Un breve análisis de los métodos técnicos para la investigación del sitio de pozos en campos de petróleo y gas en aguas profundas.

Wen Mingming 1 Xiao Bo Xu Xing Zhang Hanquan

(Servicio Geológico Marino de Guangzhou, Guangzhou 510760)

Acerca del primer autor: Wen Mingming, hombre, nacido en 1976, se graduó de la Escuela de Ingeniería de la Información de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Changchun en 1998. Actualmente es subdirector de la Oficina de Ingeniería de Exploración Geofísica del Instituto de Métodos Técnicos del Servicio Geológico Marino de Guangzhou y es ingeniero geofísico. en investigación sobre métodos técnicos de exploración geofísica de ingeniería marina.

Resumen Con el desarrollo continuo del petróleo y el gas marinos, sus capacidades de desarrollo posteriores son obviamente insuficientes, por lo que el desarrollo de cuencas de petróleo y gas en aguas profundas se convertirá en una tendencia de desarrollo inevitable. La investigación de pozos de yacimientos de petróleo y gas en aguas profundas es un eslabón importante en el proceso de desarrollo de yacimientos de petróleo y gas en aguas profundas, y su tecnología de exploración ha atraído cada vez más atención. Este artículo analiza los requisitos técnicos de los estudios de pozos en aguas profundas y combina la experiencia laboral de organizar y participar en muchos estudios de pozos. Se señala que las dificultades técnicas de los estudios de pozos de petróleo y gas en aguas profundas radican en la exploración de la distribución de obstáculos en el fondo marino. superficie, estudiando las características topográficas y geomorfológicas del fondo marino, y comprendiendo las estructuras estratigráficas someras centrales y otras técnicas de exploración similares. Dado que estas tecnologías de exploración están limitadas por las características de la tecnología de sonar, los países extranjeros han adoptado tecnología DEEPTOW, ROV o AUV para mantener una cierta altura entre algunos equipos de reconocimiento clave y el fondo marino para lograr los objetivos de la tecnología de exploración, y han realizado intentos exitosos. Es importante desarrollar y mejorar continuamente este tipo de técnicas de investigación “de abajo hacia arriba”.

Palabras clave: estudio de sitios de pozos y tecnología de exploración, tecnología de sonar de exploración multiparamétrica cerca del fondo marino

1 Introducción

En los últimos años, la demanda mundial de petróleo ha aumentado. Los precios continúan aumentando y las grandes fluctuaciones en los precios mundiales del petróleo tienen un gran impacto en la economía mundial, los países exportadores e importadores. Con el rápido desarrollo de la economía de mi país y la construcción de modernización, la demanda de energía como el petróleo también está aumentando. China se ha convertido en el segundo mayor consumidor de petróleo y el tercer mayor importador de petróleo del mundo. A juzgar por el estado actual del desarrollo económico de mi país, las importaciones de petróleo aumentarán año tras año. Las cuestiones energéticas han sido tratadas como cuestiones de seguridad nacional. La producción de recursos de petróleo y gas marinos de mi país supera los 40 millones de toneladas de petróleo equivalente, y el desarrollo de recursos de petróleo y gas marinos se ha convertido en una parte importante del suministro actual de recursos de petróleo y gas de mi país.

Con el desarrollo continuo del petróleo y el gas marinos, sus capacidades de desarrollo posteriores son obviamente insuficientes para el desarrollo de las cuencas de petróleo y gas en aguas profundas, lo que también es una tendencia de desarrollo inevitable. El 44% de las reservas totales de petróleo y gas del mundo procederán de aguas profundas. Se han desarrollado con éxito algunos grandes yacimientos petrolíferos extranjeros en aguas profundas, y la profundidad de las operaciones de exploración (perforación) y desarrollo en aguas profundas ha superado los 2.000 m. El 8 de julio de 2004, Petrobras explotó con éxito petróleo y gas en el Golfo de México a una profundidad de 2.301 m, estableciendo un nuevo récord mundial para el desarrollo de petróleo y gas en alta mar en aguas profundas [1]. La superficie total de las zonas marinas bajo la jurisdicción de mi país es de casi 3 millones de km2, de los cuales la superficie de aguas profundas supera los 1,5 millones de km2. Hay más de 20 cuencas sedimentarias con espesores de sedimentos superiores a 2.000 m, que cubren una superficie de 2.000 metros cuadrados. casi 500.000 km2. Las cuencas de aguas profundas, como la zona de la vertiente norte del Mar de China Meridional y la zona del Mar de Nansha, tienen buenas perspectivas de petróleo y gas. En particular, la zona del Mar de Nansha en el sur del Mar de China Meridional es extremadamente rica en petróleo y gas. recursos, con un volumen total de recursos previsto de 32 mil millones a 43 mil millones de toneladas. Es conocido como el segundo recurso de petróleo y gas más grande del mundo después del Golfo de México, el Mar del Norte y la cuarta área productora de petróleo después de Medio Oriente. convertirse en un área en la que los países vecinos e incluso los Estados Unidos, Japón y otros países están ansiosos por involucrarse. Sin embargo, los recursos de petróleo y gas de aguas profundas de mi país aún se encuentran en las primeras etapas de exploración y desarrollo. La capacidad de exploración (perforación) en aguas profundas es de sólo 600 m y la capacidad de operación de desarrollo es de 503 m, lo que está muy por detrás de los países desarrollados [2].

El costo de desarrollar recursos de petróleo y gas en aguas profundas es extremadamente alto. El área del talud continental donde se distribuye principalmente el petróleo y el gas en aguas profundas tiene características geológicas como topografía ondulada del fondo marino, desarrollo de sedimentación de corrientes de turbidez y estructuras sedimentarias complejas. , intensa actividad tectónica, deslizamientos de tierra submarinos, licuefacción de arena, etc. Los desastres son frecuentes durante el proceso de desarrollo, las fluctuaciones de terremotos submarinos, la actividad de fallas submarinas, los deslizamientos de tierra de deformación submarina, las actividades actuales de turbidez de aguas profundas y los tsunamis pueden causar daños a las plataformas de producción de petróleo, flotantes. sistemas de producción (FPSO), oleoductos submarinos, cables submarinos, etc. Los daños graves, que incluso ponen en peligro muchas víctimas y grandes pérdidas de propiedad, requieren una comprensión integral de los peligros geológicos en el sitio del pozo antes del desarrollo.

La investigación de sitios de pozos en yacimientos de petróleo y gas en aguas profundas es uno de los eslabones importantes en el proceso de desarrollo de petróleo y gas. Es crucial dominar la tecnología avanzada de exploración de sitios de pozos, por lo que su tecnología de exploración ha atraído cada vez más atención. Dado que el trabajo de nuestro país en este campo apenas ha comenzado, los métodos técnicos como la exploración y el procesamiento de petróleo y gas en aguas profundas aún están en su infancia, y necesitamos urgentemente exploración e investigación.

La tecnología de exploración para la investigación del sitio de pozos de petróleo y gas en alta mar se desarrolla basándose en la física hidroacústica, la exploración estratigráfica del fondo marino poco profundo, medio y profundo y los equipos de exploración de sonar de barrido lateral utilizan tecnología de sonar. Estas técnicas están sujetas a limitaciones conflictivas de profundidad y resolución del agua de exploración. Por ejemplo, cuando la frecuencia de trabajo de la sonda es alta, su resolución y precisión de medición también son altas, pero debido a que la señal acústica se atenúa rápidamente en la capa de agua, no puede ser adecuada para trabajar en áreas marinas con mayores profundidades de agua; Cuando la frecuencia de trabajo es baja, su resolución y precisión de medición son relativamente pobres y la señal acústica se propaga más lejos en el cuerpo de agua, lo que lo hace adecuado para operaciones en aguas profundas. Sin embargo, el objetivo de la propagación de señales acústicas a larga distancia no se puede lograr simplemente aumentando la potencia de transmisión. Se puede observar que cuando se realiza exploración en áreas de aguas profundas, es necesario garantizar cierta precisión y resolución de la exploración, lo que requiere el uso de equipos con una frecuencia de operación similar al sonar de barrido lateral para la investigación. Su proceso de trabajo debe ser. se mantiene a cierta distancia del fondo marino para que sea similar a La precisión y resolución del estudio en aguas poco profundas es una de las principales dificultades técnicas en la exploración de pozos en campos de petróleo y gas en aguas profundas.

Este artículo se refiere a los requisitos técnicos para el primer estudio nacional de pozos en aguas profundas (la profundidad del agua es de aproximadamente 600 m) completado por el Servicio Geológico Marino de Guangzhou en abril de 2007, y también revisa la tecnología de estudio de pozos de petróleo y gas en aguas profundas. seminario celebrado en Shekou, Shenzhen Basado en el análisis de datos de la conferencia y la experiencia laboral de participar y organizar estudios de sitios de pozos de petróleo y gas muchas veces en los últimos años, a través de la comprensión de la tecnología de exploración correspondiente, combinada con la realidad. Situación de los buques y equipos de investigación de mi país, se ha analizado la tecnología actual de exploración del sitio de pozos en aguas profundas.

2 Requisitos técnicos para la investigación del sitio del pozo

Los requisitos técnicos para la investigación del sitio del pozo en campos de petróleo y gas marinos son principalmente: determinar la profundidad del agua adyacente al sitio del pozo, comprender el fondo marino topografía, accidentes geográficos y gases poco profundos y características geofísicas y geológicas poco profundas, como el desarrollo de fallas estratigráficas, la estructura de estratos medianos y poco profundos, cambios en la estructura estratigráfica a una profundidad de 1000 a 1500 m debajo del fondo marino, factores de desastre geológico y la La distribución de obstáculos en la superficie del fondo marino proporciona una base para la operación segura de la plataforma de perforación y la determinación precisa de las ubicaciones de perforación. Proporciona datos de evaluación geológica confiables.

En los últimos años, nuestro trabajo de investigación de sitios de pozos de petróleo y gas en alta mar se ha profundizado desde una profundidad de agua de menos de 100 metros a una profundidad de agua de 200 a 300 metros; actualmente no existe una definición unificada de aguas profundas; Profundidad del agua del sitio del pozo a nivel internacional. Los sitios de pozos de petróleo y gas con profundidades de agua superiores a 500 m generalmente se denominan sitios de pozos de aguas profundas y la profundidad de trabajo requerida para la exploración alcanzará los 3000 m. A medida que el área de estudio continúa avanzando hacia las profundidades del mar, la dificultad técnica del trabajo de exploración costa afuera continúa aumentando. Por tanto, nos enfrentamos al desafío de nuevos requisitos, nuevas tecnologías y nuevos métodos en los estudios marinos.

3 Tecnología de sondeo

3.1 Tecnología de sondeo de sitios de pozos en aguas poco profundas

En la investigación de sitios de pozos de yacimientos de petróleo y gas en aguas poco profundas, la tecnología comúnmente Las técnicas de prospección utilizadas son: sondeo de profundidad, sonar de barrido lateral, perfil somero, sísmica monocanal, sísmica multicanal, muestreo geológico, navegación y posicionamiento, etc. (Figura 1).

Fig.1 Mapa esquemático del estudio del sitio de un pozo de aguas poco profundas

Batimetría de haz único: se utiliza principalmente para determinar La tecnología de sondeo de doble frecuencia y haz único se usa comúnmente para determinar la topografía del fondo marino. características de los sitios de pozos y áreas marítimas cercanas.

Sonar de barrido lateral: se utiliza para comprender la distribución de los obstáculos en la superficie del fondo marino y las características topográficas y geomorfológicas del fondo marino. Se utiliza comúnmente el sonar de barrido lateral coherente o la tecnología de sonar de barrido lateral multihaz. .

Perfil superficial: se utiliza para conocer la estructura estratigráfica poco profunda, el gas poco profundo y el desarrollo de fallas estratigráficas poco profundas dentro de decenas de metros del fondo marino. Los requisitos habituales de exploración son una resolución estratigráfica de diez centímetros o incluso de varios centímetros. La tecnología de perfilado superficial se ha desarrollado desde la detección temprana de baja frecuencia de una sola frecuencia hasta la tecnología de detección de modulación de frecuencia lineal o modulación de frecuencia diferencial.

Sísmica de canal único: se utiliza para detectar estructuras estratigráficas de media a poca profundidad de alta resolución y desarrollo de fallas estratigráficas poco profundas a casi 100 metros por debajo del fondo marino. Los requisitos de exploración habituales son una resolución estratigráfica de 1 m o superior. Generalmente, se puede utilizar una combinación de equipos como chispas eléctricas multipolares, largos conjuntos de cables receptores de señales de un solo canal y procesadores de adquisición de señales para obtener información del fondo marino sobre la estructura de los estratos medios y poco profundos y el desarrollo de fallas de los estratos poco profundos. .

Sísmica multicanal: se utiliza para obtener cambios estructurales a una profundidad de 1000 a 1500 m bajo el fondo marino. Los requisitos típicos de exploración son una resolución estratigráfica de varios metros. En términos relativos, la tecnología de exploración sísmica multicanal tiene un sistema complejo, una estructura grande y una gran cantidad de equipos auxiliares.

Muestreo geológico: Para comprender las condiciones del fondo marino generalmente se requiere un muestreo por columna de gravedad o muestreo de superficie por agarre, y también se requiere una cierta cantidad de muestras.

3.2 Tecnología de investigación de sitios de pozos en aguas profundas

Los sitios de pozos en aguas profundas están ubicados principalmente en áreas de talud continental. La topografía del fondo marino y las condiciones geológicas en el área son relativamente complejas, y debido a que la profundidad del agua es mayor. 500 m, algunas tecnologías convencionales El método ya no puede cumplir con los requisitos de la investigación de sitios de pozos en aguas profundas, lo que hace que la investigación de sitios de pozos en aguas profundas sea mucho más difícil que la de los sitios de pozos en aguas poco profundas convencionales, y las técnicas y métodos de investigación correspondientes también deben ser actualizado integralmente. Al mismo tiempo, la existencia de flujos de aguas profundas y poco profundas se ha considerado un nuevo peligro geológico y se considera que amenaza seriamente la seguridad de las plataformas de perforación. Los medios técnicos de investigación requieren más que los estudios geológicos originales. muestreo y único Además del sondeo de haz, también se han agregado proyectos de sonar de barrido lateral, perfilado poco profundo, sísmica de un solo canal y sísmica multicanal, batimetría de haces múltiples y detección de flujo de aguas poco profundas. Algunos proyectos también requieren proyectos magnéticos oceánicos. estudios para explorar el fondo marino.

3.2.1 Tecnología de navegación y posicionamiento

Los estudios de sitio de pozos convencionales generalmente se implementan utilizando tecnología de posicionamiento y navegación GPS diferencial. Debido a que la profundidad del agua no es grande y la longitud del remolque no es grande, el problema de posicionamiento de algunos equipos de remolque se puede resolver utilizando el algoritmo de regresión. En los estudios de pozos de petróleo y gas en aguas profundas, es necesario comprender las posiciones de muestreo y remolque de sedimentos. El uso de algoritmos de regresión para resolver el problema de posicionamiento de los equipos submarinos de larga distancia inevitablemente producirá grandes errores y afectará la precisión de los resultados del estudio. Se deben utilizar métodos a base de agua.

El sistema de posicionamiento acústico subacuático es un sistema que utiliza pulsos de respuesta de ondas acústicas para medir la distancia entre la sonda y el receptor bajo el agua para posicionar relativamente el dispositivo. Según la longitud de la línea de base durante la operación, se puede dividir en: sistema de posicionamiento de línea de base larga (LBL), sistema de posicionamiento de línea de base corta (SBL) y sistema de posicionamiento de línea de base ultracorto (USBL). La longitud de la línea de base del USBL es menor que la longitud de onda de la onda sonora. Su conjunto de transductores se fija en el barco y se coloca en el agua. El azimut y la suma se miden en función de la diferencia de tiempo y fase del eco de la baliza instalada. en el equipo a posicionar alcanzando cada elemento de la distancia de la línea de base, y luego calcular la posición de la baliza. La precisión de posicionamiento relativa es generalmente de 0,25 a 0,5 de la distancia inclinada. El sistema de posicionamiento de línea de base larga (LBL) utiliza más de tres transductores que no están en línea recta para formar una matriz de línea de base en el fondo marino. Utiliza sincronización de reloj estándar para emitir pulsos acústicos basándose en el principio de posicionamiento esférico de la intersección de medición de distancia. calcula el número de receptores a bordo de la posición del objeto en movimiento (baliza), la precisión de posicionamiento relativa es generalmente de 5 cm a 2 m; el principio de posicionamiento de la línea de base corta es el mismo que el de la línea de base larga, excepto que la longitud de la línea de base es generalmente más corta. instalado en un barco o plataforma de reconocimiento, y la precisión de posicionamiento relativo es generalmente de rango inclinado alrededor de 0,15. En los estudios de sitios de pozos, los sistemas de estudio de remolque profundo (DeeptoW) y de estudio de robot submarino operado remotamente (ROV) deben estar equipados con tecnología USBL cuando funcionan, y los sistemas de estudio de robot autónomo subacuático (AUV) deben estar equipados con sistemas LBL cuando operan bajo el agua.

3.2.2 Tecnología de batimetría

Los equipos de batimetría de haz único de baja frecuencia reemplazarán a los equipos de exploración de aguas poco profundas de alta frecuencia para recopilar datos de la profundidad del agua. Debido a la gran profundidad del agua y la gran diferencia en la velocidad del sonido en cada capa de agua, es necesario agregar un equipo de medición del perfil de velocidad del sonido y utilizar los datos del perfil de medición de la velocidad del sonido para participar en la corrección de los datos medidos de la profundidad del agua para mejorar la precisión. de medición de profundidad.

Y debido a que la mayoría de los sitios de pozos en aguas profundas están ubicados en áreas de talud continental, la topografía y geomorfología del fondo marino circundante son mucho más complejas que las de los sitios de pozos de petróleo y gas en la plataforma continental. Tecnología de sondeo de franjas de haces múltiples que utiliza cobertura total y alta densidad. La medición precisa de la topografía del fondo marino es más compleja. Es útil determinar la profundidad del agua de mar del área de investigación y explorar completamente la topografía del fondo marino y las características geomorfológicas.

3.2.3 Tecnología de detección de estratos poco profundos

A medida que la profundidad del agua en el área de investigación se profundiza, un conjunto compuesto por una pequeña cantidad de transductores ya no puede lograr el propósito de detección, por lo que la energía de emisión debe manejarse adecuadamente. Debido a problemas técnicos como la resolución y la resolución, generalmente se usa una matriz de 12 o 16 transductores para detectar estructuras del fondo marino poco profundas en áreas de aguas profundas. El sistema de detección de conjunto de transductores múltiples no solo puede aumentar la potencia de transmisión de las ondas sonoras, sino también reducir el ángulo del haz del conjunto de transductores y mejorar la resolución de detección. La tecnología FM CHIRP se puede utilizar en la transmisión, recepción y procesamiento de señales para mejorar la resolución horizontal de la detección de formaciones y la penetración de formaciones verticales. Cuando las condiciones lo permitan, es mejor utilizar tecnología de sonar de frecuencia diferenciada no lineal de alta resolución, penetración profunda y haz estrecho para obtener una mayor resolución horizontal y vertical.

3.2.4 Tecnología de sonar de barrido lateral

A diferencia de otras tecnologías de estudio, la aplicación técnica del sonar de barrido lateral en estudios de pozos de aguas profundas y de pozos de aguas poco profundas es diferente. La función de sonar de barrido lateral en el sistema de batimetría multihaz de cobertura total no puede cumplir ni reemplazar los requisitos técnicos para la medición precisa de la geomorfología del fondo marino y la exploración de obstáculos del fondo marino en áreas de aguas profundas debido a su insuficiente resolución de imagen acústica. Ajuste desarrollado. De acuerdo con las especificaciones y necesidades del estudio, el alcance utilizado en los estudios con sonar de barrido lateral suele ser de 100 mo 200 m, y la altura de trabajo del pez remolcador desde el fondo marino debe mantenerse entre 10 y 15 del alcance. Para explorar mejor la distribución de los obstáculos en la superficie del fondo marino y estudiar las características topográficas y geomorfológicas del fondo marino y obtener una mayor resolución, el cuerpo remolcado debe poder trabajar cerca del fondo marino. Esta encuesta montada en el fondo debe implementarse con el apoyo de las tecnologías DeeptoW, ROV y AUV.

3.2.5 Tecnología de levantamiento sísmico de un solo canal

Los levantamientos sísmicos de un solo canal generalmente utilizan sistemas combinados. Hay tres partes principales. Una es la fuente compuesta por una caja de capacitores de gran capacidad, un circuito de control y una chispa multipolar que libera energía; la otra es un largo conjunto de cables receptores de señal de un solo canal; El sistema de adquisición y procesamiento de señales. La investigación del sitio de un pozo en aguas profundas requiere una fuente sísmica con mayor energía. Si la profundidad del agua excede los 1500 m, se requiere al menos una fuente sísmica con energía superior a 5000 julios, y es necesario cambiar la forma del electrodo para adaptarse a los requisitos de esta. emisión de energía de alta potencia. Debido a los altos requisitos de resolución horizontal y vertical en la tecnología de investigación de sitios de pozos, es difícil utilizar pequeñas pistolas de agua o pistolas GI para reemplazar las chispas como fuentes sísmicas. El uso de chispas remolcadas profundamente como fuente sísmica también es un medio técnico eficaz para obtener imágenes de detección de perfiles de mayor resolución. Entre los cables para recibir hidrófonos para señales de exploración, se deben utilizar cables sísmicos monocanal compuestos por múltiples hidrófonos (8, 16 o 24) para obtener una mejor respuesta en frecuencia y una mayor relación señal-ruido.

3.2.6 Tecnología de levantamiento sísmico multicanal

El sistema de levantamiento sísmico multicanal también consta de tres partes: fuente sísmica, procesamiento de datos, sistema de monitoreo y registro, y análisis a largo plazo. Cables sísmicos dispuestos, pero su sistema es complejo y su estructura enorme. Para garantizar la resolución horizontal, el espacio entre las vías del cable debe ser inferior o igual a 12,5 m. Al mismo tiempo, se deben seleccionar y equipar algunos equipos de fuentes sísmicas con tecnología de exploración de alta resolución, como cañones de agua de gran capacidad, cañones GI o conjuntos de cañones especiales. En términos generales, el sistema sísmico multicanal utilizado en los estudios de pozos convencionales también es adecuado para estudios de pozos en aguas profundas. No requiere mejoras técnicas importantes y puede lograr una exploración estratigráfica a una profundidad de 1000 a 1500 m para comprender la estructura y cambiar las características del pozo. estratos.

3.2.7 Muestreo de sedimentos del fondo

Ya sea que se utilice una cuchara para recolectar muestras de sedimentos superficiales o un muestreador de columna de gravedad para recolectar muestras de sedimentos en columnas, ya que no hay instrucciones, No Se requiere una transformación técnica especial.

Sin embargo, la profundidad de trabajo de los pozos de aguas profundas es relativamente grande. Para garantizar la eficiencia de las operaciones cableadas en la cubierta y la seguridad del equipo de muestreo, es necesario instalar un PINGER (generador de impulsos acústicos) a una cierta altura por encima. el muestreador para monitorear la relación entre el muestreador y la posición relativa del fondo marino. Si se requiere un posicionamiento de alta precisión, se puede utilizar la tecnología USBL para mejorar la precisión del posicionamiento del fondo submarino del muestreador.

3.2.8 Tecnología de medición de corriente

Otro tema que merece atención en la investigación de sitios de pozos en aguas profundas es el impacto de las corrientes oceánicas en la plataforma. En áreas de aguas profundas, las corrientes oceánicas complejas y cambiantes pueden causar fácilmente desastres geológicos como deformación del fondo marino, deslizamientos de tierra y corrientes de turbidez de aguas profundas. Estos desastres geológicos amenazan seriamente la seguridad de la plataforma. Utilice equipos de medición ADCP móviles para medir la velocidad y dirección del flujo o implemente sistemas de anclaje de observación del fondo marino para realizar observaciones periódicas de las corrientes oceánicas en diferentes capas de agua para obtener datos de las corrientes oceánicas en sitios de pozos en aguas profundas y áreas marinas cercanas.

4 Tecnología de estudio multiparamétrico cerca del fondo marino

Cuando se trabaja, los equipos de estudio como el sonar de barrido lateral, los sistemas de cámaras del fondo marino y los magnetómetros oceánicos deben estar cerca del fondo marino para obtener mejores resultados. La tecnología tiene efectos y cumple con los requisitos técnicos, por lo que es necesario lograr objetivos técnicos con la ayuda de la tecnología DeeptoW, ROV y AUV.

4.1 Tecnología DeeptoW

En comparación con los sistemas de detección de sonar de barrido lateral ordinarios que funcionan en aguas poco profundas, el sistema de remolque profundo (DeeptoW) tiene una instalación, operación y mantenimiento de equipos más complicados. Equipo de detección, incluido un sonar de barrido lateral. Toda la operación de remolque debe ser remolcada por el barco nodriza; para mantener una operación estable en el fondo marino a una cierta profundidad de agua, debe estar equipado con dispositivos como depresores, cables de flotabilidad cero, cuerpos de remolque de flotabilidad positiva y estabilizador. alas debido a la necesidad de transmitir una gran cantidad de datos en tiempo real, para garantizar la calidad de la comunicación de señales a larga distancia y reducir la atenuación de la señal durante la transmisión, generalmente se equipan varios kilómetros de cables ópticos blindados como cables de remolque; el equipo de retracción y retracción debe estar equipado con equipos auxiliares, como cabrestantes grandes y marcos en A. Se requiere un potente sistema de monitoreo en la cubierta. Para mejorar la eficiencia del estudio, el sistema de remolque profundo habitual es un soporte que puede integrar otras tecnologías de estudio, como sistemas de batimetría de haces múltiples, perfiladores estratigráficos poco profundos, sistemas de cámaras ópticas, magnetómetros, fuentes sísmicas de EDM de remolque profundo y sistemas de posicionamiento. etc., para realizar investigaciones simultáneas utilizando múltiples medios y métodos. Además, el cuerpo de remolque remolcado a gran profundidad se encuentra a miles de metros de distancia de la nave nodriza, y requiere el apoyo de un sistema de navegación y posicionamiento submarino basado en tecnología USBL.

4.2 Tecnología ROV

En comparación con DeeptoW, el robot de control remoto (ROV) es un sistema de entrega controlado a distancia multipropósito que requiere operaciones con cables. Su cuerpo submarino puede moverse de manera flexible dentro de una cierta distancia bajo el mando del sistema operativo de la plataforma. Puede integrar un sonar de barrido lateral, un sonar de haz múltiple, un magnetómetro oceánico, un perfilador de estratos poco profundos y un equipo de observación óptica para realizar una detección integral del fondo marino [3]. Este es también un método técnico ampliamente utilizado en la actualidad. Las principales características de la tecnología ROV son: ① Utilizar una mayor cantidad de propulsores, generalmente de 4 a 7 propulsores, y hasta 10 propulsores. Debido al uso de tecnología de control automático por computadora, la capacidad de control de su propulsor de vehículo submarino mejora enormemente, lo que hace que el ROV esté bien equilibrado y sea altamente flexible ② Equipado con tecnología de posicionamiento submarino de alta precisión (principalmente tecnología USBL) para operaciones submarinas; El uso de tecnología de comunicación por fibra óptica hace que la capacidad de transmisión de señales sea muy poderosa, lo que también mejora las capacidades de procesamiento de señales por computadora. ④ La mayoría de los sistemas de elevación tienen grúas tipo A y cabrestantes umbilicales con dispositivos anti-oscilación. El cordón umbilical utiliza un cable de gravedad que combina armadura, potencia (alto voltaje) y fibra óptica; ⑤ está equipado con un potente cabrestante especial y un dispositivo auxiliar de plataforma para el trabajo; ⑥ tiene una gran capacidad de carga para transportar diversos equipos de exploración y muestreo; muestra de almacenamiento; ⑦ El volumen y la potencia del ROV actual han aumentado considerablemente en comparación con los primeros ROV, la maniobrabilidad ha mejorado enormemente y la capacidad de carga también ha aumentado ⑧ La estructura es modular y se puede ajustar de manera flexible; los requisitos técnicos del proyecto. Integración técnica de diversos equipos topográficos e instalación del equipo topográfico requerido. Además, también se pueden instalar manipuladores para realizar muestreos submarinos para comprender la distribución del sustrato del fondo marino e identificar los obstáculos del fondo marino [4].

4.3 Tecnología AUV

Un robot submarino autónomo (AUV) es un sumergible autónomo que no tiene cables, puede transportar su propia energía y puede funcionar según el programa diseñado. Es un portador integrado de equipos topográficos que puede integrar múltiples equipos topográficos, como un sistema de batimetría de haces múltiples, un perfilador estratigráfico poco profundo, un sistema de cámara óptica, un sonar de barrido lateral, etc. Puede usarse como equipo de exploración para estudios de sitios de pozos en aguas profundas. Durante la operación, recibe instrucciones de trabajo tales como cambio de rumbo, profundidad y recopilación de datos de la superficie del agua a través del sistema de comunicación acústica y realiza estudios y observaciones para realizar búsquedas de objetivos en el fondo marino, estudios topográficos y geomorfológicos, exploración de estructuras estratigráficas y otras observaciones, muestreo. , salvamento, etc. "Robot submarino" para operaciones en serie (Figura 2).

AUV se compone principalmente de cuatro partes: sistema portador, sistema de control, sistema acústico subacuático y sistema retráctil y retráctil. Generalmente está equipado con un propulsor vertical y un propulsor de desplazamiento lateral en la proa y un propulsor horizontal en la popa. Por lo tanto, tiene una gran maniobrabilidad y puede orientar y determinar automáticamente la profundidad de manera rápida, precisa y precisa, lo que mejora la estabilidad y la estabilidad. del sistema de detección acústico-óptico en aguas profundas La precisión crea condiciones extremadamente favorables. El robot está equipado con un sistema de posicionamiento acústico de línea de base larga y un transpondedor acústico, por lo que la trayectoria de movimiento del cuerpo del sistema en aguas profundas es clara y se pueden implementar 8 comandos de control en el cuerpo a través del sistema de posicionamiento de línea de base larga. El cuerpo del sistema contiene sensores completos y sistemas de detección, que pueden registrar parámetros como temperatura, salinidad y profundidad en tiempo real. El robot tiene una estructura de control jerárquico de múltiples niveles y CPU, que se puede modificar y programar fácilmente, puede preprogramar la navegación y también puede registrar automáticamente varios movimientos, funciones y parámetros de imagen (caja negra). El robot también cuenta con un sistema exclusivo de retracción y liberación para recuperar y liberar su cuerpo.

Fig.2 Mapa de estructura de AUV

Fig.2 Mapa de estructura de AUV

AUV requiere el sistema de posicionamiento submarino de línea de base larga (LBL) en la tecnología de posicionamiento submarino Navegación para trabajar. El trabajo LBL requiere colocar más de tres sondas que no estén en línea recta en el fondo marino para formar una línea de base. El sistema de mando y control del LBL está instalado en el buque de investigación. LBL es un equipo de apoyo indispensable para el trabajo AUV. Las principales características técnicas de su trabajo: ① Estructura y tecnología de sellado dinámico que pueden soportar alta presión de agua; ② Capacidades de comunicación acústica submarina con mayor precisión, menor tasa de error de bits y mayor alcance; ③ La profundidad máxima de trabajo del agua alcanza más de 6000 m; ④ Agua La velocidad bajo el agua supera los 6 nudos; ⑤ la resistencia bajo el agua supera las 60 horas; ⑥ utiliza una gran cantidad de propulsores, incluidos los verticales, horizontales, laterales y otros tipos. Debido al uso de tecnología de control automático por computadora, los propulsores del cuerpo submarino. Las capacidades de control han mejorado enormemente, lo que hace que los AUV modernos estén mejor equilibrados y sean más flexibles ⑦ Equipados con tecnología de posicionamiento submarino de alta precisión (principalmente tecnología LBL) para operaciones submarinas ⑧ La estructura es modular y se puede personalizar de acuerdo con los requisitos técnicos del; proyecto, llevar a cabo de manera flexible la integración técnica de varios equipos topográficos e instalar el equipo topográfico requerido. Por ejemplo, puede equiparse con posicionamiento, perfiladores estratigráficos poco profundos, sonar de barrido lateral y equipos de sondeo de haces múltiples necesarios para estudios de pozos de petróleo y gas en aguas profundas. ⑨ Un sistema exclusivo de retracción y liberación para recuperar y liberar el cuerpo, en caso de En caso de falla local o pérdida de la capacidad de autopropulsión, puede arrojar automáticamente la carga y flotar a la superficie del agua, y automáticamente levantar la antena transmisora ​​de radio de emergencia y encender la linterna de emergencia [5].

En comparación con el sistema de remolque profundo, ROV y AUV, los dos primeros tienen las ventajas de la transmisión de datos en tiempo real, el control en tiempo real y la ausencia de restricciones de potencia, pero deben estar equipados con un cabrestante grande. y la velocidad de trabajo es lenta. Altos requisitos técnicos y flexibilidad operativa insuficiente. Esta última operación tiene un alcance mayor porque no está restringida por el cable de remolque y el trabajo es más flexible y conveniente. Pero sus debilidades también son obvias: en primer lugar, no puede transmitir datos en tiempo real. Los datos importantes sólo pueden enviarse al centro de control de la plataforma a través de un módem acústico en circunstancias especiales. Los comandos importantes para las operaciones del AUV se ejecutan enviando señales a través del comando de control de la plataforma. unidad; en segundo lugar, el reciclaje de robots submarinos sigue siendo un problema sin resolver, especialmente el reciclaje de equipos AUV utilizados en aguas profundas. En tercer lugar, AUV consume mucha energía y no puede utilizar células solares o cables umbilicales para proporcionar energía de forma continua. depende únicamente de su propia batería, lo que limita su tiempo de trabajo bajo el agua; finalmente, los AUV y los correspondientes sistemas de posicionamiento submarino son caros y la introducción de tecnología también está restringida por las licencias de exportación;

Por lo tanto, aunque todavía existen muchas deficiencias en la tecnología AUV actual, depende menos de los barcos de reconocimiento y tiene una alta flexibilidad y escalabilidad, por lo que tiene ventajas incomparables a medida que el nivel técnico continúa mejorando. tecnología, la tecnología AUV seguramente desempeñará un papel cada vez más importante en las investigaciones de pozos en aguas profundas.

5 Comprensión y conclusión

A partir del análisis de los requisitos técnicos de los proyectos de prospección de pozos en aguas profundas, la tecnología de prospección y las tecnologías de prospección auxiliares relacionadas, y con base en la tecnología de exploración actual y la situación de los equipos de unidades nacionales de reconocimiento marino, se reconoce que todavía existen ciertas lagunas en la realización de estudios de sitios de pozos de petróleo y gas en aguas profundas. Aunque las tecnologías de exploración como la batimetría, la elaboración de perfiles superficiales, la sísmica de un solo canal, la sísmica de múltiples canales y el muestreo geológico están relativamente maduras, los objetivos técnicos se pueden lograr siempre que se realicen algunas mejoras técnicas. Sin embargo, el enfoque de desarrollo más urgente está en. mejorar las mediciones geomorfológicas de precisión del fondo marino en sitios de pozos en aguas profundas, capacidades tecnológicas de estudio integrales para la exploración de obstáculos en el fondo marino y la detección de estructuras estratigráficas poco profundas, que incluyen principalmente estudios multiparamétricos cercanos al fondo marino y tecnología de posicionamiento submarino de apoyo. Los puntos principales son los siguientes:

1) En comparación con algunos sitios de pozos de petróleo y gas en aguas poco profundas, los medios necesarios para la investigación de sitios de pozos de petróleo y gas en aguas profundas no incluyen muchos elementos de estudio adicionales. Además de la necesidad de mediciones de las corrientes oceánicas, también es necesario agregar mediciones de geomorfología y topografía del fondo marino de haces múltiples, estas tecnologías están bien equipadas en China y sus métodos de trabajo son relativamente maduros;

2) Los requisitos técnicos para el muestreo sísmico y geológico multicanal y otros proyectos de estudio no han cambiado, pero los perfiladores estratigráficos poco profundos y los equipos de exploración sísmica de un solo canal utilizados para la exploración de perfiles estratigráficos medios y poco profundos necesitan algunas mejoras técnicas;

3) Los proyectos de sonar de barrido lateral y estudios magnéticos oceánicos utilizados para detectar obstáculos en el fondo marino y características del relieve del fondo marino deben operarse con el apoyo de tecnología de estudio multiparamétrico cercano al fondo marino, pero estos Actualmente, las tecnologías rara vez se desarrollan en China, especialmente la zona de aguas profundas está casi en blanco. Por lo tanto, es necesario fortalecer la investigación sobre tecnologías y métodos en esta área, especialmente la investigación sobre tecnologías, métodos, campos de aplicación y tecnologías de integración de ROV y AUV;

4) La tecnología de exploración multiparamétrica del fondo marino cercano es inseparable Las tecnologías de posicionamiento submarino como USBL y LBL se convertirán en tecnologías clave para la exploración de pozos de petróleo y gas en aguas profundas. Es necesario acelerar los métodos técnicos y la investigación de aplicaciones de sistemas de posicionamiento de línea de base ultracorta y sistemas de posicionamiento de línea de base larga.

Con el desarrollo y el progreso de la ciencia y la tecnología, los requisitos para el desarrollo de petróleo y gas marino en aguas profundas también cambiarán en consecuencia, por lo tanto, debemos seguir los últimos avances en la tecnología de estudios marinos internacionales y llevar a cabo activamente investigaciones técnicas; , métodos técnicos e investigación aplicada también se centran y fortalecen la investigación sobre algunas tecnologías y métodos de estudio que aún no han recibido atención, como la tecnología de detección CPT in situ en el fondo marino de aguas profundas. Sobre la base del estudio de la tecnología de investigación de pozos de petróleo y gas en aguas profundas, también estamos realizando activamente investigaciones sobre métodos tecnológicos de investigación de rutas de tuberías submarinas en aguas profundas para preparar reservas técnicas para participar en el próximo desarrollo de petróleo y gas en aguas profundas de mi país.

Referencias

[1] Lu Fuliang, He Xunyun, Wu Jinyun, Sun Guozhong, Wang Genhai Una breve introducción a la exploración mundial de petróleo y gas marino. 2006, Número 4

［2］Sun Qing, Lian Lian. Progreso y tecnologías clave en la exploración y desarrollo de petróleo, gas y recursos relacionados en las aguas profundas de China. Revista de la Universidad Oceánica de China (Ciencias Naturales). Edición). 2005, Número 6, 923～927

［ 3] Yan Kuichen, Yu Jiancheng, Zhang Qifeng.

[4] Peng Xuelun. Estado de la investigación y tendencias de desarrollo de tecnologías y aplicaciones de robots submarinos, 2004, número 4

[5] Li Ye, Chang Wentian, Sun Yushan, Su Yumin. Estado y perspectivas de los robots submarinos autónomos. Tecnología y aplicaciones de robots, 2007, número 1.

El estudio sobre la técnica de investigación del sitio de pozos de petróleo y gas en aguas profundas

Wen Mingming Xiao. Bo Xu Xing Zhang Hanquan

（Guangzhou Marine Geological Survey, Guangzhou, 510760)

Resumen: Con la explotación continua de petróleo y gas en alta mar, la capacidad de desarrollo sostenible parece ser cada vez mayor. más insuficiente. Por lo tanto, se vuelve la tendencia a recuperar el petróleo y el gas en las cuencas marinas profundas. Como procedimiento clave para la explotación de petróleo y gas en las profundidades marinas, se presta mucha más atención a la investigación del sitio del pozo. Al analizar los elementos técnicos y algunas investigaciones prácticas para el sitio de un pozo en aguas profundas, este artículo señala que el principal problema para la investigación del sitio de un pozo en aguas profundas radica en el descubrimiento de la barrera, el estudio de la topografía y la fisonomía del fondo marino y el descubrimiento de la temperatura moderada. a la estructura poco profunda de la estratigrafía. En el extranjero, se han introducido algunos equipos clave, como DEEPTOW, ROV y AUV, para superar las deficiencias del sonar. Estas herramientas generalmente se mantienen a cierta distancia del fondo del mar cuando funcionan y son buenas

Se ha logrado el éxito. Por lo tanto, es de gran importancia estudiar y mejorar este tipo de técnica cercana al fondo marino para la investigación del sitio de pozos en aguas profundas.

Palabras clave: Estudio del sitio del pozo Técnica de exploración Estudio cercano del fondo marino de múltiples Parámetros Técnica de sonda