JP3027003B2 - 地震ケーブル装置 - Google Patents

地震ケーブル装置

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JP3027003B2
JP3027003B2 JP2514466A JP51446690A JP3027003B2 JP 3027003 B2 JP3027003 B2 JP 3027003B2 JP 2514466 A JP2514466 A JP 2514466A JP 51446690 A JP51446690 A JP 51446690A JP 3027003 B2 JP3027003 B2 JP 3027003B2
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、請求の範囲の独立形式の項の前段部分に記
載されているタイプの海洋探査を実施するための装置お
よび方法に関する。本発明は、基本的には、沖合の下層
からの圧力波とせん断波(shear wave)が圧力および/
またはせん断波エネルギの解放に応答して測定される沖
合下層の地震探査に関する。
背景技術 海洋の地震探査は、通常、所定の深度で引っ張られて
いる幾つかのハイドロホンが配設された地震ケーブルに
より行なわれる。圧力波は、幾つかの態様でケーブルに
近接して解放される。これは通常、エアガンを使用して
行なわれる。圧力波エネルギは、下層を介して下方へ移
動するが、圧力波の一部は下層の音響インピーダンス特
性がある領域で反射される。ハイドロホンは、水中の反
射圧力波を記録し、この情報を、ケーブルを曳航する地
震探査船(seismic ship)で受信されて処理される電気
信号に変換する。この方法によると、反射されおよび/
または変換されたせん断波乃至圧力波のエネルギだけが
記録される。しかしながら、地層の下方では、圧力波と
せん断波の双方が反射することが知られている。せん断
波は水中では移動せず、従って、ハイドロホンのケーブ
ルでは検出することができない。更にまた、測定された
信号の方向を検出することは現在のハイドロホン技術で
は不可能であり、従って、三次元データの収集を行なう
のが困難である。
発明の開示 本発明の目的は、下層を移動する三次元圧力波および
せん断波を記録する新規かつ改良された装置および方法
を提供することにある。
本発明の新規性を備えた独特の構成は、請求の範囲の
2つの独立形式の項の特徴部分に開示されている。別の
有利な構成は、請求の範囲の従属形式の項に開示されて
いる。
図面の簡単な説明 以下、本発明を添付図面に関してより詳細に説明する
が、図面において、 第1図は、本発明に係るジオポールを示す概略図であ
る。
第2a図は、海底にケーブルを敷設した潜水艦を示す概
略平面図である。
第2b図は、地震探査の操作を示す概略図である。
第2c図は、本発明に係るポールのマガジンを示す斜視
図である。
発明を実施するための形態 第1図に示す装置は、ポール形状をなし、円筒部1
と、下部円錐形端部即ち尖頭端部2と、上部3とを備え
ている。上部3は、ポールを海底に挿着しまたは海底か
ら引き上げるための機器に適合して形成されている。図
示の実施例においては、上部は縮径部4とフランジ部5
を有するように構成されている。このような構成にする
と、ポールを海底に押し込む際の打当て手段としてフラ
ンジ5を利用することができるので有利である。縮径部
4は、例えば、潜水艦の係合手段がフランジの下側と接
触してポールを海底から引張り上げようとする場合に有
用である。
ポールの尖頭端部2は、振動吸収スペーサ6によりポ
ールの他の部分から絶縁されている。好ましい実施例に
おいては、スペーサ6は、エラストマから形成されてい
る。
実際の尖頭端部が第1図に示されており、ポールが海
底に一層容易に突き刺さることができるように、実質上
円錐形をなしている。別の形態の構成とすることもで
き、例えば、尖頭端部を2つに分割し、下方の円錐部を
肩部で終端させるとともに、別の円錐部に続けることが
できる。他の形態に構成される尖頭端部も、本発明の範
囲に含まれるものである。
ポールの円筒部1は、ポールの本体部を構成し、装置
全体の実質的な部分を形成する。実際のポールは、金
属、例えば、アルミニウム合金から形成すべきである。
ポールの尖頭端部は、好ましい実施例においては、
x、yおよびzの三次元方向に配設された3つのジオホ
ン7乃至9を備えている。ジオホン7乃至9は、基本的
には公知のタイプのものであり、商業的に入手すること
ができるので、これ以上の説明は省略する。ジオホン7
乃至9は、ジオポール(geo-pole)の尖頭端部2と所定
の良好な接触を行なうことが重要であり、これは、ジオ
ホンを、ポリマ材料を用いて尖頭端部に内にモールド成
形することにより行なうことができる。
尖頭端部2にはまた、電子角度ゲージ10aが配置さ
れ、この角度ゲージは、重力に基づき、垂直軸線を有す
るポールの角度を形成するように作用する。尖頭端部に
は更に、平面内でのポールの回転を読み取ることができ
るコンパス10bを備えている。これらの機器を使用する
ことにより、測定されるべき信号の向きを決定するのに
必要なポールの正確な位置を測定することができる。
ポールの円筒部1は、その他の機器構成素子を含む。
種々の構成素子の配置は、幾つかのファクタにより決め
られる。重要なファクタとして、ポールの重心を尖頭端
部2にできるだけ接近させることがある。互いに直接接
触する構成素子はまた、互いに接近して配置されるのも
望ましい。
図示の実施例においては、他の系に電力を提供するこ
とができるバッテリ11が円筒部の最下部に配置されてい
る。再充電性のリチウム電池を使用するのが好ましい。
電池は、適宜、海上で再充電される。再充電が水中で行
なわれるべきである場合には、導電カップリングの使用
は避けるべきであり、充電は、円筒壁内に配置されまた
は係合フランジ5に嵌挿されるコイルでの誘導により行
なうべきである。
電池の上方にある次のユニットには、ジオホン7乃至
9と、電子角度ゲージ10a/コンパス10bと、詳細に後述
するハイドロホンからの信号を少なくとも処理する別の
ユニットであるプロセッサ12が配置されている。
プロセッサ12の上方に配置されている次のユニット内
には、メモリユニット13が配置されている。地震データ
が、角度および方向についての背景情報とともに、一部
がプロセッサ12に、一部がメモリユニット13に記憶され
る。
ポールは更に、種々のユニットに電力を供給する電源
ユニット14を備えている。
ポールはまた、幾つかの機能を行なうことができる音
響通信系15を備えている。幾つかのポールが海底に所定
のパターンで一緒に配置される場合には、全てのポール
のデータの収集を同時に開始/停止することができるよ
うにする必要がある。これは、ジオポールのレシーバに
より検出される音響信号を介して行なうことができる。
更にまた、ポールは、再度集められたときに音響信号を
伝送することができるようにするのが望ましい。音響通
信系15は、少量のデータを取り扱うことができるととも
に、一層長い距離に亘って通信を行なうことができる。
更にまた、ポールは、地震データの収集の結果を迅速
に読み取ることができる光学または磁気リーダ16を備え
ている。第1図に示す実施例においては、読取りは、ポ
ールが再度集められた後に行なうことができる。
ポール内の最上部ユニットは、圧力波の変換器である
ハイドロホン17である。堆積物から反射した圧力波(P
波)およびせん断波(S波)は、ジオポールの下部尖頭
端部2に配置された三次元ジオホンにより検出され、一
方、ハイドロホン17は水層の圧力波を検出するだけであ
る。ハイドロホンおよび3つのジオホン7乃至9からの
測定結果を相関させ、かつ、ハイドロホン17とジオホン
7乃至9との間の距離を考慮すれば、上方へ移動する反
射P波とS波を、海面で反射するP波から分離すること
ができる。
ポールの一般的な寸法は、長さを約1m、直径を約10cm
とすることができるが、本発明は、このような寸法に限
定されるものではない。ポールは、使用中は、尖頭端部
2が海底と良好な接触を行なうことができるように海底
に十分に押し込まれる。上記したジオポールの寸法の場
合には、ポールは、海底中に約20乃至40cm押し込まれ
る。押込みの深さは、海底の状態によって大きく変わ
る。海底が軟質である場合には、一層深く押し込むこと
が必要であり、逆もまた同様である。
次に、沖合の下層の地震探査において幾つかのジオポ
ールを利用する好ましい方法について、第2a乃至2c図に
関して説明する。
この好ましい実施例においては、ポールは、第2a図に
示すように、探査に先立ち、所定のパターンで海底20に
挿着される。第2a図にはかかるパターンの例が示されて
おり、ポール21は二次平方パターンで隅部に配置されて
いる。規則的な正方形パターンも可能であり、探査の目
的によって採用される。
海底にジオポールを二次元に配列する場合には、下層
の正しい三次元描写を可能にするのに重要な三次元デー
タ収集を行なうことができる。
ポール21をグループに分けて配置することによりポー
ル21相互間の距離がグループごとに変わるようにするの
が有利な場合がある。これは、下層の局部を特に探査す
るのが望ましい場合に特に有利である。
ポールは著しく正確に配置するのが少なからず望まし
いので、ジオポールの設置は時間を必要とするととも
に、幾分面倒な作業である。第2aおよび2b図には、設置
は潜水艦22を用いて行なえることが示されている。ポー
ルは潜水艦22のマガジン23に保存することができる。マ
ガジンは、第2c図において拡大して示されており、潜水
艦22がラインに沿って移動すると、ポールは1つずつ海
底に押し付けられる。
ポール21が所望のパターンで配置されると、第2aおよ
び2b図に示すような潜水艦22または水上艦艇の形態をな
す地震探査船により、地震探査を開始することができ
る。
地震探査船には、ポール21に近接して地層の下方へ向
けて波およびねじれエネルギを発生させる発生源が設け
られている。エネルギ発生源は、それ自身が公知の数多
くの発生器から構成することができる。海面地震学にお
いて最も一般的な波エネルギ発生源である空気砲(air
cannon)は、水深に伴って大きくなる「二次源」(“se
condary sources")(泡効果)を発生する場合でも、こ
の目的に使用するのに適している。爆発源が、著しく良
好な結果をもたらす別の十分に試用されたエネルギ源で
ある。爆薬は、海底に置くか、地層を掘削して数メート
ルのところに埋めることができる。
潜水艦22を使用する場合には、海洋海底バイブレータ
24が特に有利である。海底に押圧されあるいは吸引さ
れ、作動の際に陸地震バイブレータ(land seismic vib
rator)として機能する従来のバイブレータを修正して
使用することができる。
バイブレータを海底に置く場合には、エネルギの大部
分を海底へ下方へ向けて通すことができ、しかも伝送源
標示(transmitted source signatures)の制御と融通
性を発揮することができるという利点が得られる。
次に、本発明に係る地震探査を詳細に説明する。
圧力波または圧力波とせん断波との組合わせが源から
発生され、海底20から下層の中へ下方へ伝搬する。地層
の層間に音響インピーダンスの分離が生じている領域、
例えば、ポイント25と26においては、エネルギの一部が
圧力波とせん断波の組合わさったものとして上方へ反射
される。これらは、第2図において、ポイント25および
26からの波25aおよび26aとして示されており、これらの
波はポールのジオホンおよびハイドロホンで検出され
る。せん断波は水中を移動せず、海底20で圧力波に変換
し、圧力波は第2図において25b、26bとして図示される
ように、更に上方へ移動して海面27に到達し、ここで波
の一部は反射して、波25c、26cとして海底に向けて戻さ
れる。ポールのハイドホンは、ジオホンとともに、海面
で反射して下方へ戻る波を、海底で反射して上方へ移動
する波とともに検出することができる。ジオホンとハイ
ドロホンは、既知の配向および両者間の深さ距離を有し
ているので、上方へ移動する波と下方へ移動する波とを
分けることができる。
このような分離は、海面で反射した幾つもの波が時間
内に種々のポイントに到達するので必要であり、従来の
収集技術によるよりも多くの測定を行なうことができ
る。
地震探査船は、ある地点で波エネルギを発生してか
ら、位置を変え、新しい波エネルギを発生する。波エネ
ルギが発生されるたびに、地震探査船の位置の変更が所
定のパターンで行なわれる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−4585(JP,A) 米国特許4134097(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 1/38 G01V 1/16

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】沖合での地震探査において信号を収集して
    記録するため海底で使用する機器を備えるとともに、ジ
    オホンとハイドロホンを備え、 略円筒形をなしかつ尖頭端部(2)に接続された中間に
    位置する本体部(1)を備えるとともに、 中間本体部の他端は装置の設置/引張その他の取扱いの
    ために配設された頂部に連結された装置において、 尖頭端部はx、yおよびz方向に配設された3つのジオ
    ホンと電子角度ゲージとコンパスとを備え、 バッテリ(11)と、ジオホン(7−9)からの信号を少
    なくとも処理するプロセッサ(12)と、情報の全部また
    は一部を記憶するメモリユニット(13)と、これら種々
    のユニットに電力を供給する電源ユニット(14)と、信
    号を送受信する音響通信系(15)と、集められた測定デ
    ータを読み取ることができる光学リーダ(16)と、圧力
    波を記録するハイドロホン(17)等の装置のその他の機
    器は中間本体部(1)に配置されていることを特徴とす
    る装置。
  2. 【請求項2】エラストマから形成されている振動吸収ス
    ペーサ(6)は中間本体部と尖頭端部の間に配置されて
    いることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置。
  3. 【請求項3】通信系による信号の受信により信号の記録
    の開始/停止を可能にするとともに、信号の伝送により
    ポールを簡単に集めることができることを特徴とする請
    求の範囲第1項に記載の装置。
  4. 【請求項4】圧力波とせん断波を記録する機器を備える
    ポールが海底に挿着され、 地震探査船により1つ以上の圧力波および/またはせん
    断波がポールに近接した少なくとも1つの場所から地層
    の中へ下方へ発生されて行なわれる沖合地震探査方法に
    おいて、 ポール(21)は設置自在に潜水艦により所定のパターン
    で海底に挿着され、ジオホンと電子角度ゲージとコンパ
    スとを備えた各ポールの尖頭端部は海底に押し込められ
    て地層と良好に接触するようにされ、 ハイドロホンを有する各ポールの上端は海中の圧力波を
    探知するため海底に配置され、 圧力波とせん断波が尖頭端部のジオホンにより記録さ
    れ、 圧力波がハイドロホンにより記録され、 集められたデータの処理がポールのプロセッサにおいて
    行なわれることを特徴とする沖合地震探査方法。
  5. 【請求項5】ポール(21)は二次または矩形パターンで
    隅部に配置されることを特徴とする請求の範囲第4項に
    記載の方法。
  6. 【請求項6】ポール(21)はポール(21)相互間の距離
    が各グループごとに異なるようにグループに分けられて
    配置されていることを特徴とする請求の範囲第4項に記
    載の方法。
  7. 【請求項7】地震探査船は潜水艦(22)であり、潜水艦
    の下側に配置された1つ以上のバイブレータ(24)が地
    震源として使用されることを特徴とする請求の範囲第4
    項に記載の方法。
  8. 【請求項8】地震探査船は所定のパターンで設置された
    ポールの周囲の異なる位置から波エネルギを発生するこ
    とを特徴とする請求の範囲第4項に記載の方法。
JP2514466A 1989-10-26 1990-10-22 地震ケーブル装置 Expired - Lifetime JP3027003B2 (ja)

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NO894262A NO168557C (no) 1989-10-26 1989-10-26 Seismisk anordning.
NO894262 1989-10-26

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JPH05501302A JPH05501302A (ja) 1993-03-11
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EP (1) EP0570364B1 (ja)
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BR (1) BR9007781A (ja)
CA (1) CA2072098C (ja)
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