NL8105012A - Werkwijze en inrichting voor het gebruik bij de verzameling van seismische gegevens vanaf een schip. - Google Patents

Description

-1- f*

A

813232/AA/vL

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het gebruik hij de verzameling van seismische gegevens vanaf een schip

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verzamelen van maritieme seismische gegevens, waarbij een aantal seismische sig-naalzenders en een ontvangerkabel achter een schip gesleept worden.

Bij geofysisch onderzoek van de zeebodem is het noodzakèlijk ge-5 gevens van de individuele aardformaties te verkrijgen. Dit wordt mogelijk gemaakt door het uitzenden en registreren van seismische signalen die vanuit een energiebron als drukpulsen uitgezonden worden. De drukpulsen planten zich naar de geologische lagen naar beneden voort en sommige daarvan worden gereflecteerd en geregistreerd. De akoestische kabel registreert 10 voor elke puls een reflectiepatroon. Door het continu meten van dit re-flectiepatroon verkrijgt men een beeld van de geologische formatie met lagen, verschuivingen etc. De doorgaans bij seismische exploraties gebruikte energiebron is het z.g. luchtkanon; dergelijke kanonnen worden achter een schip gesleept en de gereflecteerde pulsen worden door middel van een 15 akoestische kabel geregistreerd. De luchtkanonnen werken daarbij met het laten ontsnappen van een bepaalde hoeveelheid lucht dat als een langzaam verzwakkende golf oscilleert waarbij de oscillatieperiode afhankelijk is van de hoeveelheid ontsnapte lucht.

Bij pulsreflectie is het echter van voordeel wanneer de golf zo 20 goed mogelijk piekvormig is, d.w.z. zodanig dat pulsweerkaatsing minimaal optreedt en daardoor een zo zuiver mogelijk zendsignaal verkregen wordt. Hiertoe werden tot nu toe een aantal onderling afgestemde luchtkanonnen gebruikt die tegelijk pulsen afgeven en die zodanig afgestemd zijn, dat pulsweerkaatsingen gecompenseerd/tegengewerkt worden, terwijl de eerste 25 halve periode van de oscillatie versterkt wordt. De kanonnen worden binnen een begrensd gebied (in een rij) opgesteld en kunnen opgevat worden als een enkele zender, die door de samenwerking van de kanonnen een scherpe of sterk gepiekte puls levert. Dergelijke zendbronnen kunnen aangeduid worden als puntbronnen.

30 Deze bekende puntbronnen leveren bevredigende signalen, maar omdat zij ongerichte zenders zijn is het moeilijk de oorsprong van het reflee-tiepunt te bepalen, d.w.z. de exacte positie van de onderzochte plaats.

8105012 -2-

V

ι/V %

Verder is er liet probleem met betrekking tot achtergrondruis, d.w. z. verstorende reflecties vanaf het oppervlak van de zeebodem, reflecties van een in een andere richting liggende lokatie in gevallen waarbij een aantal zenders gebruikt worden, etc.

5 Het gebruik van een gerichte zender-is daarom wenselijk, d.w.z.

een zender die in een vooraf bepaalde reflectiérichting een dominant is. Een bekende oplossing voor dit probleem wordt gevormd door het plaatsen van een aantal van de bovengenoemde puntbronnen in een rij, waarbij de rij in de vertikale richting richting geeft aan de'signalen/reflecties.

10 Een dergelijk systeem is beschreven in het Noorse octrooischrift 138.922 met als korte aanduiding "Superlange luchtkanonrij".

Bij gebruik van een dergelijk systeem in de praktijk worden twee . tot vier rijen puntbronnen achter een schip gesleept, waarbij een akoestische kanel voorzien van hydrofonen centraal tussen de rijen is aange-15 bracht. De te verzenden signalen zullen vertikaal gericht zijn en een goede afbeelding van het onderzochte gebied verschaffen.

Dit systeem heeft echter ook een bezwaar, dat o.a. ontstaat doordat de zeebodem, uiteraard, niet vlak is. Ondanks het feit, dat de concentratie van de golven door middel van de puntbronnen zo zuiver mogelijke 20 pieken levert en ondanks de gerichtheid in de vertikale richting, is het niet mogelijk om in geval van een onregelmatig gevormd oppervlak spreiding van reflectie en samenwerkende achtergrondruis te voorkomen wanneer onregelmatigheden, een val van zeebodem, etc. ontmoet worden, waardoor er een onzekerheidsfactor in de verkregen informatie ontstaat.

25 De uitvinding beoogt daarom een dergelijk systeem te verschaffen welke de nadelen daarvan niet heeft. Met de uitvinding wordt beoogt een werkwijze en inrichting te verschaffen die een nauwkeuriger vaststelling van de positie van de signaalreflecties geeft en een versterking of focus-sering van de zendsignalen mogelijk maakt op lokaties waar de formaties 30 moeilijk te meten zijn, d.w.z. de mógelijkheid te verschaffen om het effect van de zender aan de actuele onderzochte condities aan te passen.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de zenders volgens een op zich bekende wijze voor de formatie van puntbronvormige zenders in rijen in het water neergelaten worden en dat de 35 de zenders met behulp van geschikte middelen dwars op de sleeprichting verspreid kunnen worden, waarbij de afstand tussen de zenders, het ontsteek-vermogen en het ontsteektijdstip met behulp van eerder verkregen gegevens 8105012 Λ -3- met betrekking tot de eigenschappen van de zeebodem vanaf het schip gestuurd worden.

Volgens de uitvinding wordt een extra dimensie verkregen, omdat de puntbronvormige "subrijen" niet alleen langs een lijn verdeeld zijn maar 5 ook over de breedte van het te onderzoeken gebied. Het is mogelijk om de ontsteking van de afzonderlijke bronnen individueel te regelen, waardoor ten opzichte van voorheen een betere controle over de gegevensverzameling verkregen wordt. Er kan een versterking/verzwakking van de signalen, dat zal samenvallen met de reflectielokatie, verkregen worden, waarbij men kan 10 inspelen op foutenbronnen die kunnen optreden bij oneffen terrein, bijvoorbeeld bij steil verlopende, formaties. De afstand tussen de zendbronnen kan zowel in de lengte als in de breedte gevarieerd worden. Uit de praktijk is gebleken, dat een zeef goed signaalrendement verkregen wordt.

Daarnaast kunnen het richtvermogen en/of frequentie van de energie-15 bron gevarieerd worden in afhankelijkheid van de diepte en/of de vorm van de formatie en in overeenstemming met de voortplantingssnelheid van de geluidsgolven door de formatiestructuur door het aanpassen van de afstand tussen de zenders in lengterichting en/of dwarsrichting.

Het is volgens de uitvinding ook mogelijk de energiebron, d.w.z.

20 de verzameling zendsignalen, naar een specifieke van belang zijnde structuur te richten. De in kaart te brengen grondformaties worden bestudeerd met een soort akoestische lens. Met behulp van eerder verkregen informatie over de vorm van de lagen, de diepte en de voortplantingssnelheid, kan men de energiebron zodanig instellen dat de maximale energie voor een 25 specifieke reflector verkregen wordt, terwijl tegelijkertijd de energie komende van een aantal refleetiebronhen geminimaliseerd wordt. Dit focus-seringseffect wordt verkregen door de zender zodanig te vormen dat de zendpunten over een vlak verdeeld worden en door de verschillende puntbronnen op verschillende tijdstippen te ontsteken.

30 Het is op zich bekend luchtkanonnen over een relatief groot gebied en in verschillende patronen te verspreiden. In al dergelijke gevallen worden echter enkele kanonnen gebruikt, en de bedoeling van dergelijke "vlakverdelingen" is ofwel het ineens onderzoeken van een groot gebied of het verschaffen van een speciaal reflectiepatroon. De uitvinding heeft 35 daarentegen een andere benadering, omdat het niet de bedoeling is een om-vangrijker systeem te verschaffen maar om een primair signaal te focus-seren en om achtergrondruis te vermijden, d.w.z. de kwaliteit van de van 8105012 -t * J+- een reflecterend oppervlak verkregen informatie te verbeteren.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening; in de tekening toont:

Fig- 1 schematisch een uitvoeringsvorm van de uitvinding; 5 fig. 2 een detail-van de inrichting van fig. 1; en fig. 3 een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.

In fig. 1 is een schip 1 getoond, dat speciaal uitgevoerd is voor het slepen van kabels voor seismisch onderzoek van de zeebodem en die tevens apparatuur omvat voor het registreren en opslaan van de daarbij 10 ontvangen informatie. Aan· de achterzijde van het schip zijn een aantal kabeltrommels 2 bevestigd voor het kunnen vieren en binnenhalen van sleepkabels 3, en verder niet getoonde middelen voor het leggen en binnenhalen van een akoestische kabel k. De sleepkabels 3 zijh voorzien van luchtkanonnen, die in groepen of subrijen 5 zijn aangebracht. Een dergelijke 15 subruh is in detail in fig. 2 getoond en bestaat in hoofdzaak uit een aantal drijflichamen 6, die elk een luchtkanon 7 dragen. Tussen het luchtkanon 7 en het drijflichaam 6 zijn verzamelmiddelen aangebracht voor de verbindingslijnen voor het ontsteken van de luchtkanonnen. De luchtkanonnen 7 van elke subrij zijn zodanig onderling afgestemd, dat zij tezamen 20 een puntbronzender vormen. De afstand tussen de individuele subrijen kan gevarieerd worden. De uitvoering van het sleépkabelsysteem is beschreven in het Noorse octrooischrift 138.922.

Volgens de uitvinding worden de sleepkabels op een voorafbepaalde wijze in dwarsrichting ten opzichte van de vaarrichting van het schip ge-25 spreid. Daartoe is een, eveneens van de drijflichamen voorziene, para-vaan 8 aan: de kabels bevestigd, waarbij de posities van de paravanen vanaf het schip bestuurd kunnen worden. Bij op geschikte wijze gepositioneerde vanen 8 zullen de kabels in dwarsrichting gespreid worden, zodat zij over een bepaald oppervlak verdeeld worden.

30 Het is op eenvoudige wijze mogelijk om. zes van dergelijke paral lelle rijen achter een schip te slepen. De afstand tussen de subrijen 5 over de lengte van de sleepkabel en hun onderlinge afstand in dwarsrichting kunnen door zodanige instelling van de paravanen 8 gevarieerd worden, dat de breedte van het zendgebied gevarieerd kan worden van bijvoorbeeld 5 m 35 tot 75 m.

Fig. 3 toont een tweede uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvinding. Daarbij wordt voor het slepen een schip 1 als die volgens 8105012 -5- i -ï fig. 1 gebruikt. Net als bij de eerste uitvoeringsvorm -worden sleepkabels 3 en een centrale akoestische kabel h gebruikt. Met behulp van paravanen 8 wordt net als bij de eerste uitvoeringsvorm een dvarsverspreiding van de sleepkabels verkregen. Bij deze uitvoeringsvorm wordt een oppervlakgebied 5 gesimuleerd door het optellen van de gegevens afkomstig van achtereenvolgende ontstekingen van de puntbronzendgebieden 5 die over de breedte verdeeld zijn.

Het systeem volgens de uitvinding kan binnen het kader van de uitvinding op verschillende wijzen gewijzigd worden. De aan de energiebron-10 nen te stellen eisen zullen afhankelijk van het soort gebied dat wordt onderzocht variëren. De te registreren signalen zullen verschillende frequenties en schijnbare golflengten omvatten. Het ruisbeeld zal eveneens afhankelijk van het gebied variëren. Hieruit volgt dat men de gerichtheid van de energiebronnen als functie van de onderzochte geologische' condities 15 moet kunnen wijzigen. Dit wordt op eenvoudige wijze verkregen door het wijzigen van de geometrie van de zendbron, d.w.z. het aantal gebruikte elementen, de omvang van het door de elementen bedekte oppervlak en de afstand tussen de elementen. Door middel van kabeltrommels kunnen de afstanden tussen de elementen op eenvoudige wijze veranderd worden. Men is 20 daarbij niet beperkt tot een rechthoekig patroon. Stervormige, vaanvormige, kruisvormige of cirkelvormige bronnen kunnen eveneens gebruikt worden.

Alle van de beschreven bekende systemen passen eigenlijk niet meer dan een simpele uitbreiding van de puntbronnen toe. De benadering daarbij is een puntbron bestaande uit twee of drie strengen luchtkanonnen 25 in dwarsrichting over een grotere breedte te verspreiden. Een dergelijke oplossing kent duidelijke bezwaren, omdat men weinig of geen flexibiliteit heeft met betrekking tot de geometrie, en verder elk element een enkel kanon met de daaraan inherente bezwaren omvat, d.w.z. een puls met een kleine bandbreedte met lange pulsterreinweerkaatsingen; bovendien is 30 het zeer moeilijk de totale responsie van het systeem te berekenen.

ψ 8105012

Claims (4)

1. Werkwijze voor het verzamelen van maritieme seismische gegevens, waarbij een aantal seismische signaalzenders en een ontvangerkabel achter een schip gesleept worden met het kenmerk dat de zenders volgens een op zich bekende wijze voor de formatie van puntbronvormige zenders in rijen 5 in het water neergelaten worden en dat de zenders met behulp van geschikte middelen dwars op de sleeprichting verspreid kunnen worden, waarbij de afstand tussen de zenders, het ontsteekvermogen en het ontsteektijdstip met behulp van eerder verkregen gegevens met betrekking tot de eigenschappen van de zeebodem vanaf het schip gestuurd worden. 10 2. ' Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de puntbronvor-mige zenderrijen in dwarsrichting en in langsrichting verdeeld zijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de zenders door middel van paravanen verspreid worden. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de gerichte 15 energie en/of frequentie van de energiebron gevarieerd wordt in afhankelijkheid van de eigenschappen van. de formatie en in overeenstemming met de voortplantingssnelheid van de geluidsgolven door de formatiestructuur door instelling van de afstand tussen de zenders.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de zenders in 20 dwarsrichting en in lengterichting gespreid worden en op verschillende tijdstippen ontstoken worden, waarbij het ontstekingseffect naar een begrensd gebied gefocusseerd wordt.

6. Inrichting voor gebruik van de werkwijze volgens conclusie 1 voor het verzamelen van maritieme seismische gegevens omvattende een schip, 25 dat is voorzien van apparatuur voor het slepen van een aantal kabels waaraan in subrijen zenders voor het afgeven van seismische pulsen zijn aangebracht, en een akoestische kabel voorzien van hydrofonen, waarbij de akoestische kabel in het midden tussen de andere kabels gesleept wordt met het kenmerk dat de zenderkabels (3) voorzien zijn van paravanen (8) 30 en drijflichamen, waarbij de paravanen zodanig ingesteld kunnen worden, dat de kabels (3) dwars op de vaarrichting van het schip gespreid kunnen worden en de kabels in gewenste, onderling parallelle, banen gebracht kunnen worden en dat de inrichting tevens besturingsmiddelen omvat voor het ontsteken van pulsen in een gewenst patroon en/of gewenste Volgorde. 8105012