JP2003019999A - 海底地層探査システム - Google Patents
海底地層探査システムInfo
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- JP2003019999A JP2003019999A JP2001208062A JP2001208062A JP2003019999A JP 2003019999 A JP2003019999 A JP 2003019999A JP 2001208062 A JP2001208062 A JP 2001208062A JP 2001208062 A JP2001208062 A JP 2001208062A JP 2003019999 A JP2003019999 A JP 2003019999A
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- Japan
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- seabed
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- wave
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Abstract
(57)【要約】
【課題】海底の地層探査の精度向上を計ると共に、運用
コストの低減を計ることができる海底地層探査システム
を提供する。 【解決手段】自律型無人航走体１を海底５の近傍で航走
させながら前記自律型無人航走体１に設けた圧電素子や
超磁歪合金等の振動源２から前記海底５に向けて振動波
を発する。該振動波の反射波を前記自律型無人航走体１
によって曳航しているストリーマケーブル３により受信
する。
コストの低減を計ることができる海底地層探査システム
を提供する。 【解決手段】自律型無人航走体１を海底５の近傍で航走
させながら前記自律型無人航走体１に設けた圧電素子や
超磁歪合金等の振動源２から前記海底５に向けて振動波
を発する。該振動波の反射波を前記自律型無人航走体１
によって曳航しているストリーマケーブル３により受信
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大深度の海域にお
いて、海底の地層などの探査を行う場合に好適な海底地
層探査システムに関する。
いて、海底の地層などの探査を行う場合に好適な海底地
層探査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、海底の地層内に埋蔵されている
石油やメタンハイドレートなどのエネルギー資源などを
探査するため、海底の地層を探査することが行われてい
る。
石油やメタンハイドレートなどのエネルギー資源などを
探査するため、海底の地層を探査することが行われてい
る。
【０００３】海底の地層を探査する方法としては、例え
ば、図４に示すように、増幅器、曳航深度を制御する曳
航深度制御器、探査コースを制御する探査コース制御器
などの各種の機器を備えたストリーマーケーブル３を母
船６によって曳航すると共に、母船６から海中に吊り下
げたエアガン１０から海底（図示せず）に向けて音波
（弾性波）を発し、その反射波をストリーマケーブル３
によって受信して解析する方法が採用されている。
ば、図４に示すように、増幅器、曳航深度を制御する曳
航深度制御器、探査コースを制御する探査コース制御器
などの各種の機器を備えたストリーマーケーブル３を母
船６によって曳航すると共に、母船６から海中に吊り下
げたエアガン１０から海底（図示せず）に向けて音波
（弾性波）を発し、その反射波をストリーマケーブル３
によって受信して解析する方法が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来は、ス
トリーマーケーブル３及びエアガン１０の位置が比較的
海面に近く、これらの機器３，１０から海底までの距離
が非常に長いために、エアガン１０から約１００Ｈｚの
低周波数の音波を海底に向けて発しているが、このよう
な低周波数の音波を用いると、反射波の分解能が低く、
高精度の地層探査を行うことが困難になる。
トリーマーケーブル３及びエアガン１０の位置が比較的
海面に近く、これらの機器３，１０から海底までの距離
が非常に長いために、エアガン１０から約１００Ｈｚの
低周波数の音波を海底に向けて発しているが、このよう
な低周波数の音波を用いると、反射波の分解能が低く、
高精度の地層探査を行うことが困難になる。
【０００５】このため、ストリーマーケーブルを、直
接、母船によって曳航するのではなく、ストリーマーケ
ーブルを曳航体に取り付け、その曳航体を母船によって
曳航することも考えられる。
接、母船によって曳航するのではなく、ストリーマーケ
ーブルを曳航体に取り付け、その曳航体を母船によって
曳航することも考えられる。
【０００６】しかし、曳航体は、水中で安定しないばか
りでなく、曳航索及び母船の動揺の影響もあるために、
１０００ｍ以上の大深度の海域にてストリーマーケーブ
ルを曳航する曳航体を海底から一定の高さ及び方位を保
って精度良く曳航することは技術的にも極めて困難であ
る。また、曳航体を曳航する母船上の装置が大掛かりと
なるとともに、オペレーションも大掛かりとなる。
りでなく、曳航索及び母船の動揺の影響もあるために、
１０００ｍ以上の大深度の海域にてストリーマーケーブ
ルを曳航する曳航体を海底から一定の高さ及び方位を保
って精度良く曳航することは技術的にも極めて困難であ
る。また、曳航体を曳航する母船上の装置が大掛かりと
なるとともに、オペレーションも大掛かりとなる。
【０００７】また、上記のように、曳航体、換言すれ
ば、曳航体によって曳航されるストリーマーケーブルを
海底近くで曳航することが難しいほか、曳航体を曳航す
る曳航索の振動の影響もあるので、反射波の分解能を大
きく改善することも難しい。
ば、曳航体によって曳航されるストリーマーケーブルを
海底近くで曳航することが難しいほか、曳航体を曳航す
る曳航索の振動の影響もあるので、反射波の分解能を大
きく改善することも難しい。
【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであって、その目的とするところは、海
底の地層探査の精度向上を計ると共に、運用コストの低
減を計ることができる海底地層探査システムを提供する
ことにある。
になされたものであって、その目的とするところは、海
底の地層探査の精度向上を計ると共に、運用コストの低
減を計ることができる海底地層探査システムを提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、次のように構成されている。
め、本発明は、次のように構成されている。
【００１０】すなわち、
（１） 自律型無人航走体を、海底の近傍で航走させな
がら前記自律型無人航走体に設けた圧電素子や超磁歪合
金等の振動源から前記海底に向けて振動波を発し、該振
動波の反射波を前記自律型無人航走体によって曳航して
いるストリーマケーブルにより受信する海底地層探査シ
ステムである。
がら前記自律型無人航走体に設けた圧電素子や超磁歪合
金等の振動源から前記海底に向けて振動波を発し、該振
動波の反射波を前記自律型無人航走体によって曳航して
いるストリーマケーブルにより受信する海底地層探査シ
ステムである。
【００１１】（２） ハイドロホンを内装した海底ケー
ブルを所定の海底に敷設すると共に、伝送ケーブルを介
して浮体の受信器に接続し、更に、前記海底の近傍で自
律型無人航走体を航走させながら該自律型無人航走体に
設けた圧電素子や超磁歪合金等の振動源から前記海底に
向けて振動波を発し、該振動波の反射波を前記海底ケー
ブルで受信し、該受信信号を前記伝送ケーブルを経て前
記浮体の受信器に伝送し、前記浮体から母船又は陸上基
地に伝送することを特徴とする海底地層探査システムで
ある。
ブルを所定の海底に敷設すると共に、伝送ケーブルを介
して浮体の受信器に接続し、更に、前記海底の近傍で自
律型無人航走体を航走させながら該自律型無人航走体に
設けた圧電素子や超磁歪合金等の振動源から前記海底に
向けて振動波を発し、該振動波の反射波を前記海底ケー
ブルで受信し、該受信信号を前記伝送ケーブルを経て前
記浮体の受信器に伝送し、前記浮体から母船又は陸上基
地に伝送することを特徴とする海底地層探査システムで
ある。
【００１２】（３） 自律型無人航走体に設けた振動源
から海底に向けて振動波を発射し、該振動波の反射波を
前記自律型無人航走体によって曳航しているストリーマ
ーケーブルにより受信して早期に海底の地層の概査を行
い、その結果に基づいて所定のポイントに移り、海底に
敷設した海底ケーブルからの信号を伝送ケーブルを経て
浮体に搭載している受信器に伝送すると共に、前記浮体
から母船又は陸上基地に伝送することを特徴とする海底
地層探査システムである。
から海底に向けて振動波を発射し、該振動波の反射波を
前記自律型無人航走体によって曳航しているストリーマ
ーケーブルにより受信して早期に海底の地層の概査を行
い、その結果に基づいて所定のポイントに移り、海底に
敷設した海底ケーブルからの信号を伝送ケーブルを経て
浮体に搭載している受信器に伝送すると共に、前記浮体
から母船又は陸上基地に伝送することを特徴とする海底
地層探査システムである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。 （イ）第１の実施形態 図１は、本発明に係る海底地層探査システムの第１の実
施形態を示す概略図である。
を用いて説明する。 （イ）第１の実施形態 図１は、本発明に係る海底地層探査システムの第１の実
施形態を示す概略図である。
【００１４】図１において、１は、自律型無人航走体
（ＡＵＶ）であり、自律型無人航走体１は、その底部に
圧電素子（ＰＺＴ）や超磁歪合金（Terfenol-D) などの
振動源２を備えると共に、船尾に振動制御モジュール、
伝送モジュール、ハイドロホンアレイ、センサモジュー
ル（深度、方位、温度）、およびスタビライザモジュー
ルを備えたストリーマーケーブル３を連結している。ま
た、自律型無人航走体（ＡＵＶ）１は、その船尾部に送
受波装置１２を備えている。
（ＡＵＶ）であり、自律型無人航走体１は、その底部に
圧電素子（ＰＺＴ）や超磁歪合金（Terfenol-D) などの
振動源２を備えると共に、船尾に振動制御モジュール、
伝送モジュール、ハイドロホンアレイ、センサモジュー
ル（深度、方位、温度）、およびスタビライザモジュー
ルを備えたストリーマーケーブル３を連結している。ま
た、自律型無人航走体（ＡＵＶ）１は、その船尾部に送
受波装置１２を備えている。
【００１５】一方、海底５には、トランスポンダ４が設
置されており、自律型無人航走体１は、各トランスポン
ダ４から発信される信号を受信して所定の海域を自由に
航走できるようになっている。
置されており、自律型無人航走体１は、各トランスポン
ダ４から発信される信号を受信して所定の海域を自由に
航走できるようになっている。
【００１６】６は、母船であり、その船底には、送受波
器１４が設置されている。この送受波器１４は、自律型
無人航走体１と交信するためと、相対位置を検出するた
めの機器である。
器１４が設置されている。この送受波器１４は、自律型
無人航走体１と交信するためと、相対位置を検出するた
めの機器である。
【００１７】自律型無人航走体１は、母船６によって探
査しようとする所定の海域まで運搬された後、トランス
ポンダ４からの信号により所定の水深、例えば、海底５
から数十メートル〜数百メートルの高度を保ってストリ
ーマーケーブル３を曳航しながら航走し、航走中に、振
動源２から海底５に向けて振動波Ｐ1 を発する。
査しようとする所定の海域まで運搬された後、トランス
ポンダ４からの信号により所定の水深、例えば、海底５
から数十メートル〜数百メートルの高度を保ってストリ
ーマーケーブル３を曳航しながら航走し、航走中に、振
動源２から海底５に向けて振動波Ｐ1 を発する。
【００１８】この振動波Ｐ1 は、例えば、約４００Ｈｚ
の比較的高い周波数の音波であり、海底５に向けて連続
的に発射される。この振動波Ｐ1 の反射波は、自律型無
人航走体１によって曳航されているストリーマーケーブ
ル３によって受信され、公知の記録装置に記録される。
の比較的高い周波数の音波であり、海底５に向けて連続
的に発射される。この振動波Ｐ1 の反射波は、自律型無
人航走体１によって曳航されているストリーマーケーブ
ル３によって受信され、公知の記録装置に記録される。
【００１９】自律型無人航走体１及びストリーマーケー
ブル３は、海底地層探査終了後、母船６に回収され、記
録したデータを解析して地層構造などの解明が行われ
る。
ブル３は、海底地層探査終了後、母船６に回収され、記
録したデータを解析して地層構造などの解明が行われ
る。
【００２０】上記のように、この発明は、振動波Ｐ1 と
して比較的高い周波数の音波を使用しているが、自律型
無人航走体１によって海底５の近傍から発射され、その
反射波を海底５の近傍に位置しているストリーマーケー
ブル３によって受信するために、高感度で反射波の受信
が可能となる。
して比較的高い周波数の音波を使用しているが、自律型
無人航走体１によって海底５の近傍から発射され、その
反射波を海底５の近傍に位置しているストリーマーケー
ブル３によって受信するために、高感度で反射波の受信
が可能となる。
【００２１】従って、反射波の分解能の精度が高くな
り、海底地層の精査が可能となる。また、ストリーマー
ケーブル３を海底５の近傍で曳航するため、その長さＬ
1 を従来より短くても支障が少なくなる。例えば、数十
メートルに短縮しても反射波の受信が可能である。その
結果、ストリーマーケーブル３を曳航する自律型無人曳
航体１の大型化を抑制することも可能となる。 （ロ）第２の実施形態 図２は、本発明に係る海底地層探査システムの第２の実
施形態を示す概略図であり、第１の実施形態に記載した
機器と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明について
は省略した。
り、海底地層の精査が可能となる。また、ストリーマー
ケーブル３を海底５の近傍で曳航するため、その長さＬ
1 を従来より短くても支障が少なくなる。例えば、数十
メートルに短縮しても反射波の受信が可能である。その
結果、ストリーマーケーブル３を曳航する自律型無人曳
航体１の大型化を抑制することも可能となる。 （ロ）第２の実施形態 図２は、本発明に係る海底地層探査システムの第２の実
施形態を示す概略図であり、第１の実施形態に記載した
機器と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明について
は省略した。
【００２２】図２において、７は、洋上に浮かべたブイ
などの浮体であり、その内部には、受信器（図示せず）
が搭載されている。８は、ハイドロホンを一定のピッチ
で設けた海底ケーブル（ＯＢＣ）であり、海底ケーブル
８は、所定の探査域の海底５に敷設される。この海底ケ
ーブル８は、伝送ケーブル９を介して浮体７の受信器に
接続されている。
などの浮体であり、その内部には、受信器（図示せず）
が搭載されている。８は、ハイドロホンを一定のピッチ
で設けた海底ケーブル（ＯＢＣ）であり、海底ケーブル
８は、所定の探査域の海底５に敷設される。この海底ケ
ーブル８は、伝送ケーブル９を介して浮体７の受信器に
接続されている。
【００２３】この海底地層探査システムでは、自律型無
人航走体１の振動源２から発した振動波Ｐ1 の反射波が
海底ケーブル８によって受信され、その受信信号Ｖ
2 は、伝送ケーブル９を経て浮体７に搭載した受信器
（図示せず）に伝送される。浮体７で受信された信号Ｖ
2 は、浮体７から母船６又は通信衛星（図示せず）を利
用して陸上基地に伝送され、解析される。 （ハ）第３の実施形態 図３は、本発明に係る海底地層探査システムの第３の実
施形態を示す概略図であり、第１，第２の実施形態に記
載した機器と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明に
ついては省略した。
人航走体１の振動源２から発した振動波Ｐ1 の反射波が
海底ケーブル８によって受信され、その受信信号Ｖ
2 は、伝送ケーブル９を経て浮体７に搭載した受信器
（図示せず）に伝送される。浮体７で受信された信号Ｖ
2 は、浮体７から母船６又は通信衛星（図示せず）を利
用して陸上基地に伝送され、解析される。 （ハ）第３の実施形態 図３は、本発明に係る海底地層探査システムの第３の実
施形態を示す概略図であり、第１，第２の実施形態に記
載した機器と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明に
ついては省略した。
【００２４】この発明は、自律型無人航走体１に曳航さ
れるストリーマーケーブル３による海底５の地層の概査
と、海底ケーブル８による海底５の地層の精査とを組み
合わせて行うことができる特徴を有している。
れるストリーマーケーブル３による海底５の地層の概査
と、海底ケーブル８による海底５の地層の精査とを組み
合わせて行うことができる特徴を有している。
【００２５】すなわち、自律型無人航走体１によって曳
航しているストリーマーケーブル３によって海底５の地
層を広範囲にわたって探査し、その反射波によって早期
に海底５の地層の概査を行い、その結果に基づいて所定
のポイントに移って海底ケーブル８からの信号Ｖ2 を伝
送ケーブル９を経て浮体７に搭載している受信器に伝送
して海底５の地層の精査を行うのである。
航しているストリーマーケーブル３によって海底５の地
層を広範囲にわたって探査し、その反射波によって早期
に海底５の地層の概査を行い、その結果に基づいて所定
のポイントに移って海底ケーブル８からの信号Ｖ2 を伝
送ケーブル９を経て浮体７に搭載している受信器に伝送
して海底５の地層の精査を行うのである。
【００２６】この第３の実施態様においても第１の実施
態様と同様にストリーマーケーブル３を海底５の近傍で
曳航するため、その長さＬ1 を従来より短くても支障が
少なくなる。例えば、数十メートルに短縮しても反射波
の受信が可能である。その結果、ストリーマーケーブル
３を曳航する自律型無人曳航体１の大型化を抑制するこ
とも可能となる。
態様と同様にストリーマーケーブル３を海底５の近傍で
曳航するため、その長さＬ1 を従来より短くても支障が
少なくなる。例えば、数十メートルに短縮しても反射波
の受信が可能である。その結果、ストリーマーケーブル
３を曳航する自律型無人曳航体１の大型化を抑制するこ
とも可能となる。
【００２７】
【実施例】（実施例）本発明の海底地層探査システム
（図１参照）と、従来の物理探査船による海底地層探査
方式（図４参照）とを比較した。その結果、本発明の海
底地層探査システムの方が、従来の海底地層探査方式よ
りも分解能が約５倍向上していることが分かる。
（図１参照）と、従来の物理探査船による海底地層探査
方式（図４参照）とを比較した。その結果、本発明の海
底地層探査システムの方が、従来の海底地層探査方式よ
りも分解能が約５倍向上していることが分かる。
【００２８】即ち、分解能γX は、次式（１）で表され
るから設定条件を下記のように設定すると、本発明と従
来例の分解能は、（２）及び（３）のようになる。
るから設定条件を下記のように設定すると、本発明と従
来例の分解能は、（２）及び（３）のようになる。
【００２９】
γX ＝√（Ｚ0 ・λ／２） ・・・・・・ （１）
ここで、
γX ：フルネルゾーン半径（分解能）
Ｚ0 ：反射面までの距離
λ／２：波長（速度／周波数）
・設定条件
・水深：２０００ｍ
・海底下の反射面の深さ：３００ｍ
・音速：１５００ｍ（一様と仮定）
・エアガン１０が発する周波数：１００Ｈｚ
・ＡＵＶ（高度１００ｍ）の振動源２が発する周波数：
４００Ｈｚ 従って、 （イ）本発明 γX ＝√（Ｚ0 ・λ／２） ＝√（400 ×(1500/400)/2) ＝27ｍ ・・・・（２） （ロ）従来例 γX ＝√（Ｚ0 ・λ／２） ＝√（2300×(1500/100)/2) ＝131 ｍ ・・・・（３） よって、 ２７／１３１＝１／４．８５ となり、本発明の海底地層探査システムの方が、従来の
海底地層探査方式よりも分解能が約５倍向上している。
４００Ｈｚ 従って、 （イ）本発明 γX ＝√（Ｚ0 ・λ／２） ＝√（400 ×(1500/400)/2) ＝27ｍ ・・・・（２） （ロ）従来例 γX ＝√（Ｚ0 ・λ／２） ＝√（2300×(1500/100)/2) ＝131 ｍ ・・・・（３） よって、 ２７／１３１＝１／４．８５ となり、本発明の海底地層探査システムの方が、従来の
海底地層探査方式よりも分解能が約５倍向上している。
【００３０】
【発明の効果】上記のように、本発明の海底地層探査シ
ステムによれば、海底の近傍を航走する自律型無人航走
体から海底に向けて振動波を発するため、比較的高い周
波数でも所定の地層まで到達させることができる。しか
も、その反射波を海底の近傍において曳航されるストリ
ーマーケーブル、あるいは海底に敷設した海底ケーブル
により受信するため、反射波（海底地層探査信号）の分
解能が向上し、以て、探査精度を大幅に改善することが
可能になった。
ステムによれば、海底の近傍を航走する自律型無人航走
体から海底に向けて振動波を発するため、比較的高い周
波数でも所定の地層まで到達させることができる。しか
も、その反射波を海底の近傍において曳航されるストリ
ーマーケーブル、あるいは海底に敷設した海底ケーブル
により受信するため、反射波（海底地層探査信号）の分
解能が向上し、以て、探査精度を大幅に改善することが
可能になった。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す概略図である。
【図４】従来の海底地層探査方式を示す概略図である。
１ 自律型無人航走体
２ 振動源
３ ストリーマケーブル
５ 海底
Claims (3)
- 【請求項１】 自律型無人航走体を、海底の近傍で航走
させながら前記自律型無人航走体に設けた圧電素子や超
磁歪合金等の振動源から前記海底に向けて振動波を発
し、該振動波の反射波を前記自律型無人航走体によって
曳航しているストリーマケーブルにより受信する海底地
層探査システム。 - 【請求項２】 ハイドロホンを内装した海底ケーブルを
所定の海底に敷設すると共に、伝送ケーブルを介して浮
体の受信器に接続し、更に、前記海底の近傍で自律型無
人航走体を航走させながら該自律型無人航走体に設けた
圧電素子や超磁歪合金等の振動源から前記海底に向けて
振動波を発し、該振動波の反射波を前記海底ケーブルで
受信し、該受信信号を前記伝送ケーブルを経て前記浮体
の受信器に伝送し、前記浮体から母船又は陸上基地に伝
送することを特徴とする海底地層探査システム。 - 【請求項３】 自律型無人航走体に設けた振動源から海
底に向けて振動波を発射し、該振動波の反射波を前記自
律型無人航走体によって曳航しているストリーマーケー
ブルにより受信して早期に海底の地層の概査を行い、そ
の結果に基づいて所定のポイントに移り、海底に敷設し
た海底ケーブルからの信号を伝送ケーブルを経て浮体に
搭載している受信器に伝送すると共に、前記浮体から母
船又は陸上基地に伝送することを特徴とする海底地層探
査システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208062A JP2003019999A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 海底地層探査システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208062A JP2003019999A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 海底地層探査システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003019999A true JP2003019999A (ja) | 2003-01-21 |
Family
ID=19043950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001208062A Pending JP2003019999A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 海底地層探査システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003019999A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003084069A (ja) * | 2001-09-14 | 2003-03-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスハイドレート探査システム及び探査方法 |
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| KR100944096B1 (ko) | 2008-01-23 | 2010-02-24 | 한국지질자원연구원 | 스트리머 전기비저항 탐사 시스템 및 이를 이용한 하저지반구조 해석 방법 |
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