licenses registered

Gazette entries

No Gazette entries foundOnly events from 2024.03.04 and onwards are shown.