JPH05501451A - 地震ケーブル - 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須の前段部分に記載されているタイプの海洋 地震海底ケーブルおよび海洋探査方法に関する。一般的には１本発明は、下層か らの圧力波とねじれ波ｆｓｈｅａｒ　ｗａｖｅｌが圧力およびねじれエネルギの 解放に応答して測定される海洋下層の地震探査に関する。

背」」１術 海洋の地震探査は、通常、所定の深度で曳航され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（ｓｅｉｓ■ｉｃ　５ｈｉｐｌ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、反射されたエネル ギまたはねじれエネルギから変換された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されることが知られて 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プＪＶでは検 出することができない。

米国特許第４．７２５．９９０号には、海洋シャーケーブル（ｓｈｅａｒ　ｃａ ｂｌｅｌが提案されており、このケーブルは、海底に沿って曳航されるとともに 、ジオホン（ｇｅｏｐｈｏｎｅ）が設けられている。ケーブルは、剪断力を検出 するように支持されているが、幾つかの欠点と弱点を有している。先づ、これは 、使用の際に、界面から反射される圧力波を区分けするのに問題がある。また、 構成素子の全てがスリーブ内に収納されているが、このスリーブはケーブルに対 する打撃をジオホンへ伝えてしまう、更に、ジオホンは海底と所望の接触を行な うことができない、更にまた、−構成素子データが測定されるだけである。

ｌ豆二■ｊ 本発明の目的は、ねじれ波と圧力波の双方を測定するための新規かつ改良された ケーブルを提供することにある。

本発明の新規かつ独特の構成は、請求の範囲の独立形式の項の特徴部分に記載さ 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　な看 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、本発明に係る地震探査を行なう際の海底ケーブルの使用を示す一部拡 大図である。

第２図は、地震探査の操作を示す図である。

第３図は、ジオホッケーブルの球状体の分解斜視図である。

第４図は、中間および下部ボール部を示す概略斜視図である。

第５図は、球状体のクランプ部を示す分解斜視図である。

第６図は、球状体の上部を示す斜視図である。

第７図は、ジオホンの中間ボール部を示す断面図である。

第８図は、フィンが装着された球状体を示す斜視図である。

を　するための升５態 第１図には潜水艦１が示されているが、潜水艦１は、海底の下にある下層の地震 探査のために海底３に沿って地震ケーブルを曳航している。かかるケーブルはむ しろ長く、２乃至３キロメートルに達する場合がしばしばある。第１図に示す本 発明の実施例によれば、地震ケーブル２は、２本の平行なケーブル、即ち、下部 ジオホッケーブル４と上部ハイドロホンケーブル５からなる。ジオホッケーブル ４は、最適な接触を持たなければならない海底３に沿って曳航され、一方、ハイ ドロホッケーブルはジオホッケーブル４の上方の所定の距離の場所に浮かんで配 置されている。ジオホンを含むケーブルの球状体（ｓｐｈｅｒｅ）　６が、一定 の間隔でジオホン４に沿って配置されている。ケーブル状体６は、比較的重量が あり、海底と良好に接触する。

ジオホッケーブル４の各ケーブル球状体の上方の領域では、ハイドロホン素子７ がハイドロホン５に配置されているが、該素子７の目的については後述する。

ハイドロホンケーブル５は、周知の、商業的に入手することができるタイプのも のである。ハイドロホンはまた、既知の長さの各ケーブルとともにジオホッケー ブルに固着された簡単な浮揚素子に配設することができる。

各ケーブル球状体６とハイドロホン７との間の距離を一定にするため、スペーサ ８が各ケーブル球状体６に配置されている。

第１図では、潜水艦ｌが地震探査船として図示されているが、これは、水上艦艇 と比べて多くの点で有利である。潜水艦は天候に左右されることはなく、しかも 船に対する波の影響による動きがケーブルに伝達されるということがない、更に 、ケーブルの配置を容易に行なうことができる。ケーブルを引張り出す場合に、 ケーブルを海底から持ち上げる必要がない、このようにして、ジオホッケーブル は海底の中にもぐって、良好な接触を行なうことができる。海底が堅い海の領域 では、海底に溝を形成することができる工具をケ−プルの先端に装着することが 必要となる。かかる工具は、曳航船とジオケーブルとの間に取着される鋤または チェーンとすることができる。しかしながら、潜水艦ｌを使用することは好まし い考えであるが、本発明の要件を形成するものではない。

地震探査船には、ケーブル２の付近で下層の中へ下方に波エネルギを発生させる 波エネルギ源９を配設することができる。波エネルギ源は、数多くの公知のタイ プの発生器から構成することができる。海面地震学における最も一般的な源であ る空気砲は、海の深さに伴って大きくなく［二次源Ｊ　（”５ｅｃｏｎｄａｒｙ 　５ｏｕｒｃｅｓ”１（泡効果）を発生するが、使用することができる。爆発源 も、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 は海底に置かれあるいは地層を掘削して埋められる。

潜水艦ｌを使用する場合には、海洋海底バイブレータが特に有利である。海底に 押圧され、操作に際して陸地震バイブレータとして機能する従来のパイブレーク を改良したものを使用することができる。より軟質の海底条件である場合には、 パイブレークが海底に付着するようにバイブレータのシュー（ｓｈｏｅｌの圧力 を小さくすることが適当である。ピクチャまたはパルスの発生が止まると、バイ ブレータのシューの圧力は上昇するので、海底から解放される。この操作方法は 、自由に浮揚するまたは軽量の潜水艦を使用すると、例えば、バラストを積んだ もの（ｂａｌｌａｓｔｉｎｇｌと比較して、作業性を大きく向上させる。

パイブレークを海底に配置すると、エネルギの一層大きい部分を海底の中へ下方 へ浸透させることができるとともに、伝達される源の標示（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ ）の制御と融通性を提供することができるという利点が得られる。

パイブレーク源を海底に配置することにより、ねじれ波を発生させることもでき る。これは幾つかの方法で行なうことができる。適宜の方法として、圧力波が同 相にあるときに圧力波を発生し、逆相にあるときにねじれ波を発生させる２つの パイブレークを使用する方法がある。幾つかのパイブレークを使用することによ り、伝達される信号の分極を行なうことができる。

次に、本発明に係る地震探査について説明する。

圧力波または圧力波とねじれ波とを組み合わせたものが発生源９から発生され、 海底３から下層の中へ下方へ伝達する。下層の眉間に音響インピーダンスがある 領域、例えば、地点１１および１２においては、波の一部は圧力波およびねじれ 波として上方へ反射される。これらは、第２図において、地点１１および１２か らの波１１Ａ、１１Ｂおよび１２Ａ、１２Ｂとして示されており、これらの波は ジオホンおよびハイドロホンにより記録される。ねじれ波は水中を伝わらず、海 底で停止し、圧力波に変わる。圧力波は、波１３として第２図に示されるように 上方へ更に移動し、波１３は水面に到達し、ここで該波の一部は波１５として海 底へ向けて反射される。ハイドロホンケーブル５の目的は、集められたデータが 処理されるときにフィルタ処理することができるように、海面からの反射波を記 録することにある。このフィルタ短面は、既知の配向と距離の２つの測定点を有 することにより、行なうことができる。

上記したように、ハイドロホンは公知のタイプの単一素子のハイドロホンケーブ ル５に配置されている。

しかしながら、ジオホン４の上記したジオホン球状体６は新規であり、本発明の 一部を構成する。

第３図において、ジオホッケーブル４のケーブル球状体６の１つの全体が分解し て示されており、第４乃至６図には、ケーブル球状体の種々の部分が拡大して示 されている。ジオホッケーブルは、保護スリーブ１０と、該スリーブ内に配置さ れている３本のケーブルとを備えている。外側の２つのケーブルは引張ケーブル １１であり、真ん中のケーブルは情報を地震探査船に戻して伝送してデータケー ブル１２である。

ケーブルは２片１３と１４から構成させるクランプ内に配置され、クランプの内 側には、各ケーブルに対して溝１１Ａおよび１２Ａが配設されている。下部クラ ンプ部１３と上部クランプ部１４は、図示の実施例においては、垂直に配向され ているクランプねじ１６として図示されているボルト連結により一体的に固着さ れている。中央部材１７と１８は、上部および下部クランプ部にそれぞれ形成さ れた矩形プレートとして形成されているが、上記したように、溝１１ＡとｌＩＢ が切欠きまたはモールド成形により形成されている、上部クランプ部１４の中央 領域１８には、データケーブル１２からの接続ワイヤ２０を挿通する開口１９が 形成されている。組み立てられた状態では円筒状をなすクランプ部１３．１４の 端部領域２１．２２．２３１３よび２４は、ケーブルの長さ方向に沿った３つの 面２１Ａ乃至２４Ａおよび内面２１Ｂ乃至２４Ｂと、後述する外側クランプのカ ムに適合されるステアリング溝２１Ｃ乃至２４Ｃとを備えている１円筒状端部の 内側の垂直面２１０乃至２４Ｄは、２つの分割自在の波形リング２６と２７を保 持することができるようになっている。波形リング２６．２７の機能は、後述す る。

実際のケーブル球状体６は３つに分割され、ジオホンが配置される下部３１と、 ケーブル１１と１２が挿通する中間部３２と、中間部のカバーとして作用する上 部３３とを備えている。

ケーブル球状体の中間部は、ケーブルの長平方向に沿って延びる矩形の床３４と ２つの垂直壁３５および３６とを有する内部キャビティを備えている。

内部クランプのプレート部１３．１４は、キャビティの内側に配置されているが 、クランプはケーブル球状体への打撃の伝達に対して機械的に絶縁されている、 壁３６の１つには、チャンネル３７は、例えば、ジオホンに対する図示されてい ないケーブルに対して配設されている。

第７図の横断面図には、チャンネル３７に、コネクタ３８が配置される水平の入 口３９と、ケーブル球状体の中間部の下側に通ずる下方を向いたチャンネル４０ とを形成することができることが詳細に示されている０図示しない信号ケーブル がコネクタの端部に接続され、チャンネル３７を介して１例えば、ジオホンへ下 方へ延びている。コネクタ３８には、壁３６に迅速に流体密に螺合することがで き、かつ、自由端部が接続ワイヤ２０に連結されるようになっているフランジ４ ２が設けられている。コネクタ３８自体は公知であり、商業的に入手することが できる。

球状体の中間部３２の壁の外面は、この球状体部分の略円筒状で一部円錐状に形 成された外面のセグメントからなる。チャンネル３７が形成されている一方の壁 ３６は、図示の実施例では、他方の壁３５よりもかなり高く形成されている。低 い壁３５は水平な当接面４４を有し、一方、高い壁は垂直な平坦面を有し、双方 の壁とも球状体の上部３３の対応する当接面と結合する０球状体の上部３３の外 面は、壁の外面の上部を覆っている。これらの上部を結合するため、水平ねじ４ ５Ａと垂直ねじ４５Ｂの形態をそれぞれなすボルト連結体が使用されている。

球状体の中間部の下側は、第４図からも一部明らかなように、周方向に沿って延 びる下方を向く水平な接触面４６を備えている。接触面４６の内側には、上記し たチャンネル４０が通じるキャビティ４８が形成されている。

球状体の下部３１は、第３図において垂直ねじ５０として示されているねじ連結 体により、球状体の中間部の下側に連結することができる、対応する上向きの水 平接触面４９を備えている０球状体の下部３１は更に、球状体の中間部３２の下 側のキャビティ４８の形状と対応し、かつ、取り付けられた状態ではこのキャビ ティの延長部となる閉止されたキャビティ５１を備えている。以下の説明におい ては、これらのキャビティはジオホンキャビティ４８および５１と呼ばれる。

先づ、ジオホンキャビティ４８．５１には、３つのジオホン５２．５３および５ ４が配置され、ｘ、ｙおよび２方向に配向されている。更に、回転および傾斜メ ータ５５（傾斜計）が設けられている。ジオホン５２．５３．５４と回転傾斜メ ータ５５は、球状体中間部の開口３７を介して延びるワイヤを介してケーブル１ ２に接続されている。好ましい実施例においては、ジオホン５２．５３．５４と 回転傾斜メータ５５は、ポリマ材料を用いてジオホンキャビティ４８．５１内に モールド成形することができる。ジオホンキャビティ４８．５１は、上記したよ うに、閉止され、ねじれ波と圧力波は、周辺の媒体と同じ速度で動くケーブル球 状体により移動することができる。

ジオホン５２．５３．５４と回転傾斜メータ５５は、基本的には公知であり、商 業的に入手することができる。

球状体の上部は、上記したように、ケーブル球状体の中間部のキャビティの一種 のカバーである０球状体の上部３３は、球状体の中間部の外面を完成する外面を 有するとともに、球状体の上部のキャビティの各端部で閉止する２つの横断壁４ ７を備えている。

図からも明らかなように、ケーブル球状体６は、球状体の重量を大きくして海底 と良好に接触することができるようにかなりの壁厚を有している。ケーブル球状 体は、金属材料から形成するのが好ましい。好ましくは鋼から形成される。

次に、内側クランプ１３．１４に対する球状構成素子６の配設と取着並びに挿通 ケーブル１１．１２について詳細に説明する。

上記したように、ケーブル球状体６は、実際のケーブルから機械的に隔離されて いる。

打撃およびケーブルの長手方向に沿った動きの伝達に対して絶縁するため、軸線 方向に波形形状を有する点で通常の平面リングとは異なる波形リング２６．２７ が取着されている。波形リング２６．２７は、弾性金属、例えば、ばね鋼から形 成するのが好ましい、波形リングの他方の面は、球状体の端部４１Ａ乃至４１Ｃ に対して取着されている。ケーブルの軸線方向の衝撃は、波形リングにより抑制 される。

ケーブル球状体の部分３１．３２．３３の各端部には、波形形状のバネ６０Ａを 収容する半径方向内方を向くベアリング面５７Ａ乃至５９Ａを有する外方を向く カラー５７．５８．５９を備えている。各端部には、２つの部分６２．６３に分 割される外側クランプが配置されている。第７図においては、これらはクランプ ６２で分離され、クランプ６３で組み立てられるように図示されている。外側ク ランプ６２．６３は、内部に、軸線方向外方を向く面６２Ａおよび６３Ａと、軸 線方向内方を向く面６２Ｂおよび６３Ｂと、これらの面間に配設されたカム６２ Ｃおよび６３Ｃとを備えている。カム６２Ｃｉ３よび６３Ｃは、内側クランプの 溝２ＩＣ乃至２４Ｃに適合される。ケーブルスリーブ１０の端部は、好ましい実 施例においては、クランプ２ＬＡ乃至２４Ａと外側クランプの外面６２Ａ、６３ Ａとの間で押圧される。

外側クランプ６２．６３は、外部に、ケーブルの長手方向に沿って、肩部６５Ａ および６５Ｂからなる内方を向く移行部を備えている。上記した波形ばね６０Ａ および６０Ｂの内側は、第３図において一緒に組み立てられる外側クランプにお いて示されるように、肩部６５Ａおよび６６Ｂに配置されるように構成されてい る。波形ばね６０Ａおよび６０Ｂは、ケーブルからの半径方向の衝撃を吸収する とともに、該衝撃がケーブル球状体６へ伝わるのを防止する機能を有する。これ は、半径方向に波形に形成された円筒状バネを使用することにより行なうことが できる。かかる波形ばねは、対応する環状体に配置される幾つかの独立したばね として実質上作用する。波形ばねは１弾性のある金属材料から形成するのが好ま しく、ばね鋼であるのが好ましい、外側クランプ６２．６３の外面は、ケーブル 球状体の外面の延長部であり、該外面に適合されるだけである。外側クランプ６ ２．６３およびケーブル球状体の端部の一部は、ケーブルへ切り換わるように円 錐状に先細りとなっている。ケーブル球状体６の中間部は、円筒状に形成されて いる。これにより、ケーブル球状体は、ケーブルが海底に沿って曳航されるとき の引掛かりを可能な限りな（すようにしている。

外側クランプの２つの半分部分は、第７図において水平ねじとして示されるねじ 接続体により一緒に取着されるのが好ましい。

各ケーブル球状体が海底と良好な接触を行なうことができるように、第８図に示 すように、フィン６９を配設することができる。フィン６９は、海底が軟質であ る場合には特に、海底の中へ下方へ食い込むようになり、海底での水平なレベル での波の動きを検出するのに特に重要となる。

国際調査報告 １−開一鋪・脅＾−一−ｈＰロア閏９０１００１５７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１本以上の引張ケーブル（１１）と、データケーブル（１２）と、これらの ケーブルを包囲するスリーブ（１０）とを備え、海底（３）または海底付近で使 用する海洋地震ケーブル（２）において、グルーブをなすジオホンと位置測定機 器がケーブル（２）に沿って互いに前後して配置され、各グルーブのジオホンと 位置測定機器はケーブル球状体（６）内に配置され、ケーブル球状体（６）と実 際のケーブルは互いに対して実質上機械的に隔離されることにより、例えば、ケ ーブルに対する衝撃がケーブル球状体に伝達されるのを最小限度としたことを特 徴とする海洋地震ケーブル。 ２．ケーブル球状体は、 ジオホンと位置測定機器のような装置を収容する球状体下部（３１）と、 内側クランプ（１３、１４）内に配置されるケーブルが延ひる床（３４）および ２つの壁（３５、３６）を有するキャビティを備えた球状体中間部（３２）と、 球状体中間部（３２）のキャビティを閉じる球状体上部（３３）と、 ケーブルのスリーブが連結される外側クランプセットと、 各外側クランプの肩部（６５、６６）に配置され、外面が半径方向の衝撃を絶縁 するようにケーブル球状体の外方を向くカラーの内側に載置される波形ばね（６ ０Ａ、６０Ｂ）と、 軸線方向の衝撃を絶縁するように内側クランプに対して内側クランプと接触して 内部に配置されるとともに球状体の中間部の端面の外側に配置された波形リング （２６、２７）とからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の海洋地震 ケーブル。 ３．ジオホンと位置測定機器用の球状体下部は閉じられ、かつ、球状体の中間部 （３２）の下側に水密に固着されていることを特徴とする請求の範囲第１または ２項に記載の海洋地震ケーブル。 ４．ジオホンおよび位置測定機器はポリマ材料を用いてジオホンキャビティ（４ ８、５１）内にモールド成形されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記 載の海洋地震ケーブル。 ５．内側クランプはそれぞれプレート形状をなす中間部（１７、１８）を有する 上部クランプ部（１３）および下部クランプ部（１４）と、半円筒状端部（２１ Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ）とからなり、半円筒状端部は軸線方向に沿って外 側面（２１Ａ−２４Ａ）、内側面（２１Ｂ−２４Ｂ）、外側面と内側面との間に 形成されたガイド溝（２１Ｃ−２４）および波形リング（２６、２７）を収容に 適合された最内側の垂直面（２１Ｄ−２４）からなることを特徴とする請求の範 囲第１または２項に記載の海洋地震ケーブル。 ６．球状体中間部（３２）は床（３４）と壁（３５、３６）とからなり、球状体 中間部の壁（３７）の一方にはコネクタ（３８）の端部の一方に対する入口およ び終端を有するチャンネルが配設され、コネクタの他端はデータケーブル（２０ ）に接続され、コネクタ（３８）の接続端部から信号ケーブルが球状体中間部（ ３２）のチャンネル（３７）を介してジオホン／位置測定機器（５２−５５）へ 延びることを特徴とする請求の範囲第１または２項に記載の海洋地震ケーブル。 ７．２本の引張ケーブル（１１）と該引張ケーブル間に配置されたデータケーブ ル（１２）とを備え、各ケーブル球状体のポイントに対してデータケーブル出口 （２０）が配設され、ケーブル（１１、１２）は内側クランプ（１３、１４）の 溝（１１Ａ、１２Ａ）により各ケーブル球状体のポイントにおいて互いに保持さ れていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の海洋地震ケーブル。 ８．ケーブル球状体の部分は各端部に波形ばね（６０Ａ、６０Ｂ）と接触する内 方を向く面を有する外方を向くカラー（５７−５９）を備えることを特徴とする 請求の範囲第１または２項に記載の海洋地震ケーブル。 ９．２つに分割される外側クランプセットは軸線方向に外面（６２Ａ、６３Ａ） と、内面（６２Ｂ、６３Ｂ）と、内側クランプの溝（２１Ｃ−２４Ｃ）に適合さ れる立上がり部（６２Ｃ、６３Ｃ）とを内部に備えるとともに、波形ばね（６０ Ａ、６０Ｂ）が配置される肩部（６５、６６）を外部に備えることを特徴とする 請求の範囲第１または２項に記載の海洋地震ケーブル。 １０．ケーブル球状体は、取り付けられた状態では、端部へ向けて円錐状に先細 りする部分に変わる中央円筒部を有する形状をなし、外側クランプ部はケーブル に向けて円錐状に先細りする形状の延長部を有することを特徴とする請求の範囲 第１または２項に記載の海洋地震ケーブル。 １１．ケーブル球状体にはフィン（６９）が形成されていることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の海洋地震ケーブル。 １２．幾つかのジオホンを備える海底ケーブル（２）が使用される海洋地震測定 方法において、ジオホンケーブル（４）に対して衝撃絶縁された連続するケーブ ル球状体（６）にグループをなすジオホンが組み立てられている下部ジオホンケ ーブル（４）を使用し、 各ケーブル球状体（６）は海底との良好な接触が行なわれるようにケーブルの直 径に対する寸法と重量を有するように構成され、 各ケーブル球状体の上方の所定の位置に浮かぶハイドロホン素子（５）が使用さ れ、 地震探査においてケーブルは一度に一片づつ前方に引張られるとともに、各回に １つ以上の地震波を発生し、 下部ケーブルにおいて圧力波とねじれ波の記録を行ない、 ハイドロホン素子（５）により海底（３）と表面ミラー（１４）からの圧力波の 反射を記録し、集められたデータを処理することを特徴とする海洋地震測定方法 。 １３．地震ケーブル（２）は潜水艦（１）の背後で引張られ、かつ、地震源とし て、海底（９）に対して押圧／吸引される１つ以上のバイブレータが潜水艦（１ ）の下側に配設されていることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。 １４．地震源は海底（３）の掘削孔に配設された爆薬であることを特徴とする請 求の範囲第１２項に記載の方法。 １５．ハイドロホン素子はスペーサ（８）によりジオホンケーブル（４）の上方 の一定の距離のところに保持されたハイドロホンに配置されていることを特徴と する請求の範囲第１２項に記載の方法。 １６．ケーブル球状体にはフィン（６９）が設けられていることを特徴とする請 求の範囲第１２項に記載の方法。