Задача
За последние несколько лет компании, занимающиеся разведкой и добычей, расширили свои программы геологоразведочных работ для разработки сланцевых месторождений, которые требуют более совершенной технологии сейсморазведки. При исследовании нетрадиционных пластов, таких как сланцы Marcellus, компании, занимающиеся разведкой и добычей, и поставщики геофизических услуг сталкиваются со многими эксплуатационными и экологическими ограничениями. Во многих случаях использование традиционных кабельных систем нецелесообразно.
Местные жители и чиновники обычно обеспокоены воздействием программ геологоразведочных работ на окружающую среду. Проверенные, экологически чистые решения необходимы для того, чтобы соответствовать строгим нормам на получение разрешений на этой территории. Поэтому использование бескабельных систем сбора данных является предпочтительным для того, чтобы избежать препятствий и рисков, связанных с развертыванием тяжелых кабелей в урбанизированных или экологически чувствительных районах. Кроме того, бескабельные системы обеспечивают полную гибкость при планировании съемки, позволяя охватить максимально возможную область наблюдений.
При правильном выборе дискретизации однокомпонентного датчика будет достаточно для получения изображения геологической среды. Однако многокомпонентные датчики, используемые с той же частотой дискретизации, предоставляют больше информации, которая может лучше характеризовать свойства породы под поверхностью. Компании, занимающиеся разведкой и добычей, должны привлекать к работам опытных подрядчиков, использующих передовые технологии для сбора многокомпонентных данных с высоким разрешением для улучшения изображения сланцев. Подробная информация позволяет лучше понять глубоко залегающие углеводороды и увеличить процент успешного бурения газодобывающих скважин.
В 2012 году Tesla Exploration, Inc., 100-процентная дочерняя компания Tesla Exploration LTD, получила проект по сбору бескабельных данных 3D/3C, расположенный в северной части Западной Вирджинии, недалеко от горного хребта Allegheny. Район исследования был окружена густыми лесами, крутыми долинами и цепью холмов, что создавало серьезные проблемы для соблюдения требований по охране труда, технике безопасности и защиты окружающей среды (ПБОТОС). Полевые работы с кабельными системами регистрации были бы крайне неэффективными или почти невозможными в этой зоне. Даже для опытной партии перемещение по густому мелколесью и возвышенностям рельефа для развертывания оборудования было бы затруднительно и опасно. Понимая все трудности, которые предстояло решить, Tesla выбрала для работ автономную нодальную технологию Hawk от INOVA. Они хотели провести съемку, которая была бы более безопасной и эффективной, используя гибкость и простоту системы.
При использовании автономных нодов подрядчики по-настоящему беспокоятся о том, правильно ли работают их полевые станции и записывают ли они высококачественные данные во время съемки. Чтобы рассеять эти опасения, Tesla хотела выполнить беспроводной контроль качества данных полевых станций с вертолета, с транспортных средств и пешком. Кроме того, плотный лесной покров из деревьев высотой 80-футов (24 м) мог помешать передаче данных контроля качества по WiFi и приему сигнала GPS на наземные станции. Преодоление этих препятствий было критически важно, поэтому Tesla требовалась система сбора данных, разработанная с использованием беспроводных технологий большого радиуса действия и передовых инструментов контроля качества для мониторинга своего полевого оборудования.
Решение
После проверки системы Hawk на собственном опыте, Tesla приобрела 10 000 станций Hawk (30 000 каналов), настроенных для поддержки до трех аналоговых каналов, а также цифрового сенсорного интерфейса VectorSeis 3C для своих будущих проектов. Первый проект, расположенный рядом с Allegheny в Западной Вирджинии, занимал 80 квадратных миль (207 кв.км) и потребовал 7200 из 10 000 станций Hawk. Благодаря легкому корпусу Hawk партии могли транспортировать станции и батареи по плотно залесенному региону Allegheny более эффективно, чем с кабельной системой сбора данных. Использование многокомпонентных цифровых датчиков VectorSeis еще больше снизило вес станции.
В дополнение к традиционной съемке 3D/3C Tesla должна была регистрировать данные по нескольким группам скважин, расположенных на проекте. Группы скважин содержали различные типы аналоговых датчиков. Гибкость каналов Hawk позволила Tesla регистрировать как цифровые датчики 3D-съемки, так и аналоговые датчики группы скважин с одной и той же системой сбора и регистрации данных, что значительно упростило полевые работы. Приблизительно 225 станций Hawk были настроены на запись трехкомпонентных аналоговых геофонов, размещенных в скважине, в то же время датчики VectorSeis использовались для регистрации программы 3D на поверхности. Данные группы скважин позднее будут использоваться для определения скоростных характеристик в поддержке микросейсмического мониторинга, запланированного в зоне проекта.
Tesla также приобрела два автономных трейлера, которые были специально настроены для этого сейсмического наблюдения. В 40-футовом трейлере размещалась инфраструктура для выгрузки данных и зарядки батарей, в то время как 20-футовый трейлер меньшего размера использовался для компьютеров центральной системы Hawk и системы контроля качества. Интуитивно понятное программное обеспечение Hawk является полнофункциональным и поддерживает графические дисплеи для управления расстановкой и генерации отчетов, а также контроль качества геофизических данных для обеспечения регистрации данных высокого качества. Партии выполняли транскрипцию данных, настраивали полевые станции Hawk для развертывания и заряжали батареи на всех этих устройствах. Из-за плотного ландшафта съемки для транспортировки станций Hawk, батарей и датчиков в сумках, использовались вертолеты, чтобы можно было быстро добираться до расположения приемника. Используя преимущества гибкой архитектуры и возможности развертывания системы Hawk, партии подошли к каждому пикету и быстро подключили станции Hawk и датчики VectorSeis. Даже под плотным мелколесьем станции получили связь с GPS в течение нескольких минут после развертывания и сохраняли эту связь постоянной, что ежедневно проверялось с помощью контроля качества станции.
Мы провели этот проект по бескбельному сбору данных в одном из самых сложных районов Северной Америки. Наша партия развернула полевые станции Hawk в некоторых из самых густых районов леса Allegheny. Нодальная система от INOVA быстро развеяла наши опасения по поводу «слепой регистрации» данных, позволив нам получать информацию о контроле качества беспроводным способом не только на земле, но и с вертолета. Операционная гибкость и бескабельный дизайн системы Hawk были просто идеальны для этого проекта.
Gerard Clinton, Начальник Партии №6, Tesla Exploration Inc. (Tesla U.S. дочерняя компания)
Hawk stations were swiftly deployed with VectorSeis digital sensors throughout the survey's wooded areas.
Результаты
Этот проект 3D/3C, AlleghenySCAN, состоял из 9 330 ПВ и 8 611 ПП. Расстояние между ПП и ПВ составляло 300 футов (91, 44 м), в то время как интервалы между линиями ППи ПВ составляли 900 футов (274,32 м). 80% ПВ было взрывных и 20% вибросейсмических, вдоль дорог.
Это была первая крупномасштабная производственная программа Tesla Exploration с использованием системы Hawk. Несмотря на сложный рельеф местности и логистические проблемы, партия управляла проектными работами с высокой стабильностью и производительностью (Рисунок 1). Раскладка системы была выполнена в течение 38 дней, четыре сейсмоотряда обеспечивали работы по развертыванию и подбору оборудования. Все ПВ были зарегистрированы в течение этих 38 дней с использованием восьми бригад взрывников и двух вибросейсмических групп для уплотнения ПВ. Окончательная выгрузка данных по проекту была завершена через два дня после того, как последние модули были доставлены с поля.
Контроль качества расстановки станций Hawk выполнялся с вертолета с использованием системы Connex Field Harvest Tool. Tesla проверяла статус электроники полевых станций, включая функционирование памяти, напряжение батареи, работу датчиков и работу GPS. Первый облет вертолета вдоль линии был совершен на высотах 200-250 футов (61-76 м) и со скоростью около 50-60 узлов (93-111 км/ч). Во время этого облета был выполнен контроль качества данных приблизительно с 80% станций. Чтобы получить данные контроля качества с оставшихся станций, пилот сделал второй облет по линии с меньшей скоростью и на меньшей высоте. Эти оставшиеся станции обычно располагались в самых густых участках леса, где листва больше всего затрудняла беспроводную передачу.
Партия Tesla преодолела сложный ландшафт Allegheny, используя систему Hawk, и успешно завершила проект в срок без каких-либо инцидентов с соблюдением всех требований по охране труда, безопасности и защиты окружающей среды. Они сказали, что были впечатлены многими функциями системы Hawk, особенно его простой архитектурой развертывания. Tesla также понравилось программное обеспечение транскрайбера системы, его возможности конфигурации, быстрая выгрузка данных и возможность визуально отображать полевые станции на карте съемки. Усовершенствованные функции контроля качества системы Hawk гарантировали контроль статусов оборудования во время съемки. А прочный алюминиевый корпус нода, способный выдерживать жесткое обращение в любых условиях, оказался идеальным для этого проекта. С уверенностью, полученной в результате первого крупномасштабного развертывания системы Hawk и успешного сбора данных, партия и оборудование Tesla были мобилизованы непосредственно для следующего проекта, как и было запланировано.
