Uma estação sísmica autônoma desenvolvida no MIPT é incomparável em termos de vários parâmetros-chave. Crédito:MIPT
O Centro MIPT para Eletrônica Molecular (CME) desenvolveu e testou uma estação sísmica para exploração de hidrocarbonetos. O novo dispositivo tem largura de banda incomparável, permitindo revelar a estrutura de reservatórios subterrâneos em uma profundidade de até várias dezenas de quilômetros. A estação sísmica pode ser usada em terra, zona de transição, e exploração marinha. Pode ser implantado em profundidades de até 0,5 km, tanto no Ártico quanto nos mares do sul. Os resultados do teste foram publicados no Journal of Atmospheric and Oceanic Technology of the American Meteorological Society .
A técnica padrão usada na exploração de hidrocarbonetos em todo o mundo é o levantamento sísmico ativo. Envolve a geração de ondas sísmicas na superfície da Terra ou debaixo d'água, que então penetram no solo ou na água, viajando dezenas de quilômetros de profundidade. Quando as ondas refletidas voltam à superfície da Terra, eles são captados por sensores sísmicos. O sinal refletido contém informações sobre a localização e as propriedades das estruturas subterrâneas.
Vadim Agafonov, que dirige o Centro de Eletrônica Molecular no MIPT, descreve o novo dispositivo:"A estação sísmica que desenvolvemos pode ser montada no fundo do mar ou em terra com a finalidade de conduzir a exploração de petróleo e gás. É um módulo selado embalado com sua própria fonte de energia, uma gama de sensores sísmicos altamente sensíveis desenvolvidos por nossa equipe, e um sistema de gravação de sinal. Os dados coletados pelos sensores são gravados em uma unidade de armazenamento embutida. A estação está equipada com interfaces para configurar os parâmetros de gravação, bem como baixar dados e transmiti-los para a estação central para processamento posterior. "
A estação pode captar sinais sísmicos contendo dados úteis para a exploração de hidrocarbonetos. Em geral, a exploração da plataforma envolve o uso de uma rede de estações posicionadas no fundo do mar. Canhões de ar poderosos implantados em uma explosão de ar comprimido do navio para produzir ondas sísmicas. Essas ondas viajam em direção ao fundo do mar, penetrando no solo. À medida que uma onda se propaga mais para baixo, ele ricocheteia nas superfícies que encontra. Uma estação sísmica é capaz de captar o sinal refletido para análise subsequente. Isso revela estruturas subterrâneas, incluindo reservatórios de hidrocarbonetos potenciais. A estação pode operar em terra, no gelo, em terrenos acidentados, e em zonas de transição onde o mar encontra a terra. É capaz de resistir a condições hostis, incluindo temperaturas tão baixas quanto 30 graus Celsius negativos e tão altas quanto 65.
Os dados são transmitidos para uma estação central em tempo real para posterior processamento. Por contraste, as estações baseadas no fundo do mar acumulam dados, que pode ser retransmitido para a unidade central quando o experimento terminar. A estação é projetada para operar de forma autônoma e é capaz de registrar dados continuamente por 30 a 60 dias, dependendo dos parâmetros de gravação.
O dispositivo foi testado em campo com sucesso. Esta foto mostra o aluno de doutorado do MIPT, Alexander Antonov, testando a durabilidade da estação. Crédito:MIPT
No coração do dispositivo estão sensores sísmicos exclusivos desenvolvidos no MIPT. Cada um deles consiste em um nó de tamanho mícron imerso em um líquido de alta condutividade elétrica. O sinal sísmico faz com que o líquido se mova em relação a um eletrodo, que afeta a corrente entre os eletrodos. Os sensores são incorporados ao sistema, permitindo que os sinais gravados sejam digitalizados e armazenados na unidade interna.
As características de desempenho do sistema são significativamente superiores às dos análogos disponíveis atualmente. A maioria das estações sísmicas semelhantes agora em uso apresentam geofones eletromecânicos com larguras de banda de 10 a 250 Hertz. Os sensores desenvolvidos no CME têm largura de banda de 1 hertz, e receber ondas de baixa frequência - aquelas que viajam mais longe. Geralmente é o caso que os sistemas de exploração marítimos e de zona de transição não podem ser montados em terra devido ao seu peso e tamanho. Ao mesmo tempo, as estações terrestres não são adequadas para uso offshore porque não são estanques. O sensor sísmico desenvolvido no MIPT é universal. Ele também incorpora circuitos e componentes de hardware de última geração.
Os testes de campo foram realizados na costa do Mar de Azov em Krasnodar Krai, um território no sudoeste da Rússia. Uma rede de 17 estações foi instalada no fundo do mar, e uma estação de controle foi montada na costa. As estações permitiram a captação sincronizada de sinais sísmicos e hidroacústicos em locais de registro predeterminados. Além da coleta de dados de rotina, o sistema se mostrou sensível o suficiente para detectar o terremoto de 7 de agosto na Ucrânia, apesar de ser implantado a 200 quilômetros de distância do epicentro. As estações sísmicas provaram assim a sua utilidade para pesquisas sísmicas e sismológicas no fundo do mar e em zonas de transição, incluindo a detecção de eventos de baixa frequência, como terremotos regionais.
O aparelho já atraiu a atenção da Lukoil, Rosneft, e outras empresas.
