Adquisición Marina Mas segura, Menos ruidosa, Mejor!!!!!

Adquisición Marina
Mas segura, Menos ruidosa, Mejor!!!!!
By Jo Firth, CGGVERITAS
Más Segura
Seguridad industrial y proteccion del medio ambiente son dos
aspectos claves en el sector de la sísmica. Se necesitan políticas
de HSE (Health, Safety and the Environment) muy estrictas que
permitan realizar adquisiciones sísmicas seguras en ambientes
difíciles y al mismo tiempo proteger y preservar ecosistemas
muy delicados como el Ártico por ejemplo. El desarrollo de
cables sísmicos sólidos ha sido un avance muy importante en
este sentido, este tipo de cables son reconocidos por su bajo
impacto en el medio ambiente y por ser los más resistentes de la
industria a los daños físicos. Los cables son rellenados con una
espuma de polímeros que NO tienen pérdidas y han sido
probados en áreas de frontera tales como el Ártico.
La otra novedad revolucionaria en los sistemas de registración
marina ha sido el desarrollo de los nuevos controladores de
cables tal es el caso del sistema Sercel Nautilus®, el cual no solo
permite al operador estabilizar los cables en profundidad sino
también corregir cambios laterales producidos por corrientes y
además proveer una precisa información de su posicionamiento.
Los cables direccionados son imprescindibles para programas
4D porque permiten posicionar los receptores en las mismas
ubicaciones que en una adquisición previa. En lo referido a
medio ambiente un aspecto destacable es que Nautilus® toma la
corriente eléctrica del mismo cable sísmico, lo cual elimina la
necesidad de enviar, almacenar y descartar baterías de litio, esto
reduce considerablemente el número de operaciones de un bote
de mantenimiento y como consecuencia el sistema es más seguro
que otros existentes en el medio. Estos cables direccionados
también permiten realizar operaciones más seguras cuando hay
instalaciones en áreas de trabajo (caso plataformas). Debido a
que el control de cables de gran longitud es facilitado por este
mismo tipo de sistemas, se posibilita así el uso de tendidos más
largos y más densos. Como es sabido, el arrastrar mayor cantidad
de cables implica incrementar la eficiencia y/o la densidad de la
adquisición sísmica, esto mismo minimiza la exposición a
accidentes o daños al medio ambiente debido a la reducción en
los tiempos de ejecución de un proyecto.
Alta capacidad y bajo impacto al medio ambiente
Una nueva generación de barcos llamada X-BOW® ha sido
lanzada al mercado recientemente; el más grande y poderoso de
ellos en la industria hasta hoy es el Oceanic Vega, (ver fig. 1).
Fig. 1 El Oceanic Vega es el barco de mayor potencia en la industria y uno de los más amigables con el medio ambiente
Este barco ha sido botado en Julio pasado y se ha diseñado para
arrastrar 20 cables sólidos de 8 Km de longitud con el sistema de
control Nautilus® 3-en-1. Adicionalmente ha sido certificado
para trabajar en el hielo, esto combinado con la calificación de
“VERDE” significa que puede operar en cualquier zona del
mundo incluyendo aquellos ambientes altamente sensibles.
Los asi llamados Ulstein XBOW®s tienen características que los
convierten en líderes debido al mínimo o casi nulo impacto que
1
causan al medio ambiente, esto incluye motores compatibles con
combustibles de baja emisión y su pasaporte “VERDE”
(Significa rastrear materiales y químicos en el barco “desde la
cuna a la tumba”). El título de DNV-CLEAN indica que estos
barcos son de los de menor impacto sonoro de los que se
encuentran a flote; cuentan con doble casco, motores electrodiesel de baja emisión, un avanzado sistema purificador del agua
acumulado en la sentina, incineradores de residuos, sistema de
recolección de combustible en caso de que un tanque rebalse y
bandejas para prevenir pérdidas del mismo, etc.
Como hemos dicho anteriormente los datos wide-azimuth
posibilitan una significativa mejora en la atenuación de ruido y
eliminación de múltiples como así también una mejora en la
imagen de objetivos debajo de estructuras complejas tales como
objetivos sub-salinos o ubicados debajo de basalto. Una
adquisición wide-azimuth tiene la ventaja adicional de poder
aplicar verdaderos algoritmos 3D durante la secuencia de
procesamiento permitiendo obtener el verdadero valor de los
datos y preservando la información acimutal para subsecuentes
análisis de atributos.
El Oceanic Vega ha sido integrado con propulsión eléctrica lo
que permite un control suave de velocidad durante la adquisición
sísmica de tal manera que el casco, timón y los propulsores son
optimizados para que las operaciones de arrastre del cable se
realicen a una velocidad de entre 4.5 y 5.0 nudos. Esto implica
una reducción del ruido, como asimismo del consumo de
combustible y baja emisión de CO2; mientras continúa el
requerimiento de una alta capacidad de tiro a punto fijo
necesaria cuando se arrastran grandes tendidos. Este barco tiene
redundancia total en la propulsión dado que cada uno de los dos
propulsores es controlado por dos motores eléctricos de
velocidad variable independientes, los cuales a su vez son
alimentados por cuatro generadores. Su diseño revolucionario
reduce el cabeceo del barco lo que implica que también reduce
las variaciones de velocidad lo que disminuye la turbulencia en
la zona de la estela, todo lo cual implica una adquisición de datos
sísmicos más limpia o sea con menor nivel de ruido.
Adicionalmente su gran capacidad de almacenaje de combustible
y su capacidad de reabastecimiento en el mar permiten que el
barco permanezca en producción por largos periodos sin
detenerse.
El Vanquish y el Oceanic Vega utilizan tendidos de 12 cables de
8 Km de longitud con una separación de 100 m entre si y un
barco está separado del otro por unos 1200 m, de esta manera
forman uno de los arreglos areales más grandes nunca
desplegado anteriormente (ver fig. 2). La geometría de este tipo
de tendidos permite registrar de manera muy eficiente un amplio
rango de acimuts. Por otra parte los sistemas Nautilus® son
utilizados para controlar cables con “offsets” tan largos como los
mencionados manteniendo la separación requerida entre los
mismos, esto ayuda a mejorar la productividad permitiendo giros
más cortos cuando se cambia de línea de navegación y además se
evitan enredos. Nautilus® ha sido clasificado por un observador
independiente como el “mejor en su clase” cuando el mismo fue
utilizado en aguas de Gabon, con corrientes muy fuertes,
salinidad variable y aguas someras. El sistema Nautilus® alcanza
una precisión excepcional en modo automático debido a sus
largas aletas y su sistema de red acústica total entre todos los
nodos (posicionamiento) de los cables.
Calidad y Eficiencia
Las dimensiones, densidad y complejidad de los actuales
relevamientos 3D requieren de una alta eficiencia a fin de lograr
acortar el ciclo de exploración en un determinado bloque. En
este momento el Oceanic Vega está junto al Vanquish en el
Golfo de Mexico adquiriendo para Pemex el 3D wide Azimuth
(WAZ) más grande de Latino América y uno de los más
grandes del mundo. Este proyecto es una extensión de un
programa de 3 años de adquisición y procesamiento que totaliza
unos 75,000 km2 de datos sísmicos en aguas Profundas
Mexicanas del Golfo de México, del cual el Alizé ya ha
completado la primera parte.
Los datos wide-azimuth proveen mejores imágenes de objetivos
complejos. Esto se logra con mejor muestreo espacial del campo
de onda, mejor iluminación de estructuras complejas y a su vez
una mejor atenuación de ruido y de múltiples debido a una mejor
cobertura de “offsets” y acimuts. Las adquisiciones
convencionales de datos marinos de narrow-azimuth proveen un
muestreo denso, pero de una muy limitada apertura del campo de
onda. Esto significa que la imagen del subsuelo es influenciada
por la dirección de disparo y como consecuencia de esto se
obtendrán diferentes imágenes de una estructura según se
registre en dirección del buzamiento o del rumbo. Con
adquisiciones wide-azimuth esas dos imágenes y las de todos los
otros azimuts se combinan para dar una imagen completa.
Adicionalmente, un análisis acimutal de las variaciones de la
respuesta sísmica brinda información de la orientación de
fracturas y permite construir un mejor modelo de anisotropía TTI
(Transverse Tilted Isotropy).
Fig. 2 La geometría de adquisición wide-azimuth que está siendo usada
actualmente por el Oceanic Vega y el Vanquish forma uno de los
arreglos más grandes nunca antes desplegado.
La exitosa implementación de Nautilus® en el Alizé incrementó
los niveles de producción dramáticamente en la primera fase
cubriendo más de 12.000 km2 de un gran programa sísmico de
3D adquirido para Pemex en el Golfo de México. La capacidad
de dirigir los cables y mantener la forma del tendido así como su
profundidad (ver fig. 3) ayuda a reducir la cantidad de “infill”.
Ésto combinado al hecho de realizar vueltas más rápidas ha
2
incrementado la productividad significativamente y a pesar de
las severas condiciones del clima, el Alizé alcanzó una
producción diaria record de 117 km2. La utilización de
Nautilus® para mantener la separación entre cables a lo largo de
todo el tendido evitó la existencia de zonas sin cobertura en los
“offsets” lejanos debido a desviación diferencial de dichos
cables.
Esto tuvo un impacto directo en la reducción del tiempo de
ejecución y por lo tanto de la exposición a accidentes y “stand
by” por razones climáticas.
Figure 4 (a) Imagen de un cable sólido. El diámetro de la funda de
fibra reforzada es menor que el diámetro interno del hidrófono el cual
provee una aislación del hidrófono respecto del cable de tensión de
carga. Se colocan materiales de amortiguamiento acústico y vibración
entre el hidrófono y la funda reforzada.
Fig. 3 Nautilus® de Sercel en acción en el Alizé manteniendo una
separación constante entre cables a fin de incrementar la eficiencia y la
calidad de los datos.
Menos Ruidosa
La combinación de Nautilus® con los cables sólidos Sentinel®
componen el sistema de adquisición con menor nivel de ruido
disponible al día de hoy. Esta característica implica incrementar
la relación señal/ruido tal que señales débiles de eventos muy
profundos pueden ser detectados. Sentinel® ha sido diseñado
específicamente para reducir el ruido (Dowle 2006), en
particular el ruido del mar. Éste, es el único cable realmente
sólido debido a que está construido con una espuma de
polímeros extruida la cual reemplaza al líquido ó gel presente en
otros cables. Debido a esto, inhibe la transmisión del ruido de
distintos tipos de onda que se propagan a lo largo de un cable
con líquido, tales como las “bulge waves” u ondas causadas por
el desplazamiento del fluido (kerosene) dentro de las secciones
del cable. Solamente en Sentinel®, los hidrófonos son cilíndricos
y flexibles y los elementos sensores están aislados del cable
central de tensión lo cual minimiza el ruido de vibración (ver fig.
4). En los cables con fluido o gel el hidrófono está acoplado al
cable de tensión y por lo tanto sujeto al ruido producido por las
vibraciones de éste. Tal como se muestra en la figura 5 Sentinel®
es menos ruidoso que los cables con fluido o gel. Sumado a esto
los cables sólidos tienen una densidad y flotabilidad uniforme lo
que se traduce en una profundidad más estable. El mayor
beneficio de esto es que el excepcional bajo nivel de ruido
permite registraciones en ventanas de tiempo mayores y su
diseño de alta fiabilidad implica pocos tiempos de parada o
“stand by”, en consecuencia una mayor eficiencia.
(b) Imagen del hidrófono cilíndrico ensamblado el cual está ubicado
entre la funda de fibra-reforzada y la funda de afuera. Este contiene 32
elementos piezoeléctricos por grupo para la cancelación de ruido.
Fig. 5 Gráfico de ruido de un cable sólido Sentinel® comparado con un
cable relleno de gel, ambos sometidos simultáneamente a una prueba de
vibración en un tanque. El nivel de ruido del cable sólido está 20dBpor
debajo del ruido del cable relleno con gel.
Nautilus® combina el posicionamiento acústico, el control de
profundidad y el direccionamiento en una sola unidad.
Además se instalan muy pocos sistemas en los cables, esto
también es una variable que reduce el ruido generado por los
equipos auxiliares. Así entonces no se incrementa el ruido
cuando los cables son direccionados verticalmente u
horizontalmente.
3
En concordancia con lo anterior los nuevos barcos tienen
importantes sistemas de procesamiento a bordo lo que posibilita
el uso de avanzados algoritmos de procesamiento. Esto significa
que es posible probar en tiempo real rutinas de atenuación de
ruido y evaluar la calidad de los datos registrados aún en
condiciones climáticas severas. Los últimos filtros de predicción
y proyección de ruido en el dominio F-X pueden atenuar fuertes
ruidos de olas sin dañar la señal, permitiendo además recuperar
buenos datos de aquellas líneas que normalmente podrían ser
consideradas no utilizables. Esto es importante para la rápida
toma de decisiones en la aceptación de datos y puede permitir
que la adquisición continúe en condiciones que de otra manera se
pensaría como demasiado severas.
Mejor
El sistema electrónico Seal Sentinel® puede registrar señales de
2Hz, esto provee una o dos octavas adicionales en el extremo de
bajas frecuencias del espectro amplitud. Esta alta fidelidad de
bajas frecuencias permite obtener imágenes de objetivos por
debajo de estructuras complejas y profundas, como así también
provee una mayor estabilidad en la inversión de trazas sísmicas y
de esta manera una mejor caracterización de un reservorio. En
otros casos las bajas frecuencias también se requieren para
iluminar objetivos por debajo de cuerpos complejos que causan
dispersion y/o absorción de la energía.
La figura 6 muestra un buen ejemplo de bajas frecuencias
correctamente posicionadas por un avanzado algoritmo de
migración como lo es RTM (Reverse Time Migration).
Fig. 6 El descubrimiento de Tupi en Brasil es un ejemplo de la importancia de las bajas frecuencias correctamente manejadas por Reverse Time
Migration, el cual produce imágenes de alta precisión que han permitido a la industria desarrollar exitosos proyectos de exploración. Datos
cortesía de la libraría de CGGVeritas
Estas imágenes tan precisas han posibilitado a la industria
exitosos desarrollos de exploración y el logro de excelentes
descubrimientos.
Como es sabido anchos de banda mayores producen ondículas
más agudas, es decir para lograr una imagen de alta resolución
de importantes rasgos someros tales como cuerpos delgados o
trampas pequeñas se requiere tanto de bajas como altas
frecuencias. El arrastrar cables a mayor profundidad reduce el
ruido del medio ambiente en los datos sísmicos y por lo tanto
mejora la adquisición de bajas frecuencias, sin embargo, la
reflexión llamada “fantasma” (Reflexión negativa producida por
la interface aire-agua) crea un “notch” en el espectro de
frecuencia que depende de la profundidad del cable (ver fig. 7).
Éste se produce a menor frecuencia cuanto más profundo esta el
cable y como el cable sólido es menos ruidoso, el mismo puede
ser colocado a profundidades menores lo que permite registrar
frecuencias más altas sin sufrir el ruido de baja frecuencia, ésto
combinado con un excepcional sistema de filtros analógicos de
baja frecuencia implica que Seal Sentinel® puede proveer un
rango de frecuencias más ancho aún cuando se utilice de modo
convencional.
4
10,00
5,00
0,00
Amplitude (dB)
-5,00
0
20
40
60
80
100
120
140
Frequency (Hz)
-10,00
-15,00
-20,00
-25,00
-30,00
-35,00
-40,00
“Notches” producidos por diferentes profundidades de cable
7.5
15
10
Fig. 7 Notches en el espectro de amplitud causados por la señal fantasma generada a distintas profundidades del cable durante lidera un diseño de
TM
alta calidad de la información de un elevamiento. Este problema ha sido solucionado con BroadSeis
Recientemente CGGVeritas ha lanzado al mercado la última
tecnología en banda ancha llamada BroadSeisTM, la cual
posibilita la registración de datos con hasta seis octavas de ancho
de banda proveyendo de esta manera imágenes espectaculares
del subsuelo. La llamada solución BroadSeisTM es una nueva
combinación de tres elementos; cables sólidos, una novedosa
configuración de dichos cables y una nueva tecnología de
procesamiento de atenuación de señales “fantasmas”
propiedad de esta empresa (Soubaras 2010). Esta tecnología
utiliza una profundidad variable de los cables con el fin de crear
una diversidad de “notches” a fin de lograr un espectro de banda
ancha tomando ventaja de la respuesta a las bajas frecuencias y
del bajo nivel de ruido de los cables sólidos. Como resultado de
esto, éste método crea una excepcional ondícula limpia y aguda
para su interpretación. Este método puede ser ajustado a
diferentes profundidades de agua, diferentes profundidades de
objetivos y a un espectro deseado. BroadSeisTM ha sido probado
para diferentes objetivos geológicos, incluyendo márgenes
continentales pasivos profundos, objetivos sub-salinos y
anomalías de AVO someras. El mismo muestra ser ideal para
todos los reservorios. Frecuencias típicas obtenidas con
BroadseisTM son de 2.5 Hz y datos recientemente obtenidos en el
Oeste de África contienen señal entre 2.5 and 150 Hz, lo que
implica casi 6 octavas (ver fig. 8 a y b).
5
Fig. 8
Datos cortesía de Total, Republica de Gabon
TM
BroadSeis provee un ancho de banda excepcional y por lo tanto imágenes extraordinarias. En un proyecto reciente del Oeste de Africa, un
rango de frecuencias de 2.5 – 150Hz, (casi seis octavas) fue exitosamente alcanzado. (a) datos (b) espectro de amplitud
La industria sísmica constantemente lucha por desarrollar nuevas
técnicas para mejorar la calidad y la eficiencia de la adquisición
sísmica marina a fin de reducir los efectos nocivos al medio
ambiente y permitir un desarrollo sustentable. La introducción de
este tipo de equipamiento y de barcos que no impactan al medio
ambiente, políticas de cero derrame, arranque gradual de las
fuentes y los sistemas de Monitoreo Acústico Pasivo (PAM) para
detectar y evitar mamíferos marinos, habilitan la exploración en
zonas de frontera sin la preocupación de perturbar aquellos
ecosistemas frágiles. Esta nueva tecnología está diseñada para
adquirir datos con menor nivel de ruido y los nuevos algoritmos de
procesamiento permiten una mejor atenuación encaso que alguno
quedara remanente.
Varias técnicas de adquisición y preservación de banda ancha han
sido desarrolladas en la industria a fin de proveer imágenes más
claras para permitir mejor conocimiento del subsuelo. Con estos
desarrollos, la adquisición de sísmica marina se ha vuelto más
segura, menos ruidosa y por lo tanto mejor.
Referencias:
Soubaras, R., 2010, Deghosting by joint deconvolution of a
migration and a mirror migration: 80 th Annual Meeting, SEG,
Expanded Abstracts, 3406 – 3410.
Dowle, R., 2006, Solid streamer noise reduction principles: SEG
Expanded Abstracts 25, 85-89
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