Une station sismique autonome développée au MIPT est inégalée en termes de plusieurs paramètres clés Crédit :MIPT
Le MIPT Center for Molecular Electronics (CME) a développé et testé une station sismique pour l'exploration des hydrocarbures. Le nouvel appareil a une bande passante inégalée, lui permettant de révéler la structure de réservoirs souterrains jusqu'à plusieurs dizaines de kilomètres de profondeur. La station sismique peut être utilisée à terre, zone de transition, et l'exploration marine. Il peut être déployé à des profondeurs allant jusqu'à 0,5 kilomètre, à la fois dans l'Arctique et dans les mers du Sud. Les résultats des tests ont été publiés dans le Journal of Atmospheric and Oceanic Technology de l'American Meteorological Society .
La technique standard utilisée dans l'exploration des hydrocarbures dans le monde entier est la prospection sismique active. Il s'agit de la génération d'ondes sismiques à la surface de la Terre ou sous l'eau, qui pénètrent ensuite dans le sol ou l'eau, parcourir des dizaines de kilomètres de profondeur. Lorsque les ondes réfléchies reviennent à la surface de la Terre, ils sont captés par des capteurs sismiques. Le signal réfléchi contient des informations sur l'emplacement et les propriétés des structures souterraines.
Vadim Agafonov, qui dirige le Center for Molecular Electronics du MIPT, décrit le nouveau dispositif :« La station sismique que nous avons développée peut être montée sur le fond marin ou sur terre dans le but de mener des explorations pétrolières et gazières. Il s'agit d'un module scellé doté de sa propre source d'alimentation, une gamme de capteurs sismiques très sensibles développés par notre équipe, et un système d'enregistrement de signaux. Les données collectées par les capteurs sont écrites dans une unité de stockage intégrée. La station est équipée d'interfaces de paramétrage des paramètres d'enregistrement, ainsi que le téléchargement des données et leur transmission à la station centrale pour un traitement ultérieur."
La station peut capter des signaux sismiques contenant des données utiles pour l'exploration des hydrocarbures. En général, l'exploration du plateau implique l'utilisation d'un réseau de stations positionnées sur le fond marin. De puissants canons à air déployés sur un navire projettent de l'air comprimé pour produire des ondes sismiques. Ces vagues se déplacent vers le fond marin, pénétrant dans le sol. Alors qu'une onde se propage plus bas, il rebondit sur les surfaces qu'il rencontre. Une station sismique est capable de capter le signal réfléchi pour une analyse ultérieure. Cela révèle des structures souterraines, y compris les réservoirs potentiels d'hydrocarbures. La station peut fonctionner à terre, sur la glace, sur terrain accidenté, et dans les zones de transition où la mer rencontre la terre. Il est capable de résister à des conditions hostiles, y compris des températures aussi basses que moins 30 degrés Celsius et aussi élevées que 65.
Les données sont transmises à une station centrale en temps réel pour un traitement ultérieur. Par contre, les stations basées sur le fond marin accumulent des données, qui peut être relayé à l'unité centrale lorsque l'expérience est terminée. La station est conçue pour fonctionner de manière autonome et est capable d'enregistrer des données en continu pendant 30 à 60 jours, en fonction des paramètres d'enregistrement.
L'appareil a été testé avec succès sur le terrain. Cette photo montre Alexander Antonov, doctorant au MIPT, testant la durabilité de la station. Crédit :MIPT
Au cœur du dispositif se trouvent des capteurs sismiques uniques développés au MIPT. Chacun d'eux consiste en un nœud de la taille d'un micron immergé dans un liquide à haute conductivité électrique. Le signal sismique provoque le déplacement du liquide par rapport à une électrode, qui affecte le courant entre les électrodes. Les capteurs sont intégrés au système, permettant de numériser les signaux enregistrés et de les stocker sur le lecteur interne.
Les caractéristiques de performance du système sont nettement supérieures à celles des analogues actuellement disponibles. La majorité des stations sismiques similaires actuellement utilisées sont équipées de géophones électromécaniques avec des bandes passantes de 10 à 250 Hertz. Les capteurs développés au CME ont une bande passante de 1 hertz, et reçoivent des ondes à basse fréquence, celles qui voyagent le plus loin. Il arrive généralement que les systèmes d'exploration marine et de zone de transition ne puissent pas être installés à terre en raison de leur poids et de leur taille. À la fois, les stations terrestres ne sont pas adaptées à une utilisation en mer parce qu'elles ne sont pas étanches. Le capteur sismique développé au MIPT est universel. Il intègre également des circuits et des composants matériels de pointe.
Les tests sur le terrain ont été menés sur le rivage de la mer d'Azov à Krasnodar Krai, un territoire du sud-ouest de la Russie. Un réseau de 17 stations a été installé sur le fond marin, et une station de contrôle a été montée sur le rivage. Les stations ont permis la captation synchronisée de signaux sismiques et hydroacoustiques sur des sites d'enregistrement prédéterminés. En plus de la collecte de données de routine, le système s'est avéré suffisamment sensible pour détecter le tremblement de terre du 7 août en Ukraine, malgré son déploiement à 200 kilomètres de l'épicentre. Les stations sismiques ont ainsi prouvé leur utilité pour les recherches sismiques et sismologiques sur les fonds marins et dans les zones de transition, y compris la détection d'événements à basse fréquence tels que les tremblements de terre régionaux.
L'appareil a déjà attiré l'attention de Lukoil, Rosneft, et d'autres entreprises.
