Sistema de emisión sísmica móvil con dispositivos fijos de acoplamiento y método para su aplicación.

Sistema de exploración o de vigilancia sísmica para la vigilancia sísmica periódica de una formación subterránea,

que comprende medios de emisión de señales sísmicas, que pueden anclarse en la formación por medio de lafijación a medios de anclaje estrechamente acoplados a la formación a cierta profundidad y medios de recepción deseñales provenientes de la formación, en respuesta a las señales sísmicas emitidas, caracterizado por que losmedios de anclaje comprenden una pluralidad de dispositivosde acoplamiento (1), habiendo sido cada uno de ellospreviamente instalado en una ubicación de una serie de ubicaciones elegidas por encima de la formaciónsubterránea y comprendiendo los medios de emisión al menos una fuente sísmica móvil (V), desplazablesucesivamente por las diferentes ubicaciones y provista de medios de enclavamiento para solidarizar la fuentesísmica sucesivamente a los diferentes dispositivos de acoplamiento, comprendiendo cada dispositivo deacoplamiento en la formación al menos dos elementos de anclaje sepultados en el suelo (9', 12), estando cada unode ellos unidos por elementos de transmisión a la fuente sísmica situada en la superficie o en sus alrededores.

Sistema de emisión sísmica móvil con dispositivos fijos de acoplamiento y método para su aplicación La presente invención se refiere a un sistema de emisión sísmica en una formación subterránea que utiliza una fuente desplazable sucesivamente en una pluralidad de ubicaciones de activación preparadas y a un método para su aplicación.

Dicho sistema de emisión encuentra aplicacionesespecialmente en el ámbito de las operaciones símicas, donde se forman las imágenes sísmicas de una formación subterránea que se va a explorar a partir de ondas elásticas captadas por receptores sísmicos apropiados, siendo dichas ondas reenviadas por las discontinuidades del subsuelo en respuesta a ondas emitidas por una fuente tal como un vibrador electromagnético.

El sistema de acuerdo con la invención es más útil en concreto en el ámbito de operaciones de vigilancia a largo plazo de un yacimiento subterráneo en proceso de explotación (por ejemplo un depósito para el almacenamiento de fluidos o un yacimiento petrolífero) , llamados de sísmica repetitiva, donde se comparan imágenes sísmicas del subsuelo obtenidas a intervalos regulares, para revelar las modificaciones que pudieron haberse producido en el lugar tras la explotación. Se trata de operaciones de larga duración, ya que las variaciones que se quieren observar son relativamente lentas.

Estado de la técnica El reconocimiento sísmico de un yacimiento subterráneo generalmente se lleva a cabo acoplando al suelo fuerzas sísmicas y receptores, siguiendo diferentes combinaciones en las que las fuentes y/o los receptores están dispuestos en la superficie, en sus alrededores o en uno o varios pozos a través de la formación explorada. Se realizan series de ciclos de emisión-recepción sísmica cambiando cada vez la ubicación de la fuente sísmica en relación al eje del pozo donde se instalan los conjuntos de receptores, siguiendo una técnica llamada de ”walk-away” y grabando las entradas que llegan a los receptores R1 a Rn en función del tiempo de propagación t.

Las fuentes sísmicas utilizadas son generalmente vibradores electromecánicos: electrohidráulicos, piezoeléctricos, etc. Los vibradores de tipo piezoeléctrico se describen por ejemplo en el documento FR 2.791.180 o documento US 5 360 951.

La vigilancia de la evolución de los yacimientos suele requerir operaciones sísmicas de vigilancia espaciadas en el

tiempo. En la práctica, es necesario volver a instalar la equipación sísmica en superficie en cada nueva sesión de grabación sísmica y, preferentemente, reproducir las condiciones de emisión de las operaciones sísmicas anteriores.

Un método conocido de vigilancia de un yacimiento de hidrocarburos o de un depósito subterráneo de fluido comprende la utilización de un sistema de vigilancia que comprende antenas de recepción formadas por la interconexión de receptores sísmicos, instalados respectivamente de manera estable en huecos de profundidad reducida, con medios de conexión en los cuales se pueden conectar cables de conexión a un laboratorio sísmico y a un camión vibrador que se desplaza sobre el terreno.

La utilización de una fuentemóvil tal como un vibrador presenta inconvenientes, sobretodo en el ámbito de la 45 vigilancia periódica de un depósito de almacenamiento subterráneo. Con una fuente desplazable, no se puede garantizar una reproducción suficiente en el momento de la emisión de las ondas sísmicas. Resulta muy difícil colocar la fuente exactamente en los mismos lugares que esta ocupó en los ciclos anteriores de emisión-recepción y, en el caso hipotético de que el lugar fuera exactamente el mismo, conseguir que su coeficiente de acoplamiento con el suelo fuera completamente el mismo.Esto constituye un inconveniente y una molestia para el encargado de explotar los emplazamientos (generalmente obstruidos) , el cual debe facilitar su evolución;inconveniente aún mayor si la fuente utilizada debe activarse sensiblemente en las mismas ubicaciones que las de los ciclos de emisiónrecepción anteriores.

Por el documento FR 2 728 973 (US 5 724 311) , se conoce un método y un dispositivo de vigilancia sísmica 55 permanente de una formación subterránea. En el ámbito de las operaciones de vigilancia regular a largo plazo de una zonasubterránea, se instala un dispositivo permanente de emisión-recepción sísmica en el emplazamiento de la explotación, de forma que puedan encontrarse condiciones operativas establesen cada uno de los casos: ubicaciones idénticas de emisión-recepción, calidad idénticade acoplamiento con los terrenos, etc. El dispositivo comprende una pluralidad de fuentes sísmicas (por ejemplo vibradores electromecánicos) en ubicaciones fijas en superficie o bien enterradas a poca profundidad, que se alimentan y se activan por medio de una estación central de mando y grabación. Las fuentes sísmicas y la red de enlace pueden enterrarse o incluso instalarse de forma permanente en la superficie y asociarse a al menos un conjunto de receptores que esté acoplado permanentemente al suelo en la superficie o bien a la pared de al menos un pozo que atraviese la zona subterránea. Gracias a dicho conjunto de fuentes colocadas de forma permanente, cuyo acoplamiento con el terreno cercano permanece estable,

y a dicha red de alimentación al menos en parte enterrada, en la que la influencia del aire en la superficie esreducida, se pueden dirigir toda una serie de operaciones sísmicas de vigilancia en condiciones operativas estables, sin riesgo de incompatibilidad con las actividades de la obra de explotación.

Por el documento FR 2.728.973 (US 5.724.311) se conoce otro dispositivo de vigilancia sísmica permanente de una formación subterránea por medio de uno o varios conjuntos de emisión-recepción sísmica, comprendiendo cada uno una fuente tal como un vibrador y una antena receptora formada por una pluralidad de receptores de ondas elásticas, tales como geófonos y/o hidrófonos, que se hacen descender por un pozo y se acoplan a la formación. La fuente sísmica está dispuesta en una cavidad, cercana a la ubicación de la antena, o está formada por la ampliación de la sección de dicho pozo en su parte superior. Los receptores y la fuente están unidos a una estación exterior de mando y de recepción de señales. Las operaciones de colocación de dichos conjuntos son relativamente simples y la zona de influencia de los diferentes pozos sobre el suelo es reducida, lo que facilita su integración en la obra de explotación de los yacimientos.

Gracias a este conjunto de fuentes colocadas de forma permanente, fácilmente integrables en las obras de explotación de yacimientos o de almacenamiento de fluidos y cuya calidad de acoplamiento con el terreno cercano es conocida y estable, se puede dirigir toda una serie de operaciones símicas de vigilancia en condiciones operativas similares. Los juegos de huellas sísmicas pueden compararse de forma útil y sus diferencias son muy significativas acerca de los cambios sobrevenidos en las formaciones y no a consecuencia de las perturbaciones relacionadas, por ejemplo, con las variaciones climáticas.

Mientras tanto, la aplicación de las operaciones de vigilancia requiere el acoplamiento permanente de un número, generalmente importante, de fuentes sísmicas, lo que hace que la instalación de vigilancia sea relativamente costosa.

El sistema de emisión y el método de acuerdo con la invención El sistema de emisión sísmica de acuerdo con la invención permite emitir ondas sísmicas en una formación subterránea en una pluralidad de ubicaciones de activación preparadas, en condiciones de reproducibilidad excelentes.

Se caracteriza en que comprende, en cada una de estas ubicaciones, un dispositivo de acoplamiento que comprende al menos un elemento de anclaje estrechamente acoplado con la formación a cierta profundidad, al menos un elemento de transmisión solidario con el elemento de anclaje y al menos una fuente sísmica desplazable sucesivamente entre las diferentes ubicaciones y provista de medios de enclavamiento rápido al elemento de transmisión.

De acuerdo conuna primera realización, el dispositivo de acoplamiento a la formación comprende por ejemplo al menos dos elementos de anclaje sepultados en el suelo (por ejemplo a profundidades diferentes) , estando cada uno de los mismos unido por los elementos de transmisión a la fuente sísmica situada en la superficie o en sus alrededores.

El dispositivo de acoplamiento comprende por ejemplo un primer elemento de transmisión, asociado al elemento de anclaje más próximo a la superficie y un segundo elemento de transmisión, rodeando el primer elementode transmisión al segundo elemento de transmisión y estando asociado... [Seguir leyendo]

1. Sistema de exploración o de vigilancia sísmica para la vigilancia sísmica periódica de una formación subterránea, que comprende medios de emisión de señales sísmicas, que pueden anclarse en la formación por medio de la fijación a medios de anclaje estrechamente acoplados a la formación a cierta profundidad y medios de recepción de señales provenientes de la formación, en respuesta a las señales sísmicas emitidas, caracterizado por que los medios de anclaje comprenden una pluralidad de dispositivosde acoplamiento (1) , habiendo sido cada uno de ellos previamente instalado en una ubicación de una serie de ubicaciones elegidas por encima de la formación subterránea y comprendiendo los medios de emisión al menos una fuente sísmica móvil (V) , desplazable sucesivamente por las diferentes ubicaciones y provista de medios de enclavamiento para solidarizar la fuente sísmica sucesivamente a los diferentes dispositivos de acoplamiento, comprendiendo cada dispositivo de acoplamiento en la formación al menos dos elementos de anclaje sepultados en el suelo (9’, 12) , estando cada uno de ellos unidos por elementos de transmisión a la fuente sísmica situada en la superficie o en sus alrededores.

2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende un primer y un segundo elemento de anclaje (12, 9’) sepultados a profundidades diferentes, un primer elemento de transmisión (10) asociado al elemento de anclaje (12) , el más cercano a la superficie, y un segundo elemento de transmisión (13) , rodeando el primer elemento de transmisión (10) al segundo elemento de transmisión (13) y estando asociado por un primer extremo a un segundo elemento de anclaje (9’) , el sepultado a mayor profundidad, estando la fuente sísmica en funcionamiento rígidamente unida a los dos elementos de transmisión (10, 13) .

3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el primer elemento de transmisión (10) es tubular, descansando la fuente sísmica sobre su extremo opuesto por medio de un asiento (17) .

4. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la fuente sísmica se apoya en el suelo directamente o por medio de elementos de apoyo (9) .

5. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de transmisión (2, 10, 13) están aislados de la formación por al menos un revestimiento (20) .

6. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de enclavamiento rápido son accesibles desde un foso (6) , dispuesto en el suelo en cada ubicación (S) , en la cual la fuente sísmica (V) está colocada en funcionamiento.

7. Sistema de acuerdo con la reivindicación 4 y 6, caracterizado por que la superficie de apoyo sobre la cual descansa la fuente sísmica (V) , está en el interior o en el exterior del foso (6) .

8. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la fuente sísmica (V) es un vibrador de tipo piezoeléctrico, electromagnético, electrohidráulico o magnetostrictivo.

9. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la fuente sísmica (V) es un vibrador que comprende un motor (16) entre una placa (15) apoyada en el suelo y una placa opuesta (14) adaptada, en funcionamiento, para estar enclavada al elemento de transmisión (2) .

10. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la fuente sísmica (V) está integrada en un vehículo (8) provisto de medios de maniobra para su colocación y su acoplamiento.

11. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la fuente sísmica (V) es transportada por un vehículo independiente a esta.

12. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende al menos una fuente sísmica instalada de forma permanente en una ubicación equipada con un dispositivo de acoplamiento (1) .

13. Método para la exploración o la vigilancia sísmica periódica de una formación subterránea, que comprende la colocación de un conjunto de receptores sísmicos (R) y su acoplamiento a la formación y el anclaje de una fuente sísmica a la formación por medio de la fijación a medios de anclaje estrechamente acoplados a la formación a cierta profundidad, caracterizado por que comprende:

-instalar en el terreno, en cada ubicación, una pluralidad de ubicaciones determinadas que dominan la formación subterránea, al menos un dispositivo de acoplamiento (1) que comprende al menos un elemento de anclaje (3, 9, 9’, 12) estrechamente acoplado a la formación a cierta profundidad y al menos un elemento de unión (2, 10, 13) solidario con el elemento de anclaje;

-desplazar al menos una fuente sísmica (V) , sucesivamente a diferentes ubicaciones de las mencionadas y 65 enclavar los elementos de unión del dispositivo de acoplamiento (1) correspondiente; y -en cada una de dichas ubicaciones, activar la fuente sísmica y obtener datos sísmicos captados por los

receptores sísmicos (R) en respuesta a las señales sísmicas aplicadas a la formación por la fuente sísmica (V) .

14. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por que comprende la integración de dicha fuerza sísmica (V) a un vehículo (8) provisto de medios de maniobra para su colocación y su acoplamiento y el 5 desplazamiento.

15. Método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que comprende el desplazamiento de la fuente sísmica (V) entre las sucesivas ubicaciones, la descarga de la fuente sísmica fuera del vehículo y su acoplamiento al elemento de unión de cada dispositivo de acoplamiento.

16. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende la instalación de al menos una fuente sísmica (V) de forma permanente en una de dichas ubicaciones predeterminadas equipadas con un dispositivo de acoplamiento (1) .