CN116338798A - 一种海洋地震勘探节点布放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋地震勘探节点布放装置，包括节点船、水下定位系统，节点绳索收放系统、近海底导向模块收放系统、近海底导向模块系统，所述节点绳索收放系统安装在所述节点船上，通过绳索连接并收放节点；所述近海底导向模块收放系统安装在所述节点船上，通过提升电缆连接并收放所述近海底导向模块系统，所述提升电缆为所述近海底导向模块系统提供电能；所述近海底导向模块系统用于在近海底对所述节点进行导向和布放；所述水下定位系统用于获取所述节点和所述海底导向模块系统的位置。实现了节点的近海底布放，可以实现快速收放作业，同时能使节点在海底具有良好的点位精度。

Description

一种海洋地震勘探节点布放装置

技术领域

本发明涉及海洋地震勘探技术领域，尤其涉及一种海洋地震勘探节点布放装置。

背景技术

世界各国越来越对石油能源安全给予高度重视，石油、天燃气等可开采类自然资源对全球经济发展的支撑作用越来越重要，有力地推动了各大石油公司在全球范围内进行更多高效率、高质量的海洋石油勘探与开发。巴西、墨西哥湾、西非及北海海域具有丰富的深海油气资源，是全球海域石油天然气的重要资源区。由于海底节点勘探装备及采集技术具有独特的性能、非常高的采集稳定性、能实现上万个数量的海洋节点的一次性海底布放、实现宽方位、多方位角等地震勘探采集，从而能获得非常好的地震勘探资料。取代了传统的海底电缆式地震勘探装备及采集技术。

将海洋节点按照预先设计的点位布放在海底，是满足地震勘探数据采集的重要技术要求之一。但是在将节点从节点船的后甲板向海底投放过程中，节点受到不同水深、来自不同方向多变洋流的冲击，会使节点偏离预期的海底点位。节点在海底的实际点位与设计点位的偏离会随着水深的加大、不同水深洋流的变化而增加。目前施工中，采取将节点固定在软绳索或者钢丝绳上的方法进行节点的布放施工，存在较大的节点在海底点位偏差，并且投放作业效率低，为1.5节左右。还有一种节点布放施工方法是，为了满足甲方对节点在海底点位的高精度要求，采取一个节点船配备两台海洋工程领域使用的工作级带缆水下机械人(ROV)携带若干个地震节点横向沿节点测线方向同时与节点船向前航行作业，进行节点的布放。每台ROV的作业速度与船速基本匹配，一般为1.0-1.2节，在将一次性携带的节点布放在海底后，需要航行返回到从船尾下放悬挂在海底面一定高度的节点吊篮旁重新装载节点。然后再次向原设计的节点布放线航行，继续之前的节点布放。采取这种节点布放方式，虽然节点在海底的点位精度得到了提高，但是作业效率较低，致使作业成本升高。

综上所述，目前本领域仍没有一种综合经济性能良好、既能在深水海域进行快速(大于3节航速)节点布放，又能获得高精度节点点位的布放装备及方法。开发一种成本更低、效率更高、节点点位精度能被接受的新型节点布放装置或方法，成为本领域亟待解决的技术问题。

基于此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种海洋地震勘探节点布放装置，以解决现有技术的节点布放成本、效率和布放精度不能满足客户需求的技术问题。

本发明实施例所公开的一种海洋地震勘探节点布放装置，包括节点船、水下定位系统，节点绳索收放系统、近海底导向模块收放系统、近海底导向模块系统，其中，

所述节点绳索收放系统安装在所述节点船上，通过绳索连接并收放节点；

所述近海底导向模块收放系统安装在所述节点船上，通过提升电缆连接并收放所述近海底导向模块系统，所述提升电缆为所述近海底导向模块系统提供电能；

所述近海底导向模块系统用于在近海底对所述节点进行导向和布放；

所述水下定位系统用于获取所述节点和所述海底导向模块系统的位置。

进一步地，所述近海底导向模块系统包括方位控制机构和导向控制机构，所述方位控制机构和所述导向控制机构固定连接，所述方位控制机构控制所述导向控制机构的位置和姿态；

所述导向控制机构包括导向壳体和导向限位机构，所述导向壳体上下贯通可供所述绳索和节点通过，

所述导向限位机构为第一状态时，所述绳索在所述导向壳体内穿过所述导向限位机构，所述节点被所述导向限位机构限位；

所述导向限位机构为第二状态时，所述绳索在所述导向壳体内穿过所述导向限位机构，所述节点不被所述导向限位机构限位。

进一步地，所述导向限位机构为多个，且沿着所述绳索的布放轨迹依次排布；

进一步地，所述导向限位机构包括顺序连接的驱动机构、扶持臂和导向限位块，所述驱动机构通过所述扶持臂控制所述导向限位块移动，并且所述驱动机构控制所述导向限位块以使所述导向限位机构在第一状态和第二状态之间转换。

进一步地，所述导向控制机构上还安装有避障声学装置。进一步地，所述导向壳体形成中间内径小于上下两端开口处内径的导向通道；

进一步地，所述导向通道内壁平滑过渡。

进一步地，所述导向限位块包括连接在一起的第一半环和第二半环，所述第一状态时，所述第一半环和所述第二半环围合成闭合的环形结构；所述第二状态时，所述第一半环和所述第二半环至少一端分开；

或者，所述导向限位块还包括连接杆，所述连接杆中部垂直安装在所述扶持臂的一端，所述第一半环第一端和所述第二半环的第一端均安装在所述连接杆上且对称设置，并且，所述第一端和所述第二端可在所述连接件上进行相对位移，以形成所述第一状态和所述第二状态。

进一步地，所述方位控制机构包括框架，以及安装在所述框架上的多个水力推进器，多个所述水力推进器从不同的方向提供推力，所述提升电缆为所述水力推进器提供工作电源；

进一步地，所述框架上还布置有探测设备，所述提升电缆为所述探测设备提供工作电源；

进一步地，所述探测设备包括测定沉放深度数值的高程仪、测量距离海底高度的测探仪、测量声速的CTD仪器、图像收集装置、照明装置、惯性导航系统、多普勒计程仪、洋流仪中的一种或多种。

进一步地，所述近海底导向模块收放系统包括：

电缆绞车，

安置和驱动所述电缆绞车的液压驱动的A型架，

以及缠绕在所述电缆绞车上的提升电缆，所述提升电缆的供电端连接所述海底导向模块系统。

进一步地，所述节点绳索收放系统包括主牵引模块、存缆绞车、缠绕在所述存缆绞车上的绳索、排缆器和中央控制器，

所述主牵引模块对所述绳索进行牵引拖拽；

所述排缆器包括可进行艏艉移动的导向轮，所述绳索经过所述导向轮；

所述中央控制器连接并控制所述主牵引模块和所述存缆绞车。

进一步地，所述节点绳索收放系统还包括自动摘挂设备和节点滑套，所述节点连接所述节点滑套；

所述自动摘挂设备可将所述节点滑套抱紧在所述绳索上，或者将所述节点滑套由所述绳索上摘下；

进一步地，所述节点绳索收放系统还包括用于检测所述绳索张力数据的张力传感器，所述张力传感器将所述绳索张力数据发送至所述中央控制器，所述中央控制器基于所述张力数据控制所述主牵引模块和所述存缆绞车，以进行涌浪动态补偿；

进一步地，所述节点绳索收放系统还包括首部配重锚，所述首部配重锚连接在所述绳索上。

进一步地，所述水下定位系统包括水下超短基线声学定位设备USBL系统，以及安装在所述节点绳索收放系统、所述节点和所述近海底导向模块系统上的多个声学应答器。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的海洋地震勘探节点布放装置，通过水下定位系统，节点绳索收放系统、近海底导向模块收放系统、近海底导向模块系统的配合设置，实现了节点的近海底布放，可以实现快速收放作业，同时能使节点在海底具有良好的点位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例所公开的一种海洋地震勘探节点布放装置的节点船部分的结构示意图；

图2为为本发明一实施例所公开的一种海洋地震勘探节点布放装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例所公开的一种海洋地震勘探节点布放装置的近海底导向模块系统的结构示意图；

图4a，图4b，图4c，图4d为本发明一实施例所公开的一种海洋地震勘探节点布放装置的近海底导向模块系统的结构示意图，以及导向限位块的两种状态示意图；

图5为本发明一实施例所公开的一种海洋地震勘探节点布放装置的节点投放侧线示意图；

图6为本发明一实施例所公开的一种海洋地震勘探节点布放装置在近海底导向模块系统下沉运动过程中进行节点投放的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图1至图6所示，本发明一些实施例所公开了一种海洋地震勘探节点布放装置，包括节点船、水下定位系统，节点绳索收放系统、近海底导向模块收放系统、近海底导向模块系统，其中，所述节点绳索收放系统安装在所述节点船上，通过绳索连接并收放节点；所述近海底导向模块收放系统安装在所述节点船上，通过提升电缆连接并收放所述近海底导向模块系统，所述提升电缆为所述近海底导向模块系统提供电能；所述近海底导向模块系统用于在近海底对所述节点进行导向和布放；所述水下定位系统用于获取所述节点和所述海底导向模块系统的位置。其中，所述水下定位系统可包括水下超短基线声学定位设备USBL系统，以及安装在所述节点绳索收放系统、所述节点和所述近海底导向模块系统上的多个声学应答器。

如图1，图2所示，在一艘节点船100的船底上安装有可伸出船底壳板的一套或者多套水下超短基线声学定位设备USBL系统200、在节点船100的后甲板上布置有节点绳索收放系统300、一套或者多套近海底导向模块收放系统400、一套或者多套近海底导向模块系统500。在每个系统中包含各功能模块等部件。

节点绳索收放系统300主要包括布置在节点船100后甲板的主牵引模块310、一个或者多个存缆绞车320，一套或者多套排缆器321，一套中央控制器330。主牵引模块310是由多对电动机或者液压方式驱动的具有对绳索牵引/拖拽能力的模块，可以根据施工需要，通过增加或者减少调整驱动机构实现对绳索牵引拉力的调整。存缆绞车320为电动机或者液压马达方式驱动的储缆绞车，电动机可以为变频驱动方式的。排缆器321为具有一个或者多个带有导向轮的排缆器，可以沿固定在船甲板上的轨道方向做艏艉移动。主牵引模块310和存缆绞车320及中央控制器330的外形尺寸可以采用集装箱化设计或者其他需要的方式，满足快速安装及运输需求。在主牵引模块310和存缆绞车320的底座上安装有多个张力传感器322。将多个张力传感器322实时记录的张力数据输入到中央控制器330中。通过实时对主牵引模块310和存缆绞车320速度的控制，实现对节点绳索收放速度的调整，并实现该系统的涌浪动态补偿功能，缓冲在外部海流涌浪作用下节点船上下颠簸造成对节点绳索的磨损。存缆绞车320的数量可以根据施工需要确定，可以为1个或者多个。多个存缆绞车320可以布置成线性方向、或者是两排面对面布置方式。将节点351和声学应答器352从节点收放的存储区域370运输到节点船100的船艉部位，通过自动摘挂设备360将节点351和声学应答器352套挂在节点绳索350上。在船艉固定一个船尾滚轮340，使套挂节点351和声学应答器352的节点绳索350从船尾滚轮340上顺畅地释放出去，经过水面1下沉，直到落在海底2上。

如图2所示，近海底导向模块收放系统400可以固定在船艉，或者固定在船舷一侧。近海底导向模块收放系统400由电缆绞车401和液压缸驱动的A型架402组成。电缆绞车401可以是具有主动涌浪补偿功能的。通过电缆绞车401、液压缸驱动的A型架402以及电缆绞车401内缠绕的提升电缆410实现对近海底导向模块500的释放和提升操作。提升电缆410的水下端与近海底导向模块500的上提升点相连接。作业时将近海底导向模块500沉放到距离海底2一个安全高度的位置。例如，在海底无较大起伏、没有异常障碍物的情况下，可使近海底导向模块500处于高于海底20-40米的高度或者现场操作者认为合适的安全高度位置。图2中所示，首部配重锚353为一条节点测线的端部连接的首部配重锚353，可以是一个或者多个数量。在首部配重锚353上固定一个声学应答器352，使其通过与船上安装的超短基线声学定位系统200匹配工作，提供出首部配重锚353在海底2上的位置信息。节点351为一个地震采集节点，声学应答器352为与该节点连接在一起的1个声学应答器。首部配重锚353、节点351是通过节点绳索350连接在一起的。

如图3所示，近海底导向模块500可以包含一个钢质或者铝合金、钛合金材料制作的方位控制机构510和与其通过螺栓或者其他锁紧装置相连接在一起的节点/绳索导向控制机构530组成。在方位控制机构510的水平平面边角位置上安装有矢量方位布置的多个水力推进器511，数量可以是1个、2个、3个、4个或者多个。在方位控制机构510的上顶部布置1个或者多个垂直方位的水力推进器509。从船甲板的配电系统为电缆绞车401上缠绕的提升电缆410提供电源，通过提升电缆410为在水下工作的水力推进器511和水力推进器509供电。根据工作状况的需要控制某个水力推进器511和水力推进器509的工作状态以及调整输出驱动力大小，实现对方位控制机构510和节点/绳索导向控制机构530在水中航行方位和姿态位置的控制，使其更有利于节点绳索350和在其上面套挂的节点351随节点船100向前稳定航行过程中能够顺畅地释放到海底。在方位控制机构510的框架上安装众多的监测设备，实现对方位控制机构510及节点/绳索导向控制机构530运动状况、位置、周围状况等信息的探测。在方位控制机构510上安装有与船载超短基线声学定位系统200相匹配的一个或者多个声学应答器512、测定方位控制机构510和节点/绳索导向控制机构530在水中沉放深度数值的高程仪513、测量方位控制机构510及节点/绳索导向控制机构530距离海底高度的测深仪519、测量声速的CTD仪器514、在方位控制机构510和节点/绳索导向控制机构530上不同位置安装有指向不同角度的多个摄像头515(图像收集装置)、多个照明灯516(照明装置)、一套惯性导航系统517、一套多普勒计程仪DVL 518、测量方位控制机构510下方至海底的洋流大小与方向的洋流仪520、在方位控制机构510的框架上安装一个或者多个机械手521，通过机械手的设置，当绳索或提升电缆等发生异物缠绕等异常情况时，工作人员可以通过中央控制器控制机械手进行处理，保障节点投放顺利进行。在节点/绳索导向控制机构530的前部安装测量前方障碍物的避障声学装置522。通过提升电缆410，经过方位控制机构510内固定的接线箱及电压调节装置等为这些检测设备提供工作电源。

如图4a至图4d所示，节点/绳索导向控制机构530内部空间的外形为中间较细、上下两端外翻喇叭形开口，内部光滑。在外护板上切割出很多的圆孔，便于海水流动，减小节点/绳索导向控制机构530在运动中受到的海水阻力。在节点/绳索导向控制机构530的上部位置安装有可前后伸缩式或者左右摇摆式扶持臂531，在接收到中央控制器330的动作指令后，在电动或者液压驱动机构作用下扶持臂531可以缩回退入到节点/绳索导向控制机构530内壁以内或者从内壁向外伸出到达预定的工作位置。在扶持臂531的一端安装有导向限位块533，在接收到中央控制器330的动作指令后，导向限位块533可实现张开环形开口或者闭合环形开口。在节点/绳索导向控制机构530的下部，安装有另外一个扶持臂532以及与其相连接的导向限位块534。可以在节点/绳索导向控制机构530的其他位置上，安装有多个扶持臂和与其相连接的导向限位块。扶持臂531、扶持臂532以及其他增加的扶持臂具有相同的动作机制，导向限位块也具有相同的动作机制。

为了增强方位控制机构510和节点/绳索导向控制机构530随节点船100在航行中的航向稳定性，在节点/绳索导向控制机构530部件外形的前部和方位控制机构510的尾部增加可拆卸式便于安装的导流板540、导流板541，外形可为流线型或者其他适宜的外形体。节点/绳索导向控制机构530可以在电动或者液压驱动机构作用下，在接受到中央控制器330的指令时打开或者关闭，能使节点绳索350及在上面套挂的节点从节点/绳索导向控制机构530的内部空间拿出来或者从节点/绳索导向控制机构530外部进入到节点/绳索导向控制机构530的内部环空中。

在节点布放过程中，保持节点/绳索导向控制机构530指向船的航行方向。节点绳索350从节点/绳索导向控制机构530的内部环空经过。随着节点船100向前航行，用提升电缆410拖动方位控制机构510和导向控制机构530一起向前移动。与此同时从主牵引模块310持续释放出节点绳索350。如图1所示，一个节点滑套354与节点351和声学应答器352相连接。在甲板尾部通过自动摘挂设备360装置将节点滑套354套在节点绳索350上面，并将节点推离船艉滚轮340，沿节点绳索350向海底2方向滑动。在节点351的自身重量下，节点351随节点滑套354一起沿节点绳索350向下滑动。此时扶持臂532向节点/绳索导向控制机构530的内部伸出，并使导向限位块534动作将节点绳索350包围住。导向限位块534包围后的内壁孔径大于节点绳索350的直径，所以节点绳索350仍然可以顺畅地通过534继续向海底2方向下沉。当节点滑套354下降到与导向限位块534相接触时，被导向限位块534托持住，暂时保持在此位置不动。之后通过中央控制器330向扶持臂531发出动作指令，使其伸出到达530的内部中间指定位置，并用导向限位块533将节点绳索350包围住。在此种情况下，节点绳索350仍然可以顺畅地通过533。下一个节点352及节点滑套354从船尾投放后下降到导向限位块533的上部并被托持住，不再下降。这样在530内部环空内会有2个节点被托持住，不会随着节点绳索350的投放而被投放下去，处于在此位置等待投放状态。可以在导向控制机530框架内扶持臂531的上部，安装更多个数量的扶持臂及导向限位块。按照上面的描述，可以使多个节点在相应的扶持臂托持下处于等待下降投放的状态。

根据船载超短基线声学定位系统及配置在510上的声学应答器实时提供的方位控制机构510和导向控制机构530在海水中的位置点位、方位控制机构510上的惯性导航系统、深度数值、高程数值、从导向控制机构530到海底之间的实时洋流大小等数值，以及节点船100的实时航速和航向等信息，都集成在中央控制器330中，并通过综合导航系统实时显示，指导并确定位于导向限位块534上处于等待状态节点351的确切投放时间。

随着节点船100沿节点测线方向向前航行，待方位控制机构510到达预定位置时，中央控制器330内的综合导航系统通过提升电缆410给方位控制机构510发出动作指令。

为了适应水下节点绳索350随着节点船100向前航行过程中能持续顺利地布放在海底，需要方位控制机构510和节点/绳索导向控制机构530以不小于节点绳索350从船上向水中释放的速度向海底2方向下降，这个下降的开始时刻就是节点滑套354开始动作抱紧节点绳索350的相同时刻

在方位控制机构510和节点/绳索导向控制机构530向海底方向下降的同时，延迟3-4秒时刻后，534开口部位打开，使抱紧在节点绳索350上的节点351随着节点绳索一起下降并迅速离开导向限位块534位置，直到该节点接触到海底位置。采取此方式能使节点落在海底的点位更靠近于施工设计的点位精度指标要求。

随后3-4秒时刻后，导向限位块534开口关闭。同时通过来自中央控制器330的控制指令，方位控制机构510和导向控制机构530被提升电缆410向背离海底的方向提升，在恢复到下降之前的高度位置时刻停止。

随后导向限位块533的开口被打开，在其上面托持等待的节点351及节点滑套354会下降到导向限位块534上部并被托持住不再下降。导向限位块533的开口在延迟3-4秒后自动关闭，从节点绳索350上滑下来的其他节点会在导向限位块533部位上面被托持住，处于等待状态。

随着节点船100沿节点测线方向的持续向前航行，待方位控制机构510到达下一个预定位置时刻时，重复与上个节点被投放的相同操作步骤将该节点顺利地投放在海底。如此类推，节点船可以持续地进行节点的投放，并获得非常高的节点在海底的点位精度。本发明所公开的节点投放装置和施工方法在深水海域的节点施工中，具有更加显著和突出的节点点位精度。

主牵引模块310可以是自带动态涌浪补偿功能的由电马达或者液压马达驱动的设备。预先设定水下节点绳索350与主牵引模块310之间的张力数值，在节点船航行时，主牵引模块310会自动控制节点绳索350的释放或者回收速度，使显示的实际张力数值保持在预先设定的张力数值允许范围内。这样节点绳索350始终在恒定张力作用下进行释放，有助于挂接节点的节点绳索顺畅地通过530的内部环形空间并保持张紧状态下投放在海底，获得更高的节点在海底的点位精度。

本发明装置实现了主牵引模块310能满足不同水深(最深到3000米)状况下节点的顺利布放和收回节点绳索350时施加的牵引力要求。能使节点船110在较大涌浪情况下(3.5～4米高海浪)始终保持在预先设定的节点绳索张力数值下进行节点绳索的布放和回收。在节点船主甲板310和340之间位置，将连接有节点351的节点滑套354套在节点绳索350上，使其能顺畅地沿节点绳索350下滑到距离海底安全高度的节点/绳索导向控制机构530内部，并借助于扶持臂及导向限位块的作用，使节点在此处被托持住并处于等待状态。随着节点船110的航行，按照中央控制单元中央控制器330内的导航系统预测的时刻，再使节点滑套354抱紧节点绳索并从节点/绳索导向控制机构中继续投放到海底面。

本发明的海洋地震勘探节点布放装置可以采用新型电控式方位控制机构510，在其框架上搭载了多个水平方向推进的水力推进器和多个垂直方向推进的水力推进器。在这些推进器的辅助控制下，能有效得将方位控制机510的航行方向、左右摇摆状态及横向位置控制在可接受范围内。借助于在其上面搭载的各种传感器、声学定位系统、惯性导航系统、洋流仪等各种辅助监测设备，能为船舶驾驶员和导航控制人员实时提供在此时刻处于等待状态的这个节点在水下的实际位置。将由此预测到的节点被投放到海底的预测点位与预先设计的节点在海底位置相对比。如果超出了设计指标规定的偏差时，应及早调整节点船100的航向及横向偏移量，使节点从节点/绳索导向控制机构位置投放后，节点落在海底的位置尽最大限度位于施工设计点位所允许的误差范围内。

采取此装置和施工方法所进行的水域节点投放，相当于将节点从一个高于海底安全高度状态下的位置向海底布放节点。这个安全高度数值会根据海底状态的不同而有所调整，一般情况下可以为20-30米。这种施工方式远比在高于海底2500-3000米的水面投放节点，并在下降过程中受不可控的多变洋流影响下投放在海底的点位的位置精度高出很多，也能够实现高效施工。

实施例

如图1至图6所示，按照海洋节点地震勘探施工设计任务书的要求，将节点船100航行到指定的点位，并启动节点船的动态定位(DP)功能就位。使用近海底导向模块收放系统400借助于提升电缆410将近海底导向模块系统的方位控制机构510和导向控制机构530从主甲板上提升，摆出船舷以外并处于等待状态。

将节点绳索350的一端锚定点穿过节点/绳索导向控制机构530。通过提升电缆410给近海底导向模块500中的所有设备供电并进行状态测试。

如图5所示，释放提升电缆410，使近海底导向模块500向海底2释放，同步释放节点绳索350，保证节点绳索始终在导向控制机构530的环空内部。导航人员监控测深仪显示的近海底导向模块500距离海底的高度数值，在到达距离海底的预定高度时停止释放。继续释放节点绳索直至首部配重锚353到达海底。通过声学定位系统，得到方位控制机构510上携带的声学应答器显示的实时位置信息。参照这个位置信息，将首部配重锚353拖拽至预先设定的海底点位并进行投放。然后，按照预先设定的航速和航向使节点船100稳定航行，并不断地根据所得到的510在水下的实际位置信息调整节点船100的航向和距离节点测线的横向偏移距离，使方位控制机构510尽量靠近节点测线。在节点船甲板上，使用节点滑套354将节点351和声学应答器352套挂在节点绳索350上。滑套带动节点和声学应答器顺着节点绳索350向海底方向下滑。在该滑套到达导向控制机构530之前，伸出扶持臂532和导向限位块534。将导向限位块534的端部开口闭合，并抱住节点绳索350，使节点绳索继续从534中顺畅通过并下滑。待该节点滑套下落到达导向限位块534上端面后停止下滑，并被托持住。节点绳索350会继续随着节点船100的向前航行释放并沉在海底。在节点船110的中央控制单元中央控制器330内，通过提升电缆410向扶持臂531和导向限位块533发出动作指令，使扶持臂伸入到导向控制机构530内，并使导向限位块533张开并在抱住节点绳索350后闭合，节点绳索继续下滑。下一个节点滑套及节点到达导向限位块533时被托住而停止。这样在喇叭形结构的导向控制机构530中会有2个节点被托持住并等待向海底投放。按照配置需要，可以配置多个扶持臂531及与其连带的导向限位块533，实现托持住更多个节点，使其处于等待状态。

在航行中，控制方位控制机构510中的多个水平和垂直方向布置的水力推进器，使方位控制机构510和导向控制机构530的航向以及横向偏离节点测线的误差控制在可接收的范围内。

将通过声学定位系统得到的导向控制机构530位置信息以及由此预测的节点被投放后在海底的预测位置信息与原始设计理想的节点点位信息相对比。在认为满足要求情况下，从中央控制单元中央控制器330发出操作指令，用导向限位块534触发节点滑套上的锁紧机构使节点滑套紧紧抱紧在节点绳索上。与此同时采用与节点绳索释放相同的速度下降方位控制机构510和导向控制机构530。在3-4秒后打开导向限位块534的开口，使节点滑套和节点离开导向限位块534，随着节点绳索向海底投放。在3-4秒后向上收回提升电缆410，使方位控制机构510和导向控制机构530恢复到下降之前的高度位置并停止。将导向限位块534的开口关闭，并打开导向限位块533的开口，使在导向限位块533上面托持的节点向下滑动，直到落在导向限位块534上端面后停止下滑。

按照上述相同的操作流程，进行其他节点的投放工作，能得到良好的节点落在海底后的位置精度。按设计侧线持续进行节点的投放，如图6所示。

在节点绳索的释放中，存缆绞车320会持续转动，通过排缆器321、主牵引模块310的作用，将节点绳索持续投向海底。

图6的a、b、c描述了在近海底导向模块系统下沉和再次上升过程中进行节点投放的操作。

在航行中，如遇到海底突变洋流时，可控制方位控制机构510中的多个水平和垂直方向布置的水力推进器，使方位控制机构510和导向控制机构530的航向、距离海底节点测线的横向位置偏差数值控制在设计的要求范围内。

在节点绳索350和连带的节点回收操作中，不需要使用方位控制机构510和导向控制机构530，此时将方位控制机构510和导向控制机构530提升到水面并固定在甲板。

在节点回收时，将一个带有声学应答器的铁锚通过与主牵引模块相连的绳索下沉到海底，并通过声学应答器显示的位置信息抛下该铁锚，使铁锚落在原节点绳索附近。节点船拖曳铁锚沿垂直节点测线方向移动，用铁锚打捞起节点绳索。确认铁锚已经挂住节点绳索后，上提铁锚到节点船的主甲板，并将节点绳索的绳头固定在主牵引模块上。然后操纵节点船100，并启动主牵引模块310，开始回收节点绳索。当连接有节点的节点滑套到达船尾自动摘挂设备360位置时，节点滑套会被自动从节点绳索上拆卸下来，实现节点从节点绳索上脱离开。将节点运输到节点收放存储区域。采取相同的操作方式，将所有的节点回收到节点船内，完成施工操作。节点绳索350在经过自动摘挂设备360、主牵引模块310后，会通过排缆器321，最终缠绕在多个存缆绞车320中。位于主牵引模块310、排缆器321以及存缆绞车320之间的节点绳索始终处于一个预先设定的恒定的张力数值范围内，使节点绳索能紧密地缠绕在存缆绞车320内。

需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，包括节点船、水下定位系统，节点绳索收放系统、近海底导向模块收放系统、近海底导向模块系统，其中，

所述节点绳索收放系统安装在所述节点船上，通过绳索连接并收放节点；

所述近海底导向模块收放系统安装在所述节点船上，通过提升电缆连接并收放所述近海底导向模块系统，所述提升电缆为所述近海底导向模块系统提供电能；

所述近海底导向模块系统用于在近海底对所述节点进行导向和布放；

所述水下定位系统用于获取所述节点和所述海底导向模块系统的位置。

2.根据权利要求1所述的海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，所述近海底导向模块系统包括方位控制机构和导向控制机构，所述方位控制机构和所述导向控制机构固定连接，所述方位控制机构控制所述导向控制机构的位置和姿态；

所述导向控制机构包括导向壳体和导向限位机构，所述导向壳体上下贯通可供所述绳索和节点通过，

所述导向限位机构为第一状态时，所述绳索在所述导向壳体内穿过所述导向限位机构，所述节点被所述导向限位机构限位；

所述导向限位机构为第二状态时，所述绳索在所述导向壳体内穿过所述导向限位机构，所述节点不被所述导向限位机构限位。

3.根据权利要求2所述的海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，所述导向限位机构为多个，且沿着所述绳索的布放轨迹依次排布；

进一步地，所述导向限位机构包括顺序连接的驱动机构、扶持臂和导向限位块，所述驱动机构通过所述扶持臂控制所述导向限位块移动，并且所述驱动机构控制所述导向限位块以使所述导向限位机构在第一状态和第二状态之间转换；

进一步地，所述导向控制机构上还安装有避障声学装置。

4.根据权利要求2所述的海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，所述导向壳体形成中间内径小于上下两端开口处内径的导向通道；

进一步地，所述导向通道内壁平滑过渡。

5.根据权利要求3所述的海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，所述导向限位块包括连接在一起的第一半环和第二半环，所述第一状态时，所述第一半环和所述第二半环围合成闭合的环形结构；所述第二状态时，所述第一半环和所述第二半环至少一端分开；

或者，所述导向限位块还包括连接杆，所述连接杆中部垂直安装在所述扶持臂的一端，所述第一半环第一端和所述第二半环的第一端均安装在所述连接杆上且对称设置，并且，所述第一端和所述第二端可在所述连接件上进行相对位移，以形成所述第一状态和所述第二状态。

6.根据权利要求2所述的海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，所述方位控制机构包括框架，以及安装在所述框架上的多个水力推进器，多个所述水力推进器从不同的方向提供推力，所述提升电缆为所述水力推进器提供工作电源；

进一步地，所述框架上还布置有探测设备，所述提升电缆为所述探测设备提供工作电源；

进一步地，所述探测设备包括测定沉放深度数值的高程仪、测量距离海底高度的测探仪、测量声速的CTD仪器、图像收集装置、照明装置、惯性导航系统、多普勒计程仪、洋流仪中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，所述近海底导向模块收放系统包括：

电缆绞车，

安置和驱动所述电缆绞车的液压驱动的A型架，

以及缠绕在所述电缆绞车上的提升电缆，所述提升电缆的供电端连接所述海底导向模块系统。

8.根据权利要求1所述的海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，所述节点绳索收放系统包括主牵引模块、存缆绞车、缠绕在所述存缆绞车上的绳索、排缆器和中央控制器，

所述主牵引模块对所述绳索进行牵引拖拽；

所述排缆器包括可进行艏艉移动的导向轮，所述绳索经过所述导向轮；

所述中央控制器连接并控制所述主牵引模块和所述存缆绞车。

9.根据权利要求8所述的海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，所述节点绳索收放系统还包括自动摘挂设备和节点滑套，所述节点连接所述节点滑套；

所述自动摘挂设备可将所述节点滑套抱紧在所述绳索上，或者将所述节点滑套由所述绳索上摘下；

进一步地，所述节点绳索收放系统还包括用于检测所述绳索张力数据的张力传感器，所述张力传感器将所述绳索张力数据发送至所述中央控制器，所述中央控制器基于所述张力数据控制所述主牵引模块和所述存缆绞车，以进行涌浪动态补偿；

进一步地，所述节点绳索收放系统还包括首部配重锚，所述首部配重锚连接在所述绳索上。

10.根据权利要求1所述的海洋地震勘探节点布放装置，其特征在于，所述水下定位系统包括水下超短基线声学定位设备USBL系统，以及安装在所述节点绳索收放系统、所述节点和所述近海底导向模块系统上的多个声学应答器。

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