JP5894316B1 - ３次元弾性波探査装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】石油探査などのための３次元弾性波探査に係り、さらに詳しくは、小型船舶でも正確な３次元弾性波探査を行うことができるようにする３次元弾性波探査装置および方法を提供する。【解決手段】本発明の小型船舶用３次元弾性波探査装置は、小型船舶の後尾に曳航される音源と、前記小型船舶の船尾に連結され、前記音源の下流側で小型船舶の進行方向に延長する線上に２列に配置される一対の支持棒と、前記小型船舶の進行方向に配置されるように前記一対の支持棒の間に結合する多数のストリーマーとを含んでなる。よって、本発明は、 短い長さの３線ストリーマーの間隔を一定に維持することができるようにすることにより、小型船舶を用いて３次元の海底地下構造情報を正確かつ容易に獲得することができるようにするという効果を提供する。【選択図】 図２

Description

本発明は、石油探査などのための３次元弾性波探査に係り、さらに詳しくは、小型船舶でも正確な３次元弾性波探査を行うことができるようにする３次元弾性波探査装置および方法に関する。

一般に、海底などの地下構造の探査は、音源と受振器が内蔵されたストリーマーを探査船の後端部に位置させた後で航海し、海底へ弾性波を送信した後、反射される弾性波を受信して分析することにより海底の地下構造を探査する弾性波探査によって行われる。

上述した弾性波探査のためには、特許文献１のＯＢＣ型(Ocean Bottom Cable type)ストリーマーや、特許文献２の翼、保護ケース、遺失防止手段および水深維持手段などを備えたストリーマー、特許文献３の多重波弾性波探査装置などの装備が使用され、特許文献４の受信弾性波取得資料をＯＤＣＥファイルに変換する技術などが適用される。

上述した装置を用いた弾性波探査は、ストリーマーを１列使用するか２列以上使用するかによって、２次元探査と３次元探査に区分することができる。上述した２次元探査は、地下構造を垂直に切った断面に関する情報が得られるようにするが、これに対し、３次元探査は、地下構造を立体的に映像化した立体キューブが得られるようにする。実際の地下構造が３次元であるということを勘案すれば、３次元探査が２次元探査に比べて実際の構造を実現することができるという利点がある。ところが、ストリーマーを通常２列以上装着して運航しながら探査を行わなければならないので、石油探査船などの大型船舶に局限されて３次元探査が行われてきた。

大型船舶の例として、石油探査船を用いた３次元弾性波探査は、通常２列以上の数ｋｍ以上のストリーマーを進水して探査船を運航するので、ストリーマーが潮流などに出会ってもストリーマーの張力によりストリーマーの一直線状態およびストリーマー間の相互位置を幾つかのＧＰＳを用いて把握することができる。

ところが、小型船舶を用いた３次元弾性波探査は、約１００ｍ程度の比較的長いストリーマーを利用する場合にはその限りではないが、１０ｍ内外の短いストリーマーで３次元探査資料を取得しようとする場合には、張力が発生しないため、潮流があれば相互位置を一定に維持することが難しい。

図１は従来技術の小型船舶を用いた３次元弾性波探査装置の具現例を示す。小型船舶のための３次元弾性波探査装置は、図１（ａ）に示すように、２ｍの間隔で８ｍのストリーマーを複数個引き揚げ、３次元弾性波探査資料を取得するように構成された。

図１（ｂ）は、上述したように構成された小型船舶のための３次元弾性波探査装置を用いた探査過程を示す。図１（ｂ）の上側は河川で探査を行う写真であり、図１（ｂ）の下側は海岸で探査を行う写真である。図１（ｂ）の２つの写真から分かるように、潮流が発生する海岸地域では、ストリーマー間の間隔が矢印で表されたように一定でないため、精密な３次元弾性波立体映像の取得に失敗した。

また、大型船舶を用いた探査は、一般に時速５ノート位のスピードであり、小型船舶の場合には３〜４ノート位のスピードで行われるが、探査方向によっては対水速度(water speed)が２ノートにも及ばないことも発生するので、ストリーマーの均一な間隔維持が一層難しくなる。

したがって、これらの問題が解決されれば、小型船舶を用いた３次元弾性波探査が可能となる。

韓国公開特許１０−２０１２−００７６９５２号公報 韓国公開特許１０−２０１３−０１３４８２２号公報 韓国登録特許１０−１０１６０１４号公報 韓国登録特許１０−１２３００４０号公報

そこで、本発明は、上述した従来の技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、小型船舶を用いた３次元弾性波探査を行うことができるように、短い長さでもストリーマーの間隔および水深を一定に維持することにより、小型船舶を用いた３次元弾性波探査を行うことができるようにする、３次元弾性波探査装置および方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、短い長さのストリーマーが潮流などによって受振器および音源との相互位置が固定されないという問題を解決することにより、小型船舶を用いて正確な３次元弾性波探査を行うことができるようにする、小型船舶用３次元弾性波探査装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の小型船舶用３次元弾性波探査装置は、小型船舶の後尾に曳航される音源と、前記小型船舶の船尾に連結され、前記音源の下流側で小型船舶の進行方向に延長する線上に２列に配置される一対の支持棒と、前記小型船舶の進行方向に配置されるように前記一対の支持棒の間に結合する多数のストリーマーとを含んでなることを特徴とする。

前記ストリーマーは３次元弾性波映像の獲得のために３つ以上から構成されることを特徴とする。

前記支持棒は、前記ストリーマーの端部が挿嵌される多数のストリーマー結合孔が一定の間隔で設けられてもよい。

前記支持棒は、前記ストリーマー結合孔を中心部に有する連結棒が前記支持棒の水平長さの可変のために多段に連結されるように構成されてもよい。

前記支持棒の両側の端部には、前記ストリーマーの位置情報獲得を類推することができるように、前記支持棒の位置情報を伝送するＧＰＳ装置が搭載されることを特徴とする。

前記小型船舶用３次元弾性波探査装置は、前記２列に配置する一対の支持棒のうち、後段に位置する後段支持棒のストリーマー結合孔に連結される抵抗体結合棒と、前記抵抗体結合棒の末端で一定の面積を持つように設けられ、水による抵抗力によって前記後段支持棒に小型船舶の移動方向の反対方向の抵抗力を付加することにより、前記ストリーマーに張力を加えて前記ストリーマーが一定の間隔を維持するようにする抵抗板材とから構成される抵抗体をさらに含んでもよい。

上記目的を達成するための本発明の３次元弾性波探査方法は、小型船舶の後尾に曳航される音源と、ストリーマー列の両端部それぞれが支持される一対の支持棒とを含む３次元弾性波探査装置を用いた３次元弾性波探査方法において、ストリーマー列の両端を一対の支持棒のそれぞれに固定するストリーマー固定過程と、前記ストリーマー固定過程で固定されたストリーマーを曳航し、弾性波を放射した後、反射された弾性波を受信して３次元弾性波探査を行う３次元弾性波探査過程とを含んでなることを特徴とする。

また、前記３次元弾性波探査方法は、前記一対の支持棒のうち、小型船舶の進行方向の下流側に位置する後段支持棒に抵抗体を連結して抵抗力を提供することにより、前記ストリーマー列に張力を印加する張力印加過程をさらに含むことを特徴とする。

上述した構成の本発明は、短い長さの３線ストリーマーの間隔を一定に維持することができるようにすることにより、小型船舶を用いて３次元の海底地下構造情報を正確かつ容易に獲得することができるようにするという効果を提供する。

また、本発明は、小型船舶を用いた３次元弾性波探査を可能とし、従来の大型船舶によってアクセスおよび取得が難しかった地域における３次元弾性波探査を容易に行うことができるようにするという効果を提供する。

また、本発明は、従来の３次元弾性波探査方式に比べて現場調査の際に容易に３次元弾性波探査資料を取得することができ、エンジニアリングの目的で低廉な経費でも資料を正確に取得することができ、海底の地下立体情報を簡単に獲得することができるため、到来する海洋時代における海底の立体情報を容易に獲得して取り扱うことができるようにするという効果を提供する。

従来技術の小型船舶用弾性波探査装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る小型船舶用３次元弾性波探査装置の構成を示す図である。 水平長さが可変できるように多段の第１連結棒から形成される支持棒の構成を示す図である。 連結棒の他の実施形態としての第２連結棒の斜視図である。 抵抗体の構成を示す図である。 抵抗体が後段支持棒に結合した状態を示す図である。 本発明の３次元弾性波探査方法の処理過程を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。

本発明を説明するにあたり、関連した公知の機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にするおそれがあると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。

本発明の概念による実施形態は、多様な変更を加えることができ、種々の形態を有することができるので、特定の実施形態を図面に例示し、本明細書または出願に詳細に説明しようとする。しかし、これは本発明の概念による実施形態を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むと理解されるべきである。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる或いは「接続されて」いると言及された場合には、この他の構成要素に直接連結または接続されていることも含むが、それらの間に別の構成要素が介在することも含むと理解されるべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いる或いは「直接接続されて」いると言及された場合には、それらの間に別の構成要素が介在しないと理解されるべきである。構成要素間の関係を説明する他の表現、すなわち、「〜間に」と「すぐに〜間に」、または「〜に隣り合う」と「〜に直接隣り合う」なども同様に解釈されるべきである。

本明細書で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文脈上明白に異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、説示された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするもので、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組み合わせの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。

図２は本発明の実施形態に係る３次元弾性波探査装置１０（以下、「弾性波探査装置１０」という。）の構成を示す図である。

図２に示すように、前記弾性波探査装置１０は、小型船舶１の後尾に曳航される音源１１０と、前記小型船舶１の船尾に連結され、前記音源１１０の下流側で小型船舶の進行方向に延長する線上に２列に配置される前段支持棒２１０と後段支持棒２２０から構成される一対の支持棒２００と、前記小型船舶１の進行方向に配置されるように前記一対の支持棒２００の間に結合する多数のストリーマー３００とを含んでなる。そして、前記支持棒２００には、両側にＧＰＳ装置４００が取り付けられる。

前記ＧＰＳ装置は、図２に示すように、支持棒２００の両側端部に２つ取り付けられるか、或いは一定の間隔で多数取り付けられる。上述したように、取り付けられたＧＰＳ装置３００は前記３次元弾性波探査装置１０の基準位置情報を把握することができるようにする。

上述した構成において、前記音源１１０は、エアガンなどからなり、圧縮空気が供給される場合に弾性波を発生させるように構成される。

前記ストリーマー３００は、内部に３次元弾性波信号を受信する受振器３１０が一定の間隔で配置され、海底の地下構造から反射される弾性波を受信するように構成される。前記ストリーマー３００は３〜１００ｍの長さを持つように形成できる。

前記支持棒２００は、ストリーマー３００が一定の間隔を維持するように支持する機能を果たすもので、連結の便利性および水平探査領域の拡張容易性のために多数の連結棒２１１（図３参照）が水平方向に連結されることにより、水平長さが可変するように構成される。

上述した構成の連結棒２１１、２１１ａを図３および図４に基づいてさらに詳しく説明する。

図３は水平長さが可変できるように両端部が螺合される多段の第１連結棒２１１から形成される支持棒２１０、２２０の構成を示す図、図４は連結棒の他の実施形態としての第２連結棒２１１ａの斜視図である。

図３を参照すると、前記第１連結棒２１１は、中心部にストリーマー結合孔２１３が設けられる。前記第１連結棒２１１は、一側端部に雌ねじ部２１５が設けられ、他側端部には前記雌ねじ部２１５に螺合される雄ねじ部２１７が設けられる。

上述した構成を有する前記第１連結棒２１１は、隣接する第１連結棒２１１の雌ねじ部２１５に雄ねじ部２１７が螺合されることにより、容易に水平方向の長さが拡張でき、これによりストリーマーの個数も増加できる。よって、一回測定時の弾性波探査面積を増加させることができ、ストリーマーの増加に伴って探査の精度も向上させることができる。

上述した構成の連結棒は、様々な方式で互いに連結されるように構成できる。図４は上述した連結棒の他の連結方式を取る第２連結棒２１１ａを示す。前記第２連結棒２１１ａは、一側端部に連結溝２１５ａが凹設され、他側端部には連結溝２１５ａに嵌合される連結突起２１７ａが突設される。そして、一つの第２連結棒２１１ａの連結溝２１５ａに他の第２連結棒２１１ａの連結突起２１７ａが嵌合された後、互いに分離されないようにするために、一側端部には外周縁に沿って係止溝２１６が設けられ、他側端部には他の第２連結棒２１１ａの前記係止溝２１６に挿入されて連結された連結棒が互いに離脱しないように支持するバックル２１８が設けられる。

図２および図３の構成で上述した第１連結棒２１１において、前記ストリーマー結合孔２１３は雌ねじとして形成され、ストリーマー３００の端部は雄ねじ部として形成できる。

これとは異なり、前記ストリーマー結合孔２１３は、図４の第２連結棒２１１ａの水平連結部のように連結突起２１７ａとバックル２１８が形成され、ストリーマー３００の末端には前記バックル２１８が係止される図４の係止溝２１６（図４参照）が形成されるなど、ストリーマー３００の端部を第１連結棒２１１に結合させることができる様々な構造で形成されることも可能である。

また、前記連結棒２１１、２１１ａにも、水平方向の連結の際に、前記雌ねじ部２１５や雄ねじ部２１７、前記連結溝２１５ａ、係止溝２１６、連結突起２１７ａ、バックル２１８などの構成以外に、ストリーマー３００の端部を挿入した後で固定ピンによって固定する方式などの様々な分離防止手段が選択的に適用できる。

上述した支持棒２００または連結棒２１１、２１１ａは、容易に浮力を持つことが可能なブイ（ｂｕｏｙ）材質で出来て水面に浮かぶように構成される。

上述した図２〜図４の構成を持つ前記弾性波探査装置１０は、図２に示すように、小型船舶１の後尾に曳航される音源１１０、音源１１０の後尾に曳航される一対の前段支持棒２１０と後段支持棒２２０、および前段支持棒２１０と後段支持棒２２０との間に小型船舶の移動方向に配置される複数のストリーマー３００が互いに結合した状態で曳航されながら、３次元弾性波探査を行う。

この過程で、前段支持棒２１０と後段支持棒２２０によってストリーマー３００が一定の間隔を維持し、張力がストリーマー３００に印加されることにより、ストリーマー３００が真っ直ぐに延びた状態を保つことになる。このように、ストリーマー３００間の間隔が一定に維持され且つストリーマー３００が真っ直ぐに延びた状態を保つことにより、海底の地下構造に対する正確な３次元弾性波探査が行われ得る。これにより、本発明は、ストリーマー３００が互いに平行状態を保つようにする張力を印加する抵抗体をさらに含んで構成できる。

図５は上述した抵抗体５００の構成を示す図であり、図６は前記抵抗体５００が後段支持棒２２０に結合した状態を示す図である。

図５に示すように、前記抵抗体５００は、水による抵抗力を発生させる抵抗板材５１０と、一端が前記抵抗板材５１０に結合し、他端は前記後段支持棒２２０のストリーマー結合孔２１３に結合する抵抗体結合棒５２０とを含んでなる。

前記構成の抵抗体５００は、図６に示すように、後段支持棒２２０の後尾に連結されることにより、抵抗板材５１０が水による抵抗力を受けて後段支持棒２００に船の進行方向の反対方向に引く力を印加してストリーマー３００に張力を印加する。その結果、前記ストリーマー３００間の間隔が一定に維持されるとともに前記ストリーマー３００が真っ直ぐに延びた状態を保つので、正確な３次元弾性波探査が行われ得る。

また、前記抵抗板材５１０は、図５の円弧状管以外の切開された角管などの様々な形態および様々な面積を持つように製作することにより、３次元弾性波探査別に必要な抵抗力を提供するように形状およびサイズが可変できる。

図７は本発明の３次元弾性波探査方法の処理過程を示すフローチャートである。

図７に示すように、前記３次元弾性波探査方法は、小型船舶の後尾に曳航される音源と、ストリーマー列の両端部それぞれが支持される一対の支持棒とを含む３次元弾性波探査装置を用いた３次元弾性波探査方法であって、ストリーマー固定過程（Ｓ１０）、張力印加過程（Ｓ２０）および３次元弾性波探査過程（Ｓ３０）を含んでなる。

前記ストリーマー固定過程（Ｓ１０）は、ストリーマー３００の間隔を一定に維持するために、ストリーマー３００の列を形成する各ストリーマー３００の両端それぞれを一対の支持棒２１０、２２０のストリーマー結合孔２１３に結合させてそれぞれに固定する過程である。

この過程で、探査領域の拡張または探査の精度の向上が必要である場合、前記支持棒２００を構成する連結棒２１１を追加連結した後、ストリーマーを追加することができる。
前記張力印加過程（Ｓ２０）は、前記一対の支持棒２１０、２２０のうち、小型船舶１の進行方向の下流側に位置する後段支持棒２２０に抵抗体５００を連結して抵抗力を提供することにより、前記ストリーマー３００に張力を印加する過程である。これにより、ストリーマー３００が船舶１の進行に伴って張力が付加されて直線性を持つことになるので、ストリーマー間の間隔がさらに均一になってより正確な３次元弾性波探査を行うことができる。

前記３次元弾性波探査過程（Ｓ３０）は、上述したように、ストリーマーが固定され、張力が印加された後、小型船舶を運航しながら弾性波を送信し、反射された弾性波を受信して海底の地下構造に対する３次元弾性波探査を行う過程である。

１ ： 小型船舶
１０ ： ３次元弾性波探査装置
１０１ ： ワイヤー
１１０ ： 音源
２００ ： 支持棒
２１０ ： 前段支持棒
２１１ ： 第１連結棒
２１１ａ ： 第２連結棒
２１３ ： ストリーマー結合孔
１５ ： 雌ねじ部
２１５ａ ： 連結溝
２１６ ： 係止溝
２１７ ： 雄ねじ部
２１７ａ ： 連結突起
２１８ ： バックル
２２０ ： 後段支持棒
３００ ： ストリーマー
３１０ ： 受振器
４００ ： ＧＰＳ装置
５００ ： 抵抗体
５１０ ： 抵抗板材
５２０ ： 抵抗体結合棒

Claims (2)

1. 小型船舶の後尾に曳航される音源と、
   前記小型船舶の船尾に連結され、前記音源の下流側で小型船舶の進行方向に延長する線
   上に２列に配置される一対の支持棒と、
   前記小型船舶の進行方向に配置されるように前記一対の支持棒の間に結合する多数のス
   トリーマーとを含んでなり、
   前記ストリーマーは３次元弾性波映像の獲得のために３つ以上から構成され、
   前記支持棒は、前記ストリーマーの端部が挿嵌されるストリーマー結合孔を中心部に有する連結棒が前記支持棒の水平長さの可変のために多段に連結されるように構成され、
   前記支持棒の両側の端部には、前記ストリーマーの位置情報獲得を類推することができ
   るように、前記支持棒の位置情報を伝送するＧＰＳ装置が搭載され、
   前記２列に配置する一対の支持棒のうち、後段に位置する後段支持棒のストリーマー結
   合孔に連結される抵抗体結合棒と、前記抵抗体結合棒の末端で一定の面積を持つように設
   けられ、水による抵抗力によって前記後段支持棒に小型船舶の移動方向の反対方向の抵抗
   力を付加することにより、前記ストリーマーに張力を加えて前記ストリーマーが一定の間
   隔を維持するようにする抵抗板材とから構成される抵抗体をさらに含むことを特徴とする、小型船舶用３次元弾性波探査装置。
2. 前記支持棒は、多数の前記ストリーマー結合孔が一定の間隔で設けられることを特徴とする、請求項１に記載の小型船舶用３次元弾性波探査装置。