Aplicaciones de ethernet en lechos submarinos

Los requerimientos para supervisar lechos submarinos y columnas de agua se han incrementado dramáticamente en los últimos años en la industria petrolífera en ambientes marinos, y su uso se extiende cada vez más a lugares sensibles ambientalmente. Un sistema digital Permanent Oilfield Monitoring (POM) realzará la recuperación de petróleo y reducirá los riesgos de seguridad, operacionales y ambientales.

La supervisión de los depósitos a lo largo del tiempo mediante informes sísmicos repetidos ha ido ganando cada vez más aceptación en la industria como una herramienta importante para identificar áreas de petróleo y gas varados en el depósito debido a fallos en la zona o desviación permanente del modelo del depósito. Estos estudios denominados 3D Time Lapse (también llamado 4D) ha sido adquirido en estudios towed streamer, pero cada vez más son adquiridos usando cables de lecho marino 4C (cuatro componentes)  como sondas de nodo autónomo 4C. Un par de sistemas de cable 4C permanentemente instalados han estado en operación desde hace unos años y han estado en operación desde hace algunos años y han proporcionado información adicional muy valiosa con informes frecuentes y calidad de datos mejorado. Este sistema Permanent Reservoir Monitoring (PRM), también llamado Life of Field Seismic (LoFS), es una herramienta más valiosa cuando se añaden sensores adicionales para permitir la supervisión.

El tiempo del petróleo fácil ha acabado, y los requerimientos del gas y el petróleo continúan incrementándose. Con una tasa de declinación anual aproximada del 10 % en los campos existentes, se han implementado varias medidas EOR/IOR para incrementar la tasa de recuperación total de los campos existentes. Esto muy a menudo requiere el uso de apoyo de presión por inyección de agua y gas. Estudios recientes muestran que en campos maduros típicamente el 25 % de los pozos eventualmente se han convertido en pozos de inyección.

La sequía progresiva en pozos de petróleo y gas ha impulsado a desarrollar e implementar nuevas herramientas IOR/EOR, impulsadas para explorar ambientes más difíciles y vulnerables ambientalmente, como aguas muy profundas y regiones árticas. Cuando se realizan perforaciones en estas áreas, las consecuencias de los accidentes son severas. En estos lugares es necesario instalar sistemas que supervisen los parámetros que pueden avisarnos con alerta de lo que va a ocurrir.

¿Qué es un POM?

La descripción breve de un sistema POM es un sistema PRM digital extendido que puede integrar no sólo sensores sísmicos como hidrófonos, geófonos o acelerómetros, que son componentes estándar en sistemas 4C PRM, sino también una variedad de sensores adicionales basados en los requerimientos para campos y aplicaciones específicas. Estos otros sensores pueden ser electromagnéticos (EM), físicos, químicos o biológicos y pueden integrarse en la red POM en el lecho marino a intervalos requeridos para parámetros específicos medidos.

Dos de los principales conjuntos de datos adquiridos son datos sísmicos pasivos y activos. La sísmica activa se define como una fuente acústica emitiendo señales sub superficiales donde hay un contraste (velocidad/densidad) de impedancia acústica. Las ondas reflejadas son adquiridas por miles de puntos extendidos en el lecho marino. Los datos son adquiridos por un hidrófono que mide la onda de presión escalar en el agua, y tres sensores de vectores ortogonales en el lecho marino que miden la onda de presión y ondas cortantes como vectores. Las ondas cortantes se desplazan sólo en materiales sólidos y no a través de fluidos o gases, así que no deben físicamente fijarse al lecho marino ya que no se desplazan en el agua de mar. En algunas áreas los sensores se colocan en zanjas en el lecho marino tanto por protección contra daños durante actividades pesqueras como para mejorar el acoplamiento al suelo.

Es cada vez más común, especialmente en áreas profundas, para los sensores dejados en el lecho marino usando solamente la gravedad como fuerza de acoplamiento. La diferencia entre dos series de datos procesados muestra cambios de producción sub superficial entre prospecciones.

La sísmica pasiva implica escuchar continuamente a pequeños eventos sísmicos en el depósito. La sísmica pasiva usa ruido ambiental como fuente sísmica, y la técnica más usada es listening en eventos microsísmicos. Estos pequeños eventos, minúsculos temblores de tierra, son generados por cambios de presión, compactación, inyección, flujo a través de los sedimentos, etc., y puede proporcionar muy pequeños avisos si, por ejemplo, el caprock y la sobrecarga son rotas debido a la inyección de alta presión. El listening pasivo se realiza de forma continua 24/7 y se supervisan por algoritmos automáticos que detectan estos minúsculos eventos. Si se detecta algo anormal, se inician algoritmos más avanzados para analizar mejor el evento y determinar las consecuencias potenciales. Otros métodos sísmicos son Natural Seismicity, Ocean Wave y Microseism Surface Waves.

Un tiltmeter muy sensible capaz de detectar minúsculos movimientos y medir la subsidiencia del lecho marino 

es un ejemplo de un sensor físico adicional. Otros ejemplos son los sensores oceanográficos que miden temperatura, magnitud de corriente de agua y dirección, salinidad, etc. en la columna de agua y sensores químicos y biológicos que miden pH, detectan derrame de petróleo y polución química, etc. Las unidades de detección de gases, tanto pasivas como activas, pueden ser integradas en el sistema POM para reducir la necesidad de múltiples umbilicales e infraestructuras en el lecho marino. Uno o más de los HUBs (puntos de conexión de Ethernet donde los bucles y arranques de la red están conectados) también pueden funcionar como la estación docking para AUVs (Autonomous Underwater Vehicles) que pueden rastrear campos con cámaras y otros sensores. Estos pueden cargarse por el HUB y descargar grandes cantidades de datos en él, con capacidades de transmisión en gigabit.

Bibliografía:

·         Ethernet on the seabed. Oilfield Technology, March 2012