NO20140019L - Seismisk sensor som omfatter et hus - Google Patents

Abstract

Et hus for seismisk føleelement (3) for bruk på jordens overflate omfatter forbindelsesmidler (5) for å forbinde huset (3) til en støttekabel (2) for å tillate relativ bevegelse mellom sensorhuset (3) og kabelen (2). Dette dekobler sensorhuset fra støttekabelen og forbedrer nøyaktigheten til sensoren. Forbindelsesmidlene (5) omfatter fortrinnsvis fleksible forbindelseselementer for å forhindre transmisjon av vibrasjonene mellom støttekabelen og sensorhuset. Sensorhuset (3) har fortrinnsvis en flat base (1) slik at det er god kobling mellom sensorhuset og jorden. Alternativt kan sensorhuset bli utstyrt med et baseelement (24a, 24b, 24c) som har minst en flat 10 flate (26, 26a, 26b, 26c).

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en seismisk sensor som omfatter et hus og særlig et slikt hus som er ment å være anbragt på jordens overflate. Begrepet «jordens overflate» som brukt her omfatter havbunnen, land og overgangssonen. En seismisk sensor som ved bruk er ment å være anbragt på jordens overflate omfatter generelt ett eller flere seismiske føleelementer anbragt i et hus. Når sensoren er anbragt på jordens overflate, blir koblingen av de seismiske føleelementene til jord tilveiebragt av huset til sensoren; huset også gir fysisk beskyttelse for føleelementene. Sensorer av denne generelle typen blir brukt ved å feste sensorhusene til en støttekabel (eng: support cable) med intervaller langs lengden til kabelen. Støttekabelen er anordnet med elektriske ledere for å muliggjøre at utgangssignalet fra sensorene blir transmittert til overvåknings- og/eller registreringsutstyr, og for å muliggjøre at energi blir gitt til sensorene. I tilfelle med seismisk havbunnsdatainnsamling, blir kabelen så senket ned på havbunnen for å anbringe sensorene ved deres ønskede plasseringer på havbunnen.

Seismiske havbunnssensorer registrerer generelt trykk og elastisk bølgefelt for de seismiske data. Trykket er en skalarstørrelse, mens det elastiske bølgefeltet er en vektor størrelse og det er derfor nødvendig å måle komponentene til det elastiske bølgefeltet i tre retninger som ikke er i samme plan (koplanar). De tre valgte retningene er vanligvis x-retningen (definert som å være parallell med kabelen og også kjent som «i-linje»-retningen), y-retningen (definert som å være vinkelrett på kabelen, og også kjent som «krysslinje»-retningen), og z-retningen (vertikal). Totalt blir derfor fire komponenter for de seismiske data målt. Fire-komponent seismisk dataregistrering ved havbunnen har vist seg å være en svært vellykket metode for å avbilde gjennom gassmettede overdekninger (eng: overburdens) og for å karakterisere hydrokarbonreservoarer gjennom Iitologiidentifikasjon og væskediskriminering. 3-komponentsdataene for det elastiske bølgefeltet er særlig nyttig, siden de muliggjør separasjon av trykk-P-bølger fra skjær S-bølger.

Pålitelig tolkning av elastisk bølgefelt er bare mulig hvis de tre komponentene til bølgefeltet blir nøyaktig registrert. Alle multikomponent

havbunnsregistreringssystemer tilgjengelig på markedet i dag har problemer med å møte denne forutsetningen. Hovedproblemet som oppstår er utrohet mellom i-linje (x-retning) og krysslinje (y-retning) komponentene til det elastiske bølgefeltet. Med «utrohet» er det ment at en komponent i bølgefeltet blir registrert mer nøyaktig enn en annen komponent i bølgefeltet. Dette problemet er illustrert i fig. 6(a).

Fig. 6(a) viser x- og y-komponentene til det elastiske bølgefeltet som målt av en konvensjonell fire-komponent havbunnssensor når seismisk energi er innfallende på sensorhuset med 45° til kabel retningen. Denne innsamlingsgeometrien er vist i fig. 6(b). Siden den innfallende seismiske energien lager like vinkler til x-retningen og y-retningen, bør den målte x-komponenten av det elastiske bølgefeltet ha en lik amplitude og fase som den målte y-komponenten av det elastiske bølgefeltet. Det er imidlertid klart fra fig. 6(a) at den målte amplituden til x-komponenten er betydelig større enn den målte amplituden til y-komponenten for det elastiske bølgefeltet for skjærbølgeankomster (S-bølge). Den seismiske koblingen mellom jorden og de seismiske føleelementene oppnådd med et konvensjonelt havbunnssensorhus leverer faktisk data med større utrohet mellom den målte x-komponenten og den målte y-komponenten. I noen tilfeller har den målte x-komponenten og den målte y-komponenten et forskjellig frekvensinnhold. Noen havbunnssensorhus fra kjent teknikk gir også dårlig og inkonsistent utrohet mellom de målte horisontale og vertikale komponentene av de målte seismiske data. Denne utroheten i sensorresponsen for forskjellige komponenter for bølgefeltet fører til unøyaktige undersøkelsesresultater når data prosesseres.

En tilnærming for å klare problemet med vektorutrohet er å utforme en dekonvolveringskomparator for å prøve å korrigere de målte seismiske data for vektorutrohet i måling av komponenter til seismiske data. F.eks. viser UK patentsøknad nr. 0000900.1 en fremgangsmåte for å korrigere seismiske data for vektorutrohet ved å generere en korreksj on sfaktor fra data som svarer til en horisontal retning, og å bruke denne korreksjonsfaktoren for å korrigere data i en annen horisontal retning. Som et ytterligere eksempel har J. Gaiser foreslått i «Compensating OBC data for variations in geophone coupling», Proceedings of 68<lh>Annual Meeting of the Society of Exploration Geophysicists (1998), sidene 1429-1432, en dekonvolveringsmetode for korreksjonen av vektorutrohet. I denne fremgangsmåten blir de horisontale komponentene for de målte data korrigert under antagelsen at den vertikale komponenten (z-komponenten) for de seismiske data har blitt registrert nøyaktig. Disse tilnærmingene antar hver at effektene av vektorutrohet på innsamlede data kan bli nøyaktig korrigert gjennom dataprosesseringen.

Mens teknikken å anvende en dekonvolveringsoperator kan produsere rimelige resultater hvis vektorutroheten er liten, er forvrengningen av komponentene til bølgefeltet gjennom måleprosessen ofte for stor for at denne teknikken skal virke. Hvis vektorutroheten er stor, kan en dekonvolveringsoperator på sitt beste rett og slett bearbeide dataene slik at de tilsynelatende er mer konsistente. Den eneste tilfredsstillende måten å takle dette problemet med sensorutrohet på er å registrere de forskjellige komponentene for den elastiske bølgefeltvektoren med hovedsakelig samme nøyaktighet - dvs., å registrere de seismiske data med høy vektorgjengivelsestrohet. Hvis de individuelle komponentene for bølgefeltet blir registrert nøyaktig, så vil restkorreksjoner anvendt gjennom dataprosessering være mindre og kan så bli gjort mer nøyaktig.

Oppfinnelsen omfatter en seismisk sensor som omfatter et hus, der huset omfatter forbindelsesmidler for å forbinde huset til en støttekabel slik at det tillates relativ bevegelse mellom huset og kabelen. Huset omfatter dempemidler for å begrense transmisjonen av vibrasjoner mellom kabelen og huset.

Foretrukne trekk ved den foreliggende oppfinnelsen er fremsatt i de avhengige krav.

I et aspekt tilveiebringes et hus for et seismisk føleelement for bruk på jordens overflate, idet huset omfatter: forbindelsesmidler for å forbinde huset til en støttekabe); og en base som hovedsakelig er flat; hvor den maksimale utstrekningen av basen i en retning parallell med kabelen hovedsakelig er lik den maksimale utstrekningen av basen i en retning vinkelrett på kabelen.

Tilveiebringelsen av den flate basen sikrer at et passende overflateareal for sensorhuset er konsistent i kontakt med jordens flate når sensoren anbringes, og gir dermed god seismisk kobling mellom jorden og huset, og tilveiebringer god seismisk kobling til det seismiske føleelementet(ne) anbragt i huset. Videre, siden kontaktlinjene i i-linje og krysslinjeretningene er av like lengder, er koblingen av huset til jordens overflate hovedsakelig uavhengig av vinkelen som den innkommende seismiske energien utgjør til kabelretningen. Et sensorhus ifølge dette aspektet gjør derfor nøyaktig registrering av alle komponenter av de innfallende seismiske data mulig.

I et annet aspekt tilveiebringes et hus for en seismisk sensor for bruk på jordens overflate, idet huset omfatter forbindelsesmidler for å forbinde huset til en støttekabel for å tillate relativ bevegelse mellom huset og kabelen. Sensorhuset kan da være dekoblet fra kabelen og dette har som konsekvens en effekt av å dekoble ethvert seismisk føleelement i huset fra påvirkningen fra kabelen mens det oppnås god kobling av det seismiske føleelementet til jorden. Målingene gjort av sensoren vil derfor ikke være påvirket av stivhet eller strekk i kabelen, og dette eliminerer én årsak til vektorutrohet.

I ytterligere et annet aspekt tilveiebringes en seismisk sensor som omfatter et hus som definert over og ett eller flere seismiske føleelementer anbragt i huset.

En seismisk sensor ifølge den foreliggende oppfinnelsen som omfatter et sensorhus, kan være anbragt på enhver del av jordens overflate, slik som havbunnen, land eller overgangssonen.

Foretrukne utførelser av den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av et illustrativt eksempel med referanse til de medfølgende figurer hvor: Fig. l(a) til l(e) er planriss av utførelser av et sensorhus. Fig. 2(a) er et skjematisk perspektivriss av sensorhuset festet til en kabel; Fig. 2(b) er et tverrsnitt gjennom sensorhuset i fig. 2(a); Fig. 3(a) viser x-komponenten og y-komponenten for seismiske data målt av en seismisk sensor som omfatter et sensorhus i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 3(b) er en sammenligning mellom data innsamlet ved en seismisk sensor som omfatter et sensorhus i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen og data innsamlet av en seismisk sensor som omfatter et konvensjonelt sensorhus; Fig. 4(a) er et skjematisk riss av ytterligere en utførelse av et sensorhus; Fig. 4(b) er et tverrsnitt gjennom sensorhuset i fig. 4(a) langs linjen AA; Fig. 4(c) er et tverrsnitt gjennom sensorhuset i fig. 4(a) langs linjen BB; Fig. 4(d) er et skjematisk perspektivriss av sensorhuset i fig. 4(a); Fig. 5(a) er et skjematisk snittriss av en annen utførelse av et sensorhus. Fig. 5(b) er et skjematisk snittriss av ytterligere en utførelse av et sensorhus; Fig. 5(c) er et skjematisk snittriss av ytterligere en utførelse av et sensorhus ; Fig. 6(a) viser x-komponenten og y-komponenten for seismiske data målt ved å bruke en seismisk sensor som omfatter et konvensjonelt sensorhus; og Fig. 6(b) viser innsamlingsgeometrien brukt for å oppnå resultatene vist i fig. 3(a), 3(b)og 6(a).

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen vil bli beskrevet med særlig referanse til en seismisk havbunnssensor. En seismisk havbunnssensor omfatter hovedsakelig ett eller flere føleelementer anbragt inne i et beskyttende hus. En fire-komponents sensor vil generelt ha fire føleelementer, ett for å føle trykk og ett hver for å føle de tre komponentene av det elastiske bølgefeltet. Konvensjonelle seismiske havbunnssensorer har generelt et sylindrisk hus. Som konsekvens, når sensoren er anbragt på havbunnen, utgjør bare et lite område av sensorhuset kontakt med havbunnen. Som resultat er den seismiske koblingen mellom havbunnen og føleelementet(ene) svak, og denne svake koblingen introduserer unøyaktigheter i målingene gjort av sensoren.

I henhold til ett aspekt har sensorhuset derfor en flat base. Dette sikrer at det er et riktig kontaktområde mellom sensorhuset og jordens overflate, slik at det er god akustisk kobling til føleelementet(ene) montert inne i sensorhuset.

Fig. l(a) viser et planriss av en utførelse av et sensorhus. Sensorhuset 3 er vist festet til en støttekabel 2. Dimensjonene av den flate basen 1 i huset 3 er fortrinnsvis valgt slik at utstrekningen di for basen 1 i en retning parallelt med kabelen 2 er lik utstrekningen d2i en retning vinkelrett på kabelen 2. Å gjøre utstrekningene d| og d2for basen i i-linje og krysslinjeretningene like hverandre minimaliserer avhengigheten av akustisk kobling til sensorhuset, og dermed til føleelementer i huset, av vinkelen mellom den innfallende seismiske energi og kabelen. Dette sikrer at responsen for sensoren hovedsakelig er uavhengig av retningen for innfallende seismisk energi. Følelementet(ene) tilveiebragt i huset kan være enhver type seismisk føleelement.

I en særlig foretrukket utførelse, er utstrekningen av basen di i i-linje retningen lik utstrekningen 62i krysslinjeretningen. For en base som har et generelt rektangulært tverrsnitt i planriss, som vist i fig. l(a), betyr dette selvfølgelig at basen har et kvadratisk tverrsnittsareal.

Basen er ikke begrenset til et rektangulært tverrsnitt, og kan ha enhver form hvor utstrekningen av basen i i-linje retningen er lik utstrekningen i krysslinjeretningen. Noen eksempler på mulige andre former for basen til sensorhuset er vist i fig. l(b) til l(e), som er planriss av sensorhus i henhold til ytterligere utførelser av oppfinnelsen. Sensorhusene i disse utførelsene har hver en flat base 1, som i utførelsen i fig. l(a). I fig. l(b) har basen l et triangulært tverrsnitt, og i fig. l(c) har basen et V-formet tverrsnitt. V-formen kan være fast, eller alternativt kan basen være dannet ved «vinger» med varierbar geometri slik at V-formen kan bli dannet ved å strekke vingene ut fra et sylindrisk sensorhus med én gang sensorhuset har blitt anbragt; dette er mer praktisk for å lagre kabelen eller for å tvinne kabelen på en vinsj 11. På fig. l(d) er tverrsnittet til den flate basen til huset elliptisk, og vil være sirkulær for det tilfellet at d)=d2. Til slutt i fig. l(e) har den flate basen et T-formet tverrsnitt. For hver av fig. l(b) til l(e) er det fordelaktig at d]er hovedsakelig lik d2.

Som notert over er et aspekt ved oppfinnelsen å tilveiebringe forbedret kobling mellom sensoren og havbunnen. Et andre aspekt er å dekoble sensoren fra støttekabelen. Mekanisk dekobling av sensoren fra støttekabelen er fordelaktig av to grunner. For det første, hvis kabelen er stivt koblet til sensorhuset, så kan den mekaniske vekselvirkningen mellom kabelen og sensorhuset påvirke måleresultatet til sensoren. Det er sannsynlig at den mekaniske vekselvirkningen vil ha forskjellige effekter på resultatene av å måle forskjellige komponenter av bølgefeltet, og forårsaker dermed utrohet i sensorresponsen. For det andre, hvis sensorhuset er stivt koblet til kabelen, så kan enhver strekk i kabelen redusere koblingskraften mellom sensorhuset og havbunnen, og kan til og med trekke sensoren fullstendig vekk fra havbunnen. Mens disse effektene til en viss grad kan bli redusert ved å minimalisere strekket i kabelen ved utplassering, er det vanskelig å legge en kabel på havbunnen uten at det blir noe reststrekk i kabelen. Dekobling av sensorhuset fra kabelen betyr at enhver reststrekk i kabelen ikke påvirker måleresultatene til sensoren. Videre, som notert over er det typisk et stort antall sensorer på en enkelt kabel, og å dekoble huset til hver sensor fra kabelen har som konsekvensiell effekt å dekoble hver sensor fra de andre sensorene montert på kabelen.

Det er foretrukket at et sensorhus omfatter begge de ovenfor nevnte aspektene. Imidlertid er de to aspektene essensielt uavhengig av hverandre, og det er i prinsippet mulig for et sensorhus å omfatte bare ett av de to aspektene ved oppfinnelsen.

For å oppnå effektiv mekanisk dekobling av sensorhuset fra kabelen, er forbindelsesmidlene tilveiebragt på sensorhuset for å forbinde sensorhuset til kabelen arrangert for å tillate relativ bevegelse mellom sensorhuset og kabelen i minst én retning eller måte. Relativ bevegelse mellom sensorhuset og kabelen er mulig i tre retninger eller måter: - nemlig relativ bevegelse parallell med kabelens retning (i-linje frihet); bevegelse av sensorhuset vinkelrett på kabelens retning (krysslinjefrihet); og rotasjonsbevegelse av sensorhuset rundt kabelens akse (torsjonsfrihet). Disse er illustrert i fig. 2(a). I henhold til dette aspektet, har et sensorhus forbindelsesmidler som tillater relativ bevegelse mellom sensorhuset og kabelen å opptre i minst én, og fortrinnsvis i mer enn én av retningene og måtene vist i fig. 2(a).

Fig. 2(b) er et tverrsnitt gjennom et sensorhus 3 i henhold til en utførelse. Ett eller flere føleelementer (ikke vist) kan være anbragt i huset 3 for å produsere en seismisk sensor. Sensorhuset 3 har en aparture 4 som en støttekabel 2 mottas gjennom.

Sensorhuset har forbindelsesmidler som virker for å forbinde sensorhuset 3 til kabelen 2.1 fig. 2(b) består disse forbindelsesmidlene av et flertall forbindelseselementer 5 som er festet til huset 3. De frie endene 6 av forbind el se selementene 5 støtter lett mot det ytre av kabelen 2. Fordi forbindelseselementene 5 bare støtter lett på kabelen 2, er sensorhuset 3 i stand til å bevege seg relativt til kabelen i en i-linje retning, og er også i stand til å rotere om aksen til kabelen. Forbindelser som har den generelle formen vist i fig. 2(b) tillater relativ bevegelse mellom sensorhuset og kabelen. En ytterligere fordel er at, når kabelen er anbragt, er sensorhuset i stand til å rotere om kabelen for å orientere seg mot konturene til jordens overflate. Dette sikrer at kontaktområdet mellom basen 1 til sensorhuset og jordens overflate er så stort som mulig.

Basen 1 til sensorhuset 3 er fortrinnsvis flat. Utstrekningen av basen i i-linje retningen er fortrinnsvis lik, eller hovedsakelig lik, utstrekningen i kry sslinj eretnin gen.

I en foretrukket utførelse av dette aspektet, har sensorhuset dempeelementer for å forhindre mekanisk vekselvirkning mellom kabelen og sensorhuset. Dempeelementene forhindrer transmisjon av vibrasjoner fra kabelen til sensorhuset. I prinsippet kan dempeelementene være adskilt fra forbindelseselementene, men i en særlig foretrukket utførelse av dette aspektet, virker forbindelseselementene også som dempeelementer. Dette kan f.eks. bli oppnådd ved å forbinde kabelen til sensorhuset ved å bruke fleksible forbindelseselementer, for å minimalisere mekanisk kobling mellom kabelen 2 og sensorhuset. I utførelsene i fig. 2(b) er derfor fortrinnsvis forbindelseselementene 5 fleksible forbindelseselementer. Bruken av fleksible forbindelseselementer vil eliminere, eller i det minste vesentlig redusere, mekanisk vekselvirkning mellom kabelen 2 og sensorhus 3, og vil også dempe vibrasjoner som ellers ville ha blitt transmittert fra kabelen 2 til sensorhuset 3.

Det er fortrinnsvis tilveiebragt midler for å begrense den relative bevegelsen av sensorhuset 3 relativt til kabelen. Dette kan f.eks. bli gjort ved å tilveiebringe stopp på kabelen 2 for å begrense rotasjons- og/eller i-linje bevegelse av sensorhuset 3 relativt til kabelen 2.

For å redusere friksjon mellom koblingsmidler 5 og kabelen 2, er det foretrukket at de frie ender 6 av koblingsmidlene 5 har et lavt overflateareal, I utførelsen i fig. 2(b) er dette oppnådd ved å gi forbindelseselementene 5 et lite tverrsnittsområde ved deres frie ender 6 for å minimalisere kontaktområdet mellom forbindelseselementene 5 og kabelen 2.

I utførelsen i fig. 2(b) er det tilveiebragt tre forbindelseselementer 5, adskilt med 120° intervaller rundt omkretsen av åpningen 4. Imidlertid er ikke oppfinnelsen begrenset til eksakt tre forbindelseselementer, og det vil være mulig å tilveiebringe fire eller flere forbindelseselementer 5. Forbindelseselementene 5 kan være dannet av ethvert passende materiale som vil tåle nedsenking i vann, særlig nedsenking i sjøvann. Hvis forbindelseselementene 5 er fleksible, kan de f.eks. være dannet av fjærer slik som spiralfjærer, eller et elastisk materiale.

Fig. 3(a) viser resultatene oppnådd ved å bruke en sensor som har et hus som har den generelle konstruksjonen som vist i fig. 2(b), og har et kvadratisk tverrsnittsområde for basen som vist i fig. l(a). Resultatene i fig. 3(a) ble oppnådd for seismisk energi innfallende på sensorhuset med en vinkel på 45° til kabelretningen - dvs., ved å bruke innsamlingsgeometrien i fig. 6(b).

Det vil ses at de målte amplituder for seismisk skjærbølgeenergi i i-retningen i fig. 3(a) er betydelig større enn de målte amplitudene for den seismiske energien i i-retningen i fig. 6(a) som ble registrert ved å bruke en sensor som har et konvensjonelt sylindrisk hus. Det kan også ses at de målte amplituder for seismisk energi i x-retningen i fig. 3(a) er noe mindre enn de målte amplituder for seismisk energi i x-retningen i fig. 6(a). På grunn av disse endringer er den målte amplituden til skjærbølgeankomsten i x-retningen tilnærmet lik den målte amplituden for skjærbølgeankomsten til y-retningen i fig. 3(a), som skal være tilfelle. Dette er i kontrast til resultatene for sensor fra kjent teknikk illustrert i fig. 6(a), hvor den målte amplitude for skjærbølgeankomster i y-retningen er betydelig mindre enn den målte amplituden i x-retningen. Det kan dermed ses at sensorhuset gir seismiske data som har en større vektortrohet enn konvensjonelle havbunnssensorhus.

Fig. 3(b) er en ytterligere illustrasjon av den forbedrede vektortroheten for seismiske data innsamlet av en sensor som har et hus slik det er beskrevet i søknaden. Den venstre trasen i fig. 3(b) viser de målte amplituder for seismiske data innsamlet ved å bruke en sensor som har et hus med amplitudene i x- og y-retningene overlagret på hverandre. Den høyre trasen i fig. 3(b) viser de målte amplituder for seismiske data innsamlet ved å bruke en sensor som har et konvensjonelt sylindrisk hus, igjen med amplitudene i x- og y-retningene overlagret på hverandre. Det vil si, at den venstre trasen i fig. 3(b) er en overlagring av de to trasene i fig. 3(a), mens den høyre trasen i fig. 3(b) er overlagringen av de to trasene i fig. 6(a). Fig. 3(b) viser klart at x- og y-komponentene for skjærbølgeankomstene ble registrert med mye forbedret vektortrohet med en sensor som har et hus som beskrevet i denne søknaden enn med en sensor som har et konvensjonelt hus.

Forbindelsesmidlene illustrert i fig. 2(b) tillater at sensorhuset 3 beveger seg relativt til kabelen 2 i en retning parallelt med kabelen, og tillater også at sensorhuset roterer om aksen til kabelen. Det er også mulig å gi sensorhuset 3 frihet til å bevege seg relativt til kabelen 2 i en retning vinkelrett på kabelen hvis dette er ønskelig. Dette kan oppnås f.eks. ved å redusere lengden til forbindelseselementene 5.

For å maksimalisere kobling mellom havbunnen og sensorhuset, bør totalvekten til sensoren gjøres tilstrekkelig stor for å sikre at det er godt kontaktområde mellom basen l for sensorhuset og havbunnen. Vekten som kreves vil avhenge av naturen til havbunnen hvor sensoren skal brukes, idet en myk havbunn krever en lavere totalvekt for sensorhuset enn en hard havbunn.

Mekaniske vekselvirkninger mellom kabelen 2 og sensorhuset 3 kan også bli

minimalisert ved å sikre at vekten pr. lengdeenhet for kabelen er så liten som mulig, i samsvar med at kabelen har den nødvendige mekaniske styrken. Stivheten på tvers av kabelen skal også gjøres så lav som mulig. Videre, når kabelen blir anbragt, skai det passes på å sikre at i-linje strekket i kabelen er så lavt som mulig.

En andre utførelse av et sensorhus vil bli beskrevet med referanse til fig. 4(a) til 4(b). I denne utførelsen omfatter sensorhuset 9 et første hus 10 og et andre hus 11. Det første huset 10 er ment å omfatte fire føleelementer (ikke vist), for å føle trykket og tre komponenter for det elastiske bølgefeltet, og det andre huset 11 er ment å omfatte elektronikk-kretser tilknyttet til føleelementene for å overvåke føleelementene og å prosessere deres utgangssignaler. De elektriske og elektroniske forbindelsene mellom det første huset 10 og det andre huset 11 er innelukket i et vanntett rør 12 for beskyttelse.

De første og andre husene 10, 11 er sikret til kabelen 2 ved hjelp av en klemme 13. Klemmen 13 er i form av en ring, og i bruk er den klemt på kabelen 2 med kabelen 2 passerende gjennom det indre av klemmen 13. De første og andre hus 10, 11 er sikret til klemmen 13 med hjelp av for det første fleksible bånd 14 og for det andre et låseelement 15. Låseelementet 15 er sikret til klemmen 13 og støtter mot to avstandselementer 16. Ett avstandselement er sikret til det første huset 11 og ett avstandselement er sikret til det første huset 12. Bruken av fleksible bånd 14 for å forbinde de første og andre hus 10, 11 til klemmen sikrer at de første og andre hus 10, 11 er mekanisk dekoblet fra klemmen, slik at vibrasjoner i kabelen ikke blir overført til husene. Videre tillater bruk av fleksible bånd 14 for å feste husene 10, 11 til klemmen 13 at husene 10, 11 kan beveges relativt til klemmen 13, og dermed beveges relativt til kabelen. Husene 10, 11 kan fortrinnsvis bevege seg relativt til kabelen 2 i både i-linje og krysslinjeretningene.

Et avstandselement 16 er tilveiebragt tilnærmet midtveis langs hvert av husene 10, 11 og et annet avstandselement 17 er tilveiebragt ved enden av sensoren nær klemmen 13. Avstandselementene 16, 17 holder det første huset 10 og det andre huset 11 med en hovedsakelig konstant avstand fra kabelen 2. Låseelementene 15 holder avstandselementene 16 i deres korrekte posisjoner langs kabelen.

Det andre huset 11 har en elektrisk sokkel ved sin ende bort fra røret 12. En elektrisk kontakt 18 kan plugge inn i sokkelen for å tillate at utgangssignalene blir forbundet til kabelen 2 via en fleksibel leder 19.

Strukturen til det andre huset 11 er vist i detalj i fig. 4(b) og 4(c). Det vil ses at huset er formet av en sylindrisk vegg 20 som kan bli laget av ethvert materiale som er motstandsdyktig mot vann og har tilstrekkelig strukturell styrke til å beskytte innholdet i huset. En flenset ringformet innsats 21 er satt inn i enden til huset 11 vekk fra røret 12, og er sikret til den sylindriske veggen 20.1 utførelsen i fig. 4(b) og 4(c) er den ringformede innsatsen 21 sikret til veggen 20 ved hjelp av tre skruer 22 arrangert ved 120° intervaller rundt omkretsen til den sylindriske veggen 20, men utførelsen er ikke begrenset til denne bestemte metoden for å feste innsatsen 21 til den sylindriske veggen 20 og ethvert passende festemiddel kan bli brukt.

Pluggen 18 passer inn i den ringformede innsatsen 21 for å tilveiebringe en vanntett forsegling mellom pluggen 18 og innsatsen 21. Pluggen 18 har elektriske kontakter 23 som griper inn med komplementære elektriske kontakter (ikke vist) tilveiebragt inne i huset 11.

Når en sensor som har et sensorhus i henhold til fig. 4(a)-4(d) er montert på en støttekabel vil det ha et totalt massesentrum som er nær symmetriaksen til kabelen, siden de første og andre husene 10,11 vil være anbragt én på hver side av kabelen 2. Hvis de første og andre hus har tilnærmet samme totalmasse (med «totalmasse» er det ment summen av massene til ett av husene 10, 11 og massen til innholdet i det huset), så er de fortrinnsvis arrangert med like avstander fra symmetriaksen til kabelen 2.

Å gjøre det totale massesenteret til sensoren sammenfallende eller nesten sammenfallende med symmetriaksen til kabelen forhindrer uønsket rotasjonsbevegelse av sensorhuset, og letter dekobling av sensorhuset 9 fra kabelen 2.

For å tilveiebringe en god kobling mellom senterhuset 9 i fig. 4(a) og jordens overflate, har sensorhuset fortrinnsvis ved bruk et ytre deksel (ikke vist) som øker kontaktområdet med jordens overflate. Det ytre dekselet kunne ha den generelle formen til baseelementene 24(a), 24{b), 24(c) beskrevet under med referanse til fig. 5(a)-5(c). Hvis sensorhuset har et deksel, har kontaktflaten til dekselet (dvs. området til dekselet som er ment å komme i kontakt med jordens overflate når sensorhuset blir anbragt) fortrinnsvis en krysslinjeutstrekning som hovedsakelig er lik i-linje utstrekningen, for å sikre at responsen til sensoren hovedsakelig er uavhengig av retningen til innfallende seismisk energi som beskrevet over med hensyn til fig. l(a)-l(e).

Ytterligere utførelser av et sensorhus er illustrert i fig. 5(a)-5(c). Disse utførelsene angår en måte som et konvensjonelt sensorhus kan bli modifisert på for å forbedre seismisk kobling mellom huset og jordens overflate og, i disse utførelsene, er sensorhuset 3 hovedsakelig sylindrisk i form. Koblingen mellom sensorhuset 3 og havbunnen forbedres ved å montere sensorhuset 3 i et baseelement 24a, 24b, 24c.

I utførelsen i fig. 5(a), har basen 24 en utsparing 25 for å motta sensorhuset. I fig. 5(a), er sensorhuset 3 en løs kleminnpasning inn i utsparingen 25 i basen 24a, slik at sensorhuset 3 holdes i utsparingen 25, men er i stand tit å rotere relativt til basen 24a.

Den nedre flaten 26 til basen 24a er formet og dimensjonert for å gi god kobling mellom sensoren og havbunnen. Dette er f.eks. gjort ved å gjøre den nedre flaten 26 til basen hovedsakelig flat, og av tilstrekkelig område til å gi god kobling mellom havbunnen og basen 24a. Den eksakte formen og størrelsen til basen 24a og materialene brukt for å produsere basen 24a, kan bli valgt avhengig av de forventede forholdene på havbunnen hvor sensoren skal brukes, eller for å forbedre koblingen til sensorhuset når sensorene er utplassert i forberedte grøfter i havbunnen. Dette aspektet tillater altså en konvensjonell sensor med et sylindrisk hus å få god kobling mellom havbunnen og sensoren i et stort område av havbunnsforhold.

En ytterligere fordel med å gi sensorhuset en base slik som vist i fig. 5(a), er at dette vil senke gravitasjonssenteret til den kombinerte base- og sensorhussammenstillingen. Dette hjelper til å sikre at basen er korrekt plassert under sensorhuset ettersom kabelen utplasseres.

Den nedre flaten 26 til basen 24a er fortrinnsvis ikke fullstendig flat og glatt. Koblingen mellom jordens overflate og basen 24a blir forbedret hvis den nedre flaten 26 til basen 24a er ru, f.eks. lik sålen til en støvel, og den nedre flaten 26 til basen 24a kan f.eks. ha struktur eller ha utspring for å forbedre kobling til jordens overflate. Basen 24a kan også være laget av et materiale som har en høy friksjonskoeffisient, siden dette også vil forbedre koblingen til jordens overflate.

Fig. 5(b) viser en modifikasjon av sensoren i fig. 5(a). I utførelsen i fig. 5(b) har basen 24b tre flate flater 26a, 26b, 26c. Basen har en åpning 25a for å motta et sensorhus, og flatene 26a, 26b, 26c til basen 24b er arrangert til å være symmetrisk om åpningen 25a.

Utførelsen i fig. 5(b) minimaliserer risikoen for at det er dårlig kobling mellom sensorhuset og havbunnen. Selv om, som notert over med hensyn til fig. 5(a), gravitasjonskraften skulle ha en tendens til å sikre at basen 24a i fig. 5(a) holder seg under sensorhuset ettersom sensoren og kabelen senkes mot havbunnen, er det en restrisiko for at basen 24a uaktsomt kunne bli invertert gjennom utplassering slik at flaten 26 til basen 24a ikke kommer i kontakt med havbunnen. I utførelsen i fig. 5(b) sikrer imidlertid tilveiebringelsen av tre flate flater 26a, 26b, 26c så langt som det er mulig, at når basen 24b kommer i kontakt med havbunnen gjennom utplassering av kabelen, vil basen orientere seg selv slik at én av de flate flatene 26a, 26b, 26c er i kontakt med havbunnen, og sikrer dermed at god kobling oppnås. Selv om basen 24b har flater 26a, 26b, 26c som er flate, kunne flatene til basen 24b alternativt være ru for å forbedre kobling til jordens overflate som beskrevet over med hensyn til fig. 5(a).

I fig. 5(b) er basen 24b vist som å ha lagre 27 for å sikre at sensorhuset 3 er i stand til å rotere fritt om basen 24. Lagrene kan f.eks. være lik de fleksible forbindelsesmidlene 5 vist i fig. 2(b).

En ytterligere utførelse av sensorhuset er vist i fig. 5(c). I denne utførelsen er igjen sensorhuset mottatt i en base 24c som generelt er lik basen 24a vist i fig. 5(a), bortsett fra at sensorhuset 3 ikke er kleminnpasset i basen 24c. I stedet har basen 24c lagre 27 og en hurtigkoblingsmekanisme 28a er tilveiebragt for å holde sensorhuset i utsparingen 25.

I utførelsene vist i fig. 5(a)-5(c) er sensorhuset i stand til å rotere fritt relativt til basen 24a, 24b, 24c. Det er derfor nødvendig for sensorhuset selv å ha bevegelsesfrihet relativt til kabelen bare i i-linje og krysslinjeretningene for å tillate fullstendig dekobling av sensorhuset fra kabelen. Relativ bevegelse mellom huset og kabelen i i-linje retningen og/eller krysslinjeretningen kan bli gjort mulig ved f.eks. å gi huset forbindelsesmidler lik de som er vist i fig. 2(b).

Som notert over har utførelsen i fig. 5(a)-5(c) fordelen at en konvensjonell sensor som har et sylindrisk hus kan få forbedret kobling mellom sensorhuset og havbunnen. Videre kan et antall forskjellige baser bli produsert, som hver er tilpasset til bestemte havbunnsforhold. En sensor kan dermed bli tilpasset til å gi en gitt kvalitet for kobling til havbunnen i et stort område havbunnsforhold, rett og slett ved å fjerne en base og tilpasse en andre.

En ytterligere fordel med utførelsen i fig. 5(a)-5(c) er at mesteparten av slitasjen som opptrer gjennom kobling, utplassering og innhentingsoperasjoner vil bli absorbert av basen 24a, 24b, 24c heller enn av sensorhuset 3. Å tilveiebringe basen 24a, 24b, 24c vil dermed beskytte sensorhuset 3 og øke robustheten til datainnsamlingssysternet. Hvis en base er skadet kan den rett og slett bli forkastet siden kostnaden for en base er lav sammenlignet med kostnaden for en sensor og sensorhuset kan bli utstyrt med en erstatningsbase.

En ytterligere fordel med å tilveiebringe et sensorhus med en base er at, som notert over, dette vil senke gravitasjonssenteret til den kombinerte base og sensorhussammenstiIlingen, og dette hjelper til å sikre at basen er korrekt plassert under sensorhuset ettersom kabelen utplasseres.

Som notert over kan størrelsen og formen på og materialene for basen bli valgt avhengig av de forventede havbunnsforhoIdene, for å produsere god kobling mellom sensorhuset og havbunnen. Formen og størrelsen til basen kan også bli utformet for å minimalisere effekten på vannstrømmer nær havbunnen på stabiliteten til sensoren. Ved å utforme basen til å minimalisere hydrodynamiske effekter av denne typen, kan støynivået i sensorutgangen bli redusert.

I utførelsene i fig. 5(a)-5(c), kan basen bli laget av ethvert passende materiale som vil tåle nedsenking i vann. Det er foretrukket at basen er laget av et gummi- eller plastikkmateriale, siden dette tillater at basen enkelt blir produsert ved en lav kostnad, og at det også tilveiebringer en robust base. Videre vil bruk av et fleksibelt materiale for å forme basen tilveiebringe større mekanisk beskyttelse for sensorhuset i tilfellet f.eks. av sammenstøt med undervannsobjekter ettersom kabelen blir utplassert. Basen har fortrinnsvis en totaltetthet som er større enn tettheten til vann.

Den foreliggende oppfinnelsen er særlig egnet for anvendelse på sensorer som omfatter fire føleelementer, ett for å måle trykket og tre for å måle tre ikke-komponenter som ikke er i samme plan slik som x-, y- og z-komponentene til det elastiske bølgefeltet. Oppfinnelsen kan i prinsippet bli anvendt på sensorer som har flere eller færre enn fire føleelementer.

Den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen har blitt beskrevet for sensorer med hus som er ment å bli anbragt på havbunnen. Oppfinnelsen er ikke begrenset til seismiske havbunnssensorer, men kan også bli anvendt på sensorer som er ment å bli utplassert på land eller i overgangssonen.

Claims (5)

1. En seismisk sensor som omfatter et hus, der huset omfatter forbindelsesmidler for å forbinde huset til en støttekabel slik at det tillates relativ bevegelse mellom huset og kabelen, karakterisert ved at huset omfatter dempemidler for å begrense transmisjonen av vibrasjoner mellom kabelen og huset.

2. Seismisk sensor i følge krav 1, karakterisert ved at forbindelsesmidlene er dempemidler.

3. Seismisk sensor i følge krav 1 elter 2, karakterisert ved at minst ett seismisk føleelement er anbragt i huset.

4. Seismisk sensor i følge et av de foregående kravene, karakterisert ved at fire seismiske føleelementer er anbragt i huset, et første føleelement for å måle trykket og andre til fjerde føleelementer for å måle tre komponenter som ikke er i samme plan for det elastiske bølgefeltet.

5. Seismisk sensor i følge krav 3, karakterisert ved at i bruk er massesenteret til sensoren hovedsakelig sammenfallende med aksen til en støttekabel.