NO20131195A1 - Apparat for utplassering og opphenting av seismiske noder - Google Patents

Abstract

Et apparat (100) for utplassering og opphenting av seismiske noder (200) på havbunnen omfatter en slepeforbindelse (101) som forbinder apparatet (100) til en slepekabel (10) løpende fra et slepefartøy; vertikale styringsmidler (125; 5; 120, 12) for justering av en høyde over havbunnen ved hjelp av slepekabelen (10); horisontale styringsmidler (125; 130-133) for justering av en horisontal posisjon i henhold til den ønskede bane, og utplasserings- og opphentingsmidler (151; 160, 170, 180) for utplassering og mottak av noder (200) forbundet til en vaier (150) ved forhåndsbestemte intervaller langs banen. Utplasseringsmidlene er fortrinnsvis konfigurert til å utplassere nodene (150) uten vesentlig trekk fra den forutgående utplasserte vaieren (150).

Description

APPARAT FOR UTPLASSERING OG OPPHENTING AV SEISMISKE NODER

[0001] Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt seismiske undersøkelser, og mer bestemt et apparat for utplassering og opphenting av en havbunnskabel omfattende flere seismiske noder.

[0002] En seismisk undersøkelse til havs involverer avfyring av en oppstilling av akustiske kilder, for eksempel luftkanoner, ved en kjent posisjon i et såkalt skudd. Akustiske bølger fra luftkanonene beveger seg gjennom vannet inn i en underjordisk formasjon, hvor de reflekteres og brytes fra forskjellige lag i formasjonen. De reflekterte og brutte bølgene detekteres og registreres for senere analyse for å tilveiebringe informasjon om den underjordiske struktur eller formasjon.

[0003] For å detektere så mye som mulig av de reflekterte og brutte bølgene, må seismiske sensorer så som geofoner plantes i nær akustisk kontakt med havbunnen, og hydrofoner i en posisjon rett over havbunnen. De seismiske sensorene er konvensjonelt anordnet i noder, idet hver node omfatter én eller flere seismiske sensorer.

[0004] For å utføre en slik seismisk undersøkelse, utplasseres en oppstilling av noder på havbunnen. Oppstillingen kan være anordnet som et rektangulært rutenett med en node ved hver kryssing. Typiske avstander er 25 eller 50 meter mellom nærliggende noder langs en linje, og 100 til 400 meter mellom linjene. Når nodene er utplassert, avfyrer et kildefartøy som sleper akustiske kilder, en serie av skudd i kjente posisjoner. De seismiske responssignalene fra hvert skudd detekteres ved hver node i oppstillingen. Hver node kan utføre noe signalprosessering. Når de ønskede skuddene er utført, blir nodene hentet opp og lagret for utplassering i den neste undersøkelsen.

[0005] Nodene kan utplasseres eller plantes én etter én, eksempelvis ved hjelp av en fjernstyrt farkost (Remotely Operated Vehicle, ROV), eller de kan forbindes med en havbunnskabel (Ocean Bottom Cable, OBC), typisk i intervaller på 12,5, 25 eller 50 meter. En OBC letter opphenting, ettersom enkeltstående, små noder ellers kan være vanskelige å lokalisere eller samle inn. Flere OBC-er kan utplasseres parallelt til hverandre, slik at nodene danner den ønskede oppstilling på havbunnen.

[0006] En OBC kan også tilveiebringe kommunikasjonslinjer, slik at hver node kan sende seismiske data til et undersøkelsesfartøy i sanntid. Eksempler kan finnes for eksempel i US-patent nr. 4942557 og 4780863. En mangel ved disse metodene og anordningene er at en kommunikasjonslinje må passere gjennom et hus fra sensorene og kontrollerne i noden til en transceiver eller mottaker på undersøkelsesfartøyet. Når dybden for utplassering øker, øker enten faren for lekkasje gjennom åpningen for kommunikasjonslinjen, eller kostnaden fortetting av huset øker. En annen mangel er at en kabel som strekker seg fra havbunnen til overflaten kan fremkalle bevegelse, vibrasjoner og annen støy som forstyrrer målingene som foretas av de seismiske sensorene inne i nodene.

[0007] For å overvinne disse manglene, kan hver node være autonom, dvs. forbli uten mulighet til kommunisere med undersøkelsesfartøyet over varigheten av en undersøkelse. En autonom seismisk node omfatter seismiske sensorer, en registrator, et minne for lagring av de seismiske signalene og en effektkilde, eksempelvis en batteripakke, for å forsyne noden med effekt under undersøkelsen. Etter opphenting blir de seismiske dataene overført til undersøkelsesfartøyet for senere analyse.

[0008] US-patentsøknad 2013/0058192 tilhørende Gateman et al. og overdratt til søkeren for den foreliggende offentliggjøring, offentliggjør en seismisk havbunnskabel med autonome nodekapsler som settes inn i korresponderende hus montert langs OBC-kabelen. I denne søknaden blir OBC-en utplassert fra et fartøy, og således gjenstand for vertikale krefter forårsaket av flere noder, idet hver av dem har negativ oppdrift, opphengt fra fartøyet. Ettersom nodene er anordnet med regelmessige intervaller langs OBC-en, øker de vertikale kreftene med dybden til havbunnen. I tillegg blir en OBC opphengt fra et fartøy utsatt for horisontale krefter fra undervanns-strømmer. Ettersom dybden øker vil disse kreftene trolig forårsake avvik fra en ønsket bane på havbunnen.

[0009] Imidlertid, for å estimere dybden av et reflekterende lag fra en tidsforsinkelse mellom et skudd og responsen, må avstanden mellom kilden og noden være kjent. Nodeposisjonene må følgelig være nøyaktige for å tilveiebringe en nøyaktig avbildning av formasjonen. Videre, faste intervaller mellom nærliggende noder minimerer feil ved interpolering av seismiske data, fordi en interpolert verdi mellom to nærliggende noder langt fra hverandre er mindre nøyaktig enn en interpolert verdi mellom to nærliggende noder nær hverandre. Noder bør følgelig utplasseres med regelmessige intervaller i kjente lokaliseringer for å oppnå den best mulige undersøkelse med et forhåndsbestemt antall noder. Evnen til å posisjonere de seismiske nodene med høy nøyaktighet på havbunnen er også svært viktig for seismiske undersøkelser som gjentas i tid over det sammen undersøkelsesområdet, eksempel 4D-undersøkelser.

[0010] Selv om en vaier som forbinder nodene bestemmer avstanden mellom nodene, sikrer den ikke at nodene utplasseres langs en forhåndsbestemt bane, eksempelvis langs en rett linje istedenfor i et sikksakk-mønster. Som påpekt gjør horisontale krefter forårsaket av undervannsstrømmer det vanskelig å styre utplassering ved håndtering av OBC-en fra overflaten.

[0011] Et lignende problem med styring av en kabel fra overflaten påtreffes ved undersøkelse av havbunnen ved bruk av kameraer, sideskanning-radarer, osv. NO 326789 Bl offentliggjør en fjernstyrt undersøkelsesplattform (Remotely Operated Survey Platform, ROSP), som er en nedsenkbar undersøkelsesplattform som slepes av et fartøy, og som styres til å opprettholde en forhåndsbestemt høyde over havbunnen og en forhåndsbestemt sideveis posisjon i forhold til den tiltenkte bane for kabelen. Den vertikale bevegelse tilveiebringes av en vinsj som er forbundet til slepekabelen, og den horisontale bevegelse som er påkrevet for å justere ROSP-ens kurs til slepefartøyets kurs tilveiebringes av side-posisjoneringspropeller. ROSP-en er således en mindre kostbar og mer spesialisert anordning enn en ROV for generelt formål. Den kan med fordel designes som en åpen ramme, og kan bære en tyngre last enn en ROV, ettersom slepekabelen enkelt kan tilveiebringe en større vertikal kraft enn en vertikal posisjoneringspropell på en ROV for generelt formål. Trekk kjent fra NO 326789 Bl fremkommer i innledningen til krav 1.

[0012] GB2470784 beskriver en utplasseringspakke for utplassering av seismiske sensorenheter på havbunnen. Utplasseringspakken omfatter utplasseringsanordninger som hver omfatter en patron inneholdende en flerhet av sensorenheter bundet sammen av forbindelseskabler. Utplasseringspakken heises overbord og senkes til havbunnen med en kran eller et annet løfteutstyr.

[0013] Med henblikk på den foreliggende oppfinnelse, skal det forstås at løsbare fastklemmingsanordninger for festing og løsgjøring av en gjenstand fra en løpende vaier er velkjente fra det generelle feltet tautransportører. Noen eksempel involverer en smekklås-mekanisme hvor transporttauet er satt mellom et par ruller anordnet i en traktformet kanal. Friksjon mellom tauet og rullene trekker rullene mot den smale enden av trakten for å øke grepet om tauet. Et trekk eller rykk i den motsatte retningen forårsaker at rullene returnerer til en bredere del av trakten, slik at deres grep om transporttauet fjernes.

[0014] US 4686906, overdratt til Doppelmayr, offentliggjør et eksempel på en fastklemmingsanordning for en skiheis som kan tilpasses til bruk i den foreliggende oppfinnelse. Fastklemmingsanordningen omfatter en kraftig fjæroperert gripekjeve som kan festes til og løsnes fra en kontinuerlig løpende vaier ved en endestasjon ved hjelp av rent mekaniske midler, en føringsskinne for å forebygge uønsket dreiing, og en sikkerhetsfjær som opererer en arm hvis gripekraften blir for liten.

[0015] Således, ved bruk av kjente teknikker for tautransportører, kan en autonom node forsynes med en fastklemmingsanordning som fester eller løsner noden ved en endestasjon, og en sikkerhetsmekanisme kan hindre utplassering av en node hvis utilstrekkelig gripekraft er tilveiebrakt av fastklemmingsanordningen.

[0016] En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et forbedret apparat for utplassering av noder på en havbunn under opprettholdelse av fordelene ved kjent teknikk.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0017] Hensikten oppnås med et apparat i henhold til krav 1.

[0018] Mer bestemt vedrører oppfinnelsen et apparat for utplassering av noder langs en ønsket bane på en havbunn og opphenting av seismiske noder, apparatet omfatter en slepeforbindelse som forbinder apparatet til en slepekabel løpende fra et slepefartøy; vertikale styringsmidler for justering av en høyde over havbunnen ved hjelp av slepekabelen; og horisontale styringsmidler for justering av en horisontal posisjon i henhold til den ønskede bane. Ifølge oppfinnelsen omfatter apparatet videre utplasserings- og opphentingsmidler for utplassering og mottak av seismiske noder forbundet til en vaier ved forhåndsbestemte intervaller langs banen; omfattende minst ett nodelager tilpasset til å motta flere noder, og en nodehåndteringsanordning for forbinding av nodene til vaieren under utplassering og frigjøring av nodene fra vaieren under opphenting, hvor nodehåndteringsanordningen tar nodene én etter én fra nodelageret under utplassering, og lagrer nodene én etter én i nodelageret under opphenting.

[0019] De vertikale og horisontale styringsmidlene er offentliggjort i NO 326789 Bl. Særlig måler de vertikale styringsmidlene en avstand til havbunnen, og mater inn målingen til en kontroller lokalisert om bord i slepefartøyet eller inne i apparatet. Kontrolleren justerer høyden enten ved styring av en vinsj om bord på slepefartøyet eller en vinsj inne i apparatet. Kontrolleren justerer den horisontale posisjonen ved operering av posisjoneringspropeller avhengig av innmatinger fra treghetsnavigasjonssystemer, osv. Slepekabelen omfatter med fordel et spenningsorgan, en effektledning og én eller flere kommunikasjonslinjer for målinger og styringssignaler.

[0020] I en fordelaktig utførelsesform er en roterbar trommel som utplasserer eller henter opp vaier, anordnet på slepefartøyet.

[0021] I en annen fordelaktig utførelsesform omfatter utplasserings- og opphentingsmidlene en roterbar trommel med vaieren festet dertil, slik at vaieren spoles av trommelen når trommelen roterer i en utplasseringsretning, og vaieren spoles på trommelen når trommelen roteres i en opphentingsretning.

[0022] Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av de avhengige krav og den detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelsesform nedenfor.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0023] Oppfinnelsen vil bli forklart med henvisning til en eksemplifiserende utførelsesform og de ledsagende tegninger, hvor: Fig. 1 er et skjematisk riss av en fremgangsmåte som anvender et apparat i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 illustrerer en patch av seismiske noder utplassert av apparatet; Fig. 3 viser en første utførelsesform av et apparat i henhold til oppfinnelsen; Fig. 4 er et perspektivriss av en andre utførelsesform av apparatet; Fig. 5 er et skjematisk sideriss av den andre utførelsesformen; Fig. 6 er et skjematisk riss forfra av den andre utførelsesformen; Fig. 7 er et forstørret skjematisk riss av en nodehåndterings-løfteinnretning sett fra en side; Fig. 8 er et forstørret skjematisk riss av en nodeløsgjøringsanordning sett ovenfra; Fig. 9 viseren alternativ nodeløsgjøringsanordning; Fig. 10 illustrerer en alternativ opphentingsteknikk; Fig. 11 er et riss ovenfra av en alternativ nodeløsgjøringsanordning;

Fig. 12 illustrerer en låseanordning til bruk sammen med oppfinnelsen; og

Fig. 13 illustrerer en node omfattende to hus anordnet side om side.

DETALJERT BESKRIVELSE AV EN FORETRUKKET UTFØRELSESFORM

[0024] Tegningene er ment å illustrere prinsippene for den foreliggende oppfinnelse, og er kanskje ikke i målestokk. For eksempel illustrerer fig. 1 skjematisk et slepefartøy 1 som utplasserer noder 200, hvor nodene 200 er vist svært store sammenlignet med fartøyet 1 for illustrative formål.

[0025] Av praktiske årsaker brukes uttrykket "vaier" konsistent for den kabelen, tauet, linen eller vaieren som nodene er forbundet til. I noen applikasjoner kan nodene imidlertid forbindes til, festes til eller løsnes fra for eksempel et syntetisk tau. Uttrykket "vaier" er således ikke begrenset til en stålvaier.

[0026] På fig. 1 beveger slepefartøyet 1 seg på en vannoverflate 2 fra høyre til venstre med en forhåndsbestemt kurs. En slepekabel 10 er forbundet til en vinsj 5 på fartøyet 1, og kan utplasseres eller hentes opp ved rotering av vinsjen 5 på en konvensjonell måte. Den distale enden av slepekabelen 10 er forbundet til et apparat 100 i henhold til oppfinnelsen ved en slepekonnektor 101. Apparatet 100 holdes i en forhåndsbestemt høyde fra havbunnen 3, og i en forhåndsbestemt bane, eksempelvis en som passer sammen med banen for slepefartøyet 1. Apparatet 100 utplasserer en vaier 150 som forbinder flere autonome noder 200, idet hver av disse er uten mulighet til å kommunisere med de andre nodene 200, apparatet 100 og fartøyet 1, og hver av dem er i stand til å detektere, registrere og lagre seismiske signaler som beskrevet i korthet i innledningen. Vaieren 150 behøver således ikke å tilveiebringe kommunikasjon, og kan tjene to enkle formål: 1) sørge for en forhåndsbestemt avstand mellom nodene 200, og 2) lette opphenting av nodene 200, som er små og ellers kan være vanskelige å lokalisere på havbunnen.

[0027] Fig. 2 illustrerer en patch eller oppstilling av seismiske noder 200 utplassert på havbunnen 3 av apparatet 100. For enkelhets skyld er kun en del av patchen vist. Som påpekt i innledningen, er nodene 200 festet til vaiere 150 med en typisk avstand Ax i området 25 til 50 meter mellom hver node. En line omfattende en vaier og flere noder kan typisk være 10 til 20 km lang. Videre er vaiere 150 anordnet omtrent parallelle til hverandre med en avstand Ay, typisk 100 til 400 meter, mellom hver line.

[0028] Vaieren 150 som strekker seg mellom nodene 200 er vist som en litt krum linje for å illustrere at det er lite eller intet strekk i vaieren når nodene 200 hviler på havbunnen 3. Dette kan tjene til å redusere eventuell akustisk støy som føres langs vaieren 150 mellom nodene 200. I en foretrukket utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, blir nodene 200 således skjøvet ut av apparatet 100 (fig. 1) under utplassering, istedenfor at de trekkes ut av vaieren 150.

[0029] Den foreliggende oppfinnelse er designet for dybder på 1000-3000 meter eller mer. Under utplassering holdes apparatet 100 for eksempel noen få meter over havbunnen, og styres til dets ønskede posisjon fra slepefartøyet. Den faktiske bane for slepekabelen 10 gjennom flere kilometer vann til bunnen blir således irrelevant. Under opphenting er et hovedanliggende å unngå å trekke nodene 200 langs havbunnen for å unngå tap og skade. For dette formål kan det være fordelaktig å holde apparatet 100 noe høyere over havbunnen 3 enn under utplassering, ettersom en større høyde gir adgang til et større sideveis avvik fra en utplassert linje, samtidig som man likevel trekker nodene tilnærmet vertikalt bort fra havbunnen. En lengre line må holde oppe et større antall av noder i faste intervaller. På den annen side er det ønskelig å anvende en vaier 150 som er så tynn som mulig for å begrense den plassen som er påkrevet for lagring og transport, og for å minimere akustisk kobling mellom nodene 200. Selv om den eksakte balanse mellom ønsket om en lang og sterk vaier og en tynn vaier 150 ennå ikke har blitt fastlagt, antas det at en vaier med diameter i området 4-16 mm og en høyde over havbunnen 3 under opphenting i området 50-100 meter vil vise seg å være kostnadseffektiv. Det skal også påpekes at en høyde 50-100 meter over havbunnen under opphenting gir adgang til mindre nøyaktig posisjonering og således hurtigere opphenting av nodene.

[0030] For ordens skyld skal det påpekes at fartøyet 1 og apparatet 100 som brukes for opphenting, ikke behøver å være det samme fartøyet og apparatet som ble brukt til utplassering, og at enhver metode for utplassering, skyting og opphenting kjent innen teknikken, eksempelvis patch eller rulling, kan anvendes sammen med den foreliggende oppfinnelse.

[0031] Fig. 3 viser en første utførelsesform av apparatet 100 omfattende et rammeverk 110 som gir adgang til å taue det gjennom vannet med minimal motstand. Slepekabelen 10 er typisk en navlestreng omfattende et spenningsorgan og én eller flere hjelpeledninger 11 for effekttilførsel og kommunikasjoner. En vinsj 120 og trinsesystem 121 er forbundet til slepekabelen 10 gjennom slepekonnektoren 101. Rotering av vinsjen 120 i motsatte retninger spoler inn, henholdsvis ut, slepekabel 10, for å tilveiebringe en vertikal bevegelse i vannet. Av denne årsak er slepekabelen 10 og hjelpeledningen 11 illustrert som to separate linjer. Det skal imidlertid forstås at den mekaniske slepekabelen 10, effekttilførselsledningene og kommunikasjonsledningene i en praktisk implementering er anordnet inne i navlestrengen over hele avstanden fra fartøyet 1 til apparatet 100, unntatt, la oss si, de siste 50-100 meterne, hvor slepekabelen 10 spoles på eller av for å opprettholde den vertikale høyden.

[0032] Ved styring av høyden over havbunnen med en vinsj 120 anordnet på ROSP-en, behøver man ikke å ta hånd om slakk, strekk, osv. i slepekabelen. Dette er særlig viktig på store dyp, hvor slepekabelen kan være flere kilometer lang. Med andre ord, vinsjen 120 (og eventuelle vertikale posisjoneringspropeller, hvis de er tilveiebrakt), gir adgang til en mer nøyaktig posisjonering enn det som kan oppnås ved å styre høyden av apparatet 100 med vinsjen 5 om bord på fartøyet 1. Vinsjen 120 kan styres basert på innmatinger fra lokale sensorer, eksempelvis et kamera 141, og den tilknyttede styringsenheten kan være anordnet inne i apparatet 100 og/eller på fartøyet 1. Kommunikasjonsledninger 11 i slepekabelen kan tilveiebringe den påkrevde kommunikasjon mellom en styringsenhet på fartøyet og en styringsenhet i apparatet 100, og oppgavene kan selvsagt fordeles forskjellig mellom styringsenhetene i forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen.

[0033] Vektoriserte posisjoneringspropeller 130, 131 tilveiebringer horisontal bevegelse i retninger på tvers av sleperetningen. Det vil si at slepekabelen 10 på fig. 1 tilveiebringer bevegelse i sleperetningen fra høyre til venstre på fig. 1 og 3, mens posisjoneringspropellene 130, 131 tilveiebringer bevegelse i en tverrgående retning inn eller ut av papirplanet på fig. 1 og 3. En lignende posisjoneringspropell (ikke vist) kan også tilveiebringe en vertikal kraft for å støtte eller hjelpe vinsjen 120 med justering av apparatet 100 vertikalt i vannet.

[0034] En kamerabom 140 med et kamera 141 kan overvåke utplasseringen av en havbunnskabel 150. Innmating fra kameraet 141 og/eller forskjellige andre systemer, så som en sonar, et treghetsnavigasjonssystem, osv., gjør det mulig for et styringssystem (125, fig. 5) å styre vinsjen 120 (fig. 5) og posisjoneringspropeller 130-133 (fig. 4) for å holde apparatet 100 i en forhåndsbestemt høyde over havbunnen 3 henholdsvis langs en forhåndsbestemt bane.

[0035] På fig. 3 blir vaieren 150 eller havbunnskabelen (Ocean Bottom Cable, OBC) som forbinder nodene 200, utplassert fra fartøyet 1, og går gjennom en føringsramme 151 inne i apparatet 100. I denne utførelsesformen må vaieren 150 være i stand til å bære lasten av et forholdsvis stort antall noder, idet hver node har en viss negativ oppdrift, og hver node typisk utsettes for en kraft fra en undervannsstrøm.

[0036] Uten hensyn til den faktiske form av OBC-en 150 gjennom vannet mellom fartøyet 1 og forbindelsespunktet 101, sørger apparatet 100 for korrekt innretting av kabelen eller vaieren 150 ved hjelp av overvåkings- og posisjoneringssensorer som tilveiebringer innmating til et styringssystem 125, som styrer vertikale og horisontale posisjoneringsanordninger. I den eksemplifiserende utførelsesform vist på tegningene er innmatingssensorene representert ved kameraene 141, 142 (fig. 4). Vertikal justering utføres av vinsjen 120 og slepekabelen 10. Horisontal justering på tvers av sleperetningen tilveiebringes av fire vektoriserte posisjoneringspropeller 130-133 (fig.

3 og 4).

[0037] Slepekabelen 10 og vinsjen 120 som virker på slepekabelen 10, tilveiebringer krefter i bevegelsesretningen og vertikal retning som er større og som tilveiebringes på en mindre kostbar måte enn vertikale krefter tilveiebrakt for eksempel av en vertikal posisjoneringspropell på en ROV designet for generelle formål. Den foreliggende oppfinnelse kan således utplassere en tyngre OBC til en lavere pris enn det som kan oppnås med en konvensjonell ROV.

[0038] Selv om utførelsesformen på fig. 3 viser én føringsramme 151, kan flere slike føringsrammer være anordnet side om side i en forhåndsbestemt avstand fra

hverandre, slik at flere OBC-er kan utplasseres parallelt til hverandre. På denne måten blir antallet ganger slepefartøyet 1 passerer over et undersøkelsesområde, og følgelig utplasseringstiden og kostnaden forenergi, sterkt redusert sammenlignet med antallet passeringer og tid som er påkrevet hvis fartøyet 1 utplasserer en line om gangen i en oppstilling av autonome noder 200 på havbunnen.

[0039] Fig. 4 viser en andre utførelsesform av apparatet 100 omfattende en slepekonnektor 101 (fig. 3 og 5) og elementer 110 til 141 som beskrevet i forbindelse med fig. 3. I tillegg viser fig. 4 et kamera 142 for horisontal dreiing og vipping, og lys 145, som også kan være anordnet på den første utførelsesformen vist på fig. 3.

[0040] En hovedforskjell mellom de første og andre utførelsesformene er et nodelager 160 med en tilknyttet nodehåndteringsanordning 170 som er i stand til å ta nodene 200 fra nodelageret/nodelagrene 160 under utplassering, og lagring av nodene 200 i lageret/lagrene 160 under opphenting. Nodehåndteringsanordningen 170 på fig. 4 er anordnet til å skyve nodene 200 én om gangen ut av nodelageret/nodelagrene 160 under utplassering, og inn i nodelageret/nodelagrene 160 under opphenting. Enhver egnet mekanisme som er designet til å trekke ut nodene én om gangen fra nodelagrene under utplassering og sette dem inn én etter én i nodelagrene under opphenting, kan brukes sammen med den foreliggende oppfinnelse. Eksempler på nodehåndteringsanordninger 170 er vist på fig. 7 til 11, og vil bli forklart i nærmere detalj nedenfor.

[0041] Fig. 5 er et skjematisk riss av den andre utførelsesformen sett fra en side, og fig. 6 viser apparatet på fig. 5 sett i sleperetningen. Kamerabommen, kameraet/ kameraene, lys, osv. er ikke vist på fig. 5 og 6. Disse og andre elementer er imidlertid utelatt fra fig. 5 og 6 for enkelhets skyld, og er fortrinnsvis tilstede i en praktisk utførelsesform.

[0042] Som vist på fig. 5, er slepekabelen 10 forbundet til en slepeforbindelse 101. Linjen 11 angir effekttilførsels- og kommunikasjonsledninger til fartøyet 1, eksempelvis gjennom en navlestreng, slik at innmatinger fra sensorer i apparatet 100 kan overføres til et styringssystem på det slepende overflatefartøyet 1, og effekt og styringssignaler til vinsjen 120 og posisjoneringspropeller 130, 131 kan returneres gjennom effekttilførsels- og kommunikasjonsledningen 11.

[0043] I en foretrukket utførelsesform er et styringssystem 125 anordnet inne i apparatet 100. Styringssystemet 125 kan få innmatinger fra ett eller flere kameraer og/eller andre sensorer, og responderer ved å sende ut styringssignaler til vinsjen 120 for å justere den vertikale posisjonen, og posisjoneringspropellene 130, 131 for å justere posisjonen i sideretning. Styringssystemet 125 styrer fortrinnsvis også innrettingen av apparatet 100.

[0044] Særlig kan vinsjen 120 være forbundet til et spenningsorgan i slepekabelen 10. Arrangementet er slik at vinsjen 120 løfter apparatet 100 fra havbunnen 3 (fig. 1) ved innspoling av kabelen 10, og dermed trekker i slepekabelen 10. Når vinsjen 120 styres til å rotere i den motsatte retningen, spoles slepekabelen 10 av vinsjen 120, slik at apparatet 100 senkes mot havbunnen 3. På fig. 5 og 6 er vinsjen 120 festet til den øvre delen av rammen 110 for illustrative formål. Vinsjen 120 kan selvsagt være anordnet et annet sted, og forbundet til spenningsorganet gjennom én eller flere trinser 121, som vist på fig. 3.

[0045] I den eksemplifiserende utførelsesformen vist på tegningene, kan det antas at det i alle tilfeller er tilveiebrakt fire posisjoneringspropeller 130-133, selv om noen posisjoneringspropeller er skjult bak andre elementer på de forskjellige figurene. Alle fire posisjoneringspropellene er fortrinnsvis vektoriserte, dvs. at hver posisjoneringspropell er montert på en vertikal monteringsaksel. Horisontal kraftretning justeres ved å svinge posisjoneringspropellen rundt den vertikale aksen. Hver posisjoneringspropell 130-133 er også i stand til å rotere med en styrbar hastighet rundt en horisontal rotasjonsakse, slik at det tilveiebringes en horisontal kraft med styrbar størrelse bestemt av posisjoneringspropellens rotasjonshastighet. De fire kraftvektorene tilveiebrakt av de fire posisjoneringspropellene kan anvendes til å innrette apparatet 100 langs den forhåndsbestemte banen. Foreksempel kan hele apparatet 100 forflyttes til én side av den ønskede banen. Deretter kan posisjoneringspropellene på siden lengst bort brukes til å skyve apparatet tilbake til den ønskede banen. I et annet eksempel kan enden nærmest fartøyet forflyttes til én side av denønskede banen, og den motsatte enden av apparatet kan forflyttes til den andre siden av den ønskede banen. Deretter kan posisjoneringspropeller i motsatte ender av apparatet 100 tilveiebringe krefter i motsatte sideretninger.

[0046] I utførelsesformen på fig. 5 og 6 spoles en vaier 150 på en roterbar trommel 180. Som det best sees på fig. 5, går vaieren rundt en trinse 175, gjennom nodehåndteringsanordningen 170 mot havbunnen (ikke vist på fig. 5). Under opphenting skyver stangen 173 (fig. 8) noden 200 sideveis inn i nodelageret 160 etter at den er mottatt i en nodemottakingsenhet og løsnet fra den løpende vaieren 150. Under utplassering trekker stangen 173 en node fra nodelageret 160 og fester den til den løpende vaieren 150. Stangen 173 er del av nodehåndteringsanordningen 170, som vil bli beskrevet i nærmere detalj med henvisning til fig. 7 og 8.

[0047] Under utplassering tar nodehåndteringsanordningen 170 en node 200 fra nodelageret 160, og en fastklemmingsanordning 201 festet på noden 200 griper vaieren 150. Nodene 200 festes ved regelmessige intervaller, typisk for hver 25 eller 50 meter, som bestemt for eksempel av et odometer som er forbundet til trinsen 175. Det vil si at når trinsen 175 har "rullet" 25 eller 50 meter på vaieren 150, blir en ny node 200 festet til vaieren 150 med nodehåndteringsanordningen 170.

[0048] Under opphenting mottas noder 200 i nodehåndteringsanordningen 170, hvor de orienteres, løsnes og lagres i nodelageret 160. Som beskrevet i avsnittene vedrørende kjent teknikk, kan nodene festes til og løsnes fra en transportvaier 150 som går gjennom nodehåndteringsanordningen 170 med konstant hastighet.

[0049] Én linje av noder i en patch eller oppstilling (fig. 2) kan være for eksempel 10000 eller 20000 meter lang. Som i den første utførelsesformen kan det være fordelaktig å utplassere flere vaiere i parallell for å redusere antallet av passeringer som slepefartøyet må foreta over området for å utplassere en oppstilling av noder 200. For å spole så mye vaier 150 som mulig på trommelen 180, vil vaieren 150 fortrinnsvis være så tynn som mulig. Det skal påpekes at i denne andre utførelses-formen, behøver vaieren 150 kun å bære noen få noder 200 under utplassering og opphenting, ettersom de gjenværende nodene enten hviler på havbunnen 3 eller inne i nodelageret 160.

[0050] Fig. 6 er et riss forfra av utførelsesformen på fig. 5. Som illustrert på fig. 5, er nodene 200 i den nederste raden 161 i nodelageret 160 orientert med sine fastklemmingsanordninger 201 øverst. Fastklemmingsanordningene 201 er fortrinnsvis innrettet med vaieren 150 for å fremme rask festing og løsning med nodehåndteringsanordningen 170.

[0051] Nodehåndteringsanordningen 170 kan være stasjonær, og nodelageret 160 kan være designet slik at alle nodene 200 forlater og går inn i nodelageret 160 gjennom en port ved den nederste raden. Foreksempel kan nodelageret 160 være designet som et paternoster som overbringer én node 200 om gangen til nodehåndteringsanordningen 170. En foretrukket utførelsesform omfatter imidlertid en nodehåndterings-løfteinnretning anordnet til å bevege trinsen 175 og en nodemottakingsenhet 172 vertikalt mellom radene i nodelageret 160.

[0052] Fig. 7 viser en utførelsesform av en slik nodehåndterings-løfteinnretning. Den foretrukne måte for å operere nodehåndteringsanordningen 170 er å innrette nodemottakingsenheten 172 med en første rad, og la den forbli innrettet inntil alle nodene 200 i raden er festet til vaieren 150 under utplassering, eller løsnet fra vaieren 150 under opphenting. Deretter innretter nodehåndterings-løfteinnretningen nodemottakingsenheten 172 til den neste raden som skal tømmes under utplassering eller fylles under opphenting.

[0053] For eksempel, anta at den nederste raden 161 har blitt fylt med noder 200 under opphenting når nodemottakingsenheten 172 var innrettet med raden 161, som på fig. 4 og 5. På fig. 7 er nodemottakingsenheten 172 løftet og innrettet med rad 162. Trinsen 175 er festet til nodemottakingsenheten 172, slik at vaieren 150 er ved en fast høyde over bunnen i nodemottakingsenheten 172. Således, når noden 200 er løsnet fra vaieren 150, som illustrert med åpne kjever i fastklemmingsanordningen 201, kan noden simpelthen skyves sideveis, dvs. inn i papirplanet på fig. 7, inn i den avlange åpningen 162.

[0054] I en implementering i den virkelige verden, kan det brukes ethvert middel som er egnet til å holde vaieren 150 stram, rett og parallell med bunnen i nodemottakingsenheten 172 inne i nodehåndteringsanordningen 170. Det vil si at det overlates til fagpersonen å velge en kombinasjon av strekkfjærer, føringer, trinser, osv. for å sørge for at vaieren 150 er stram, rett og parallell til bunnen i nodemottakingsenheten 172. For enkelhets skyld er slike elementer utelatt fra de vedføyde skjematiske tegninger. Elementer for å holde vaieren 150 i tilstanden nevnt ovenfor er imidlertid velkjente fra kjent teknikk, og omtales her ikke videre. Som påpekt i forbindelse med fig. 2, bør nodene 200 fortrinnsvis utplasseres på havbunnen 3 med lite eller intet strekk i vaieren 150 som forløper mellom nodene 200. Vaieren 150 holdes således rett og stram i nodemottakingsenheten kun for å lette innfesting eller løsning. Særlig skal det ikke trekkes en slutning om at vaieren 150 trekker nodene ut av nodelageret 160.

[0055] Med fortsettelse av eksempelet, vaieren 150 går med konstant hastighet når den neste noden 200 skyves inn i nodemottakingsenheten 172. Fastklemmingsanordningen 201 griper fast om vaieren 150 inntil den er løsgjort av løsgjøringsorganet 178. Organet 178 kan for eksempel være en enkel stang som vipper over en arm (ikke vist) på fastklemmingsanordningen 201 for å åpne eller lukke fjærbelastede kjever, hvilket løsner eller fester noden 200 som beskrevet.

[0056] Løftemekanismen på fig. 7 er designet som en pantograf med hengslede organer 176. Ett organ 176 strekkes ut og dreies om en horisontal aksel 177 som er festet til rammeverket 110 for å danne en toarmet hevarm. Den distale ende av den toarmede hevarmen er hengslet til en lineærmotor, eksempelvis et stempel aktuert av en hydraulikksylinder 174. Med geometrien vist på fig. 7, blir nodemottakingsenheten 172 og trinsen 175 løftet når stempelet trekker seg inn i sylinderen 174. Omvendt blir nodemottakingsenheten 172 og trinsen 175 senket når stempelet skyves ut av sylinderen 174. Det forstås at stempelet og sylinderen 174 på fig. 7 kan erstattes med et stempel som virker direkte i vertikal retning, et arrangement med tannstang og drev, vaiere, osv. Uansett hvilken løftemekanisme som er valgt, bør den være designet til å minimere den tiden som er påkrevet for å innrette nodemottakingsenheten med en ny rad. For eksempel kan hevarmen fra dreieakselen 177 til enden av stempelet på fig. 6 være mye kortere enn hevarmen inne i pantografen. En kort forflytning av stempelet i sylinderen 174 ville da forårsake en forholdsvis stor vertikal forflytning av nodemottakingsenheten 172 og trinsen 175. Med andre ord, pumping av en forholdsvis liten mengde hydraulikkolje inn i eller ut fra sylinderen 174 kan forårsake den påkrevde forskyvningen fra en rad i nodelageret 160 til en nærliggende rad. Det er således mulig å designe nodehåndterings-løfteinnretningen slik at nodemottakingsenheten beveges til og innrettes med den nærliggende avlange åpningen mellom mottak eller utplassering av to nærliggende noder mens vaieren 150 fortsetter å løpe med konstant hastighet.

[0057] Logikken som er påkrevet for rotering av trommelen 180 i de passende retninger for utplassering eller opphenting, telling av antallet noder 200 som er utplassert eller opphentet, og forskyvning av en rad ved hjelp av nodehåndterings-løfteinnretningen, kan implementeres i styringssystemet 125, og implementering av dette anses å være innenfor evnene til en med fagkunnskap innen teknikken. Denne logikken blir følgelig her ikke videre beskrevet.

[0058] På fig. 8 er nodelageret 160 på de forutgående figurene kuttet horisontalt ved toppen av rad 162, betraktet ovenfra. To nærliggende noder 200 med sine fastklemmingsanordninger 201 øverst skyves inn i rad 162 av en stang 173 som er forbundet til en toarmet hevarm 171. Som det sees best på fig. 5, har stangen 173 en høyde som gir den anledning til å passere under den løpende vaieren 150. Hevarmen 171 er dreibart festet til bunnen av nodemottaksenheten 172. Som ovenfor går vaieren 150 kontinuerlig over hevarmen 171 og under trinsen 175. Et stempel er forbundet til den ytre armen av den toarmede hevarmen 171, og kan styres til aksial bevegelse inne i sylinderen 179. Som omtalt ovenfor kan det brukes forskjellige alternative og velkjente mekanismer for å bevege et element, i dette tilfellet stangen 173. I likhet med pantografen omtalt ovenfor, kan geometrien til den toarmede hevarmen 171 og stempelet og sylinderen 179 velges for å tilveiebringe den ønskede hastighet, eksempelvis den hastighet som er påkrevet for å skyve en node 200 sideveis inn i rad 162 og trekke stangen 173 inn før en nærliggende node 200 ankommer i nodemottakingsenheten 172 som er festet til den kontinuerlig løpende vaieren 150, eller den hastighet som er påkrevet for å ta en node 200 fra nodelageret 160 og feste den til vaieren 150, eksempelvis 25 eller 50 meter bak den forrige noden under utplassering.

[0059] Som det ses på fig. 8, er løsgjøringsorganet 178 festet til stangen 173, og

strekker seg på tvers over én node 200. Organet 178 kan omfatte en enkel griper som aktiveres under utplassering, slik at en node 200 mottas i nodemottakingsenheten 172 når stangen 173 trekkes inn. For å bevege den neste noden til innenfor rekkevidde av organet 178 under utplassering, kan en trykkfjær være anordnet bak nodene i hver rad, dvs. at en fjærkraft virker horisontalt på nodene 200 mot nodemottakingsenheten 172. Alternativt kan radene 161, 162, 163, osv. være tilstrekkelig skråstilt til å overvinne friksjon, slik at nodene vil gli mot nodemottakingsenheten 172 på grunn av tyngdekraften. Begge alternativer krever selvsagt en holder som hindrer en node i å gå inn i nodemottakingsenheten 172 fortidlig. Slike holdere kan på en velkjent måte være anordnet som stoppende lepper anordnet slik at en kraft som virker aksialt mot noden 200 tvinger noden langs leppene og en føring inntil noden er mottatt i nodemottakingsenheten 172. En fortsatt aksial bevegelse kan forårsake at en arm på fastklemmingsanordningen 201 skifter over, slik at fjæraktiverte kjever griper om vaieren 150, som i sin tur transporterer noden fra nodehåndteringsanordningen 170 til havbunnen 3.

[0060] Nodehåndteringsanordningen 170 vist på fig. 6 og 7 omfatter alle aktuatorer og overføringer som er påkrevet for å utplassere alle noder fra et nodelager 160 og lagre nodene etter en undersøkelse. Ingen bevegelige deler eller mekanismer er påkrevet inne i nodelagrene. Erstatting av bevegelige deler i flere nodelagre 160 med én, felles nodehåndteringsanordning 170, reduserer kostnaden og forbedrer påliteligheten til apparatet.

[0061] Fig. 9 viseren utførelsesform av nodehåndteringsanordningen 170 hvor nodemottakingsenheten 172 er skråstilt slik at gravitasjonen hjelper til med å trekke noden 200 fra apparatet 100. Som påpekt ovenfor bør det være lite eller intet strekk i vaieren 150 som forbinder nodene 200 når de utplasseres og når de hviler på havbunnen. Vaieren 150 er vist som en rett linje i det området hvor noden 200 er festet, men dette bør ikke føre til at det trekkes slutning om at vaieren trekker noden 150 ut av apparatet. Snarere blir noden 200 fortrinnsvis sluppet til havbunnen med lite eller intet strekk i vaieren 150.

[0062] Fig. 10 avbilder en forenklet utførelsesform for opphenting, hvor nodene 200 simpelthen slippes i en kurv 160. Særlig blir noden 200 løsgjort fra vaieren 150 så snart fastklemmingsanordningen 201 treffer løsgjøringsorganet 178. Nodemottakingsenheten 172 er forsynt med en vegg som hindrer noden 200 i å passere kurven 160, og nodene faller uordnet inn i kurven 160. Hver node har sin unike ID, og dens posisjon under undersøkelsen kan bestemmes basert på denne ID-en ved et senere tidspunkt. På lignende vis kan nodene igjen lastes inn i et nodelager 160, så som det vist på fig. 5 og 6, ved et senere tidspunkt. Utførelsesformen på fig. 10 er særlig nyttig under hurtige opphentinger, som beskrevet i forbindelse med fig. 2.

[0063] Fig. 11 viser et nodelager 160 hvor nodene 200b og 200c er orientert med en alternativ fastklemmingsanordning 1200 øverst. En leppe 1731 går parallelt til de lagrede nodene 200b, 200c og hindrer nodene i å gå sideveis ut fra nodelageret 160 under lagring og transport. En lineæraktuator, representert ved et stempel 179, er anordnet til å skyve nodene i lengderetningen, som illustrert med node 200a. På grunn av den skråstilte veggen 1732 og en passasje gjennom sideveggen, tillates nodene å gå ut fra nodelageret 160 én etter én. På veien blir nodene automatisk festet til den løpende vaieren 150 ved hjelp av en smekklås 1200. Som påpekt ovenfor blir vaieren 150 fortrinnsvis holdt rett og stram i det området hvor nodene festes, men det er liten eller ingen kraft som virker fra vaieren 150 på smekklåsen 1200. Noden 200a blir snarere skjøvet ut av nodelageret 160 med stempelet 179, og faller deretter på havbunnen. Faktisk bringer skyvingen fra stempelet 179 smekklåsen 1200 i inngrep, mens et trekk fra den nedstrøms ende av vaieren 150 vil være tilbøyelig til å løsgjøre noden 200 fra vaieren 150.

[0064] Fig. 12 illustrerer prinsippet for smekklåsen på fig. 11. Smekklåsen 1200 omfatter to ruller 1201 og 1202 som er i inngrep med hver side av vaieren 150. Rullene 1201 og 1202 er anordnet i en traktformet kanal 1210, dvs. mellom vegger som er nærmere hverandre ved én ende (til venstre på fig. 12) enn ved den andre enden (til høyre på fig. 12).

[0065] Under opphenting trekkes vaieren 150 mot den smalere enden av trakten 1210, dvs. til venstre på fig. 12. Dette øker fastklemmingskraften fra rullene 1201, 1202 på vaieren 150, og sørger for et sikkert grep under opphenting. Motsatt vil et trekk i vaieren 150 mot den bredere enden av trakten 1210 redusere fastklemmingskraften. Således, for å løsgjøre noden 200 fra en løpende vaier 150 under opphenting, er det tilstrekkelig å skyve rullene 1201, 1202 mot den bredere enden av trakten, eksempelvis med en enkel stopper, så som løsgjøringsorganet 178b avbildet på fig. 10.

[0066] Én eller flere forbelastningsfjærer 1203, 1204 skyver rullene 1201, 1202 mot den smalere enden av trakten 1210, slik at det tilveiebringes en minimum fastklemmingskraft under utplassering. En slik forbelastning må selvsagt overvinnes av løsgjøringsorganet 178b under opphenting, og minimum fastklemmingskraft bør være tilstrekkelig til å feste noden til vaieren 150 under utplassering.

[0067] Fig. 13 avbilder en node 200 omfattende to sylindriske hus anordnet side om side. I denne utførelsesformen er vaieren 150 anordnet i den langsgående sentrale rennen mellom de to husene. Således, selv om flere figurer avbilder utadragende fastklemmingsanordninger 201 og/eller smekklåser 1200, forventes fastklemmingsanordninger som er fluktende og/eller i ett med overflaten av en node. Faktisk vil utadragende fastklemmingsanordninger 201, 1200 trolig hemme lagring og håndtering, og vil unngås i praktiske utførelsesformer. Fastklemmingsanordningene er utadragende på figurene hovedsakelig for illustrative formål.

[0068] Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet ved hjelp av eksempel og visse utførelsesformer, er omfanget av oppfinnelsen bestemt av de vedføyde krav.

Claims (10)

1. Apparat (100) for utplassering av noder langs en ønsket bane på en havbunn og opphenting av seismiske noder (200), apparatet omfatter: en slepeforbindelse (101) som forbinder apparatet (100) til en slepekabel (10) løpende fra et slepefartøy (1); vertikale styringsmidler (125; 5; 120, 12) for justering av en høyde over havbunnen (3) ved hjelp av slepekabelen (10); horisontale styringsmidler (125; 130-133) for justering av en horisontal posisjon i henhold til den ønskede bane; karakterisert vedutplasserings- og opphentingsmidler (151; 160, 170, 180) for utplassering og mottak av seismiske noder (200) forbundet til en vaier (150) ved forhåndsbestemte intervaller langs banen; omfattende minst ett nodelager (160) tilpasset til å motta flere noder (200), og en nodehåndteringsanordning (170) for forbinding av nodene (200) til vaieren (150) under utplassering og frigjøring av nodene (200) fra vaieren (150) under opphenting, hvor nodehåndteringsanordningen (170) tar nodene (200) én etter én fra nodelageret (160) under utplassering, og lagrer nodene (200) én etter én i nodelageret (160) under opphenting.

2. Apparat som angitt i krav 1, hvor en roterbar trommel som utplasserer eller henter opp vaier er anordnet på slepefartøyet.

3. Apparat som angitt i krav 1, hvor utplasserings- og opphentingsmidlene omfatter en roterbar trommel (180) med vaieren (150) festet dertil, slik at vaieren (150) spoles av trommelen (180) når trommelen (180) roterer i en utplasseringsretning, og vaieren (150) spoles på trommelen (180) når trommelen (180) roteres i en opphentingsretning.

4. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor nodehåndteringsanordningen (170) omfatter en trinse (175) festet til en nodemottakingsenhet (172), og midler for å holde en løpende vaier (150) i en konstant høyde fra det laveste punktet på trinsen (175) over en bunn i nodemottakingsenheten (172), hvor bunnen i nodemottakingsenheten (172) er innrettet med en bunn i nodelageret (160), vaieren (150) løper parallelt med en lengdeakse i noden (200), og vaieren (150) er vertikalt innrettet med en fastklemmingsanordning (201) av en node (200).

5. Apparat som angitt i krav 4, hvor nodemottakingsenheten (172) er montert på en styrbar nodehåndterings-løfteinnretning som er i stand til innretting av nodemottakingsanordningen (172) med en node i en hvilken som helst rad i et nærliggende nodelager (160).

6. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor utplasseringsmidlene er konfigurert til å utplassere nodene uten vesentlig trekk fra den forutgående utplasserte vaieren (150).

7. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor nodene (200) skyves ut av apparatet (100) under utplassering, istedenfor at de trekkes ut av vaieren (150).

8. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor nodehåndteringsanordningen (170) er anordnet til å skyve nodene (200) én om gangen ut av nodelageret/nodelagrene (160) under utplassering, og inn i nodelageret/nodelagrene (160) under opphenting.

9. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor nodelageret (160) er designet som et paternoster som overbringer én node (200) om gangen til nodehåndteringsanordningen (170).

10. Apparat som angitt i et hvilket som helst av kravene 4-9, omfattende en nodehåndterings-løfteinnretning anordnet til å bevege trinsen (175) og en nodemottakingsenhet (172) vertikalt mellom radene i nodelageret (160).