Método para determinar la naturaleza de yacimientos subterráneos.

Un método de ejecutar una prospección de los estratos subterráneos con el fin de localizar un yacimiento subterráneo (35) que contenga hidrocarburos,

o bien para determinar la naturaleza de un yacimiento submarino o subterráneo (35), cuya geometría o emplazamiento aproximados ya son conocidos, lo cual comprende: aplicación de un campo electromagnético variable en el tiempo a los estratos subterráneos; detección de la respuesta del campo de ondas electromagnéticas; buscar en la respuesta del campo de ondas una componente que represente una onda refractada (43, 43C); y determinar la presencia y/o naturaleza de cualquier yacimiento (35) identificado basándose en la presencia o ausencia de una componente de onda refractada (43, 43C); en el cual la distancia entre el transmisor (37) y un receptor (38) está dada por la fórmula: 0, 5 l 10 ; en donde es la longitud de onda de la transmisión a través del terreno de recubrimiento (34) y en donde l es la distancia entre el transmisor (37) y el receptor (38).

Método para determinar la naturaleza de yacimientos subterráneos.

La presente invención está relacionada con un método para determinar la naturaleza de yacimientos submarinos y subterráneos. La invención es adecuada particularmente para determinar si un yacimiento, cuya geometría aproximada y emplazamiento ya conocidos, contiene hidrocarburos o agua, aunque puede aplicarse también a la detección de yacimientos con características particulares.

Actualmente, las técnicas más ampliamente utilizadas para la prospección geológica, particularmente en las situaciones submarinas, son los métodos sísmicos. Estas técnicas sísmicas son capaces de revelar la estructura de los estratos subterráneos con cierta precisión. No obstante, mientras que una prospección sísmica puede revelar el emplazamiento y la forma de un yacimiento potencial, no puede revelar la naturaleza del yacimiento.

La solución por tanto es la perforación de un pozo de sondeo en el yacimiento. No obstante, los costos incluidos en la perforación de un pozo de exploración tienen a estar en el margen de £25m y puesto que la tasa de éxito se encuentra en general aproximadamente en la proporción de 1 a 10, esto tiende ser un programa muy costoso.

Es por tanto un objeto de la invención el proporcionar un sistema para determinar, con una mayor certeza, la naturaleza de un yacimiento subterráneo sin necesidad de perforar un pozo de sondeo.

El documento WO-00/00850A expone un sistema para monitorizar la resistividad de los estratos próximos a un pozo de sondeo. Tanto la fuente del campo electromagnético (EM) y los receptores están localizados en el pozo de sondeo. El sistema está relacionado solamente con una situación próxima al pozo de sondeo y por tanto utiliza transmisiones de alta frecuencia.

“Métodos de exploración eléctrica para el fondo marino”, Capitulo 12, Métodos electromagnéticos en geofisica aplicada, Volumen 2 (Aplicaciones) , Geofisica de Exploración, M. N., M.N. Nabighian (Edi.1991) es un articulo de revisión por el Dr. Chave y otros, en donde se exponen distintas aplicaciones de los métodos electromagnéticos que incluyen los sistemas magnetotelúricos, resistividad en CC, resistividad magnetométrica y energía de la fuerza electromagnética.

De acuerdo con la invención, se proporciona un método de ejecutar una prospección de los estratos subterráneos con el fin de localizar un yacimiento subterráneo que contenga hidrocarburos, o bien para determinar la naturaleza de un yacimiento submarino o subterráneo, cuya geometría o emplazamiento aproximados ya son conocidos, lo cual comprende: aplicación de un campo electromagnético variable en el tiempo a los estratos subterráneos; detección de la respuesta del campo de ondas electromagnéticas; buscar en la respuesta del campo de ondas una componente que represente una onda refractada; y determinar la presencia y/o naturaleza de cualquier yacimiento identificado basándose en la presencia o ausencia de una componente de onda refractada; en el cual la distancia entre el transmisor y un receptor esté dada por la fórmula:

0, 5 I:l :10 I;

en donde Ies la longitud de onda de la transmisión a través del terreno de recubrimiento (34) y en donde l es la distancia entre el transmisor (37) y el receptor (38) .

Dado que las distancias y la geometría del yacimiento serán conocidas a partir de prospecciones sísmicas previas, se seleccionarían unos valores óptimos de Iy de l.

Se ha observado mediante los presentes solicitantes que aunque las propiedades sísmicas de los estratos rellenados con petróleo y los estratos rellenados con agua no difieren significativamente, sus resistividades electromagnéticas (permisividades) si difieren realmente. Así pues, mediante la utilización del método de prospección electromagnética, estas diferencias pueden ser aprovechadas y pudiendo incrementar significativamente la tasa de éxitos en la predicción de la naturaleza de un yacimiento. Esto representa potencialmente un enorme ahorro en los costos.

La presente invención surge a partir de la observación del hecho de que cuando se aplica un campo eléctrico EM (electromagnético) a los estratos subterráneos que incluyan un yacimiento, además de una componente de onda directa y una componente de onda reflejada con respecto al yacimiento, la respuesta del campo de la onda detectada incluirá una componente de onda “refractada” del yacimiento. El yacimiento que contenga hidrocarburos está actuando de alguna forma como una guía de ondas. Para los fines de esta memoria técnica, no obstante, la onda se denominará como “onda refractada”, independientemente del mecanismo en particular al cual pertenezca en particular.

Sea lo que pueda ser, la onda refractada se comporta de forma distinta, dependiendo de la naturaleza del estrato en el cual se está propagando. En particular, las pérdidas de propagación en el estrato de hidrocarburos son mucho menores que en el estrato con contenido de agua, mientras que la velocidad de propagación es mucho más alta. Así pues, cuando se encuentra presente un yacimiento de petróleo, y se aplica un campo electromagnético EM, puede detectarse una onda refractada fuerte y de rápida propagación. Por tanto, esto puede indicar la presencia del yacimiento o su naturaleza si ya es conocida su presencia. Por tanto, preferiblemente el método de acuerdo con la invención incluye además la etapa de analizar los efectos de cualquier componente de la onda refractada detectada que haya sido originada por el contenido del yacimiento basándose en el análisis.

Preferiblemente, el campo electromagnético aplicado está polarizado. Preferiblemente, la polarización es tal que pueda crearse mediante las antenas alineadas horizontalmente del transmisor y del receptor.

Si el desplazamiento entre el transmisor y el receptor es significativamente mayor de tres veces la profundidad del yacimiento con respecto al fondo del mar (es decir, el grosor del terreno del recubrimiento) , se observará que la atenuación de la onda refractada será frecuentemente menor que la correspondiente a la onda directa y a la onda reflejada. La razón de esto es por el hecho de que el recorrido de la onda refractada será la distancia real desde el transmisor hasta el yacimiento, es decir, el grosor del terreno del recubrimiento, más el desplazamiento a lo largo del yacimiento, más la distancia desde el yacimiento hasta los receptores, es decir, una vez más el grosor del terreno de recubrimiento.

La polarización de la transmisión de la fuente determinará la cantidad de energía que se transmite en la capa con contenido de petróleo en la dirección del receptor. Una antena dipolo es por tanto el transmisor preferido, aunque puede utilizarse cualquier transmisor capaz de generar un campo polarizado apropiado. En general, es preferible adoptar un dipolo con una longitud efectiva grande. El dipolo transmisor puede ser por tanto de 100 a 1000 metros de longitud, y puede tener de 10 a 1000 metros preferiblemente polarizado transversalmente. La longitud optima del dipolo receptor está determinada por el grosor del terreno de recubrimiento.

La técnica es aplicable en la exploración de yacimientos subterráneos basados en tierra pero es especialmente aplicable para los de tipo submarino, en particular para yacimientos subterráneos por debajo del mar en particular. En una aplicación preferida, el transmisor (es) y/o el receptor (es) están situados en el fondo del mar o en el fondo de otra zona del agua. Convenientemente, existirá un único transmisor y un conjunto de receptores, en que los transmisores y los receptores serán antenas dipolos o bobinas, aunque pueden utilizarse otras formas de transmisor/receptor. El transmisor puede estar en un pozo de sondeo existente. Así mismo, en caso de que sea deseable una direccionabilidad mejorada del campo emitido, entonces podrán utilizarse una pluralidad de transmisores con ajuste de la fase.

En una configuración, se encuentran dispuestos un único transmisor y varios receptores con un único cable que están tendido en la posición requerida sobre el fondo del mar mediante una superficie o un buque submarino. Estos pueden desplazarse a otro emplazamiento. En una segunda configuración, varios receptores tienen posiciones fijas sobre el fondo marino. El transmisor puede ser desplazado a varios emplazamientos. En una tercera configuración, un transmisor puede posicionarse mediante un primer...

1. Un método de ejecución de una prospección de los estratos subterráneos con el fin de localizar un yacimiento subterráneo (35) que contenga hidrocarburos, o bien para determinar la naturaleza de un yacimiento submarino o subterráneo (35) , cuya geometría o emplazamiento aproximados ya son conocidos, lo cual comprende: aplicación de un campo electromagnético variable en el tiempo a los estratos subterráneos; detección de la respuesta del campo de ondas electromagnéticas; buscar en la respuesta del campo de ondas una componente que represente una onda refractada (43, 43C) ; y determinar la presencia y/o naturaleza de cualquier yacimiento (35) identificado basándose en la presencia o ausencia de una componente de onda refractada (43, 43C) ; en el cual la distancia entre el transmisor (37) y un receptor (38) está dada por la fórmula:

0, 5 I: l :10 I;

en donde Ies la longitud de onda de la transmisión a través del terreno de recubrimiento (34) y en donde l es la distancia entre el transmisor (37) y el receptor (38) .

2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque tiene la etapa adicional de analizar los efectos de cualquier componente de la onda refractada detectada (43C) que hayan sido provocados por el yacimiento (35) con el fin de determinar además el contenido del yacimiento (35) basándose en el análisis.

3. El método según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el campo electromagnético aplicado está polarizado.

4. Un método según la reivindicación 3, caracterizado porque la polarización es tal que la componente E del campo está creada por un dipolo horizontal en la dirección hacia el receptor.

5. Un método según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el campo se aplica utilizando uno o más transmisores estacionarios (37) .

6. Un método según la reivindicación 5, caracterizado porque un transmisor estacionario (37) se encuentra en un pozo de sondeo existente.

7. Un método según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la detección se lleva a cabo por uno o más receptores estacionarios (38) .

8. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el transmisor (37) y/o los receptores (38) están situados sobre el fondo marino (33) o próximamente al mismo, o en fondo de otra zona de agua.

9. Un método según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el campo se transmite durante un periodo de tiempo de 3 segundos a 60 minutos.

10. Un método según la reivindicación 9, caracterizado porque el tiempo de transmisión es de 3 minutos a 30 minutos.

11. Un método según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la longitud de onda de la transmisión está dada por la fórmula:

0, 1 s :I:10 s;

en donde Ies la longitud de onda de la transmisión a través del terreno de recubrimiento (34) y s es la distancia desde el fondo marino (33) hasta el yacimiento (35) .

12. Un método según cualquier reivindicación anterior, en el que la frecuencia de transmisión es de 0, 01 Hz a 1 KHz.

13. Un método según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la frecuencia de transmisión es de 1 a 20 Hz.

14. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizado porque se efectúa una primera transmisión a una primera frecuencia, y siendo recibida por cada receptor en una matriz sintonizada de receptores, efectuándose a continuación una segunda transmisión a una segunda frecuencia y siendo recibida por la misma matriz sintonizada de receptores, estando los receptores sintonizados para recibir sus transmisiones respectivas.

15. Un método según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque además incluye la etapa de comparar los resultados de las medidas tomadas con los resultados de un modelo de simulación matemático basándose en las conocidas propiedades de las condiciones del yacimiento y del terreno de recubrimiento.

16. Un método de prospección de medidas subterráneas, el cual comprende: ejecución de una prospección sísmica para determinar la estructura geológica de una zona; y en donde dicha prospección revela la presencia de un yacimiento subterráneo (35) , ejecutando subsiguientemente un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 para determinar la naturaleza del yacimiento (35) .