स्वायत्तता की समुद्री निगरानी निगरानी आयु

शॉन डन द्वारा13 मई 2019
नॉर्वे की ओरमंस लैंग परियोजना के दौरान एएमटी की तैनाती। (फोटो: सोनारडाइन)
नॉर्वे की ओरमंस लैंग परियोजना के दौरान एएमटी की तैनाती। (फोटो: सोनारडाइन)

सीबेड विरूपण निगरानी क्षमता के नए स्थानों में घूम रही है, क्योंकि स्व-अंशांकन, स्वायत्त तैनाती और डेटा संग्रह तेल क्षेत्रों के जीवन को विस्तारित करने के लिए नई संभावनाओं को खोलते हैं। शॉन डन, सोनार्डिने के वैश्विक व्यापार प्रबंधक, अन्वेषण और निगरानी, बताते हैं।

हाल के मंदी में, तेल कंपनियों ने उत्पादन को बनाए रखने के लिए जो उपाय किए, उनमें से एक यह था कि नए मोर्चे तलाशने के बजाय मौजूदा क्षेत्रों में बेहतर तेल वसूली (आईओआर) कार्यक्रमों पर ध्यान केंद्रित किया जाए।

मौजूदा जलाशयों का सक्रिय प्रबंधन, नए क्षेत्रों को विकसित करने के लिए प्रमुख अपफ्रंट पूंजी निवेश की आवश्यकता के बिना, कम संसाधन और कम पर्यावरणीय प्रभाव का उपयोग करके अधिक उत्पाद को जमीन से बाहर निकालने के लिए लाभदायक तरीका है। फिर भी, आईओआर के साथ अतिरिक्त जोखिम आते हैं, जिसमें गलती-पुनर्सक्रियन और अन्य जियोहाज़र्ड शामिल हैं, जैसे कि सीबेड फ्रैक्चर, विरूपण या सबसिडी। जलाशयों के ऊपर सीबड आंदोलन की अपेक्षा की जाती है क्योंकि वे उत्पादित होते हैं और दबाव का स्तर गिर जाता है। एक वर्ष में कई सेंटीमीटर की गति काफी विशिष्ट होती है। चूंकि उत्पादन क्षेत्र में दबाव का स्तर कम हो जाता है, इसलिए जलाशय की चट्टान की चट्टान की परतों या इसके ऊपर ओवरबर्डन का समर्थन करने की क्षमता बढ़ जाती है, जिससे धीरे-धीरे बढ़ते उपसमूह कटोरे के रूप में सीफ्लोर विरूपण घटना हो सकती है।

जबकि यह आंदोलन अपने आप में एक बड़ा खतरा पैदा नहीं कर सकता है, यह जानते हुए कि वहाँ कितना आंदोलन है, किस दिशा में और कितनी तेज़ी से हो रहा है, इससे ऑपरेटरों को यह जानने में मदद मिलती है कि उनके जलाशय कैसे प्रदर्शन कर रहे हैं, और इसलिए उन्हें और अधिक उत्पादकता से कैसे संचालित किया जाए।

बाद में समय पर और लंबवत रूप से सीफ्लोर आंदोलन को मापने की क्षमता भूभौतिकीविदों को इस जानकारी को अन्य उत्पादन डेटा के साथ द्रव प्रवाह, छिद्र दबाव, जलाशय स्तर संघनन, आदि के लिए फ्यूज करने में सक्षम बनाती है, और फिर उनके जलाशय प्रबंधन योजनाओं को ट्यून करती है और तदनुसार वसूली दर में सुधार करती है। ड्रिलिंग और उत्पादन गतिविधि के दौरान, सीफ्लोर मॉनिटरिंग भू-आग्रहों से बचने में मदद कर सकती है, जैसे कि दोष पुनर्सक्रियन और कीचड़ फिसलन।

जर्मन अनुसंधान पोत सोन और एक वेव ग्लाइडर मानव रहित सतह पोत (यूएसवी) का उपयोग एएमटी से डेटा कटाई के लिए किया गया था। USV अब GPS-ध्वनिक माप भी कर सकते हैं। (फोटो: सोनारडाइन)

क्या काम करता है, अपतटीय काम नहीं करता है
हालाँकि, अतीत में, इन छोटे आंदोलनों को अपतटीय मापना आसान नहीं था। ऑनशोर, जीपीएस पोजिशनिंग, लेजर रेंजिंग और सैटेलाइट अल्टीमेट्री सिस्टम का उपयोग सेंटीमीटर या यहां तक कि मिलीमीटर के भीतर जमीन पर वस्तुओं के बीच और दूरी की स्थिति को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। ये तकनीकें काम नहीं करती हैं।

परंपरागत रूप से, बाथिमेट्रिक सोनार का उपयोग उप-प्रजाति के अपतटीय को मापने के लिए किया गया है, लेकिन उनकी परिशुद्धता गंभीर रूप से सीमित है, विशेष रूप से गहरे पानी में, और तैनाती रसद में धीमी गति से कम दरों का पता लगाने के लिए उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग में बाधा होती है, जहां लंबी अवधि के माप की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए गैस की जगह पानी द्वारा लाए गए घनत्व में परिवर्तन का पता लगाने के लिए पोर्टेबल ग्रेविमीटर का भी उपयोग किया जाता है। लेकिन, इन सेंसरों को रिमोट संचालित अंडरवाटर व्हीकल (आरओवी) का उपयोग करके स्थायी रूप से तैनात सीफ्लोर स्मारकों के बीच ले जाना पड़ता है, और प्रत्येक स्थान पर बार-बार गुरुत्वाकर्षण और दबाव माप लिया जाता है। यह एक लंबा, कर्मियों, संपत्ति-गहन और इसलिए महंगा प्रक्रिया है और केवल बहु-वर्ष के अंतराल पर किया जाता है, जो डेटा की उपयोगिता को सीमित करता है।

पिछले एक दशक में, एक अधिक लागत प्रभावी विकल्प विकसित किया गया है, एक विचार के लिए शेल अनुसंधान भूभौतिकीविदों डॉ पॉल हैचेल और डॉ स्टीफन बॉर्न ने 2006 में किया था। वे जानते थे कि, क्योंकि सीबर्ड विरूपण ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज विस्थापन का कारण बनता है, ए। लंबे समय तक तैनात उप-इंस्ट्रूमेंटेशन का उपयोग करके ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज माप लेने से निगरानी के अधिक निरंतर तरीके संभव हो सकते हैं। उस समय, उपयुक्त लंबे समय तक धीरज और अत्यधिक संवेदनशील निगरानी उपकरण उपलब्ध नहीं थे, इसलिए शेल ने उच्च परिशुद्धता उपकरण डिजाइन में हमारे लंबे इतिहास के कारण सोनार्डिन से संपर्क किया।

पेश है सीबेड विरूपण निगरानी
शेल के साथ काम करते हुए, हमने पहली सीबेड विरूपण निगरानी प्रणाली विकसित की, जिसे 2007 में नॉर्वेजियन महाद्वीपीय शेल्फ पर शेल के ऑरमेन लैंग मैदान में तैनात किया गया था। सिस्टम ने ध्वनिक का उपयोग करके सीफ्लोर पर दो स्थानों के बीच क्षैतिज दूरी को मापा और ऊर्ध्वाधर गहराई माप का उपयोग किया। दबाव सेंसर। अंडरवाटर सर्वे में ये तकनीकें नई नहीं हैं। दरअसल, सोनारडाइन ने चार दशकों से अधिक समय से अपतटीय तेल और गैस उद्योग को ये तकनीकें प्रदान की हैं। हालांकि, सीबेड विरूपण निगरानी प्रणाली बनाने के लिए, कई नवाचारों की आवश्यकता थी।

क्षैतिज विस्थापन को मापने के लिए, ध्वनिक तरंगों को हमारे स्वायत्त निगरानी ट्रांसपोंडर (एएमटी) के जोड़े के बीच संकेतों के रूप में प्रेषित किया जाता है, जो सैकड़ों मीटर तक अलग हो जाते हैं, और उन संकेतों के दो-तरफा दौर यात्रा समय निर्धारित किया जाता है। लहर की गति को स्थानीय रूप से और वास्तविक समय में एकीकृत ध्वनि वेग सेंसर का उपयोग करके मापा जाता है, ताकि एएमटी जोड़े के बीच की दूरी को बहुत सटीक रूप से मॉनिटर किया जा सके। ऊर्ध्वाधर विस्थापन को अभिन्न दबाव सेंसर का उपयोग करके मापा जाता है। परिणामों को कई एएमटी से तुलना करके, ज्वार के प्रभाव, पानी के स्तंभ घनत्व और बैरोमीटर के दबाव में परिवर्तन को केवल सापेक्ष सीबड की गहराई में बदलाव को छोड़कर परिणामों से हटाया जा सकता है।

सरल लगता है? यह। इस प्रणाली को विकसित करने में बहुत मेहनत की गई है ताकि यह आवश्यक संवेदनशीलता और लंबी अवधि की सेवा प्रदान कर सके, जो कि आवश्यक सीफ्लोर गहराई पर है। इसमें उच्च-प्रदर्शन ध्वनिक सिग्नलिंग, दबाव संवेदन, कम बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स, जलरोधक दबाव सहिष्णुता और जंग प्रतिरोधी समुद्री आवास, बैटरी प्रौद्योगिकियों और ध्वनिक ट्रांसड्यूसर डिजाइनों में नवाचार शामिल हैं। हमने एक इन-सीटू प्रेशर सेंसर कैलिब्रेशन को एम्बिएंट ज़ीरो एम्बिएंट (AZA) के रूप में जाना जाने वाली प्रक्रिया में भी जोड़ा है, जो कि अंतर्निहित बहाव को संबोधित करने के लिए दबाव सेंसर अनुभव है कि उन्हें सतह पर पुनः प्राप्त किए बिना।

ये प्रणालियाँ क्षेत्र-सिद्ध हैं। ओरमेन लैंग पर पहले समुद्री परीक्षणों के बाद, हमने 2010 से 2015 तक एक ही साइट पर एक लंबी अवधि की तैनाती की, इस तैनाती के दौरान, लगभग 220 AMT तैनात किए गए, जिससे साइट पर लगातार साढ़े पांच साल की निरंतर निगरानी की जा रही है, एकत्रित 600 मिलियन से अधिक रेंज अवलोकन। प्रणाली के संस्करणों को ब्रिटेन के उत्तरी सागर, यूएस की खाड़ी के मेक्सिको और अपतटीय एशिया में ऑपरेटरों द्वारा तैनात किया गया है।

लीवरेजिंग समुद्री स्वायत्तता में चलती है
लेकिन, हम अभी भी खड़े नहीं हुए हैं। मानवरहित वाहनों का उपयोग करते हुए, हम इस प्रणाली को और भी आगे ले जाने में सक्षम हुए हैं: हम जीपीएस-ध्वनिक बॉक्स-इन (जीपीएस-ए) का उपयोग करके अपने एएमटी के सटीक पदों को स्थानीय कर सकते हैं और फिर मानवरहित सतह के जहाजों का उपयोग करके वायरलेस डेटा पुनर्प्राप्ति का प्रदर्शन कर सकते हैं, जैसे तरल रोबोटिक्स की वेव ग्लाइडर। मानवरहित प्रणालियों का उपयोग करने से लागत में बचत होती है, क्योंकि उनके पास आम तौर पर चलने वाली लागतें होती हैं जो औसत मानवयुक्त जहाजों की तुलना में कम परिमाण के एक या दो आदेश हैं।

परिणाम यह है कि अब हमारे पास ऐसे उपकरण हैं जो पूरी तरह से स्वायत्त हैं; बिना किसी सीधे हस्तक्षेप के 10 या अधिक वर्षों के लिए जगह में, शेष पर तैनात किया जा सकता है; क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर आंदोलन की अत्यधिक सटीक माप करें; और, रिमोट मानवरहित वायरलेस डेटा इकट्ठा करने की क्षमताओं का उपयोग करते हुए, नियमित रूप से अपने डेस्क पर बैठे उपयोगकर्ता की सूचना को रिपोर्ट कर सकते हैं। इसलिए इसका उपयोग विश्व स्तर पर सबसे चुनौतीपूर्ण और उच्च संवेदनशीलता निपटान निगरानी परियोजनाओं के लिए किया जा सकता है।

बाएं से दाएं: एक एएमटी तिपाई फ्रेम असेंबली, एक एएमटी वैरिएंट ने यूएस की मैक्सिको की खाड़ी में उप-निगरानी की निगरानी के लिए सब-इंस्टा स्थापित किया, और एएमटी और उनके फ्रेम पांच साल से अधिक की तैनाती के बाद वसूली के बाद (चित्र: सोनार्डिन)

सटीकता में सुधार, परिणाम में सुधार
काम रुकता नहीं है। हम अपने सीबेड सेटलमेंट मॉनिटरिंग उपकरणों की सटीकता में सुधार करने के लिए भी निरंतर देख रहे हैं। हमारे काम के माध्यम से नियमित इन-सीटू अंशांकन को सक्षम करने के लिए, साथ ही सबसे अच्छा दबाव सेंसर का चयन और पूर्व-लक्षणण करने के लिए एक शोध कार्यक्रम, और सतह के ड्रोन से उपकरणों की स्थिति को स्थानीय बनाने के लिए, हम 1 सेमी / वर्ष के करीब प्राप्त करने में सक्षम हैं। माप संवेदनशीलता।

यह रोमांचक है - यह सीबेड सेटलमेंट मॉनिटरिंग में क्रांति ला सकता है क्योंकि यह उन क्षेत्रों की निगरानी के लिए एक पूरी नई वैश्विक क्षमता को अनलॉक करता है जो बहुत धीरे-धीरे कम होते हैं, जिसमें गहरे पानी के क्षेत्र भी शामिल हैं, जैसे कि ब्राजील के पूर्व-नमक और मैक्सिको की खाड़ी।

क्या अधिक है, यह तकनीक उन आंकड़ों को भी प्रदान कर रही है जो महासागर वैज्ञानिक पहले उप-क्षेत्र और टेक्टोनिक प्लेट आंदोलन की निगरानी के लिए उपयोग नहीं कर सकते थे। कुछ समय पहले तक, वैज्ञानिक समुद्र में अवलोकनों के लिए मानवयुक्त अनुसंधान जहाजों के उपयोग पर विशेष रूप से निर्भर थे। इसका मतलब है कि उनके पास केवल छिटपुट और सीमित डेटा अधिग्रहण परियोजनाएं थीं, जिसका अर्थ था कि वे उप-क्षेत्र क्षेत्रों को संतोषजनक ढंग से मॉडल करने में असमर्थ थे। ये ऐसे क्षेत्र हैं जहां एक महासागरीय क्रस्ट एक सघन महाद्वीपीय क्रस्ट के नीचे डूब जाता है और घर्षण ऊर्जा का निर्माण करता है जो आमतौर पर दुनिया के सबसे हानिकारक भूकंप और सुनामी से जुड़ा होता है। अब, उनके पास न केवल इस उप-साक्ष्य डेटा को प्राप्त करने की क्षमता है, बल्कि, जीपीएस-ध्वनिक बॉक्स-इन्स को निष्पादित करने की क्षमता के साथ, हम प्रत्येक एएमटी के निरपेक्ष पदों का सटीक पता लगा सकते हैं ताकि इस डेटा का उपयोग मॉडल के साथ किया जा सके। यह डेटा पहले वैज्ञानिकों की पहुंच से बाहर रहा है।

सुनामी और भूकंप अनुसंधान को सक्षम करना
GEOMAR, दूसरों के बीच में, टेक्टोनिक प्लेट आंदोलन से जुड़े तनाव के निर्माण को मापने के लिए यूरोपीय और दक्षिण अमेरिकी स्थानों की एक संख्या में सोनार्डिने की सीबर्ड विरूपण निगरानी प्रणाली को तैनात किया है। चिली के तट पर नाज़का-दक्षिण अमेरिकी टेक्टोनिक प्लेट के साथ एक तैनाती के लिए, GEOMAR विशेष रूप से क्षैतिज तनाव के निर्माण में रुचि रखते थे, जिसका उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है कि जब उप-क्षेत्र में बड़े विस्थापन हो सकते हैं। यह प्रणाली कम आवृत्ति ध्वनिक संकेतों के साथ कॉन्फ़िगर होने में अद्वितीय है जो काफी दूरी पर आसानी से प्रचारित करती है, एक सेटअप जो अत्यधिक गहराई (5,000 मीटर से अधिक) में प्रभावी वायरलेस संचार के लिए आवश्यक है जिसमें इनमें से कुछ उपकरण तैनात किए गए हैं।

स्क्रिप्स इंस्टीट्यूट ऑफ ओशनोग्राफी, जिसने पहली बार 2013-14 में इस तकनीक का उपयोग किया था, संयुक्त राज्य भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण (यूएसजीएस) के साथ मिलकर कामकाडिया सबडक्शन ज़ोन को बेहतर ढंग से समझने के लिए काम कर रहा है ताकि किसी बड़ी घटना के होने की बेहतर संभावना हो। यह सोनार्दीन के लिंच इंस्ट्रूमेंट (एएमटी के बराबर कार्यात्मक रूप से, लेकिन एक बहुत बड़ी बैटरी के साथ 10 साल तक की तैनाती को सक्षम बनाता है) का उपयोग कर रहा है।

यह तकनीक क्योटो विश्वविद्यालय, यूनिवर्सिडियल नैशनल ऑटोनोमा डे मेक्सिको और न्यूजीलैंड के जीएनएस साइंस के बीच जापान सरकार द्वारा वित्त पोषित सहयोग का आधार भी है; "आपदा शमन के लिए मैक्सिकन प्रशांत तट में बड़े भूकंप और सुनामी का खतरनाक मूल्यांकन"। आगे महत्वपूर्ण कार्यक्रम भी प्रस्तावित किए जा रहे हैं।

सटीक, सुलभ अंतर्दृष्टि
हमारे सीबर्ड विरूपण की निगरानी प्रणाली ऑपरेटरों और वैज्ञानिकों को अपने संसाधनों को प्रबंधित करने और अधिक से अधिक विस्तार में पनडुब्बी प्लेट टेक्टोनिक आंदोलनों की निगरानी करने और अधिकतम लागत के एक अंश पर करने में सक्षम होने के लिए अधिक से अधिक विस्तार से निगरानी करने में मदद करने के लिए सीफ़्लोर आंदोलन के सेंटीमीटर विवरण दे रही है। पिछले तरीकों की।

Sonardyne AMTs किसी भी उत्पादन प्रेरित सीबर्ड विरूपण का पता लगाने के लिए ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज विस्थापन को मापते हैं। (छवि: सोनारडाइन)

Categories: उपकरण, प्रौद्योगिकी