NO20131343A1 - Støydempende anordnng for eksplosjonsseismikk - Google Patents

Abstract

En marin seismisk eksplorasjonsinnretning inkluderer et fartøy; en sensorinnretning på fartøyet som registrerer bevegelse av fartøyet; en koblingsinnretning som omfatter en elektrisk motor; en kontroller som kommuniserer med sensorinnretningen og motoren; og en seismisk sensor forbundet med koblingsinnretningen. Koblingsinnretningen har minst en første posisjon der koblingsinnretningen strekkes en første lengde og en andre posisjon der koblingsinnretningen strekkes en andre lengde, hvor den andre lengden er lengre enn den første lengden. Kontraheren er programmert til å kompensere for bevegelsen av fartøyet detektert av sensoren ved å bevege koblingsinnretningen mellom posisjoner for å kontrollere hvor langt koblingsinnretningen strekker seg.

Description

STØYDEMPENDE ANORDNNG FOR EKSPLOSJONSSEISMIKK

Teknisk område

[0001] Offentliggjøringen i dette dokumentet er relatert til marin seismisk eksplorasjon. Mer spesifikt er offentliggjøringen i dette dokumentet relatert til støydemping for marin seismisk eksplorasjon.

Bakgrunn

[0002] Seismisk eksplorasjon innebærer kartlegging av underjordiske geologiske formasjoner for hydrokarbonforekomster. En seismisk kartlegging innebærer vanligvis utplassering av seismisk(e) kilde(r) og seismisk(e) sensor(er) på forhåndsbestemte steder. Kildene genererer seismiske bølger som forplanter seg inn i de geologiske formasjonene og skaper trykkforandringer og vibrasjoner underveis. Endringer i elastiske egenskaper ved den geologiske formasjonen sprer de seismiske bølgene, endrer deres forplantningsretning og andre egenskaper. En del av energien som sendes ut fra kildene når de seismiske sensorene. Noen seismiske sensorer er følsomme for tryldcforandringer (hydrofoner), andre for partikkelbevegelse (f.eks. geofoner), og kartlegginger kan bruke kun én sensortype eller begge typene. Akselerometre kan også anvendes til å registrere bevegelse. Som reaksjon på de detekterte seismiske hendelsene genererer sensorene elektriske signaler for å produsere seismiske data. Analyser av seismikkdataene kan så indikere tilstedeværelse eller fravær av sannsynlige steder av hydrokarbonforekomster eller andre verdifulle stoffer.

[0003] Marin seismisk eksplorasjon innebærer det samme i et marint miljø. Kilder produserer seismiske bølger som forplanter seg gjennom vannet og ned i havbunnen og reflekteres oppover. Disse seismiske bølgene blir likeledes mottatt og oppbevart som data, som analyseres for å produsere informasjon om geologien i havbunnen.

[0004] Ved undersøkelser både på land og sjø, er det ønskelig å minimere "støy" som de seismiske sensorene mottar og som blir en del av de mottatte dataene. Følgelig er det mange situasjoner der problemstillingen om "støy" er til stede og kan tas opp. Offentliggjøringen i dette dokumentet tar opp ulike problemstillinger knyttet til "støy" i marin seismikkeksplorasjon.

Oppsummering

[0005] Den følgende oppsummeringen er ment å gi en kort beskrivelse av ulike utforminger og er ikke på noen måte ment urimelig å begrense noen nåværende eller fremtidige relaterte krav.

[0006] I henhold til en utforming inkluderer en marin seismikkeksplorasjon et fartøy; en sensorirmretning på fartøyet som registrerer bevegelse av fartøyet; en koblmgsinnretning som omfatter en elektrisk motor; en kontroller som kommuniserer med sensorirmretningen og motoren; og en seismisk sensor koblet til koblmgsirmretningen. Koblmgsinnretningen har minst en første posisjon der koblmgsirmretningen strekker seg en første lengde og en andre posisjon der koblmgsirmretningen strekker seg en andre lengde, hvor den andre lengden er lengre enn den første lengden. Kontrolleren programmeres til å kompensere for bevegelsen av fartøyet detektert av sensoren ved å bevege koblmgsinnretningen mellom posisjoner for å kontrollere lengden koblmgsinnretningen strekke seg.

[0007] I henhold til en annen utforming inkluderer en marin seismisk eksplorasjonsirmretning et flytende skrog og en fremcMftsirmretning som er koblet til det flytende skroget. Fremdriftsinnretningen er omfattende vinger som i det minste roterer deler av vingene rundt en akse og derved endrer vinkel i forhold til den oppadgående eller nedadgående bevegelsen av fremcMftsirmretningen i vann slik at det produseres fremadgående skyvekraft.

Beskrivelse av tegningene

[0008] Den følgende beskrivelsen av tegningene er ment å hjelpe én med ferdigheter i faget til å forstå forskjellige offentliggjorte trekk ved utformingene i dette dokumentet. Den er ikke ment urimelig å begrense nåværende eller fremtidige relaterte krav.

[0009] Fig. 1 viser et skjematisk sideriss.

[0010] Fig. 2 viser et sideriss av en del av en skyvekrafrirmretning.

[0011] Fig. 3 viser et sideriss av en trommel med en motor.

[0012] Fig. 4 viser et skjematisk sideriss av en trommel med en fjær.

[0013] Fig. 5 viser et skjematisk sideriss av en del av en slepekabel.

[0014] Fig. 6 viser et skjematisk sideriss.

[0015] Fig. 7 viser et sideriss av en utforming med et undersjøisk fartøy.

[0016] Fig. 8 viser en utforming med et stempel.

[0017] Fig. 9 viser en utforming av en hevarm.

Detaljert beskrivelse

[0018] Den følgende detaljerte beskrivelsen relaterer til flere kombinasjoner av trekk ved forskjellige utforminger. Det skal forstås at beskrivelsen er ikke-begrensende og er ment å hjelpe én med ferdigheter i faget til forståelse av emnet for dette dokumentet. Beskrivelsen er ikke ment urimelig å begrense omfanget av noen nåværende eller fremtidige relaterte krav.

[0019] Marin seismikkeksplorasjon innebærer generelt tilveiebringelse av en kilde for seismisk energi som går ned i jorden og reflekteres tilbake. Denne kilden kan være en luftkanon eller en vibrator. Eksplosiver kan også anvendes. Likeledes kan man detektere passiv seismisk energi, f.eks. jordskjelv og andre naturlig forekommende seismiske signaler. Refleksjonene kan detekteres av seismiske sensorer for å tilveiebringe data i form av elektriske eller optiske signaler. Disse dataene kan prosesseres for å utlede informasjon om den gjeldende geologien. Man kan f.eks. bestemme tilstedeværelsen (eller fraværet) av hydrokarboner, eller annen verdifull informasjon.

[0020] En måte å detektere de seismiske refleksjonene, er med forskjellige seismiske sensorer, slik som hydrofoner, geofoner og/eller akselerometre. Disse sensorene kan innlemmes i et langt og fleksibelt rørformet legeme kjent som en "slepekabel". Slepekabelen kan slepes bak et fartøy. Slepekabelen kan være nær vannoverflaten eller lenger under overflaten. Slepekablene kan motta de seismiske refleksjonene og konvertere refleksjonene til elektriske signaler. De elektriske signalene kan prosesseres på slepekabelen av lokale prosessorer og/eller overføres til en prosessor- og lagringsinnretning på fartøyet. Denne overføringen kan gjøres med kabel eller trådløst kommunikasjonssignal. Slepekabler er kommersielt tilgjengelige.

[0021] Slepekabler kan slepes etter fartøy (skip). Disse fartøyene drives vanligvis av store forbrenningsmotorer. Disse skipene er vanligvis forholdsvis store og veier flere tusen tonn. Størrelsen og kraften til skipet kan være stor når det sleper mange lange slepekabler. I dette tilfellet kan slepekablene være flere kilometer lange.

[0022] Slepekabler kan også slepes av mindre fartøy. I dette tilfellet kan størrelsen på slepekablene være proporsjonalt mindre, færre i antall og så få som en enkelt slepekabel. I tilfeller der et fartøy sleper en enkelt slepekabel, kan flere fartøyer anvendes i koordinasjon for å tilveiebringe en serie av slepekabler for en kartlegging. Tilsvarende øker den mindre størrelsen på slepefartøyet effekten av sjøgangen på fartøyet og dermed også slepekabelen. Dessuten vil variasjoner i fremdriften til fartøyet ha større virkning på fartøyet og dermed også slepekabelen. Dette er tilfellet med motorfartøy, foilpropellfremdrift bølgedrevne og seildrevne fartøy. Dette er særlig tilfellet med fartøy som drives av bølgebevegelse eller vind.

[0023] Generelt utsettes slepekabler for støy skapt av ujevn eller ustabil varmstrørnning, støt og vibrasjoner. Støy kan skapes av ustabil vannstrørnning langsmed slepekabelen (forårsaket av rur, tang og slikt), inkonsistent strømning ned mot slepekabelen (forårsaket av endring i slepehastigheten), strømning vinkelrett på slepekabelen (forårsaket av at slepekabelen heves og senkes i vannet, ofte som følge av bevegelse av slepefartøyet) og ved støt og/eller vibrasjon (forårsaket av endring i bevegelse/posisjon av/til slepefartøyet i en horisontal og/eller vertikal retning). Når fartøyet øker eller senker farten, kan et støt sendes gjennom slepekabelen som forårsaker støy. Når et fartøy heves eller senkes i vannet på grunn av bølger, kan nivået til slepekabelen også endre seg (forårsake tverrgående strømning) og slepekabelen utsettes for støt og/eller vibrasjon.

[0024] Disse problemstillingene kan være til stede i situasjoner der slepekabelen slepes, men er langt mer fremtredende når det er involvert små fartøy og tilsvarende små slepekabler. Dette er særlig tilfellet med små selvstendige ubemannede fartøy (AUV-er).

[0025] Én måte å løse dette problemet på, er å anvende et elastisk ledd som ligger mellom slepefartøyet og slepekabelen. Dette bidrar til å absorbere de forskjellige støtene og reduserer også bevegelsen av slepekabelen i forhold til slepefartøyet. Den elastiske virkningen kan realiseres ved anvendelse av et elastisk ledd, slik som en gummidel som strekker seg, eller det kan anvendes en fjærirmretning.

[0026] En annen måte å produsere en virkning på, er ved å tilføre en koblmgsinnretning mellom fartøyet og slepekabelen, som endrer lengden til denne (slipper ut eller bringer inn) for å kompensere for bevegelse av fartøyet og den resulterende støyen (fra støt og strømning) mottatt av slepekabelen. Man kan kontrollere hastigheten for lengden som slippes ut eller tas inn. Man kan dessuten kontrollere akselerasjonen for lengden som slippes ut eller tas inn. Hvis f.eks. slepefartøyet akselererer fremover i vannet, kan lengden slippes ut for å kompensere og redusere støt som registreres av slepekabelen. Tilsvarende kan lengden økes for å kompensere hvis fartøyet stiger på en bølge. Dersom fartøyet senker farten, kan lengden tas inn for å kompensere. Dersom fartøyet synker på en bølge, kan lengden tas inn. Disse er bare noen få eksempler og skal ikke forstås som utelukkende eller begrensende med hensyn til de forskjellige måtene lengden kan kontrolleres på for å kompensere for fartøybevegelse og redusere resulterende støy registrert av slepekabelen.

[0027] Fig. 1 viser et sideriss av en utforming der et fartøy 10 er på overflaten av vannet 20. Fartøyet 10 kan ha et ror eller en annen styreirmretning. Fartøyet 10 kan være selvstendig og ubemannet. Et selvstendig fartøy 10 kan stilles inn med forhåndsdefinerte instruksjoner for reise eller drift. Dessuten kan fartøyet 10 styres av trådløs kommunikasjon og kan oppdateres periodisk med instruksjoner og informasjon. Eller, fartøyet 10 kan styres trådløst kontinuerlig eller eksternt ved hjelp av kabel. Videre kan fartøyet 10 betjenes i forskjellige utforminger. Fartøyet 10 kan drives (elektrisk eller gassmotor). I tilfellet med elektrisk strøm, kan et batteri plasseres i fartøyet 10, solcellepaneler kan plasseres på fartøyet 10 for å gi strøm og/eller en energihøster kan anvendes for å høste energi fra havbevegelser eller vindbevegelser. Fartøyet 10 kan også drives fremover av en bølgedrevet fremcMftsirmretning ("bølgeglider") 12. En utforming av en bølgeglider 12 inkluderer minst én finne 24 som er koblet til bølgegliderlegemet 12. Minst en del av finnen 24 roterer om en akse 26 slik at når bølge-glideren 12 beveger seg opp, vinkler finnen 24 seg nedover og produserer skyvekraft for fartøyet 10 i en fremadgående retning 11. Omvendt, når bølgeglideren 12 beveger seg ned i vannet, vinkler finnen 24 seg oppover og produserer skyvekraft for fartøyet 10 i den fremadgående retningen 11. Finnen 24 kan være fleksibel og ha en del av finnevinkelen 24. Finnen 24 kan også være stiv og ha dreibar forbindelse med bølgegliderlegemet 12 og drives på en lignende måte. Finnen 24 kan også være både fleksibel og ha dreibar forbindelse. En bærekonstruksjon 28 kobler bølgeglideren 12 til fartøyet 10. Konstruksjonen kan være stiv eller fleksibel. Når strukturen 28 er fleksibel, bør bølgeglideren 12 vektes for å synke når den ikke trekkes til overflaten. Bølgeglidere og tilsvarende innretninger er kommersielle, og en utforming av en slik er offentliggjort i det amerikanske patentet nr. 7 371 136, som innlemmes i dette dokumentet i sin helhet.

[0028] Fartøyet 10 kan også drives fremover av seil (f.eks. et stivt seil).

[0029] Fig. 1 viser en koblmgsinnretning 15 omfattende et fleksibelt ledd 16 og en trommel 14. Det fleksible leddet 16 kobles til en slepekabel 18. Minst en del av det fleksible leddet 16 vikles rundt trommelen 14. Trommelen 14 har en første rotasjonsposisjon der en første lengde av det fleksible leddet 16 strekker seg fra trommelen 14 og er en viss lengde. Ved en andre (keiningsposisjon for trommelen 14, strekker en andre lengde av det fleksible leddet 16 seg fra trommelen 14 i avstand fra fartøyet 10, hvor den andre lengden er lengre enn den første.

[0030] Det fleksible leddet 16 kan være en kabel og det kan være innlemmet signalledninger i det for å overføre data og/eller signaler fra slepekabelen 18 til fartøyet 10.

[0031] I henhold til en utforming, som vist i fig. 3, kan en motor 22 kobles til trommelen 14. Motoren kan styres av en prosessor 34 som plasseres i fartøyet 10. Motoren 22 kan være elektrisk og kan være en servomotor. Kontrolleren kan anvende sensorer 36 for å detektere bevegelse av fartøyet 10. Sensorene 36 kan inkludere akselerometre, hastighetsmålmgsinnretninger, globale posisjonermgsirmretninger og rotasjonssensorer for å detektere bevegelse av fartøyet 10. Basert på signalene som mottas fra sensorene 36, kan kontrolleren 34 strekke ut eller trekke tilbake trommelen 14 og i sin tur justere lengden på det fleksible leddet 16 for å kompensere for bevegelsen av fartøyet 10 og minimalisere støt/støy som oppleves av slepekabelen 18.

[0032] Trommelen 14 kan ha tilkoblet en fjær 38 som tvinger trommelen 14 til å rotere i én retning. Fjæren 14 vil fungere til å dempe/redusere støt eller bevegelse fra fartøyet 10 til slepekabelen 18 og dermed redusere støy.

[0033] I stedet for en trommel 14, eller i tillegg til en trommel 14, kan et elastisk ledd 40 på lignende måte kobles til mellom en del av det fleksible leddet 16 og fartøyet 10.

[0034] Dessuten kan en annen innretning enn en trommel 14 anvendes til å strekke ut og trekke tilbake det fleksible leddet 16. Som vist i fig. 8, kan f.eks. et stempel 46 anvendes for å påføre lineær bevegelse på det fleksible leddet 16. Som vist i fig. 9, i stedet for at en trommel 14 roterer, kan også en hevarm 48 rotere rundt et punkt med den ene enden og kobles til det fleksible leddet med den andre enden for å styre strekkingen av det fleksible leddet. Andre roterende arrnkonfigurasjoner er mulige.

[0035] Det skal forstås at koblingsinnretningen 15 kan kobles til mellom fartøyet 10 og slepekabelen på en hvilken som helst måte. Fig. 6 viser at et annet ledd 42 kan kobles til fra fartøyet til trommelen 14 i koblmgsirmretningen 15.

[0036] Fig. 1 viser en vekt 44 kjent som en "slepefisk". Vekten 44 bidrar til å holde slepekabelen 18 i en viss dybde.

[0037] Fig. 5 viser en del av slepekabelen 18 inkludert en hydrofon 30, en geofon 32 og et akselerometer 33.

[0038] Det skal forstås at fartøyet 10 ikke trenger å flyte på overflaten. Fartøyet 10 kan bevege seg under vann. Fig. 7 viser en slik konfigurasjon. I tilfelle av et undersjøisk fartøy 10 drives koblmgsirmretningen 15 på samme måte som med overflatefartøyet 10.

[0039] Med hensyn til kompensering, kan en elektrisk motor 22, som vist i fig. 3, styre bevegelsen av trommelen 14. Motoren 22 kan styres av kontrolleren 34 på fartøyet 10. Denne kontrollen kan foretas med signaler over kablet kommunikasjon eller trådløs kommunikasjon. Kontrolleren 22 kan motta informasjon fra sensorene 36 i fartøyet i forbindelse med bevegelse/posisjon for fartøyet 10. Dersom fartøyet 10 akselererer forover, kan kontrolleren 34 instruere motoren 22 til å rotere trommelen 14 for å slippe ut det fleksible leddet 16 for å kompensere. Omvendt, hvis fartøyet 10 senker farten, kan kontrolleren 34 instruere motoren 22 til å rotere trommelen 14 for å ta inn det fleksible leddet 16 for å kompensere. Rotasjonsposisjonen til trommelen 14 kan styres for å kontrollere lengden det fleksible leddet 16 slipper ut. Rotasjonshastigheten til trommelen 14 kan styres for å kontrollere hastigheten det fleksible leddet tas inn eller slippes ut i. Rotasjonsakselerasjonen til trommelen 14 kan kontrolleres for å styre akselerasjonen av det fleksible leddet 16 som slippes ut eller tas inn.

[0040] Utformingene beskrevet i dette dokumentet er ment å hjelpe én med ferdigheter i faget til å forstå forskjellige utforminger. Offentliggjøringen i dette dokumentet er ikke på noen måte ment urimelig å begrense nåværende eller fremtidige relaterte krav.

Claims (22)

1. En marin seismisk eksplorasjonsinnretning omfattende: et fartøy; en sensorinnretning på fartøyet som registrerer bevegelse av fartøyet; en koblingsinnretning som omfatter en elektrisk motor; en kontroller som kommuniserer med sensoririnretningen og motoren; en seismisk sensor koblet til koblmgsirimetningen; hvor koblingsinnretningen har minst en første posisjon der koblm<g>sirinretningen strekker en første lengde og en andre posisjon der koblingsinnretningen strekker en andre lengde, hvor den andre lengden er lengre enn den første lengden; og kontrolleren er programmert for å kompensere for bevegelsene av fartøyet som detekteres av sensoren ved å bevege koblmgsinnretningen mellom posisjoner for å kontrollere lengden av koblmgsinnretningen.

2. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 1 hvor koblm<g>sirinretningen omfatter et fleksibelt ledd.

3. Den marine seismiske eksplorasjonsinnretningen ifølge krav 2 hvor koblm<g>sirinretningen omfatter en trommel, der en del av det fleksible leddet vikles rundt trommelen.

4. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 3 hvor rotasjonshastigheten for trommelen styres av en motor og en kontroller for å kompensere for bevegelse av fartøyet.

5. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 1 hvor akselerasjonen av bevegelsen mellom posisjonene kontrolleres for å kompensere for bevegelse av fartøyet.

6. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 4 hvori rotasjonsakselerasjon av trommelen kontrolleres for å kompensere for bevegelse av fartøyet.

7. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 2 hvori koblm<g>sirinretningen kobles til fartøyet ved hjelp av et støtteledd.

8. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 7 hvor støtteleddet er et stivt ledd.

9. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 7 hvor støtteleddet er et fleksibelt ledd.

10. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 1 hvor sensoririnretningen registrerer akselerasjon av fartøyet.

11. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 1 hvor sensoririnretningen registrerer hastigheten til fartøyet.

12. En marin seismisk eksplorasjonsinmetning omfattende et flytende skrog og en fremcMftsirinretning som er koblet til det flytende skroget; fremcMftsirinretningen er omfattende vinger, hvor i det minste deler av vingene roterer rundt en akse og derved endrer vinkel i forhold til oppadgående eller nedadgående bevegelse av fremcMftsirinretningen i vann for å produsere skyvekraft forover.

13. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 1 hvor fartøyet er motorisert.

14. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 1 hvor fartøyet er selvstendig.

15. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 14 hvor fartøyet er ubemannet.

16. En metode for å minimalisere støy ved drift av en marin seismisk eksplorasjonsinmetning, omfattende: kontroll av grad av en endring i lengde på et støtteledd som strekker seg fra et fartøy til en seismisk sensor for å kompensere for bevegelse av fartøyet.

17. Metoden ifølge krav 16 hvor endringsgraden er hastigheten lengden endres i.

18. Metoden ifølge krav 16 hvor endringsgraden er akselerasjonen på endringen av lengden.

19. Metoden ifølge krav 16 hvor kontrollen omfatter kontroll av rotasjonshastigheten for en trommel som støtteleddet er viklet rundt.

20. Metoden ifølge krav 16 omfattende å endre rotasjonsakselerasjonen for en trommel for å kontrollere lengden på støtten som reaksjon på en akselerasjon av fartøyet.

21. Metoden ifølge krav 16 omfattende en slepekabel som huser den seismiske sensoren, hvor slepekabelen er koblet til støtteleddet.

22. Den marine seismiske eksplorasjonsinmetningen ifølge krav 1 hvor koblm<g>sirinretningen omfatter et stempel.