On-Demand-Ozeanbodenknoten: Eine neue Ära in der Tiefsee-Seismiküberwachung

Das On-Demand Ocean Bottom Node (OD OBN)-Programm bietet eine Lösung für die seismische Überwachung. Bildnachweis: Sonardyne

Shell Brasil, Petrobras, Sonardyne und SENAI CIMATEC entwickeln eine autonome Technologie, die die Überwachung der anspruchsvollen Präsalz-Felder Brasiliens revolutionieren wird. Das On-Demand Ocean Bottom Node (OD OBN)-Programm, das sich nun in der Phase des groß angelegten Pilotprojekts befindet, verspricht eine effiziente und kostengünstige 4D-Seismiküberwachung mit weniger Personalaufwand und geringeren Umweltauswirkungen. Dieser Meilenstein bringt uns einem grundlegenden Wandel im Tiefsee-Lagerstättenmanagement einen Schritt näher.

Die Herausforderung

Brasiliens Präsalz-Lagerstätten liegen in einer Wassertiefe von mehr als 2.000 m und weiteren 3.000 m unter dem Meeresboden, was die seismische Abbildung besonders schwierig macht.

Traditionelle seismische Untersuchungen mit Ozeanbodenknoten (OBNs) liefern qualitativ hochwertige seismische Daten, sind aber oft teuer und logistisch komplex, da sie das wiederholte Ausbringen und Bergen der Knoten mit Hilfe von ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen (ROVs) erfordern.

Diese Faktoren können die Häufigkeit und wirtschaftliche Rentabilität häufiger 4D-Seismikkampagnen einschränken, die für das Verständnis der Reservoirdynamik im Laufe der Zeit unerlässlich sind.

Dies stellt insbesondere bei der Überwachung großer präsalinaler Karbonatfelder eine Herausforderung dar, da die Förderung durch abwechselnde Wasser- und Gasinjektion (WAG) subtile und komplexe 4D-Signale erzeugt, die schwer zu messen sind.

Diese Signale erfordern eine bedarfsgesteuerte Überwachung mit ausreichender Genauigkeit und Wiederholbarkeit, um das hohe Rauschen bei herkömmlichen knotenbasierten Messungen zu überwinden.

On-Demand-Ozeanbodenknoten

Das 2018 gestartete OD-OBN-Programm ist eine Forschungs- und Entwicklungskooperation zwischen den Partnern Shell, Petrobras, SENAI CIMATEC und Sonardyne und wird durch die Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsförderung der brasilianischen Nationalen Agentur für Erdöl, Erdgas und Biokraftstoffe (ANP) unterstützt. Das On-Demand Ocean Bottom Node (OD-OBN)-Programm stellt einen Schritt zur Bewältigung dieser Herausforderungen dar und bietet einen Ansatz zur zeitaufgelösten seismischen Datenerfassung.

Das Programm ist ein neues System zur Erfassung von 4D-Seismikdaten, das eine effizientere und kostengünstigere Überwachung komplexer Präsalzfelder ermöglicht. Kernstück ist ein Langzeit-OBN-System, das mehrere Jahre auf dem Meeresboden verbleiben und seismische Daten erfassen kann, die mithilfe autonomer Unterwasserfahrzeuge (AUVs) bedarfsgerecht aufgezeichnet und abgerufen werden können, ohne dass wiederholte Ausbringungs- und Bergungszyklen erforderlich sind.

Signifikante Mengen seismischer Daten werden drahtlos mit Hilfe eines AUV wie Saipems „Flatfish“ erfasst, das die optische Schnittstelle durch Wasser implementiert, um die OD OBNs abzufragen, wie sie im Rahmen eines separaten ANP-Programms entwickelt wurde, das von Shell gefördert wird.

Dieser AUV-Datenerfassungsansatz macht die Knotenbergung überflüssig und reduziert so die Schiffszeit, die operative Komplexität und die damit verbundenen Kosten.

Zu den wichtigsten Technologien von Sonardyne gehören drahtlose akustische Kommunikationssysteme, die für die Aufzeichnungssteuerung über große Entfernungen und die Messung der Taktzeitabweichung der Knoten erforderlich sind, sowie die extrem schnellen optischen Kommunikationssysteme BlueComm von Sonardyne für die Datenerfassung über kurze Entfernungen an ein nahegelegenes AUV oder ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (ROV).

Ergebnisse

Über 2.000 Tage wurden Testläufe mit Vorproduktionsknoten in verschiedenen Präsalzfeldern, darunter Sapinhoá, Itapu und Buzios, durchgeführt. Dabei wurden erfolgreich die akustische Steuerung, die hochpräzise Datenerfassung und die optische Datengewinnung mit BlueComm demonstriert sowie OD-OBN-Daten mit denen anderer kommerzieller Knoten verglichen.

Die letzte Testrunde wurde 2025 erfolgreich abgeschlossen. Die Ergebnisse wurden auf der IMAGE '25 Konferenz in Houston und der SBGf Rio '25 Konferenz in Rio de Janeiro präsentiert. Insgesamt setzte das Team 84 OD OBN-Einheiten ein. Die von ihnen erfassten Daten werden zur Erstellung des ersten 4D-Bildes in diesem Bereich verwendet.

Nächste Schritte

In einer neuen Produktionsstätte in Camaçari, nahe Salvador, Brasilien, wird derzeit eine Pilotanlage mit 660 Vorserienknoten gefertigt. Hunderte dieser Knoten werden in Kürze im von Petrobras betriebenen Mero-Feld für umfangreiche Tests und Leistungsbewertungen eingesetzt.

Die langfristige Vision besteht darin, mithilfe von Autonomie und modernsten Kommunikationstechnologien den Bedienern zu ermöglichen, häufigere seismische Messungen auf Abruf mit höherer Datengenauigkeit zu einem Bruchteil der Kosten herkömmlicher seismischer Messmethoden durchzuführen.

Diese Fähigkeit wird klarere Einblicke in die Fluidbewegungen und Druckänderungen innerhalb des Reservoirs ermöglichen und dazu beitragen, Produktionsstrategien zu optimieren, die Entscheidungsfindung zu verbessern und die Förderraten in einer der anspruchsvollsten Offshore-Provinzen der Welt zu steigern.

OD OBN ist nicht nur eine schrittweise Verbesserung, sondern ein Paradigmenwechsel in der Herangehensweise der Branche an das Management von Tiefseereservoirs.

Mehrere OD-OBN-Knoten. Quelle: Reproduktion in sozialen Medien

Der Saipem-Plattfisch. Bildnachweis: Saipem