Semana acadêmica de Geofísica da Unipampa REGIONAIS, PÁG. 3

Controle de Qualidade e Processamento de

Dados Sísmicos OBN Multi-ComponentesARTIGO TÉCNICO, PÁG. 12

Geofísica de fundo oceânico

SBGfboletim

Publicação da Sociedade Brasileira de Geofísica

Número 99 – ISSN 2177-9090

A pesquisa na sísmica de fundo oceânico no Brasil,

apesar de recente, oferece uma gama de vantagens

se comparada com a sísmica convencional, porém,

como toda nova tecnologia, possui desafi os e pontos

a serem aperfeiçoados.

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Tecnologia OBN - O Estado da Arte

IntroduçãoA aquisição de dados sísmicos com sistemas de fundo oceânico (OBS) vem crescendo a passos largos, nos últi-mos anos, devido a uma considerável redução de custos, advinda de recentes inovações na tecnologia e nos concei-tos operacionais. Além desta redução, outros fatores têm contribuído para tal avanço: sua capacidade superior de amostragem do campo de ondas - offsets muito longos, amostragem azimutal completa e baixa razão sinal/ruído; mínimo impacto na amostragem em áreas obstruídas por plataformas marítimas e estruturas de engenharia sub-mersas ou instaladas no leito submarino. Ainda, de fun-damental importância, as operações OBS se caracterizam por seu relativamente baixo impacto ambiental.

Há de se notar que a demanda de projetos OBS, du-rante a crise recente nos preços do barril de petróleo, sofreu menor impacto comercial, comparativamente aos projetos de aquisição sísmica que utilizam cabos reboca-dos (streamers).

As tecnologias OBS, atualmente em uso comercial, foram desenvolvidas por um grupo pequeno de empresas de base tecnológica e de serviços, cujos projetos pioneiros foram executados dominantemente no Golfo do México e no Mar do Norte.

Entre as tecnologias OBS, destacam-se aquelas cujos receptores são conectados por cabos (OBC - Ocean Bot-

tom Cables) estendidos no fundo do mar, mais apropriadas para áreas de aquisição em lâminas d’água relativamente rasas, e aquelas que utilizam receptores nodulares ou ‘No-des” (OBN – Ocean Bottom Nodes), que são transportados e posicionados no fundo do mar com o auxílio de ROVs (Remotely Operated Vehicles). Há notícias de desenvolvi-mentos atuais de sistemas com nodes autônomos, capazes de serem programados para navegar desde a superfície do mar até suas posições de registros no leito oceânico, de onde retornam automaticamente através de comando remoto advindo do navio-base. Neste artigo, colocamos em destaque os sistemas OBN.

Aqui no Brasil, o primeiro levantamento OBN (Ocean

Bottom Nodes) foi um 4D/4C (time-lapse e registro de 4 componentes – onda P e as três componentes ortogonais da onda S), executado em 2012, sobre o Campo de Frade, operado pela Chevron. O segundo levantamento, também 4D/4C, foi desenvolvido sobre o Campo de Lula, com o propósito de dar suporte ao desenvolvimento da produ-ção.

Considerando-se as recentes licitações públicas da Pe-trobras para aquisição sísmica sobre campos do Pré-Sal, supõe-se que em breve teremos novos projetos OBN, sendo executados nos campos de Libra e de Búzios. Globalmen-te, estima-se que mais de meia centena de levantamentos OBS tenham sido executados na última década, situando--se entre os maiores, o levantamento de aproximadamente 2,000 km2 sobre o campo KMZ operado pela PEMEX.

A qualidade dos dados OBS é, reconhecidamente, superior à qualidade dos levantamentos de banda-larga, com cabos rebocados, mormente nas baixas frequências. Os levantamentos OBS caracterizam-se, ainda, por apre-sentarem melhor razão sinal/ruído e maior repetibilidade, nos levantamentos 4D. Adicionalmente, permitem a aqui-sição de dados sísmicos com cobertura azimutal completa, em áreas obstruídas. A tecnologia OBS consolidou-se no Golfo do México como a preferida para avaliação e desen-volvimento em áreas produtoras do sub-sal, localizadas em águas profundas. Os dados OBS obtidos em águas ra-sas também apresentam qualidade superior.

As duas fi guras a seguir ilustram a qualidade do ima-geamento sísmico com dados OBN (respectivamente, se-ção B na Fig. 1(a) e seção inferior na Fig.1(b), comparada com a qualidade obtida na aquisição com cabos rebocados (respectivamente, seção A na Fig 1(a) e seção superior na Fig 1(b).

Luiz Braga, Christopher Walker, Laurie Wigle - (Seabed Geosolutions).

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ARTIGO TÉCNICO

Desafi os impostos pelo mercadoUm bom exemplo de que as crises podem trazer oportuni-dades de novos desenvolvimentos é o que estamos expe-rimentando na aquisição de dados OBN.

Por se tratarem de tecnologias recentes e de maior complexidade que aquelas empregadas nas tradicionais aquisições sísmicas com cabos rebocados, as aquisições OBN foram introduzidas no mercado com seus custos comparativamente altos, cujos valores, até 2012, aproxi-madamente, podiam atingir até quatro a seis vezes aqueles praticados em levantamentos 3D em áreas equivalentes, com a tecnologia de towed streamers.

Fig. 1(a): Dados: Cortesia de Reasnor et al, SEG, 2010.

Fig. 1(b): Dados: Cortesia de Howie et al, SEG, 2008.

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Com a crise recente no mercado de O&G, as operado-ras viram seus orçamentos dramaticamente reduzidos de modo que, para a maioria delas, a continuidade de suas operações só se viabilizaria se os custos dos seus insumos tivessem redução nas mesmas proporções. O desafi o es-tava colocado para as empresas de serviços de OBC/OBN. Tiveram que avaliar profundamente os pontos tecnoló-gicos e operacionais nevrálgicos que poderiam impactar na redução de custos, mantendo o diferencial de preci-são e resolução das tecnologias OBS. Entre estes pontos, destacam-se: (a) redução nas causas das paradas técnicas (technical downtime) associadas à tecnologia OBC – co-nectores, cabos, distribuição da fonte de alimentação elé-trica, sistemas telemétrico de transmissão de dados, (b) redução no custo unitário e no tamanho dos nodes, (c) desenvolvimento de novos nodes, aptos a operar em qual-quer lâmina d’água, associado a novas metodologias de implantação dos nodes, objetivando aumentar a veloci-dade de implantação e recolhimento, (d) aumento no grau de automação, com consequente aumento de efi ciência na dinâmica de navegação dos nodes, no posicionamento e precisão das medidas e nos parâmetros de QSMS (Qua-lidade, Segurança, Meio-ambiente e Saúde), (e) redução de custo das fontes sísmicas; f) redução do número de embarcações utilizadas nas operações OBS.

Considerando-se o crescimento gradual e recente no número de projetos de OBS, mormente naqueles com a tecnologia OBN - mais adequados para registros sísmi-cos em águas profundas – conclui-se que as empresas de tecnologias e serviços OBS têm envidado esforços e inves-timentos consideráveis para oferecer ao mercado novas tecnologias OBS, com redução signifi cativa em seus cus-tos. A fi gura abaixo mostra os resultados recentes atingi-dos com a utilização dos nodes Manta, concebidos para atender as novas exigências de aumento da qualidade e redução dos custos de aquisição sísmica OBN em águas profundas. No eixo horizontal, estão representadas as di-mensões dos levantamentos em km2, e no eixo vertical, os custos comparativos entre levantamentos OBN com nodes Manta, levantamentos NAZ (Narrow Azimuth Streamer) e FAZ (Full Azimuth Streamer).

Mudança de ParadigmasDiante dos avanços recentes na efi ciência das fontes e dos receptores, surge a perspectiva de se criar uma alternativa à aquisição com towed streamers de última geração, com menor custo. Tal alternativa é a aquisição OBS, que incor-pora os desenvolvimentos mais recentes, de menor custo e alta efi ciência para aquisição de dados em lâminas d’água de até 3.000 metros. Os avanços atuais incluem métodos inovadores de instalação dos nodes, soluções com fontes múltiplas, registro das componentes de ondas P e S (4C), completa cobertura azimutal (full-azimuth) e levantamen-tos com offsets muito longos.

A mudança de paradigma começa a se materializar com o desenvolvimento de nodes de dimensões muito re-duzidas. Estes nodes podem ser utilizados individualmen-te, com seu posicionamento no leito oceânico auxiliado por ROVs ou em confi guração NOAR (nodes-on-a-rope), mais apropriadamente NOAW (nodes-on-a-wire), em que uma sequência de nodes são fi sicamente conectados por cabo, conforme ilustrado na fi gura 3.

Fig. 2: Gráfi co comparativo do custo relativo do projeto com a área equivalente para duas tecnologias de towed streamer (streamer de azimute completo - linha tracejada verde - e streamer de azimute estreito - linha tracejada laranja) e tecnologia de Nodes de fundo do oceano Manta (linhas azuis contínuas) Cortesia da Seabed Geosolutions.

Fig. 3: Nodes Manta: a imagem da direita mostra o cabo de conexão para uma confi guração NOAW (nodes-on-a-wire) Cortesia da Seabed Geosolutions.

O aumento de potência e de automação na última ge-ração de ROVs infl uenciaram fortemente na velocidade de implantação e recuperação dos nodes. Embora, historica-mente, em águas profundas, as taxas de implantação de nodes com o auxílio de ROVs chegassem a 40-50 nodes por dia, pode-se, atualmente, atingir taxas quatro vezes superiores.

Adicionalmente, o emprego de fontes simultâneas ou mescladas (blended) permitem que levantamentos, antes limitados pela efi ciência da fonte, agora tenham suas fon-tes disparadas com maior rapidez, permitindo que a tec-nologia OBN seja aplicada para objetivos de exploração.

Outra novidade é a operação com uma única embar-cação, que permite maior efi ciência na implantação dos nodes - particularmente em levantamentos 4D de menor escala - utilizando-se fonte de banda-larga (broadband) para aumento da qualidade dos dados.

As fi guras 4(a) e 4(b) referem-se a um levantamento com uma única embarcação, utilizando fonte de banda--larga. A fi gura 4(b) mostra uma seção sísmica de alta qualidade, obtida a partir dos dados do levantamento su-pracitado.

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ARTIGO TÉCNICO

Fig. 4(a): Navio utilizado em levantamento OBS - Cortesia da Seabed Geosolutions.

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Em busca de mais efi ciência e novas aplicaçõesOs sistemas automatizados com nodes conectados por cabo (NOAW) são confi gurados para oferecer melhorias semelhantes na velocidade de implantação / recuperação, permitindo que sejam obtidas efi ciências semelhantes nas operações de levantamentos com alta densidade de recep-tores. A fi gura 5 mostra a relação entre duração do pro-jeto, confi guração da fonte e velocidade de operação dos nodes agrupados em arranjo NOAW.

Fig. 6: Nodes SpiceRacks® posicionados no fundo oceânico - Cortesia da Fugro..

Fig. 4(b): Seção sísmica resultante de levantamento com fonte de banda-larga - Cortesia da Shell.

Fig. 5: Efi ciência dos levantamentos NOAW ou NOAR

Entre as novas aplicações, em uso crescente com a tecnologia OBS, destaca-se a aquisição com nodes distri-buídos numa malha esparsa (sparse nodes), e registros de offsets ultralongos, objetivando melhorar a construção de modelos de velocidade, através da técnica de inversão FWI (Full Waveform Inversion), para atualizar os dados de towed steamer de levantamentos 3D multiclientes exis-tentes.

SpiceRack® - Na busca de novas tecnologias que pos-sam aumentar cada vez mais a efi ciência dasoperações OBN, a Seabed vem desenvolvendo, em parceria com a Saudi Aramco, a tecnologia SpiceRack® que utiliza as mais recentes inovações em comunicação e tecnologia AUV. A Figura 6 mostra vários nodes SpiceRacks® posicio-nados no fundo oceânico, de forma autônoma, e prontos para o registro das ondas sísmicas.

Comentários fi naisA adoção da aquisição de dados com tecnologias OBN está aumentando tanto geografi camente como na diversidade de aplicações, em níveis que ultrapassam o seu papel tra-dicional utilizado para avaliação e desenvolvimento. Os nodes de última geração e a tecnologia de implantação associada, quando combinada com o uso crescente de fontes simultâneas, expandirão mais ainda essa adoção. No futuro, quando a tecnologia de veículo subaquático automatizado (AUV) - drones - remover a necessidade de ROVs ou cabos de implantação, iremos presenciar uma mudança signifi cativa na velocidade de manipulação do receptor que resultará em aumento de desempenho sem precedentes. Isto terá um impacto dramático no uso do OBN para a exploração 3D, e uma vez que os algoritmos de de-blending têm-se mostrados amigáveis na aplicação 4D - mesmo em reservatórios de rochas "rígidas" - a com-binação de AUV e fonte simultânea se expandirá também para estas aplicações.

REFERÊNCIAS:HOWIE J, MAHOB P, SHEPHERD D, and BEAUDOIN G, 2008. Unlocking the full potential of Atlantis with OBS nodes. SEG Technical Program Ex-panded Abstracts: pp. 363-367. REASNOR M, BEAUDOIN G, PFISTER M, AHMED I, DAVIS S, ROBERTS M, HOWIE J, Openshaw G, Longo A, 2010. Atlantis time�lapse ocean bot-tom node survey: a project team’s journey from acquisition through pro-cessing, SEG Technical Program Expanded Abstracts 2010: pp. 4155-4159

Fig. 7: Gráfi co comparativo do custo relativo dos projetos com nodes SpiceRack®. Cortesia da Seabed Geosolutions.

O gráfi co da fi gura 7 mostra o custo comparativo dos levantamentos com nodes autônomos SpiceRack®. Há de se esperar que a excelente razão qualidade/custo, advin-da das tecnologias com nodes autônomos (Drones), tor-nem determinante a preferência das tecnologias OBN para aquisição sísmica offshore, sejam seus objetivos voltados para exploração, desenvolvimento dos campos ou aumen-to da produção de hidrocarbonetos.

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