BRPI0014706B1 - processo para obter uma imagem de uma formação subterrânea - Google Patents
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Abstract
"processo para obter uma imagem de uma formação subterrânea". uma imagem de uma formação subterrânea (2) em torno de um furo de sondagem (1) é obtida ativando uma fonte onidirecional (9) e gravar com um receptor de três componentes (10) os componentes da energia refletida (15); determinar a partir dos mesmos os componentes as direções das quais a energia chega no receptor de três componentes (10) em função de tempo de deslocamento bidirecional; selecionar uma primeira posição subterrânea (30); presumir a presença de um refletor na posição (30) e calcular a direção de chegada de um raio (35) se estendendo da fonte (9) via o refletor (30) para o receptor (10) e o tempo de deslocamento bidirecional ao longo do raio (35); aceitar os dados se a direção de chegada calculada é substancialmente igual à direção de chegada que tem o mesmo tempo de deslocamento bidirecional, e atribuir os dados sobre a posição (30); e selecionar uma posição seguinte (31 ou 32) e repetir as etapas (e) e (f) até a última posição subterrânea para obter a imagem da formação subterrânea compreendendo um conjunto de refletores atribuídos às posições.
Description
"PROCESSO PARA OBTER UMA IMAGEM DE UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA'’ [0001] A presente invenção diz respeito a um processo de obtenção de uma imagem de uma formação subterrânea em tomo de um furo de sondagem que se estende através da formação subterrânea. A imagem que é para ser obtida compreende um conjunto de refletores atribuídos às posições subterrâneas na formação subterrânea em torno do furo de sondagem. Uma imagem deste tipo é produzida para prover informações detalhadas da formação subterrânea durante a perfuração do furo de sondagem. Tais informações permitem que se planeje a direção na qual o furo de sondagem deve ser perfurado. Isto é particularmente útil quando é necessário que um furo de sondagem horizontal, que esteja sendo perfurado, seja mantido dentro de uma camada de formação delgada.
[0002] A descrição da patente US 5300.929 diz respeito a um processo para delinear uma interface entre um sal e um sedimento. O processo descrito e conhecido da US 5.300.929 compreende as etapas de: (a) dispor uma fonte omnidirecíonal em sua superfície e dispor de forma fixa um receptor de três componentes em um furo de sondagem que se estende através do sal; (b) ativar a dita fonte omnidirecíonal para gerar energia sísmica e gravar com o receptor de três componentes dados na forma dos componentes da energia sísmica; (c) determinar a partir daqueles componentes da energia sísmica as direções pelas quais a energia sísmica chega no receptor de três componentes em função de um tempo tJe deslocamento; (d) aceitar um ponto como sendo localizado na interface se o raio que se estende através do ponto tiver o tempo de deslocamento correspondente; e (e) selecionar uma nova posição na superfície para a dita fonte omnidirecíonal, e repetir as etapas (b) até (d).
[0003] O processo descrito e conhecido da US 5.300.929 é aplicado para determinar o limiar entre um domo salino e um sedimento circundando o domo salino, em que o furo de sondagem é perfurado no domo salino. Devido ao fato de a fonte omnidirecional e o receptor de três componentes serem mutuamente espaçados de um lado e de outro daquele limiar, a energia sísmica passa através da formação subterrânea. s [0004] E, portanto, um objetivo da presente invenção o de propiciar um processo de obtenção de uma imagem da formação subterrânea com o uso de uma fonte omnidirecional e um receptor de três componentes, estando tanto a fonte omnidirecional quanto o receptor de três componentes localizados em um furo de sondagem que se estende através da formação subterrânea, aspecto este que possibilita refletores de formação de imagens refletirem a energia sísmica emitida pela fonte omnidirecional, em que a posição dos refletores pode estar localizada em qualquer ponto em tomo do furo de sondagem.
[0005] Para tal fim, o processo para obter uma imagem de uma formação subterrânea em tomo de um furo de sondagem que se estende através da formação subterrânea de acordo com a presente invenção compreende as etapas de: (a) selecionar um número de posições para uma fonte omnidirecional e um receptor de três componentes no furo de sondagem, selecionar um número de posições subterrâneas na formação, e atribuir um valor de zero às posições subterrâneas; (b) dispor aquela fonte omnidirecional e aquele receptor de três componentes em uma primeira posição no furo de sondagem; (c) ativar tal fonte omnidirecional para gerar energia sísmica e gravar, com o receptor de três componentes, dados na forma dos componentes da energia sísmica refletida; (d) determinar a partir daqueles componentes da energia sísmica refletida as direções pelas quais a energia sísmica refletida chega no receptor de três componentes em função de tempo de deslocamento bidirecional; (e) selecionar uma primeira posição subterrânea; (f) calcular a direção de chegada de um raio que se estende da fonte omnidirecional para a posição subterrânea e de volta ao receptor de três componentes e o tempo de deslocamento bidirecional de energia sísmica que passa ao longo do raio; (g) aceitar os ditos dados se a direção de chegada calculada for substancialmente igual a uma direção de chegada conforme obtida na etapa (d), pertinente à energia sísmica refletida que tem o mesmo tempo de deslocamento bidirecional, e somar os dados aceitos ao valor atribuído à posição subterrânea; (h) selecionar uma posição subterrânea seguinte e repetir aquelas etapas (f) e (g) até a última posição subterrânea; e, (i) dispor a fonte omnidirecional e o receptor de três componentes em uma posição seguinte no furo de sondagem, e repetir aquelas etapas (b) a (h) até a última posição ao longo do furo de sondagem para obter a imagem da dita formação subterrânea que compreende um conjunto de dados mapeados sobre posições subterrâneas.
[0006] Nesse caso, a expressão ‘tempo de deslocamento bidirecional’ é usado para se referir ao tempo que energia sísmica leva para ir de uma fonte via um refletor para um receptor.
[0007] Será entendido que, de modo a realizar os cálculos na etapa (f), é necessário conhecer as velocidades sísmicas na formação. Estas velocidades sísmicas podem ser obtidas a partir de trabalho sísmico prévio, feito em relação à formação, ou elas podem ser obtidas a partir de amostras de núcleo. Ademais, medições sônicas podem prover informações sobre as velocidades sísmicas.
[0008] A invenção passará a ser descrita agora, a título de exemplo, em mais detalhes, com referência à Figura 1 apensa.
[0009] Figura 1 mostra a extremidade inferior de um furo de sondagem 1 que está sendo perfurado em uma formação subterrânea 2. Neste exemplo, o referido furo de sondagem 1 é perfurado por meio de uma broca de perfuração 3, estando suspensa no furo de sondagem por meio de um conjunto de coluna de perfuração 5, cujo conjunto de coluna de perfuração 5 é girado.
[00010] Próximo à broca de perfuração 3, o referido conjunto de coluna de perfuração 5 compreende uma fonte omnidirecional 9 e um receptor de três componentes 10 no fundo do poço.
[00011] Durante operação normal, a broca de perfuração 3 é usada para perfurar o furo de sondagem 1, e com o intuito de obter a imagem, a perfuração é interrompida, e a fonte omnidirecional 9 é ativada. Energia sísmica emitida pela fonte omnidirecional 9 se propaga para dentro da formação 2, e frentes de onda pertencentes à energia sísmica refletida em diferentes momentos no tempo são esquematicamente indicadas pelas linhas descontínuas 15.
[00012] Presume-se aqui que um refletor 18 esteja presente na formação subterrânea 2, e que refletor 18 reflita a energia sísmica. As frentes de onda que pertencem à energia sísmica refletida, em diferentes momentos no tempo, estão esquematicamente mostradas pelas linhas descontínuas 20. Linha 22 representa um raio que se estende da fonte omnidirecional 9 para o refletor 18 e de volta ao receptor de três componentes 10.
[00013] Os ditos dados recebidos pelo receptor de três componentes 10 incluem os componentes da energia sísmica refletida no tempo. A partir de tais dados, as direções pelas quais a energia sísmica chega podem ser determinadas em função do tempo de deslocamento bidirecional.
[00014] Em seguida, um número de posições subterrâneas 30, 31 e 32 são selecionadas na formação 2, e, uma primeira posição é selecionada, podendo-se presumir que esta seja a posição subterrânea 30. Conhecendo-se as velocidades sísmicas na formação subterrânea, é calculada a direção de chegada do raio que se estende da fonte omnidirecional 9 para o refletor na posição 30 e de volta ao receptor de três componentes 10, e também é calculado o tempo de deslocamento bidirecional da energia sísmica que passa ao longo do raio. Este raio é mostrado pela linha descontínua 35.
[00015] Aqueles dados são aceitos se a direção de chegada calculada for substancialmente igual a uma direção de chegada que possui o mesmo tempo de deslocamento bidirecional. Neste exemplo, isto claramente não é o caso da posição subterrânea 30, de tal maneira que os dados não são aceitos.
[00016] Em seguida, uma posição subterrânea seguinte 31 é selecionada. Assim, calcula-se a direção de chegada do raio que se estende da fonte omni-direcional 9 para o refletor na posição 31 e de volta ao referido receptor de três componentes 10, e também é calculado o tempo de deslocamento bidirecional da energia sísmica que passa ao longo do raio. Esse raio coincide com a linha 22. Neste caso, a direção de chegada calculada é substancialmente igual a uma direção de chegada da reflexão proveniente do refletor 18, e o raio que coincide com a linha 22 tem o mesmo tempo de deslocamento bidirecional. Assim, os dados são aceitos e os dados aceitos são somados ao valor atribuído à posição subterrânea 31. Esta soma também é referenciada como migração.
[00017] Então, a seguir, a terceira posição subterrânea 32 é selecionada. A direção de chegada calculada do raio que se estende da fonte omnidirecional 9 para o refletor na posição 32 e de volta ao receptor de três componentes 10, mostrada pela linha descontínua 37 na Figura 1, não é substancialmente igual à direção de chegada da reflexão proveniente do refletor 18. Assim, os dados não são aceitos.
[00018] Tendo-se tratado as três posições subterrâneas 30,31 e 32, uma imagem da formação subterrânea 2 é obtida, imagem essa que compreende um refletor atribuído à posição subterrânea 31, e ausência de refletores atribuídos às posições subterrâneas 30 e 32.
[00019] A perfuração é retomada, e após determinada distância ter sido perfurada, o procedimento acima descrito é repetido, e assim por diante.
[00020] Destarte, uma imagem exata da formação subterrânea próxima à broca de perfuração pode ser obtida, em particular quando mais de três posições subterrâneas são selecionadas para cada posição ao longo do furo de sondagem.
[00021 ] Em caso de haver mais refletores do que o refletor 18, mostrado na Figura 1, raios provenientes desses refletores (não mostrados) serão recebidos em diferentes momentos no tempo.
[00022 | Uma determinação, a partir dos componentes da energia sísmica refletida, das direções pelas quais a energia sísmica refletida chega no receptor de três componentes em função do tempo de deslocamento bidirecional é em si conhecida; determinação esta que pode ser feita, por exemplo, com as técnicas delineadas no artigo “Comparison of signa! processing techniques for estimating lhe effects of anisoiropy ” em nome de C. Macbeth e S. Crampín, Geophvsical Prosnecting, 39, 1991, páginas 357-385.
[00023] Os ditos dados são aceitos se a direção de chegada calculada for substancialmente igual a uma direção de chegada que tem o mesmo tempo de deslocamento bidirecional. Para proceder assim, convenientemente, determina-se a diferença entre a direção de chegada calculada e a direção de chegada que pertence à energia sísmica refletida que tem o mesmo tempo de deslocamento bidirecional. A seguir, um fator de ponderação é determinado utilizando uma função predeterminada dessa diferença. Os dados são multiplicados pelo fator de ponderação, e dados ponderados são mapeados sobre a posição subterrânea. A f unção de ponderação é. por exemplo, uma função de janela retangular. Tal função de janela ou função de quadro/eaixa é uma função da diferença, tal que a função de janela seja igual a I se o valor absoluto da diferença for inferior a um valor predeterminado e igual a 0 em qualquer outro caso. Consequentemente, para uma grande diferença, o fator de ponderação é 0 e dados ponderados são 0, tal que nenhum dado seja mapeado, e para uma diferença relaüvamente pequena, o fator de ponderação é 1, de modo que os dados sejam mapeados. Uma função de ponderação alternativa é um cosseno elevado ao quadrado.
[00024] Convenientemente,os dados que são mapeados sobre a posição subterrânea representam a magnitude da energia sísmica refletida, que é a soma dos componentes da energia sísmica refletida ou a raiz quadrada da soma dos quadrados daqueles componentes da energia sísmica refletida, A magnitude da energia sísmica refletida é, então, determinada com a técnica de migração. De maneira alternativa, a refletividade poderá ser determinada a partir dos dados, comparando-se a energia sísmica refletida com a energia sísmica emitida, e, em seguida, fazendo-se uma correção para a propagação geométrica.
[000251 Embora seja possível aplicar a técnica de migração para qualquer posição da fonte omnidirecional em relação ao receptor de três componentes, é preferido que tal fonte omnidirecional c tal receptor de três componentes sejam coincidentes. Neste caso, o termo coincidente' é empregado conforme a seguir. Dois dispositivos são ditos coincidentes, quando eles estão tão próximos um do outro quanto for tecnicamente viável, caso em que eles podem ser considerados como só um para fins de cálculo. Nesse caso, a refletividade pode ser calculada utilizando um algoritmo de migração de desvio-zero.
[00026] Para distinguir a chegada de ondas de cisalhamento (ou ondas s) da chegada de ondas de compressão mais rápidas (ou ondas g), um sensor, tal como um hídrofone ou um acelerômetro, pode ser incluído no receptor de três componentes.
[000271 A energia sísmica refletida pode ser passada até a superfície por meios conhecidos de transferência de dados, de forma que a parte de análise do processo seja efetuada na superfície. A Item ativamente, as direções pelas quais a energia sísmica refletida chega no receptor de três componentes em função do tempo de deslocamento bidirecional são determinadas in sim, c os resultados são transferidos para a superfície onde a análise ocorre.
[000281 Ao invés de utilizar uma fonte omnidirecional separada, a broca de perfuração propriamente dita pode ser usada como uma fonte e, neste caso, a energia sísmica é o ruído gerado durante a perfuração.
[000291 A presente invenção propicia um processo simples de obter uma imagem proveniente de uma formação subterrânea na vizinhança de um furo de sondagem que está sendo perfurado.
Claims (5)
1. Processo paia obter uma imagem de uma formação subterrânea (2) em torno de um furo de sondagem (1) o qual se estende através da formação subterrânea (2), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas dei (a) selecionar um número de posições para uma fonte omni-direcional (9) e um receptor de três componentes (10) no furo de sondagem (1), selecionar um número de posições subterrâneas na formação e atribuir um valor de zero às posições subterrâneas; (b) dispor aquela fonte omnidirecional (9) e aquele receptor de três componentes (10) em uma primeira posição no furo de sondagem (1); (c) ativar a fonte omnidirecional (9) para gerar energia sísmica e gravar, com tal receptor de três componentes (10), dados na forma daqueles componentes da energia sísmica refletida; (d) determinar a partir daqueles componentes da energia sísmica refletida as direções pelas quais a energia sísmica refletida chega no receptor de três componentes (10) em função de tempo de deslocamento bidirecional; (e) selecionar uma primeira posição subterrânea; (f) calcular a direção de chegada de um raio que se estende da fonte omnidirecional (9) para a posição subterrânea e de volta ao receptor de três componentes (10) e aquele tempo de deslocamento bidirecional de energia sísmica que passa ao longo do raio; (g) aceitar os ditos dados se a direção de chegada calculada for substancialmente igual a uma direção de chegada conforme obtida na etapa (d), pertinente à energia sísmica refletida que tem o mesmo tempo de deslocamento bidirecional, e somar os dados aceitos ao valor atribuído à posição subterrânea; (h) selecionar uma posição subterrânea seguinte e repetir aquelas etapas (f) e (g) alé a última posição subterrânea; e, (i) disporá fonte omnidirecional e o receptor de três componentes em uma posição seguinte no furo de sondagem, e repetir aquelas etapas (b) a (h) até a última posição ao longo do furo de sondagem para obter a imagem da dita formação subterrânea que compreende um conjunto de dados mapeados sobre posições subterrâneas.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que aquela etapa (g) compreende: determinar a diferença entre a direção de chegada calculada e a direção de chegada conforme obtida na etapa (c) que pertence à energia sísmica refletida que tem o mesmo tempo de deslocamento bidirecional, multiplicar os dados por um fator de ponderação que é uma função predeterminada desta diferença, e mapear os dados ponderados sobre a posição subterrânea.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os dados utilizados na etapa (g) representam a soma daqueles componentes da energia sísmica refletida gravada na etapa (c).
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a fonte omnidirecional (9) e o receptor de três componentes (10) são coincidentes.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que tal receptor de três componentes (10) inclui adicionalmente um sensor de pressão.
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