NO336422B1 - System og fremgangsmåte for samtidig elektromagnetisk og seismisk geofysisk kartlegging - Google Patents

Description

System og fremgangsmåte for samtidig elektromagnetisk og seismisk geofysisk kartlegging

Oppfinnelsen gjelder et system for samtidig elektromagnetisk og seismisk geofysisk kartlegging, dvs. full elektromagnetisk og seismisk feltkarakterisering, i samsvar med innledningen til patentkrav 1.

Oppfinnelsen gjelder også en fremgangsmåte for samtidig elektromagnetisk og geofysisk feltkarakterisering, i samsvar med innledningen til patentkrav 10.

Spesielt gjelder oppfinnelsen et system og en fremgangsmåte for bildedannelse av undergrunnstrukturer og elektriske resistiviteter, samt deteksjon og overvåkning av hydrokarbonreservoarer.

Bakgrunn

Hydrokarboner i undergrunnen er betydelig mer resistiv for elektromagnetiske bølger enn lag som ikke inneholder hydrokarboner, og kan derfor detekteres ved å sende et elektromagnetisk signal inn i undergrunnen samtidig som man måler det returnerte signalet fra forskjellige avstander til kilden.

Flere elektromagnetiske metoder for kartlegging av undergrunnens resistiviteter har blitt utviklet. Marin CSEM ("Controlled Source ElectroMagnetic") kartlegging er en teknikk for kartlegging av hydrokarboner, og er eksempelvis beskrevet i de følgende artiklene: - "Remote sensing of hydrocarbon layers by seabed logging (SBL): Results from a cruise offshore Angola", in journal: Leading Edge (utgave 21, år 2002, sider 972-982), av S. Ellingsrud; T. Eidesmo;

L. M. McGregor; S. Constable; M. C. Sinha; og

- "A new method for remote and direct identification of hydrocarbon filled layers in deep-water areas", in journal: First Break (utgave 20, år 2002, sider 144-152), avT. Eidesmo; S. Ellingsrud; L. M. McGregor; S. Constable; M. C. Sinha; S. Johansen; F. N. Kong; H. Westerdahl.

I et typisk CSEM-oppsett, plasseres enkeltnode-mottakere på havbunnen. Videre sender en elektrisk dipol-antenne elektromagnetisk energi inn i havbunnen, med en konstant eller varierende frekvens og fra ulike posisjoner i forhold til mottakerne. Til slutt hentes mottakerne opp og registrert data behandles og tolkes.

En fremgangsmåte og system for offshore elektromagnetisk lodding ("electromagnetic sounding") som utnytter bølgelengdeeffekter for å bestemme optimale kilde- og detektorposisjoner er også beskrevet i US 4,617,518 A (L.J. Srnka (1986)) som omfatter bruk av en dipol-kilde tauet av et fartøy, sammen med et array av elektriske dipol-detektorer. Spenningsforskjellen mellom par av elektroder måles. I tillegg til dipol-detektorene som taues kolineært til strømkilden, taues et array av gradient-detektorer lateralt separert, fra eller under strømkilden.

US 6,236,211 Bl (Wynn (2001)) presenterer en indusert polariseringsmetode for identifisering av mineraler på havbunnen, ved å taue en streamerkabel, utstyrt med sende- og mottakerelektroder, slik at den fire enden er nær eller graver i havbunn.

I USH1490H (Thompson et al. (1995)) foreslås en geofysisk prospekteringsmetode bestående av en streamerkabel utstyrt med elektromagnetiske feltsensorer og eventuelt også hydrofoner. Valgfritt, for støyreduksjonsformål, lokaliseres en andre streamerkabel ovenfor den nedre kabelen. Et andre fartøy som generer trykkenergi kan også benyttes, og ved egnede porøse formasjoner i undergrunnen konverteres den akustiske energien til elektromagnetisk energi. Energien som propagerer oppover måles så av elektromagnetiske feltsensorer i kabel nær havbunnen.

Fra US 20070075708 (R. Reddig; P. Heelan (2007)) er det kjent et elektromagnetisk kartleggingssystem med flere kilder.

WO2008008127 (P.J. Summerfield; L. S. Gale; B. J. Fielding (2008)) beskriver en fremgangsmåte for å opprettholde tauet dipol-kilde-orientering.

Fra US 7,203,599 Bl (K.M. Strack; L. A. Thomsen; H. Rueter (2007)) er det kjent en fremgangsmåte for innsamling av transiente elektromagnetiske data.

WO2008066389 (P. Barsukov; E. B. Fainberg; B. S. Singer (2008)) beskriver en fremgangsmåte for kartlegging av hydrokarbonreservoarer i grunt vann og også et system for bruk ved utføring av fremgangsmåten.

Fra GB2441786 (R. Mittet; O. M. Aakervik; F. A. Maao; S. Ellingsrud (2008)) er det kjent kombinert elektromagnetisk og seismisk kartlegging.

I WO2007104949 (A. Ziolkowski (2007) er fremvist optimalisering av MTEM-parametere ("Multi-Transient EM").

US 2010/0172205 Al beskrives et system og en fremgangsmåte for tilnærmet samtidig utførelse av elektormagnetisk og seismisk geofysisk kartlegging.

Som kan sees fra litteraturen og presenterte patentpublikasjoner opererer CSEM-systemer enten med node- eller kabelbaserte mottakersystemer. Mens kabelbaserte systemer har en begrensning når det gjelder å måle laterale og vertikale komponenter, har nodesystemet redusert operasjonell effektivitet, begrenset mottakerelektrodeseparasjon i alle retninger (til nærheten av noden) og mangel på sanntids data kvalitetskontroll. Med nodesystemene er datainnsamlingen punktvis på havbunnen ved hver mottakerlokalisering, i motsetning til kabelsystemene som kan gjøre kontinuerlig innsamling også mellom posisjoner. Det følger også at kabel-baserte systemer er foretrukket for å integrere seismisk og elektromagnetisk datainnsamling i ett målesystem.

I marine omgivelser og sterkt dempende medium, for dybdepenetrering, må de utsendte signalene være av sterkt lavfrekvent karakter. Tilhørende bølgelengder vil være veldig lange og for økt dipol-antennemoment bør elektrodeseparasjonenøkes deretter.

En elektromagnetisk kilde (eksempelvis en ledende løkke), når påslått, vil indusere strømmer i undergrunnen, som igjen genererer sekundære elektromagnetiske felter. Det målte feltet ved en mottaker er det totale feltet (primær + sekundær). Når det primære feltet er slått av vil bare det sekundære feltet være tilstede, fra hvilke utledninger vil bli gjort om konduktivitet til undergrunnen.

For et CSEM-frekvensdomene EM-system måler en mottaker sekundærfeltet av frekvens generert av et kildefelt. Imidlertid, i alle frekvensdomene EM-systemer registreres alltid det sekundære feltet generert i jorden ved tilstedeværelsen av primærfeltet, hvilket begrenser deteksjonen av det sekundære signalet.

Tidsdomene EM-systemer er vanligvis registrert i fraværet av primærsignalet, hvilket gjør det sekundære signalet bedre detekterbart.

Implementeringen av kildefunksjonen i CSEM-systemer varierer, relatert til kilde-mottakerseparasjon, kilde- og mottakerseparasjon, kilde og mottakerelektrode-orientering og separasjon og kildeoverføringsskjema. For nærfeltsmålinger, dvs. kortere separasjon mellom kilde og mottaker, anvendes en transient (tidsdomene) metodologi som måler sekundærfeltet både ved tilstedeværelse og fravær av primærfeltet. For fjernfeltmålinger, dvs. lengre separasjon mellom kilde og mottaker, kan en plan-bølge-tilnærming og harmonisk dekomponering av registrert felt (primær og sekundær) anvendes.

Ingen av de ovennevnte artikler eller patentpublikasjoner fremviser et system eller en fremgangsmåte for måling av det elektriske feltpotensialet mellom elektroder på separerte streamere. Anvendelse av styrbar streamerteknologi resulterer i valgbar mottakerelektrode-separasjon, fra korte til lange avstander, og sampling av enhver ønsket elektrisk feltorientering. Inntil nå har ingen søkt å implementere "kabelnode" hybrid målesystem omfattende fordelene til alle nåværende CSEM-systemer. Integrering av nær- og fjernfeltmålinger med muligheten til invasive målinger, kombinert med høyoppløselig seismisk innsamling resulterer i betydelig forbedret bildekvalitet av undergrunnen og operasjonell effektivitet sammenlignet kjent teknikk.

Formål

Hovedformålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte som løser de ovenfor nevnte utfordringene med kjent teknikk.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte for full elektromagnetisk- og seismisk feltkarakterisering.

Det er videre et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte for avbilding av jordens indre.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte for karakterisering av geologiske strukturer og elektriske resistiviteter i undergrunnen.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte for å skape karakterisering med høyt signal-støy-forhold, fortrinnsvis 3-dimensjonal, av elektromagnetisk feltpotensial i vannmasse og havbunn, kombinert med høyoppløselig multi-komponent seismisk innsamling av undergrunnen.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte for deteksjon og overvåkning av hydrokarbonreservoarer, og også for grunnvann- og mineralutforsking.

Oppfinnelsen

Et system i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 1. Fordelaktige trekk ved systemet er beskrevet i patentkravene 2-9.

En fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 10. Fordelaktige trekk ved fremgangsmåten er beskrevet i patentkravene 11-17.

For full karakterisering av seismiske og elektriske feltkomponenter vil et nytt system og fremgangsmåte for utføring av målinger presenteres nedenfor.

For forbedret avbilding av geologiske formasjoner i undergrunnen er systemet i samsvar med oppfinnelsen innrettet for å gi karakterisering med høyt signal-støy-forhold, fortrinnsvis 3-dimensjonal, av elektromagnetisk feltpotensial i vannmasse og havbunn, kombinert med høyoppløselig multi-komponent seismisk innsamling.

Oppfinnelsen er basert på bruk av et multi-streamer-mottakersystemer forsynt med elektroder for utføring av tauet og stasjonær seismisk og elektromagnetisk datainnsamling, eventuelt kombinert med invasive havbunnsmålinger.

Ved å måle spenning mellom elektroder (på eller mellom separate streamere) kan elektriske feltkomponenter over den orienteringen ekstraheres.

Ved bruk av streamere forsynt med styringsinnretninger ("birds") og oppdriftseffekter, kan mottakerelektrode-separasjon og orientering justeres ved å styre streamerne i horisontal og vertikal retning.

Elektromagnetiske feltkomponenter langsmed ("in-line"), på tvers ("cross-line"), diagonalt og vertikalt kan ekstraheres.

Med både tauet og stasjonær operasjon er oppfinnelsen spesielt egnet for kartlegging av store områder, og kombinert med en stasjonærmodus, måling av elektriske felt i vannmasser, samt multi-komponent seismiske- og havbunns-invasive målinger.

En fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen for datainnsamling for full karakterisering av seismiske og elektriske feltkomponenter kan oppsummeres i de følgende trinnene: a) bevege minst et kartleggingsfartøy til en ønsket posisjon over havbunnen eller bevege kartleggingsfartøyet/-ene med en hovedsakelig konstant hastighet, b) belyse et mål ved å frigjøre et spesifikt luftvolum inn i vannet ved bruk av en seismisk luftkanon for å produsere en trinnformet ("steep-fronted") trykkbølge hvert X sekund og sende ut

pulser med varierende frekvens, med stopptider, ved hjelp av en elektrisk antenne,

c) måle trykk (P-bølge) og registrere 3-dimensjonal havbunnshastighet ("seabed velocity") (S-bølge) ved hjelp av hydrofoner og henholdsvis geofoner (akselerometre) i et multi-streamer-m otta kersy stem, d) måle magnetisk fluks og elektrisk feltpotensial mellom elektroder anordnet i streamerne til multi-streamer-mottakersystemet, og e) overføre målinger og registreringer til en styringsenhet om bord på kartleggingsfartøyet for videre behandling.

Trinn a) omfatter at et kartleggingsfartøy tauer et multi-streamer-mottakersystem, en elektrisk antenne og en seismisk luftkanon, eller at et kartleggingsfartøy tauer et multi-streamer-mottakersystem og et annet fartøy tauer den elektriske antennen og den seismiske luftkanonen.

Trinn a) omfatter, i stedet for å taue multi-streamer-mottakersystemet med et fartøy, anordne det til havbunnen, eller anordne en del av det til havbunnen.

Trinn a) kan videre omfatte injisering av staver forsynt med elektroder inn i havbunnen.

Trinn e) omfatter videre behandling av de registrerte data avhengig av kilde-mottakerseparasjon og kilde-sendeskjema.

Fremgangsmåten kan videre omfatte et trinn f) omfattende optimalisering av målingene i forhold til støy ved å ta hensyn til dipolmoment, elektrodeseparasjon og orientering, og så behandle signalene elektronisk.

Fremgangsmåten kan videre omfatte et trinn g) omfattende å bevege kartleggingsfartøyet/-ene til en ny ønsket posisjon og gjenta trinnene a)-e) eller a)-f).

Fremgangsmåten kan videre omfatte justering av elektrodeseparasjon ved styring av streamerne i alle romlige retninger, hvilket resulterer i full feltkarakterisering.

Ytterligere detaljer og foretrukne trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende eksempelbeskrivelsen.

Eksempel

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet i detalj med henvisning til de ikke-begrensende figurene, hvor:

Figur la viser en utførelsesform av systemet i samsvar med oppfinnelsen,

Figur lb viser en alternativ løsning av utførelsesformen i Figur 1,

Figur 2a-b viser systemet i samsvar med oppfinnelsen i stasjonært overvåkningsmodus,

Figur 3 viser detaljer av mottakersystemet i samsvar med oppfinnelsen,

Figur 4 og 5 viser noen potensielt samplede elektriske feltorienteringer mellom elektroder på og mellom streamere, Figur 6 viser staver forsynt med elektroder injisert inn i havbunnen for støyfrie målinger og to-medium-sammenligninger, Figur 7 viser en mulig utførelsesform av det elektromagnetiske kilde- og mottakersystemet, Figur 8 viser hvordan det elektriske feltet måles mellom en frontelektrode på en nedre streamer og en aktre elektrode på øvre streamer,

Figur 9 viser en annen utførelsesform i samsvar med oppfinnelsen, og

Figur 10a-b viser bruken av flere kartleggingsfartøy for operasjonen av systemet i samsvar med oppfinnelsen.

Et system i samsvar med oppfinnelsen er basert på et flertall streamer-mottakersystemer for tauet og og stasjonær seismisk og elektromagnetisk datainnsamling, eventuelt kombinert med invasive havbunnsmålinger.

Henvisning er nå gjort til Figur la-b som viser en første utførelsesform av systemet i samsvar med oppfinnelsen. Systemet i samsvar med den første utførelsesformen omfatter et kartleggingsfartøy 11 forsynt med midler for sending og registrering av elektromagnetisk energi i form av et CSEM-system ("controlled source ElectroMagnetic"). Midler for sending av energi inn i vannmasse og havbunn er fortrinnsvis en elektrisk antenne, så som en elektromagnetisk dipol-kilde 12, og en seismisk luftkanon 13 som taues bak kartleggingsfartøy et 11.

Den elektromagnetiske dipol-kilden 12 og seismiske luftkanonen 13 er koblet til kartleggingsfartøyet 11 ved hjelp av en eller flere kabler ("umbilical") 14, via hvilke(n) den elektromagnetiske dipol-kilden 12 og seismiske luftkanonen 13 styres og drives.

Midler for registrering av elektromagnetisk energi er fortrinnsvis en eller flere streamere 15, anordnet i et multi-streamer-mottakersystem 16, hvilke er innrettet for å måle et spredt felt i vannmasse og havbunn. En streamer 15 refererer til en kabelbasert mottakerløsning med sanntids kommunikasjon og dataoverføring med kartleggingsfartøyet 11.

Både tauet og stasjonær innsamling er mulig, med kontinuerlig tilkobling 17 enten til kartleggingsfartøyet 11 eller en radiosendende bøye 18 som vist i Figurene 2a-b, for online data kva I itetskontroll.

Et multi-streamer-mottakersystem 16 består av et flertall streamere 15, så som fire i eksempelet. Streamerne 15 er forsynt med elektroder 19, for eksempel av sølvkloridmateriale, anordnet på nevnte streamere 15, og er elektrisk tilkoblet et punkt 20 for spenningsmålinger. Ved å benytte styrbar streamerteknologi, det vil si streamere 15 forsynt med styringsinnretninger ("birds") (ikke vist), kan det elektriske feltet samples over avstander fra metre til hundrevis av metre på tvers av enhver ønsket orientering.

For økt elektromagnetisk redundans er systemet fortrinnsvis forsynt tilleggsmidler for måling av det magnetiske feltet, så som en tre-akset spole 21, anordnet i front av streamerne 15.1 tillegg, for forbedret strukturell avbildning, er streamerne 15 forsynt med multi-komponent seismiske sensorer 22 for måling av trykk og 3-dimensjonal havbunnhastighet ("seabed velocity"), samt ekstrahere trykk- og skjærbølger.

Streamerne 15 omfatter minst to mottakerelektroder 19 for hver streamer 15, for in-line målinger langsmed streameren 15, eller på tvers ("cross-line"), vertikale eller diagonale målinger mellom elektroder 19 på separate streamere 15. Hva gjelder seismikk så trengs det bare en hydrofon for trykk og en geofon for 3D-bevegelser, men for økt redundans og bedre seismisk datakvalitet er fortrinnsvis et flertall implementert.

Som vist i Figur la-b kan den elektromagnetiske dipol-kilden 12 og seismiske luftkanonen 13 være anordnet enten ved fronten av multi-streamer-mottakersystemene 16 eller bak multi-streamer-mottakersystemene 16. Valget av hvor de plasseres er av praktiske hensyn og har ingen effekt hva gjelder målingene.

Et system i samsvar med oppfinnelsen vil på denne måte tilveiebringe kombinert seismisk og elektromagnetisk innsamling, og multi-streamer-mottakersystemet 16 kan benyttes med tauet- og stasjonær valgfrihet.

Henviser nå til Figur 3 og 4 hvor multi-streamer-mottakersystemet 16 er fremhevet. I tillegg viser Figur 4 de forskjellige parameterne som måles, det vil si magnetisk fluks H, elektrisk feltpotensial E, trykk P og havbunnshastighet ("seabed velocity") V.

Det bemerkes at pilene i Figur 4,5 og 6 indikerer noen av de potensielt samplede elektriske feltorienteringene mellom elektroder 19 på og mellom streamere 15.

Det henvises nå til Figur 6 som viser en annen utførelsesform av oppfinnelsen innrettet for støyfrie målinger og to-medium-sammenligning av elektromagnetiske data. Dette oppnås ved at systemet omfatter staver 25 forsynt med elektroder injisert inn i havbunnen 26. På denne måten tilveiebringer systemet muligheten til å utføre en kombinasjon av invasive og på-havbunnen elektriske feltmålinger. Stavene 25 forsynt med elektroder 19 er elektrisk koblet til streamerelektrodene 19 og overfører målinger via streameren 15.1 denne utførelsesformen er den elektromagnetiske dipol-kilden 12 anordnet i vertikalretningen og posisjonert nær havbunnen 26, eventuelt anordnet til havbunnen 26.

Henvisning er nå gjort til Figur 7 som viser en mulig utførelsesform av det elektromagnetiske kilde- og mottakersystemet. Her er et multi-streamer-mottakersystem 16 anordnet til havbunnen 26 med en U-form og forsynt med staver 25 ved hvert hjørne og anordnet på en side av et mål 23 som skal utforskes og et multi-streamer-mottakersystem 16 er anordnet til havbunnen 26 på den andre siden av målet 23.1 denne utførelsesformen er streamerne 15 anordnet parallelt overfor hverandre.

Henvisning er nå gjort til Figur 8 som viser hvordan det elektriske feltet måles mellom en elektrode 19 anordnet i frontdelen av en nedre streamer 15 og en elektrode 19 anordnet akterenden av en øvre streamer 15. Signalet forsterkes 27 og samples 28, lagres til et minne (ikke vist), eksempelvis flash, og overføres 17 i sann tid til fartøyet 11.

Ved å benytte fast kablet multipleksing 29 er mottakerelektrodens konfigurasjon valgfri, noe som gjør det mulig å svitsje igjennom enhver elektrodeseparasjon på forespørsel.

Hvordan systemet virker vil nå bli beskrevet. Et mål 23 belyses med den elektromagnetiske dipol-kilden 12 og den seismiske luftkanonen 13. Samtidig måles det spredte elektriske feltet mellom elektrodene 19, på den samme streameren 15 eller på vertikalt og/eller horisontalt separerte streamere 15, sammen med måling av trykk og hastighet med multi-komponent seismiske sensorer 22.

Målingene overføres gjennom en kontinuerlig kobling 17 til kartleggingsfartøyet 11. Kartleggingsfartøyet 11 er forsynt med en sentral styringsenhet (ikke vist) forsynt med midler og/eller programvare for styring av systemet, dvs. styring av den elektromagnetiske dipol-kilden 12 og den seismiske luftkanonen 13, og behandling av mottatte signaler, dvs. målinger av det spredte elektriske og seismiske feltet, sammen med trykk og hastighet. Styringsenheten kan også være innrettet for styring av de styrbare streamerne 15 via styringsinnretninger anordnet dertil for å oppnå ønsket elektrodeseparasjon. Posisjonen til streamerne 15 kan også styres av et styringssystem innrettet for dette, kjent fra kjent teknikk, men er da forsynt med input fra styringsenheten.

Som et eksempel kan styringsenheten være innrettet for å prosessere de mottatte signalene med hensyn på kilde-frekvenssvitsjing og kilde-mottakergeometrier, hvor prosesseringsskjema er i samsvar med benyttede overføringsparametere. Nøyaktig posisjonering av kilde- og mottakersystemene realiseres gjennom avanserte bevegelsessensor-systemer, hydroakustikk og globale posisjoneringssystemer (GPS), som ikke er vist i noen av figurene.

Et eksempel av datainnsamling med et system i samsvar med oppfinnelsen for stasjonær overvåkning vil nå bli beskrevet. I stasjonærmodus posisjoneres fartøyet i en ønsket posisjon og multi-streamer-mottakersystemene 16 senkes til havbunnen og eventuelt staver forsynt med elektroder anordnes inn i havbunn.

Den seismiske luftkanonen 13 skyter hvert X sekund der hydrofoner i streameren 15 registrerer trykk (P-bølge) og geofoner i streameren (akselerometre) registrer 3-dimensjonal havbunnshastighet ("seabed velocity") (S-bølge). Den elektriske antennen, dvs. dipol-kilden 12, sender ut pulser med konstant eller varierende frekvens, med stopptider, hvor spredt elektriske felt måles mellom elektroder 19 på streamere 15, med muligheten for invasive målinger via staver 25 forsynt med elektroder 19.

Et eksempel av datainnsamling med et system i samsvar for oppfinnelsen for tauet overvåkningsmodus vil nå bli beskrevet. I tauet modus taues både sende- og mottakersystem, hvilket modus vanligvis benyttes for undersøkende kartlegging, dvs. hvor store områder skal kartlegges raskt. Fartøyet 11 beveger seg fra posisjon 1 til posisjon 2, hvor luftkanonen 13 skyter hvert X sekund og hydrofoner registrerer trykk som for det stasjonære overvåkningsmoduset. Den elektriske antennen, dvs. dipol-kilden 12, sender elektromagnetiske signaler med konstant eller variabel frekvens f, samtidig som det elektriske og magnetiske feltet måles fra ulike avstander til kilden, og for fjernfelt-tilfellet, harmonisk dekomponering kan anvendes på registrert data. Hva gjelder prosesseringen av de målte signalene, kan man for eksempel, utføre harmonisk dekomponering av dataene, jamfør Fourier-transformasjon. Andre eksempler på prosessering av slike signaler beskrives for eksempel i artiklene av Eidesmo, Ellingsrud m.fl., som nevnt under bakgrunn.

Mulige reservoarstrukturer og elektrisk resistive anomalier som oppdages under en undersøkende kartlegging analyseres fortrinnsvis i stasjonærmodus.

Et alternativ til den ovenfor beskrevne undersøkende kartleggingen er at luftkanonen skyter og man måler trykk og 3D-bevegelse av havbunnen. Den elektriske antennen, dvs. dipol-kilden 12, sender elektromagnetiske signaler med konstant frekvens f, men også signaler med stopptider, samt at det elektriske og magnetiske feltet måles fra ulike avstander fra kilden. Hva gjelder prosessering av de målte signalene kan man benytte både harmonisk og transient tilnærming, som beskrevet i bakgrunn ovenfor.

De ovenfor beskrevne eksemplene viser beskrivelser av ulike innsamlingsmoduser, det vil si innsamling av høyoppløselige data i stasjonært overvåkningsmodus i posisjon 1 og posisjon 2, mens man benytter tauet modus når man beveger seg fra posisjon 1 til posisjon 2.

Med målinger følger støy. I samsvar med oppfinnelsen omfatter systemet midler for optimalisering av målingene ved bruk av måleprinsipper, så som dipol-moment, gjennom å justere elektrodeseparasjon og orientering.

For både stasjonær og tauet overvåkningsmodus kan valget av elektroder være valgt på forhånd eller er selektiv.

Som vist i figurene er streamerkonfigurasjonene tilpasset tilønskede egenskaper for bruken av systemet. For eksempel, som vist i Figur 9, kan to og to streamere anordnes i to parallelle plan. Streamerkonfigurasjonen kan følgelig omfatte streamere i ett eller flere plan, og hvert plan kan omfatte en eller flere streamere.

Streamerne i samsvar med oppfinnelsen kan taues enten i lengderetning av streamerne, i vertikalretning av streamerne eller en kombinasjon av disse.

Beskrivelsen ovenfor har vist at det er mange muligheter med den foreliggende oppfinnelsen, og mange konfigurasjoner er mulige.

Det er innlysende for en fagmann at de ovenfor beskrevne utførelsesformene kan kombineres og modifiseres og danne nye utførelsesformer.

Modifikasjoner

Med multi-streamer kilde- og mottakersystemet vil alle typer operasjoner være tillatt. Dvs. stasjonære eller tauede kilder og mottakere, tauet kilde og stasjonære mottakere og visa versa.

Kilden er ikke nødvendigvis en dipol-antenne med bare to elektroder. Antenne-stråleforming kan oppnås ved benyttelse av flere elektroder, samt gjennom å regulere potensialforskjellen mellom disse.

Kartleggingen kan utføres ved bruk av flere fartøyer, som vist i Figurene 10a og 10b der et fartøy li<1>betjener/tauer dipol-kilden 12 og et fartøy li<2>betjener/tauer multi-streamer-mottakersystemene 16.

Multi-streamer-systemene omfatter minst en streamer, men kan også omfatte et flertall streamere anordnet i en ønsket konfigurasjon, så som en øvre og tre nedre streamere, to øvre og to nedre streamere, men disse er bare noen få eksempler.

Claims (18)

1. System for samtidig elektromagnetisk og seismisk geofysisk kartlegging, hvilket system omfatter: - minst et multi-streamer-mottakersystem (16) hvilket omfatter minst en streamer-mottakerkabler (15) forsynt med minst en multi-komponent seismiske sensorer (22) for måling av trykk og 3-dimensjonale bevegelser, - minst en seismisk luftkanon (13) anpasset for tauing bak et fartøy (11, li<1>, li<2>), - minst en elektromagnetisk kilde (12) anpasset for tauing bak et fartøy (11, li1, li2), - der den minst ene streamer-mottakerkablen (15) er forsynt med elektroder (19) for måling av elektriske felt,karakterisert vedat systemet omfatter minst en anordning for vertikale, ortogonale eller diagonale elektriske feltmålinger i forhold til den minst en streameren (15), og med forskjellige separasjoner fra kilden (12), og - en måleanordning for måling av andre elektromagnetiske feltkomponenter på tvers i vilkårlig selekterbar orientering i forhold til den minst ene streamerkabelen, og der multi-streamer-mottakersystemene (16) er anpasset for tauing bak et fartøy (11, li<1>, li<2>) og/eller for utplassering på havbunnen (26).

2. System i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat elektroder (19) separert mellom streamere (15) er elektrisk tilkoblet et punkt (20) for spenningsmåling mellom elektrodene (19), for ekstrahering av elektrisk felt-komponent mellom gitte elektroder (19) på de separerte streamere (15).

3. System i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat systemet omfatter staver (25) forsynt med elektroder, hvilke staver (25) er injisert inn i havbunnen (26) for å tilveiebringe en kombinasjon av invasive og på-havbunnen elektriske feltmålinger.

4. System i samsvar med patentkrav 3,karakterisert vedat elektrodene (19) på stavene (25) er elektrisk tilkoblet streamerelektrodene (19).

5. System i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat systemet, for økt elektromagnetisk redundans, omfatter tilleggs anordninger for måling av magnetiske felt, så som med en tre-akset spole (21), anordnet i front av streamerne (15).

6. System i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat multi-streamer-mottakersystemene (16) er anordnet direkte til et kartleggingsfartøy (11, li<1>, li<2>) ved hjelp av en kontinuerlig tilkobling (17) eller via en radiosendende bøye(18).

7. System i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat streamerne (15) til multi-streamer-mottakersystemene (16) er individuelt styrbare i vann ved at de er forsynt med styringsinnretninger for styring av lateral og vertikal posisjon.

8. System i samsvar med ett av patentkravene 1-7,karakterisert vedat seleksjonen av elektroder (19) for målinger er valgt på forhånd eller er selektiv.

9. System i samsvar med ett av patentkravene 1-8,karakterisert vedat systemet omfatter en styringsenhet forsynt med anordning for: - styring av den elektriske antennen (12) og den seismiske luftkanonen (13), - styring av posisjonen til de styrbare streamerne (15) for oppnåelse av ønsket separasjon av elektrodene (19), - prosessering av mottatte signaler, - nøyaktige posisjonering av kilde- og mottakersystemene, det vil si den elektriske antennen (12), seismiske luftkanonen (13), streamerne (15), elektrodene (19) og stavene (25) forsynt med elektroder, - optimalisering av målte signaler.

10. Fremgangsmåte for samtidig elektromagnetisk og seismisk geofysisk kartlegging, hvor fremgangsmåten omfatter følgende trinn: a) å bevege minst et kartleggingsfartøy (11, li<1>, li<2>) til en ønsket posisjon over en havbunn (26) eller bevege kartleggingsfartøyet/-ene (11, li<1>, li<2>) med en hovedsakelig konstant hastighet over havbunnen (26), b) å belyse et mål (23) ved å frigjøre et spesifisert volum luft inn i vannet ved bruk av en seismisk luftkanon (13) for å produsere en trinnformet ("steep-fronted") trykkbølge hvert X sekund og overføre elektromagnetiske pulser med konstant eller varierende frekvens, med eller uten stopptider, ved hjelp av en elektrisk antenne (12), c) å måle trykk og registrerte 3-dimensjonale bevegelser ved hjelp av hydrofoner og geofoner i minst en streamer (15) av et multi-streamer-system (16), d) å måle magnetisk fluks og elektrisk feltpotensial mellom elektroder (19) anordnet i streamerne (15), e) å måle elektrisk feltpotensial over elektroder (19) separert mellom streamere (15), f) å overføre målingene og registreringene til en styringsenhet på kartleggingsfartøyet (11, li<1>, li<2>) for videre behandling; g) å utføre målinger og registreringene vertikale, ortogonale eller diagonale elektriske feltmålinger i forhold til minst en streamer, med forskjellige separasjoner fra kilden; h) å utføre målinger og registreringene av andre elektromagnetiske feltkomponenter på tvers i vilkårlig selekterbar orientering i forhold til den minst ene streameren; og i) å samle inn data i tauede eller/og stasjonære operasjoner.

11. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10,karakterisert ved3-dimensjonal elektrisk feltkarakterisering i forskjellige avstander til kilde, ved måling mellom elektroder (19) vertikalt, horisontalt, lateralt separert over de separerte streamere (15).

12. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10,karakterisert vedat trinn a) omfatter at et kartleggingsfartøy (11, li<1>, li<2>) tauer et multi-streamer-mottakersystem (16), en elektrisk antenne (12) og en seismisk luftkanon (13), eller at et kartleggingsfartøy (li<1>, li<2>) er benyttet for å taue multi-streamer-mottakersystemet (16) og et kartleggingsfartøy (li<1>, li<2>) tauer den elektriske antennen (16) og den seismiske luftkanonen (13).

13. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10,karakterisert vedat trinn a) omfatter å anordne multi-streamer-mottakersystemene (16) til havbunnen (26) i stedet for å taue dem med et kartleggingsfartøy (11, li<1>,li<2>).

14. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10,karakterisert vedat trinn a) omfatter å anordne den elektriske antennen (12) og/eller den seismiske luftkanonen (13) til havbunnen (26) i stedet for å taue dem med et kartleggingsfartøy (11, li<1>, li<2>).

15. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10,karakterisert vedat trinn a) omfatter injisering av staver (25) forsynt med elektroder inn i havbunnen (26).

16. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 10,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter et trinn f) omfattende optimalisering av målingene med hensyn på støy.

17. Fremgangsmåte i samsvar med ett av patentkravene 10-16,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter et trinn g) for forflytning av karti eggi ngsfartøyet/-e ne (11, li<1>, li<2>) til en ny ønsket posisjon og repetisjon av trinnene a)-e) eller a)-f).

18. Fremgangsmåte i samsvar med ett av patentkravene 10-17,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter justering av separasjonen av mottakerelektrodene (19) ved å styre individuelle streamere (15) i multi-streamer-mottakersystemet (16), for justering av orientering på målte elektriske felt, i alle romlige retninger for full feltkarakterisering.