JPH05501302A - 地震ケーブル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 地震ケーブル１ 皮血豆１ 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ねじれ波（ｓｈｅａｒ　ｗａｖｅｌが圧力および／またはね じれ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。

１１及ｌ 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ｉｓｅｉｓｍｉｃ　５ｈｉｐ ｌ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／または変換されたねじれ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、圧力波とねじれ波の双方が反射することが知られて いる。ねじれ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。

１１Ｌ■ｊ 本発明の目的は、下層を移動する三次元圧力波およびねじれ波を配録する新規か 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。

の　な− 以下、本発明を添付図面に間してより詳細に説明するが、図面において、 第１図は１本発明に係るジオボ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、本発明に係るボールのマガジンを示す斜視図である。

るための形態 第１図に示す装置は、ボール形状をなし、円筒部ｌ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、ボ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０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、ボ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ボ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 。

ボールの尖頭端部２は、振動絶縁スペーサ６によりボ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、ボ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。

ボールの円筒部１は、ボ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。実際のボールは、金属、例えば、アルミニウム合金から形成すべきである 。

ボールの尖頭端部は、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ｆｇｅｏ−ｐｏｌｅｌ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１０が配置され、この角度ゲージは、重力 に基づき、垂直軸線を有するボ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、平面内でのボールの回転を読み取ることができるコンパス１１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 するのに必要なボールの正確な位置を測定することができる。

ボールの円筒部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０重要なファクタとして、ボールの重心を尖 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１０ ａ／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１ ３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。

ボールは更に、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 。

ボールはまた、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 。幾っがのボ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 ボ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、ジオボ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。ボールは、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、ボールは、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、ボールが再度集められた後に行なうことができる。

ボ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）およびねじれ波（Ｓ波）は、ジオボールの下 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。

ボ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、ボールは、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。上記したジオボールの寸法の場合には、ボールは、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ボールを利用する好ましい方 法について、第２ａ乃至２０図に関して説明する。

この好ましい実施例においては、ボールは、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、ボール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。

海底にジオボ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。

ジオホン２１をグループに分けて配置することによりボール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。

ボ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、ジオボールの設置 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。ボールは潜水艦２ ２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、ボールは１つずつ 海底に押し付けられる。

ボール２１が所望のパターンで配置されると、第２ａＪ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、ボール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　ｃａｎｎｏｎｌは、水深に伴って大き くなる「二次源」じ５ｅｃｏｎｄａｒｙ　５ｏｕｒｃｅｓ”ｌ　（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、１＠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２１を使用 する場合には、海洋海底パイブレーク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　５ｅｉｓａ＋ｉｃ 　ｖｉｂｒａｔｏｒｌ　として機能する従来のパイブレーク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　５ｏｕｒｃｅ　ｓ ｉｇｎａｔｕｒｅｓｌ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ねじれ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、地層の眉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ねじ れ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右よび２６からの彼２５ａｉ５よび２６ａとして示されており、こ れらの波はボールのジオホンおよびハイドロホンで検出される。ねじれ波は水中 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、２６ ｂ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。ボールのハイ ドロホンは、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。

ＦＩＧ、　１ ０　ｏ　ｏ　。

０　０　ｏ　。

ＦＩＧ、　２ｃ 悶瞭調査報告 １６−−−＾−１ｃａｌ１ｗ　Ｈ４ＰＣＴ／Ｎｏ　９０１００１５Ｂ国際調査報 告 、ＰＣＴ／Ｎｏ　９０１００１５８

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．沖合での地震探査において信号を収集して記録する機器を備えた装置におい て、該装置は略円筒形をなしかつ振動吸収スペーサ（６）を介して尖頭端部（２ ）に接続された中間に位置する本体部（６）を備え、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、尖頭端部は少な くともジオホンを備え、ハイドロホンが装置の上端またはこれに近接して配置さ れ、装置のその他の機器は中間本体部に配置されていることを特徴とする装置。
2. ２．振動吸収スペーサ（６）はエラストマから形成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. ３．ｘ、ｙおよびｚ方向に配設された３つのジオホンと、垂直軸線に対する装置 の角度を示す電子角度ゲージ（１０ａ）と、平面内でのボールの回転を示すコン パス（１０ｂ）とが尖頭端部（２）に配置され、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、角度ゲージ （１０ａ）と、コンパス（１０ｂ）およびハイドロホン（１７）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）とが中間本体部（１）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。
4. ４．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、信号を伝送するときにボールを簡単に集めるできることを特徴とする請求の 範囲第３項に記載の装置。
5. ５．ジオホンを有するボールの尖頭端部が海底に押し込められて地層と良好に接 触するように、圧力波とねじれ波を記録する機器を備える設置自在のボール（２ １）が潜水艦により所定のパターンで海底に挿着され、 地震探査船とともに、１つ以上の圧力波および／またはねじれ波がボールに近接 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、 圧力波とねじれ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ボールのプロ 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。
6. ６．ボール（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。
7. ７．ボール（２１）はボール（２１）相互間の距離が各グルーブごとに異なるよ 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。
8. ８．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。
9. ９．地震探査船は所定のパターンで設置されたボ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。