JPH05501303A - 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】 □ □ 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探査 を行なう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。

１見弦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 が装着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 ル付近で解放される。これは通常、エアガンを用いて行なわれる。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　５ｈｉｐｌで検 出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乃至圧力エネルギだけが記録される。しかしながら、下 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、三次元データ記録を行なうのが困難である。

免豆亘皿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。

本発明の新規性と進歩性とを備えた構成は、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。

区里９Ｊ冒り欠晟望 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、地震機器を備えるとともにメインケーブルに接続されたボールを示す 概略図である。

第２図は、ボールな略伝する斜視図である。

第３図は、地震探査において海底にケーブルを敷設した潜水艦を示す概略図であ る。

第４図は、地震探査の海面制御操作を示す概略図である。

るための≦態 第１図には、海底２に挿着されたボール（ｐｏｌｅｌ　１が図示されている。ボ ールは、分枝ケーブル３を介して、例えば、潜水艦または水上艦艇のような地震 探査船へ延びるメインケーブル４に接続されている０分枝ケーブル３とメインケ ーブル４はいずれも、実施例においては、データケーブルおよび１つ以上の引張 りケーブルからなる。以下、海底でのボールの設置を詳細に説明する。

第２図には、ボールの概略構成が拡大して示されているが、ボールは、円筒部６ と、下部円錐形端部即ち尖頭端部７と、上部８とを備えている。上部８は、ボー ルを海底に挿着するための機器を収容するように形成されている０図示の実施例 においては、上部はフランジ部９を有するように構成されているが、別のタイプ の構成とすることもできる。このような構成にすると、ボールを海底に挿着する 際の打当て手段としてフランジ９を利用することができるので有利である。第２ 図に示すように、上部８は更に、中央に配置された、分枝ケーブル３に対する出 力端子１０を備えている、上部８は、ねじが形成されている接続部１２によりボ ールの円筒部６のフランジ１１に連結される０分枝ケーブルは、水密であるよう に挿通される。

ボールの尖頭端部７は、振動絶縁スペーサ１４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１４は、エラストマから形成 されている。

実際の尖頭端部が第２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、完全な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、第１図に示すような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６は、ボールの本体部を構成し、装置全体の実質的な部分を含む 、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１５乃至１７を備えている。ジオホン１５乃至１７ 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１５乃至１７は、ジオポールｆｇｅｏ− ｐａｌｅ）の尖頭端部７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１５乃至１７をポリマ材料を用いて尖頭端部に固着することにより行 なうことができる。

図示の実施例においては、電気または電子角度ゲージ１８が尖頭端部７に配置さ れており、この角度ゲージは重力に基づき、ボールの垂直軸線の角度を得るよう 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１９を備えている。これらの機器を使用することにより、記録される べき反射圧力波およびねじれ波の配向を測定するのに必要なボールの正確な向き を測定することができる、コンパス１９と角度ゲージ１８はまた、円筒部６に配 置することができる。

ボールの円筒部６は、その他の機器構成素子を含む、種々の構成素子の配設は、 幾っがのファクタにより決められる６重要なファクタの１つに、重心を尖頭端部 ７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互いに接 近しで配置されるのが好ましい。

図示の実施例においては、バッテリ２ｏが円筒部の底部に配置され、他の構成素 子に電力を提供することができるようにしている。再充電性のリチウム電池を使 用するのが好ましい。当然のことであるが、種々の構成素子にメインケーブルを 介して電力を供給することもできるが、ケーブルに沿って多数のボールが配設さ れている場合には、種々のボールに許容することができない電圧変動が生ずる場 合がある。

電池の上方には、ジオホン７乃至９と電気角度ゲージ１９／コンパス１８とから 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２１が配置されてい る。全ての信号を未処理のまま地震探査船に送って、中実装置において処理する ことができるので、プロセッサ２１は、ボールの機器の不可欠の部分を構成する ものではない。しかしながら、多数のボールを使用する場合にはおびただしい数 のデータが蓄積するので、各ボールから伝送される情報の量を少なくするために 、各ボールにおいて前処理を行なうのが好ましい。

ボールは更に、電力を各ユニットに分配する電源装置２２を備えている。

ポール内の上部ユニットは、圧力波の変換器であるハイドロホン２３である。堆 積物から反射した圧力波およびねじれ波は、ボールの下部尖頭端部７に取着され た三次元ジオホンにより検出され、一方、ハイドロホン２３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三次元ジオホン１５乃至１７からの記録 を相関させ、かつ、ハイドロホン２３とジオホン１５乃至１７との間の距離を考 慮すれば１反射して上方へ移動する圧力波とねじれ波を、海面で反射して下方へ 移動する圧力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７が情報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（押し込むことが必要である 。

次に、沖合の下層の地震探査において幾つかのケーブルに接続されたボールを利 用する好ましい実施例について、第３および４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３図に示すように、探査に先立ち 、例えば遠隔制御される潜水艦２９により、海底２に挿着される。各ボール１は 、第３図において、潜水艦２９として図示されている地震探査船へ延びるメイン ケーブル４に接続されている。

実施例においては、ケーブル４だけを使用することができるのは当然であるが、 はとんどの場合には、２本以上の平行なメインケーブル４を使用するのが好まし い、ボール２１を海底に配置して押し込んでから、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に近接して波エネルギを発生させる発生源２４が設 けられている。波エネルギ発生源は、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Ｊ　（”５ ｅｃｏｎｄａｒｙ　５ｏｕｒｃｅＳ”）（泡効果）を発生するが、この目的に使 用するのに適している。爆発源が、著しく良好な紘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、海底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２９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、作動の際に陸地震バイブレータ（ｌａｎｄ　５ｅｉｓ＋ｌ１ｉ ｃ　ｖｉｂｒａｔｏｒｌ　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。

パイブレークを海底に置く場合には、エネルギの大部分を海底に通すことができ 、しかも伝送源標示ｆｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ　５ｏｕｒｃｅ　ｓｉｇｎａｔｕ ｒｅｓ）の制御と融通性を一層高め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、海底から下層へ 伝搬する。下層構造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３図において、ポイント２ ５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。ねじれ波は水中を移動せず、 海底２で止まるが、圧力波は第３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２ ５ｃ、２６ｃとして海底に戻される。ポールのハイドロホンは、ジオホンととも に、海面で反射して海底に戻る波を、上方へ反射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の配向および両者間の深さ距離を知ることによ り、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、（ポールが所定の位置に ある間）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。これを行なうた めに、ある長さのケーブルをリールに巻回しておく。

第４図には、第１の水上艦艇３１がメインケーブル４に接続された地震探査船と なっている、水上艦艇を使用した等価地震探査（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　５ｅｉ ｓ＋ｓｉｃ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ）が示されている。第２の水上艦艇３２が メインケーブルのポールに対して種々の場所で圧力波を発生する。

掘削が行なわれる沖合の施設に近接して地震探査が行なわれる場合には、掘削に よる波エネルギが重要な地震探査源となる。

地震探査において水上艦艇を使用する場合、ポールを海底に接地するのにＲＯＶ ３５を使用するのが最も簡単である。

第４図においては、メインケーブル４は１本だけが図示されているが、幾本かの 平行なケーブル４および種々の長さのケーブルを使用することができるのは当然 である。

第４図には、メインケーブル４の上方の所定の距離のところに、該ケーブルと平 行するように浮いているハイドロホンケーブル３３が図示されている。この実施 例は、ポールの上部にハイドロホンが配置されている実施例に代わるものである 。この種のハイドロホンケーブルは現在商業的に入手することができるので、か かる実施例を構成することができる。

閃Ｓ謹査報告 １１．１．、−艶参−＾−曇曽６緘工にゴ／閏９０１００１５９国際調査報告 ρＣＴ／闇９０１００１５９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、該装置は海底に押し込めることができるように構成され、かつ、尖頭下端部 （７）と、中間に位置する略円筒形の本体部（６）と尖頭端部（７）と中間本体 部（６）との間に配置された振動吸収スペーサ（１４）とを備えたポールとして 形成され、中間の本体部（６）の他端は装置の取着／引張その他の取扱いのため に配設された頂部（８）に連結され、尖頭端部（７）は少なくともジオホン（１ ５−１７）を備え、ハイドロホン（２３）が装置の上端に近接して配置され、装 置のその他の機器の大部分は中間本体部（６）に配置され、しかも装置は地雷探 査船（２９、３１）へ延びるメインケーブル（４）に接続されていることを特徴 とする装置。 ２．振動吸収スペーサ（１４）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．ｘ、ｙおよびｚ方向に配設された３つのジオホン（１５−１７）と、垂直軸 線に対する装置の角度を示す電子角度ゲージ（１９）と、平面内でのポールの回 転を示すコンパス（１８）とが尖頭端部（７）に配置され、 バッテリ（２０）と、ジオホン（１５−１７）からの信号を少なくとも処理する プロセッサ（２１）と、角度ゲージ（１９）と、コンパス（１８）およびハイド ロホン（２３）と、これら種々のユニットに電力を分配する電源ユニット（２２ ）とが中間本体部（６）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．分枝ケーブル（３）用の水密出口（１０）が頂部（８）に配設されているこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ５．ポールの上部には、ポールを海底へ押し込むように配設されたフランジ部（ ９）とポールを海底（２）から引き上げる打当て手段として作用する下部フラン ジ（１１）とが設けら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 。 ６．ジオホンを有するポールの下端（７）が海底（２）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１つ以上のケ ーブル接続されたポールの列が海底に接地され、１つ以上の圧力および／または ねじれ波がポールに近接した少なくとも１つの場所から地層中へ下方へ向けて発 生され、 圧力波とねじれ波がポールのジオホン（１５−１７）により記録され、 海底からの圧力波と海面反射による圧力波とがポールの上部または別のハイドロ ホンケーブルに配置されたハイドロホン（２３）により記録され、集められたデ ータの処理がケーブルが接続されている地震探査船（２９、３１）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。 ７．ポールは遠隔制御の潜水艦（３５）により海底に設置されることを特徴とす る請求の範囲第６項に記載の方法。 ８．圧力波およびねじれ波が潜水艦（２９）の海底バイブレータ（２４）により 発生されることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。 ９．圧力波とねじれ波は下層における掘削により発生されることを特徴とする請 求の範囲第６項に記載の方法。 １０．潜水艦（２９）が地震探査船であることを特徴とする請求の範囲第６項に 記載の方法。 １１．ケーブルは水上艦艇に接続され、圧力波は別の水上艦艇から公知の態様で 地層において下方へ向けて発生されることを特徴とする請求の範囲第６または７ 項に記載の方法。