NO310128B1 - System for styring av seismiske slep ved å variere vaierlengden mellom fartöyet og hver deflektor - Google Patents

Abstract

System for styring av seismiske slep omfattende minst én deflektor koblet via én side av et slepefartøy via minst én vaier, lead-in eller lignende, der deflektoren er plassert i en posisjon med en avstand perpendikulært på slepefartøyets bevegelsesretning, hvilket slepefartøy er utstyrt med et navigasjons-system for måling av fartøyets posisjon.Fartøyet omfatter beregningsmidler for på bakgrunn av slepefartøyets posisjon beregning av avvik i fartøyets bevegelse i forhold til en forutbestemt fremdrift. Vaieren er koblet til slepefartøyet via kontrollorganer, for eksempel en vinsj, innrettet til å variere vaierlengden fra slepefartøyet til deflektoren. Kontroll-organene er koblet til beregningsmidlene for justering av vaierens lengde på bakgrunn av nevnte avvik i slepefartøyets posisjon, for derved å motvirke tilsvarende avvik i deflektorens bevegelse.

Description

Denne oppfinnelsen angår et system og en fremgangsmåte for styring av seismiske slep omfattende minst én deflektor koblet én side av et slepefartøy via minst én vaier, lead-in eller lignende, der deflektoren er plassert i en posisjon med en avstand sideveis fra slepefartøyets bevegelsesretning, hvilket slepefartøy er utstyrt med et navigasjons-system for måling av fartøyets posisjon.

Ved seismiske undersøkelser til havs anvendes oftest et antall seismiske kabler slept etter er fartøy. Undersøkelsen av de geologiske formasjonene i havbunnen foretas ved at en eller flere akustiske kilder sender lydbølger ned i havbunnen der de reflekteres ved overgangene mellom forskjellige typer formasjoner. De reflekterte signalene mottas av sensorer plassert i de seismiske kablene. Kabelslepet trekkes langs en valgt bane for å utføre undersøkelsen i et gitt område. Fartøyets og det seismiske slepets bevegelser må styres nøyaktig for å sikre dekning av de ønskede områdene.

Nøyaktig styring av fartøyets og slepets posisjoner blir særlig viktig når samme refleksjonspunkt skal undersøkes flere ganger, for derved å forbedre målingene. Dette kan gjøres ved å kontrollere tiden mellom de utsendte akustiske signalene i forhold til avstanden mellom sensorene langs hver kabel og fartøyets hastighet slik at neste signal reflekteres fra refleksjonspunktet opp mot en i fartsretningen senere sensor i langs samme kabel.

For å sikre nøyaktige målinger har det vært vanlig å overvåke fartøyets posisjon, ved hjelp av eksisterende navigasjons-systemer, for å korrigere denne. Det har imidlertid vist seg at det har vært vanskelig å oppnå tilstrekkelig god nøyaktighet, blant annet på grunn av fartøyenes størrelse og store treghet. Forskjellige systemer har også vært brukt for å kompensere for feil, for eksempel ved hjelp av signalbehandling, oversampling eller ved å styre deflektorene som trekker de seismiske kablene sideveis ut fra fartøyet, noe som øker kompleksiteten til systemet, blant annet ved at styrings-signaler og kraft må overføres fra fartøyet ut til deflektorene.

US-patent 4.781.140 omhandler et system for å kompensere for et fartøys orientering i forhold til fartsretningen. De seismiske kablene er koblet på stive bjelker hvis orientering i forhold til fartøyets endres ved hjelp av vaiere når fartøyet for eksempel må rettes mot vinden eller strømmen. Det gir imidlertid ingen mulighet for å kompensere for avvik i fartøyets posisjon i forhold til planlagt kurs.

Den foreliggende oppfinnelsen har til formål å tilveiebringe et enkelt system for bruk av eksisterende navigasjons-systemer for å kompensere for drift og bevegelser i fartøyet i forhold til en planlagt kurs, uten å stille store krav til fartøyets manøvrerings-systemer og til systemene for behand-ling av de seismiske dataene. Det er også et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et system som anvender enkelt og kommersielt tilgjengelig utstyr plassert på fartøyet.

Det er ytterligere et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte som gjør det mulig å holde de seismiske kablene i en rettlinjet bevegelse selv om slepefartøyet må foreta manøvrer som avviker fra den fastsatte retningen innenfor visse grenser.

Disse formålene er oppnådd ved hjelp av et system for styring av seismiske slep, slik som angitt ovenfor, som er kjennetegnet ved at fartøyet omfatter beregningsmidler for på bakgrunn av slepefartøyets posisjon beregning av avvik i fartøyets bevegelse i forhold til en forutbestemt fremdrift, at vaieren er koblet til slepefartøyet via kontrollorganer, for eksempel en vinsj, innrettet til å variere vaierlengden fra slepefartøyet til deflektoren, at kontroll-organene er koblet til beregningsmidlene for justering av vaierens lengde på bakgrunn av nevnte avvik i slepefartøyets posisjon, for derved å motvirke tilsvarende avvik i deflektorens bevegelse.

Videre er det ifølge oppfinnelsen tilveiebrakt en fremgangsmåte for styring av seismiske slep, slik som angitt ovenfor, som er kjennetegnet ved beregning av avvik slepefartøyets bevegelse på bakgrunn av en forutbestemt fremdrift og fartøyets målte posisjoner, og variasjon i vaierlengden fra slepefartøyet til hver deflektor på bakgrunn av målte avvik i slepefartøyets bevegelse, for derved å motvirke tilsvarende avvik i deflektorens bevegelse.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet nedenfor under henvisning til de vedlagte tegningene, som illustrerer oppfinnelsen ved bruk av eksempler.

Figur 1 illustrerer bevegelsene til et seismisk

undersøkelsesfartøy ifølge den kjente teknikk. Figur 2 illustrerer bevegelsene til et seismisk undersøkelsesfartøy ifølge oppfinnelsen. Figur 1 illustrerer hvordan et seismisk undersøkelses-fartøy 1 ifølge den kjente teknikk kan bevege seg under på-virkning av forskjellige vind-, og strømforhold. Fartøyet 1 er koblet til et seismisk slep 2,3,4,8 omfattende slepekabler 2,8 og deflektorer 3 som spenner ut slepet sideveis i forhold til sleperetningen, og seismiske kabler 4 omfattende sensorer, så som hydrofoner. I tillegg omfatter slepet seismiske kilder 5, som her er koblet direkte på fartøyet 1.

I figur 1 skal fartøyet følge en forutbestemt kurs 6, men på grunn av vind- og strømforhold vil den reelle beveg-elsen 7 avvike fra dette. Styrings-systemet som kompenserer for avvikene vil normalt gi en oscillerende bevegelse omkring den fastsatte kursen, noe som illustreres ved fartøyets posisjoner A, B og C i figuren. Det seismiske slepet, som er koblet til fartøyet med slepekabler, lead-ins eller lignende 2,8 som har fast lengde, vil følge fartøyets bevegelser.

I figur 2 er fartøyet 1 forsynt med innretninger som endrer slepekablenes lengde som respons på endringer i fartøyets posisjon i forhold til den fastsatte kursen 6. Disse innretningene kan være hvilket som helst tilgjengelig utstyr, såsom vinsjer, og vil ikke bli beskrevet nærmere her. Et eksempel på en aktuell vinsj er Scancontrol 2000 systemet fra Scandinavian Control Systems AS, Norge, som hovedsakelig er beregnet for bruk på fisketråler. I enkelte tilfelle vil allerede eksisterende vinsjer for innhenting og utlegging av slepekabeler, lead-ins o.l. brukes, når disse er egnet til å kobles til et styrings-system.

Fartøyet 1 er på vanlig måte utstyrt med navigasjons-systemer, for eksempel GPS (Global Positioning System), som måler avviket i forhold til den fastsatte kursen, og som kan brukes for å kompensere for avvik i fartøyets bevegelser. Siden det er vesentlig letter og raskere å trekke inn eller slippe ut slepevaieren enn det er å justere fartøyets posisjon kan slepets posisjon endres raskere enn fartøyets. Dermed kan det seismiske slepet, representert ved deflektorene 3 i posisjonene B og C, holde en mer stabil kurs enn selve slepefartøyet 1.

I posisjon B i figur 2 ligger fartøyet 1 til venstre for den forhåndsvalgt kursen. For å kompensere for dette er slepekabelen 2 forkortet, slik at den venstre deflektoren 3 kommer nærmere fartøyet. På tilsvarende måte er den høyre slepekabelen 2 forlenget, slik at den høyre deflektoren 3 får en større avstand til fartøyet 1.

I posisjon C i figur 2 ligger fartøyet på høyre side av den forutbestemte banen, og slepekablene er kompensert ved å gjøre den høyre kabelen kortere og den venstre kabelen lenger.

For nøyaktig kontroll av det seismiske slepets posisjon kan fartøyet være forsynt med innretninger for å måle posisjonene til en eller flere av slepets deler, for eksempel deflektorene, i forhold til fartøyet. Dermed kan et målt avvik i fartøyets posisjon kompenseres direkte ved å slippe ut eller trekke inn tilstrekkelig mengde kabel inntil deflektoren har riktig posisjon, både globalt og relativt til fartøyet.

Alternativt kan den lengden med kabel som slippes ut eller trekkes inn justeres som funksjon av vinkelen 6 til en linje mellom fartøyet og deflektoren og den forutbestemte fartsretningen og fartøyets avvik fra forutbestemt posisjon.

Ved avvik perpendikulært eller normalt på den forutbestemte kursen kan utlagt kabellengde reguleres

a

med /\ k- —, der Ak er endring i kabellengden og a± er det

sin6

målte sideveis avviket på tvers av bevegelsesretningen.

Dersom fartøyets posisjon avviker i bevegelsesretningen, for eksempel på grunn av endringer i hastighet, kan dette kompenseres på samme måte i henhold til åk- 3 i■i—, der a. er

COSØ

avviket parallelt med forutbestemt kurs. Fortrinnsvis gjøres denne kompensasjonen samtidig med alle kabler, lead-ins o.l. som er koblet til systemet. Dette kan selvsagt også gjøres i kombinasjon med kompensasjon for det transversale avviket ax.

I praksis vil disse enkle modellene måtte justeres med tanke på slepemotstanden i det aktuelle seismiske slepet.

Som det fremgår av figur 2 vil kompensasjonen for det transversale avviket føre til en relativ forskyvning av deflektorene i fartsretningen, noe som gir endrer de seismiske kabelens innbyrdes posisjoner. Dersom dette danner et problem ved datainnsamlingen kan denne endringen kompenseres på andre måter, for eksempel ved å regulere lengden på de utlagte seismiske kablene, eller ved bruk av aktive deflektorer som øker løfteevnen slik at variasjonen i den utlagte kabellengden blir mindre mens deflektorens løftekrav anvendes for å holde en jevnere posisjon i forhold til slepefartøyet i fartsretningen. Et eksempel på en slik aktiv deflektor er for eksempel vist i internasjonal patentsøknad nr.

PCT/NO97/00302.

For økt nøyaktighet kan i tillegg fartøyets hiv-, rulle-og stampebevegelse måles og kompenseres for ifølge oppfinnelsen.

I den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen omfatter systemet en deflektor på hver side av fartøyet, der juster-ingen i det minste omfatter slepekablene til deflektorene, men kan også omfatte de øvrige vaierne, kablene, eller lead-ins 8 som i den viste utførelsen strekker seg til hver seismisk kabel 4. Dette vil også gi en mulighet for å justere de seismiske kablenes posisjon i fartsretningen for å kompensere for forskyvningen som ellers ville følge av lengdeendringen på slepekabelen 2 til deflektoren 3. Figurene viser slep der de seismiske kablene 4 er forbundet med hverandre og med deflektorene med kabler 9 som derved gir den ønskede avstanden mellom kablene. Det er selvsagt mulig å dele opp slepet i flere deler, hver tilordnet én eller deflektorer, og der posisjonen til hver av disse delene kan justeres for å holde det seismiske slepet i en fastlagt kurs.

Selv om figurene viser et symmetrisk slep er det selvsagt mulig å anvende oppfinnelsen ved asymmetriske slep, for eksempel i tilfeller der flere fartøyer sammen danner et seismisk slep. En løsning der hele slepet trekkes på den ene siden av fartøyet kan også tenkes, for eksempel ved under-søkelser nær land, der fartøyet må holdes på en viss avstand fra land.

Selv om oppfinnelsen her først og fremst er beskrevet som et middel for å kompensere for drift i forhold til en

forutbestemt kurs er det klart at den også kan anvendes for å holde det seismiske slepe langs en fastsatt bane mens fartøy-et for eksempel manøvrerer unna hindringer. For eksempel kan det anvendes i elveløp der den farbare ruten ikke

nødvendigvis er rett.

Claims (13)

1. System for styring av seismiske slep omfattende minst én deflektor koblet via én side av et slepefartøy via minst én vaier, lead-in eller lignende, der deflektoren er plassert i en posisjon med en avstand sideveis fra slepefartøyets bevegelsesretning, hvilket slepefartøy er utstyrt med et navigasjons-system for måling av fartøyets posisjon, karakterisert ved at fartøyet omfatter beregningsmidler for på bakgrunn av slepefartøyets posisjon beregning av avvik i fartøyets bevegelse i forhold til en forutbestemt fremdrift, at vaieren er koblet til slepefartøyet via kontrollorganer, for eksempel en vinsj, innrettet til å variere vaierlengden fra slepefartøyet til deflektoren, at kontroll-organene er koblet til beregningsmidlene for justering av vaierens lengde på bakgrunn av nevnte avvik i slepefartøyets posisjon, for derved å motvirke tilsvarende avvik i deflektorens bevegelse.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at et avvik i slepefartøyets posisjon normalt på fartøyets bevegelsesretning kompenseres ved kontrollorganet med en justering i utlagt vaierlengde tilsvarende avviket dividert med sinus til vinkelen mellom en linje fra kontrollorganet til deflektoren og slepefartøyets planlagte bevegelsesretning.

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at avvik i slepefartøyets posisjon i bevegelsesretningen i forhold til planlagt fremdrift kompenseres med justering av utlagt vaierlengde tilsvarende avviket dividert med cosinus til vinkelen mellom en linje fra kontrollorganene til deflektoren og slepefartøyets planlagte bevegelsesretning.

4. System ifølge krav 1, karakterisert ved at slepefartøyet omfatter midler for måling av deflektorens relative posisjon i forhold til fartøyet, og at kompensasjonen omfatter styring deflektorens globale posisjon på bakgrunn av slepefartøyets posisjon og deflektorens relative posisjon i forhold til denne.

5. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det også omfatter i og for seg kjente midler for måling av avvik i slepefartøyets orientering, for eksempel roll, pitch og stamping, og at kontrollorganene dessuten er innrettet til å kompensere for disse bevegelsene.

6. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter én deflektor på hver side i forhold til slepefartøyets bevegelsesretning, hvilke deflektorer er koblet til hvert sitt kontrollorgan, og der det seismiske slepet er spent ut mellom deflektorene.

7. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter midler for justering av deflektorens løfteevne for justering av deflektorens posisjon.

8. Fremgangsmåte for styring av seismiske slep omfattende minst én deflektor koblet til én side av et slepefartøy via minst én vaier, lead-in eller lignende, der deflektoren er plassert ved en relativ posisjon med en avstand sideveis fra slepefartøyets bevegelsesretning, hvilket slepefartøy er utstyrt med et navigasjons-system for i det vesentlige kontinuerlig måling av fartøyets posisjon, karakterisert ved beregning av avvik slepefartøyets bevegelse på bakgrunn av en forutbestemt fremdrift og fartøyets målte posisjoner, variasjon i vaierlengden fra slepefartøyet til hver deflektor på bakgrunn av målte avvik i slepefartøyets bevegelse, for derved å motvirke tilsvarende avvik i "deflektorens bevegelse.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at kompensasjon av avvik i slepefartøyets bevegelse normalt på fartøyets bevegelsesretning foretas ved variasjon i utlagt vaierlengde tilsvarende avviket dividert med sinus til vinkelen mellom en linje fra kontrollorganene til deflektoren og slepefartøyets planlagte bevegelsesretning.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at kompensasjon av avvik slepefartøyets posisjon i bevegelsesretningen i forhold til planlagt fremdrift foretas ved justering av utlagt vaierlengde tilsvarende avviket dividert med cosinus til vinkelen mellom en linje fra kontrollorganene til deflektoren og slepefartøyets planlagte bevegelsesretning.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at måling av deflektorenes posisjon relativt til slepefartøyet, og at styring deflektorenes globale posisjon i henhold til ønsket fremdrift basert på måling fartøyets globale posisjon og deflektorenes relative posisjon i forhold til dette.

12. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav 8-11, karakterisert ved måling av avvik i slepefartøyets orientering, for eksempel roll, pitch og stamping, og kompensasjon for disse bevegelsene ved variasjon i utlagt vaierlengde.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 8-12, karakterisert ved justering av deflektorens løfteevne for justering av deflektorens posisjon.