NO138922B - Langstrakt seismisk kilde for anvendelse ved operasjoner paa sjoeen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en langstrakt seismisk kilde for anvendelse ved operasjoner på sjben.

For å skaffe seg informasjoner angående underjordiske lag under havbunnen, blir seismiske kilder innrettet for generering av en sjokkbblge i vannet, slept gjennom vannet av ett eller flere slepe-fartbyer. Sjokkbblgen som genereres i vannet, beveger seg i alle ret-ninger og deler av den vil etter å være reflektert eller avbbyd av de underliggende lag vende tilbake til de vannmasser som ligger over de underjordiske lag som skal undersbkes, og blir deretter oppfanget av hydrofoner i en detektorkabel som slepes gjennom vannet i nærheten av den seismiske kilde. Denne detektorkabel kan håndteres fra samme far-toy, hvorfra den seismiske kilde drives.

Det tilbakevendende reflekterte signal registreres og

nyttig informasjon kan samles fra slike registreringer for å lokali-

sere posisjonen og dybden av olje- eller gassholdige formasjoner.

I visse områder vil en forholdsvis stor del av den sjokk-bølge som genereres av den seismiske kilde, ikke trenge ned i havbunnen, men blir reflektert av denne bunn. En slik reflektert bolge-

del blir deretter igjen reflektert av vannoverflaten og vandrer en viss tid mellom havbunnen og vannoverflaten inntil den i et visst byeblikk oppfanges av hydrofonene i detektorkabelen. Hvis dette byeblikk faller sammen med at den fra de underjordiske lag reflekterte bblgedel vender tilbake, kan opprinnelsen til de forskjellige bølge-deler ikke detekteres korrekt og tilstedeværelsen av slike ubnskede multipler eller gjentatte ekko av refleksjon fra bunnen i opptegnel-sene vil fore til feiltolking av registreringene.

Ved utforming av lydkilden på en slik måte at den har en

stor lengdedimensjon, fåes en type lineær lydkilde som er tilpasset for generering av sjokkbolger med en hovedretning på bolgeforplant-ningen, hvilken retning er begrenset til et smalt område på hver side av et plan loddrett gjennom senter av lengdeaksen for den langstrakte lydkilde. Da en sjokkbblge av denne type vandrer i den foretrukne retning (det er retningen for de bblgedeler som vil bli reflektert av de underjordiske lag og returnerer til hydrofonene) innflytelsen av refleksjoner som har passert bare gjennom vannet og er blitt reflektert hyppig mellom havbunnen og vannoverflaten, blir redusert.

En ulempe ved de kjente langstrakte lydkilder er at de er meget vanskelige å håndtere og ikke kan tilpasses den dybde i vannet ved hvilken de må arbeide.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å skaffe en langstrakt seismisk kilde for operasjoner på sjben, hvilken seismiske kilde effektivt kan slepes av og håndteres fra et fartby.

Ifølge oppfinnelsen er en langstrakt seismisk kilde for anvendelse ved operasjoner på sjøen kjennetegnet ved at de individuelle lydkilder anbringes i et antall rekker og hver av disse rekker slepes separat gjennom vannet ved hjelp av en sepa-

rat kabel festet til fartøyet, mens rekkene bibeholdes i adskilt posisjon langs den hovedsakelig rette linje.

Det kan være anordnet organer for variasjon av lengdene

av kablene til forandring av avstandene mellom tilstbtende rekker.

Organene for variasjon av kablenes lengde er innrettet for montering ombord på båten og omfatter et antall dreibare tromler, på hvilke kablene kan oppbevares separat og drivorganer for dreining av tromlene separat såvel som i kombinasjon, idet kablene er anordnet for å tillate en relativ forskyvning av rekkene langs den langstrakte seismiske kilde.

Oppfinnelsen vil i det fblgende bli beskrevet mer detaljert under henvisning til tegningene som i form av eksempler viser en utfbrelse av oppfinnelsen, og hvor fig. 1 er et skjematisk riss som viser den relative posisjon av et slepefartby og den langstrakte seismiske kilde i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2 er et planriss av fig. 1, fig. 3 er et skjematisk riss av en detalj merket med A på fig. 1 i stbrre målestokk og viser den fremre ende av den fremre rekke av den langstrakte lydkilde i samsvar med oppfinnelsen, fig. 4 er et planriss av fig. 3 tatt i pilens IV retning på fig. 3, fig. 5 er et snitt av fig. 3 etter linjen V-V på fig. 3 og fig. 6 viser skjematisk et tverrsnitt av kabelen etter linjen VI-VI på fig. 2 idet fig. 6 er i stbrre målestokk enn fig. 2.

Den langstrakte seismiske kilde 1 vist på fig. 1 slepes gjennom vannet 2 ved hjelp av et slepefartby 3- Den langstrakte seismiske kilde 1 omfatter fem rekker 4 (antydet ved henvisningstallene 4a, 4b, 4c, 4d og 4e), idet hver rekke består av en bærebjelke 5 for under-stbttelse av et antall individuelle lydkilder 6. I denne spesielle utfbrelse av oppfinnelsen er lydkildene 6 dannet av luftkanoner. Detaljer angående luftkanonene er ikke vist på tegningen da slikt ut-styr er vanlig kjent. Hver luftkanon omfatter et kammer fyllt med hbyttrykksluft som kan dekomprimeres nesten byeblikkelig ved å åpne en hurtigvirkende ventil i veggen av kammeret. Denne dekomprimering genererer en sjokkbblge i vannet utenfor kammeret, hvilken sjokkbblge anvendes som et seismisk signal. Etter dekompresjon lukkes ventilen og kammeret fylles på nytt med hbyttrykksluft. Slike luftkanoner er i og for seg kjent og beskrevet i US patent 3.310.128. Bærebjelken 5 for hver rekke 4 er opphengt i et flytelegeme 7 med hensiktsmessige opphengningsorganer, så som kabler 8.

Som beskrevet mer detaljert i det fblgende, er hver rekke individuelle lydkilder 6 forbundet med slepefartbyet 3 ved hjelp av en separat kabel. Denne kabel er konstruert for sleping av rekken gjennom vannet, for tilfbrsel av hbyttrykksluft til luftkanonene i rekken og for foring av signaler fra slepefartbyet til de individuelle seismiske kilder i rekken for å aktivisere disse kilder. Et snitt gjennom en slik kabel 9 (den spesielle kabel 9 anvendes for sleping av den bakre rekke 4e av den lineære seismiske kilde 1 gjennom vannet) er vist skjematisk på fig. 6. Tverrsnittet viser en sentral kanal 10 for hbyttrykksluft omgitt av et antall signalledere 11 (hver er dekket med et isolerende lag). Kanalen 10 og lederne 11 er anbrakt i en armert mantel 12 og den samlede styrke av alle komponentene i kabelen 9 er tilstrekkelig til at kabelen kan anvendes for sleping av en rekke gjennom vannet.

Da hver rekke 4 er forbundet med slepefartbyet 3 ved hjelp av en separat kabel, er der - foruten kabelen 9 - andre kabler 13, 145 15 og 16, idet hver kabel er med sin ene ende forbundet til en av rekkene 45 og med den annen ende til en av de fem tromler 17 som er dreibart montert på fartbyet 3.

Drivende organer (ikke vist) er montert på fartbyet 3 for

å drive tromlene 17 separat eller i kombinasjon. Tromlenes 17 drift for avspoling og oppspoling av kablene vil bli beskrevet senere.

Hvordan kabelen 16 er forbundet med den fremre rekke 4a av den langstrakte seismiske kilde 1 skal nå beskrives under henvisning til fig. 3, 4 og 5-

Som vist på fig. 3 er enden av kabelen 16 på en hengsellignende måte forbundet med et par armer 18 ved hjelp av en klemme 19 som er fastklemt omkring kabelen 16. Stifter 20 festet på klemmen 19 samvirker med boringer (ikke antydet) i den ene ende av armene 18. De andre ender av armene 18 er forbundet med bærebjelken 5 ved hjelp av en stift 21 som er fort gjennom åpninger i armene og bærebjelken 5• Egnede låseorganer (ikke vist) er anordnet for å holde stiften 21 på plass under funksjonen. Disse låseorganer kan lett utlbses for å fjerne stiften 21 og koble kabelen 16 fra bærebjelken 5-

Enden av kabelen 16 er forsynt med en plugg 22 tilpasset for samvirke med en motplugg 23 på en kabel 24 forbundet med bjelken 5 ved hjelp av klemmer 25- Pluggene 22 og 23 er multippelplugger (elektriske og pneumatiske) og kabelen 24 er identisk i tverrsnitt med kabelen 9 vist på fig. 6. Lederne i kabelen 24 er forbundet med luftkanonen 6 i rekken 4a i den langstrakte seismiske kilde ved hjelp av egnede kabler 26.

Luftkanonene 16 er opphengt i bærebjelken 5 ved hjelp av stenger 31 som er hengsellignende forbundet med bjelken 5 og den tilhbrende luftkanon 6. Bjelken 5 er forbundet med flytelegemet (ikke vist) ved hjelp av kabler 8, hvorav en er vist på fig. 3. Den nedre ende av kabelen 8 er forbundet med en byebolt 32 festet på bjelken 5.

Kablene 9» 13, 14 og 15 er forbundet med rekkene 4e, 4d,

4c og henholdsvis 4b, hvilke rekker folger den fremre rekke 4a i den langstrakte seismiske kilde 1 når denne slepes gjennom vannet. Disse kabler er fort langs bjelken 5 på den forreste rekke 4a i kilden 1 ved at de er fort gjennom fbringsorganer 33 ( se fig. 3 til 5) montert på bærebjelken 5• Fbringsorganene 33 består av et legeme 34 sveiset til bjelken 5 og som omfatter fire U-formede kanaler 35 som er lukket ved den ovre ende ved hjelp av et deksel 36 som er hengsellignende forbundet méd legemet 34 ved hjelp av et hengsel 37. Hengs-let 36 kan være holdt på plass som vist på tegningen ved hjelp en stift 38 anbrakt i en åpning (ikke antydet) gjennom en opprettstående del 39 av legemet.34j hvilken del rager gjennom en åpning i dekselet 36.

Det vil være klart at under sleping av rekkene 4 i den seismiske kilde 1 ved hjelp av fartbyet 3 på den måte som er vist på fig. 1 og 2, blir rekkene separat trukket gjennom vannet av en av kablene 9> 13, 14, 15 og 16. Rekkene 4 er hver båret under vannflaten av et flytélegeme 7 ved hjelp av baerekabler 8 og den forreste rekke 4a er hindret i å bli trukket oppover ved hjelp av et vingeelement 40 fobundet med kablene 9, 13, 14» 15 og 16 på det sted som er antydet på fig. 1 og 2. Slike vingeelementer er i og for seg kjent på området for marine-seismiske kilder og behbver ingen ytterligere beskrivelse.

Det vil videre være klart at hver bærebjelke 5 og hver rekke 4 (med unntagelse av den bakerste rekke 4e) omfatter minst en fbringsanordning i likhet med fbringsorganene 33 vist på fig. 3 til 5. Mens fire kabler er fort langs den forreste rekke 4a i den seismiske kilde 1, fores bare tre kabler langs rekken 4b som er den neste, for-di kabelen 15 er forbundet med denne rekke 4b for å trekke den gjennom vannet. Videre er kabelen 14 forbundet med rekken 4c og bare to kabler (9 og 13) er fort langs denne rekke 4c. Kabelen 13 er forbundet med rekken 4d og bare kabelen 9 er fort langs rekken 4d.

Alle fbringsorganene festet på bjelkene for rekkene har åpninger i likhet med den U-formede åpning 35 i fbringsorganene 33 vist på fig. 5- Disse åpninger er tilstrekkelig brede til å tillate at kabelen som er fort gjennom samme', kan trekkes gjennom denne med minimal motstand. Ved dreining av den trommel i trommelsettet 17, hvortil kabelen 9 er festet, kan således kabelen 9 spoles ut, hvorved avstanden mellom rekkene 4d og 4e kan bkes. Ved å reversere dreie-retningen av den spesielle trommel, kan avstanden minskes. Det vil være klart at ved separat drift av de forskjellige tromler 17 kan fordelingen av rekkene 4 over lengden av den langstrakte lydkilde 1 varieres.

Avstandene mellom de forskjellige rekker kan velges slik at avstanden mellom to tilstotende rekker avtar fra midten av den langstrakte kilde 1 mot begge dens ender.

Avstandene mellom de forskjellige rekker kan varieres under slepingen av den langstrakte kilde gjennom vannet. Således kan fordelingen av rekkene 4 over lengden av kilden 1 såvel som lengden av kilden 1 varieres under operasjon av kilden.

Likeledes kan avstanden mellom fartbyet 3 og den seismiske kilde 1 varieres ved samtidig dreining av tromlene 17 i samme retning.

Når det seismiske arbeide er avsluttet i et bestemt område kan kilden 1 spoles opp som folger.

Forst og fremst dreies troml ene 17 i kombinasjon for å bringe den forreste rekke 4a til fartbyet 3 for å koble denne rekke fra resten av rekkene 4- Vingen 40 (se fig. 1) tas forst av og kabelen l6 (se fig. 3) kobles deretter fra rekken 4 ved å fjerne stiften 21 og lose koblingen som består av pluggene 22 og 23. Etter å ha åpnet dekselet 36 på fbringsorganet 33, kan kablene 9, 13, 14 og 15 frigjb-res fra rekken 4a og rekken 4a sammen med flytelegemet for samme kan lbftes ut av vannet og inn på fartbyet 3. Kablene 8 mellom rekken og flytelegemet er fortrinnsvis forsynt med hurtigkoblinger for å lose flytelegemet 7 fra rekken 4a og lagre dette separat på fartbyet 3.

Deretter blir de tromler som er forbundet med kablene 9, 13, 14 og 15 dreiet samtidig og rekkene 4b - e trekkes sammen mot fartbyet. Når rekken 4b er nær fartbyet 3, loses denne fra kabelen 15 for samme på samme måte som allerede beskrevet. Videre blir kablene 9, 13 og 14 lost fra fbringsorganene på rekken 4b og denne rekke sammen med sitt flytelegeme lbftes ombord på fartbyet 3 og lagres der.

Den ovenfor beskrevne operasjon gjentas for de resterende rekker inntil alle rekkene og deres flytelegemer er lagret ombord på fartbyet 3.

Avstanden mellom den forreste rekke 4a og den bakerste rekke 4e i den langstrakte lydkilde kan tilpasses til den dybde i sjben hvor operasjonene finner sted.

For dype havområder kan denne avstand være over 100 meter,

f.eks. mellom 150 og 200 meter.

Det vil bemerkes at bruken av et antall rekker fordelt langs lengden av den langstrakte seismiske kilde og anvendelsen av en separat kabel for å slepe hver rekke tillater en effektiv håndtering av en langstrakt seismisk kilde med stor lengde og tillater dessuten at slike kilder tilpasses for varierende havdybder på en meget enkel måte.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til et spesielt antall individuelle lydkilder 6 installert i en enkel rekke. Kildene kan være anordnet i en enkelt rad eller i to eller flere parallelle rader. De seismiske kapasiteter for hver individuell lydkilde velges i forhold til den seismiske bblge som skal genereres ved hjelp av den rekke hvortil den spesielle lydkilde horer. Lydkildene tilhbrende en felles rekke avfyres samtidig. Imidlertid kan et begrenset antall av dem (f.eks. 1 eller 2) avfyres med en liten tidsforsinkelse hvis den bnskede form av bblgen som skal genereres, skulle bestemme dette.

For å rette den ved hjelp av kilden 1 genererte sjokkbblge i en annen retning enn den vertikale kan rekkene avfyres fortlbpende i en retning langs den langstrakte kilde med en viss tidsforsinkelse mellom de fortlbpende avfyringer. Slik forsinkelsestid mellom fortlbpende avfyringer av tilstbtende rekker kan være opp til omkring 100 millisekunder eller stbrre.

De seismiske kapasiteter av rekkene i den langstrakte kilde kan være lik hverandre. Imidlertid er oppfinnelsen ikke begrenset til dette og langstrakte seismiske kilder kan være bygget opp av rekker med forskjellig kapasitet. I slike langstrakte kilder kan de seismiske kapasiteter av rekkene avta fra midten av den langstrakte kilde mot begge ender av denne.

For å styre operasjonen og signalformen av sjokkbblgen som genereres for hver enkelt rekke, kan en hydrofon eller annet detekte-ringsorgan være inkludert i hver rekke, hvilken hydrofon er forbundet med et opptegningsapparat ombord på fartbyet over noen av lederne 11

i hver kabel (se fig. 6).

Anvendelsen av oppfinnelsen er ikke begrenset til langstrakte seismiske kilder, hvor rekkene omfatter luftkanoner som individuelle seismiske kilder. En hvilken som helst annen type seismisk kilde egnet for formålet kan anvendes, så som gasseksplosjoner som benytter eksplosjon av brennbare gassblandinger for generering av bblgen eller sparkere (gnistutladningsapparater) som genererer elek-

triske gnister mellom to elektroder i vannet.

De stive bjelker 5 (fig. 3) for rekkene kan være av en hvilken som helst egnet type for formålet. En tiltalende måte å understotte luftkanonene 6 på er dessuten å gi avkall på bjelken 5 oi forbinde bærestengene 31 med kabelen 24. Kabelen på sin side bæres d< i et antall punkter av flytelegemet ved hjelp av kabler i likhet med

.kabelen 8. I denne modifiserte konstruksjon av en rekke bæres foring: organene 33 av kabelen 24 og pluggforbindelsen 22, 23 er avlastet fo: aksialbelastning på samme ved at endene av armene 18 (hvilke ender

var opprinnelig forbundet med bjelken 5) forbindes med kabelen 24.

De individuelle lydkilder 6 kan være konsentrert i et hvilket som helst antall rekker fordelt langs lengden av kilden 1.

Rekken 4a vist på fig. 3 til 5 på tegningene er utstyrt med bare en enkelt fbringsanordning 33 for foring av de kabler som e: festet til resten av rekkene langs denne. Imidlertid er oppfinnelsen ikke begrenset til bruken av en enkelt fbringsanordning for hver rek] Mer enn en fbringsanordning kan anvendes. Dessuten kan en hvilken soi helst annen type fbringsorganer anvendes forutsatt at gjennomgangen gjennom fbringsorganene er tilstrekkelig bred til å tillate trekking av kablene gjennom dem og at kablene lett kan fores inn i og tas ut av fbringsorganene.

For å bibeholde tilstrekkelig lufttrykk inne i luftkanonei under overforing av disse fra fartbyet 3 til vannet 2 eller omvendt kan hver an tromlene 17 bære en hbyttrykks-luftflaske dreibart anord net med angjeldende trommel og forsynt med organer for å koble flaski til hbyttrykksledningen i kabelen som er lagret på den angjeldende trommel. Når den seismiske kilde 1 er i sin arbeidsposisjon, er alle hbyttrykksledningene koblet til en kompressor og forbindelsen med hbyttrykksflaskene stenges.

Den langstrakte seismiske kilde kan anvendes enten alene eller i kombinasjon med andre langstrakte seismiske kilder av samme type for å generere sjokkbblger med en hovedretning for bblgeforplan ningen. Under sleping av en enkelt langstrakt lydkilde gjennom vanne vil dennes rekker være i en hovedsakelig rett linje og danne en line? lydkilde som ved aktivisering av dens individuelle lydkilder genereri en sjokkbblge med en retning som er begrenset til et smalt område på hver side av et plan som er loddrett gjennom senter for lengdeaksen av den enkelte langstrakte lydkilde. Under sleping av et antall lang strakte seismiske kilder parallelt med hverandre gjennom vannet slik at rekkene i hver kilde er på en- hovedsakelig rett linje, vil der dannes en flate-formet seismisk kilde. Når de enkelte lydkilder alle er i et horisontalt plan og avfyres samtidig, vil retningen av sjokk-bolgen falle sammen med•vertikalen.

Avstanden mellom hvert par tilstdtende langstrakte seismiske kilder i den flate-formede seismiske kilde kan være mellom 50 og 100 meter .

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved generering av seismiske sjokk-bølger i en vannmasse, omfattende utformning av en langstrakt seismisk kilde ved å bære et antall individuelle lydkilder under vannflaten og slepe lydkildene i en hovedsakelig rett linje gjennom vannet ved hjelp av kabelorganer festet til et fartøy, karakterisert ved at de individuelle lydkilder anbringes i et antall rekker og hver av disse rekker slepes separat gjennom vannet ved hjelp av en separat kabel festet til fartøyet, mens rekkene bibeholdes i adskilt posisjon langs den hovedsakelig rette linje.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at avstanden mellom minst to tilstøtende rekker varieres ved å forandre lengden av minst én av kablene festet til nevnte tilstøtende rekker, under sleping av rekkene gjennom vannet.

3. Langstrakt seismisk kilde for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende et antall individuelle lydkilder som er innrettet for å bli båret under vannflaten og for forbindelse med et fartøy via kabelorganer for sleping av lydkildene i en hovedsakelig rett linje og for overføring av signaler mellom fartøyet og de individuelle kilder for aktivisering av disse kilder, karakterisert ved at lydkildene er konsentrert i et antall rekker over lengden av den langstrakte seismiske kilde, og at hver rekke individuelle lydkilder er innrettet for tilkobling til fartøyet ved en separat kabel.

4. Kilde ifølge krav 3, for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge krav 2, karakterisert ved organer for variasjon av lengdene av kablene for å forandre avstanden mellom tilstøtende rekker.

5. Kilde ifølge krav 4, karakterisert ved at organene for variasjon av kabelens lengde er innrettet for montering ombord på fartøyet og omfatter et antall dreibare tromler på hvilke kablene kan oppbevares separat, og drivorganer for dreining av tromlene separat såvel som i kombinasjon, idet kablene er anordnet for å tillate en relativ forskyvning av rekkene langs den langstrakte seismiske kilde.