NO333343B1 - Seismisk kilde - Google Patents

Abstract

Et system og fremgangsmåte for arrangering av kabler og slanger generelt og nærmere bestemt system og fremgangsmåte for bruk seismisk kilde ved innhenting av geologisk data for kartlegging av potensielle petroleumsforekomster under havbunnen er tilveiebrakt.

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Teknisk område

Oppfinnelsen angår system og fremgangsmåte for arrangering av kabler og slanger generelt og nærmere bestemt system og fremgangsmåte for bruk av seismisk kilde ved innhenting av geologisk data for kartlegging av potensielle petroleumsforekomster under havbunnen.

Bakgrunnsteknikk

Det er et ønske om innhenting av geologisk data. Fra den kjente teknikk kan det vises til tradisjonelle seismiske undersøkelser der luftkanoner normalt er opphengt i kjettinger. Kjettingene er nødvendig for å absorbere og dempe mekaniske strekk- og støtbelastninger som oppstår når luftkanonene avfyres. Kjettingene gir kanonene en viss form for fri bevegelse. Når kilden slepes gjennom vannet vil motstandskreftene presse kanonene til å svinge bakover/oppover i en pendelbevegelse. Energien som frigjøres når kanonene avfyres vil kunne ytterligere forsterke denne pendel-bevegelsen. Akselerasjonskreftene som påvirker luftslanger og kabler ved avfyring av kanonene samt kontakt med overliggende strukturer og medfører regelmessig havari av kabler og luftslanger. Slike havarier gir normalt driftsavbrudd med dertil tilhørende tap av produksjon og inntjening. Det er derfor et behov for en fremgangsmåte og et system som løser de overnevnte problemer.

I dokumentet GB 2309303 A beskrives en marin seismisk kilde, omfattende minst en kanonmodul opphengt fra en flottør og en fleksibel slange. Kanonmodulen omfatter festemidler og minst en kanon, hvor kanonen er festet med festemidler til en opphengsplate på den fleksible slangen. Også i dokumentet WO 01/37001 Al beskrives en marin seismisk kilde, omfattende kanonmoduler opphengt fra en flottør. Hver kanonmodul omfatter festemidler og en kanon festet til en felles fleksibel slange.

Formålet med oppfinnelsen

Målet med oppfinnelsen å stille til disposisjon en fremgangsmåte og et system for innhenting av geologisk data ved seismikkundersøkelser.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Med bakgrunn i den kjente teknikk, tilveiebringer oppfinnelsen således:

et system som angitt i krav 1, og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet, og

en fremgangsmåte som angitt i krav 7, og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet.

Fordelaktige og foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i underkravene.

Selv om det her er beskrevet trykkluftkabler og luftkanoner, kan alle fluider som kan opptre som gass når de kommer ut i sjøvann benyttes.

De midler som trengs for å løse problemene

Den foreliggende oppfinnelse når det mål som er satt opp ovenfor ved at kanonen (38) er montert med tilkoplinger i dens fremre del i fartsretningen, og at den minst ene strekkenhet (36) føres fra kanonen opp og frem i fartsretningen til en opphengsplate (32).

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 viser en typisk utførelse av oppfinnelsen sett fra siden. Fartsretning er fra venstre til høyre. Fig. 2 viser et utsnitt av Fig. 1 i detalj. Fartsretning er fra venstre til høyre. Fig. 3 viser en konvensjonell utførelse av kjent teknikk. Fartsretning er fra venstre til høyre. Fig. 4 viser et utsnitt av Fig. 3 i detalj. Fartsretning er fra høyre til venstre. Fig. 5 viser en utførelse av oppfinnelsen hvor to kanoner er forbundet med én opphengsplate.

Følgende henvisningstall og - tegn viser til tegningene:

Nærmere beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen blir i det følgende beskrevet nærmere under henvisning til figurene som viser utførelseseksempler, og der fig. 1 skjematisk viser oppfinnelsen.

Prinsipper som ligger til grunn for oppfinnelsen

Oppfinnelsen innebærer at man snur luftkanonene 180 grader, eller bak-frem sammenliknet med den kjente teknikk, slik at tilkoplingene for luftslangene og kablene peker fremover. Dette i kombinasjon med at slanger og kabler omsluttes av en elastisk strekkenhet vil eliminere/redusere risiko for havari.

Under bruk avfyres alle kanoner i løpet av få millisekunder. Avfyringen av den seismiske kilde gir opphav til store luftbobler i vannet under flottøren. Luftbobler fylles igjen av innstrømmende vann som gjør at komponentene beveger seg mot overflaten av vannet. Det innstrømmende vann gjør at kanonene kan treffe overliggende struktur. Ved å snu retningen til kabel og slange ved kanonen og koble til en strekkenhet ifølge oppfinnelsen, vil kanonens plassering bli mer stabil. Dermed vil unødig store utslag som lett fører til skader på utstyr bli unngått.

Fig. 1 viser en kildestreng 10 med det beskrevne nye arrangement. Systemet i figuren føres under drift fra venstre til høyre. Systemet omfatter kanonmoduler 38 og den overliggende struktur tilhørende en flottør 20.

Hver kanonmodul omfatter én opphengsplate 32, minst én kanon 38, hver kanon med én strekkinnretning 36, kabler og slanger (ikke vist) og kjettinger 34 for oppheng. Overliggende struktur er, i forhold til kanonmodulen, den fremste fleksible slange 14 for slanger og kabler, flottør 20, dybdetau 15 for å bestemme kanonenes dybde i vannet og slepetau 11. Den overliggende struktur kan være modulært ved at flottøren kan være satt sammen av et antall elementer, eller elementer av en størrelse for å oppnå en lengde og en oppdrift som er hensiktsmessig for et gitt antall kanonmoduler. I eksempelet i figur 1 er det vist en overliggende struktur og 4 kanonmoduler. Teller man fra venstre mot høyre, finner man at den opphengsplate som er fremst i fartsretningen er den femte og således ikke tilhører en kanonmodul, men den overliggende struktur.

Seismisk Kilde

Den seismiske kilde som er beskrevet her benyttes i forbindelse med leting etter petroleumsforekomster til havs. Kilden sender ut kraftige trykkbølger som forplantes ned gjennom havbunnen. Refleksjoner som oppstår når lydbølgene går gjennom bergarter med ulik sammensetning og tetthet benyttes for å danne kartdata av berglagene. Slike kartdata brukes i neste omgang for å planlegge prøveboring. Den seismiske kilden består av flere, typisk 30-90, kanoner 38 som normalt er arrangert som 2-6 kildestrenger 10 som slepes etter et fartøy. Luftkanonene er typisk posisjonert 3-15 meter under vannoverflaten og holdes i posisjon av en flottør 20 i vannoverflaten.

Strekkenhet 36

Strekkenheten avlaster kabler og slanger mellom kanoner 38 og opphengsplater 32 fra for store strekk-krefter og støtkrefter. Strekk-kreftene trekker den seismiske kilde 38 bort fra opphengsplaten 32 og støtkrefter støter den seismiske kilde 38 mot opphengsplaten 32. Strekkenheten avlaster også kabler og slanger mot bøyning med liten radius.

Strekkenheten 36 er forbundet med kanon 38 og opphengsplate 32 og formidler strekk-krefter og støtkrefter utenom kabel og slange. Strekkenheten kan være elastisk og omslutte kabel og slange eller være massiv og ha utsparringer eller andre fester for slanger og kabler. I en foretrukket utførelse er slanger og kabler festet til eller i strekkenheten slik at slanger og kabler kan demonteres og remonteres. Strekkenheten 36 trenger ikke være tilkoplet den opphengsplate 32 som tilhører samme kanonmodul 30.

Strekkenheten 36 kan omfatte:

en enhetlig konstruksjon hvor den er utført i en utforming og et materiale som både avlaster strekk, absorberer støt, og beskytter mot bøyning,

en integrert konstruksjon der forskjellige elementer i sine respektive utførelser og materialer omfattes av utførelsen av en strekkenhet 36, slik at elementene til sammen avlaster strekk, absorberer støt og beskytter mot bøyning, uten at elementene er separerbare,

en modulær konstruksjon med separerbare elementer, hvor elementer som i hovedsak absorberer støt, elementer som i hovedsak avlaster strekk og elementer som i hovedsak beskytter mot bøyning kan sammenstilles slik at de til sammen avlaster strekk, absorberer støt og beskytter mot bøyning, eller

en konstruksjon av ett eller flere elementer fra konstruksjonene over slik det er hensiktsmessig.

Et eksempel på et element som beskytter mot strekk er en wire.

Et eksempel på et element som beskytter mot liten bøyningsradius er en konisk bøyningsavlaster til å tre på en slange og utført i et elastisk materiale. En slik bøyningsavlaster kan festes ved termineringspunktet i hver ende og vil hindre krapp bøyning av slangen nær termineringspunktene og fordele bøyningen over store deler av lengden av kabelen eller slangen.

Et eksempel på et element som absorberer støt er en slange som er fremstilt fra et materiale som omfatter et elastomer.

Kanon 38

Kanonene 38 omfatter et lukket kammer som fylles med komprimert luft (typisk 150 - 200 bar). Når kammeret åpnes vil den komprimerte luften raskt ekspandere ut i vannet og skape kraftige trykkbølger.

Hovedkabel 12

Hver kildestreng 10 blir slept etter fartøyet ved hjelp av en hovedkabel 12. Denne kabelen tilfører kanonene komprimert luft samt elektrisk kraft og signal som kreves for å overvåke og aktivisere luftkanonene 38.

Hovedkabel-endestykke 13

Ytre ende av hovedkabelen 12 har et endestykke 13 med tilkobling for luftslanger og elektriske kabler. Fra endestykket kan luftslanger og elektriske kabler forgrenes ut til hver enkelt luftkanon 38.

Flottør 20

Hver kildestreng 10 er innrettet med en flottør som normalt er utformet som et langstrakt legeme lettere enn vann. Ved bruk er flottøren 20 bare delvis nedsenket i vann slik at flottøren ligger i vannoverflaten. Flottøren 20 kan enten være elastisk eller stiv. Den kan omfatte flere moduler som er lenket sammen eller den kan omfatte ett enkelt element. I eksempelet i figur 1 er flottøren satt sammen av et frontflottør-element 21 og et flottørelement 22.

Dybdetau 15

Dybdetauene forbinder luftkanonene 38 via opphengsplatene 32 med flottøren 20 og sørger for at kanonene 38 er posisjonert i en stabil, forutbestemt avstand fra overflaten.

Fleksibel slange 14

Fra hovedkabel endestykke 13 kan slanger og kabler som forgrenes ut til hver enkelt luftkanon, løpe. For å beskytte disse slanger og kabler mot mekanisk skade er elementene normalt plassert innvendig i en beskyttende slange 14. Slangen 14 kan også føre felles kabler og slanger for forgrening ved hver kanonmodul.

Festemidler 34

Luftkanonene er normalt opphengt i kjettinger 34. Funksjonen til disse kjettingene er å isolere kildestrengens hovedstruktur fra destruktive sjokklaster som oppstår i forbindelse med at luftkanonene avfyres. Når det er mer enn én kanon tilkoplet én opphengsplate 32 vil festemidler også omfatte en ramme 34' for å montere sammen kanonene for å henges i én opphengsplate 32. Se eksempel i figur 5.

Opphengsplate 32

Hver kanonmodul 30 har en posisjon for luftkanon 38 med en opphengsplate 32. Denne danner knutepunkt for dybdetau 15, slange 14 for føring av kabler og luftslange og festemidler 34 for oppheng av luftkanoner 38. Opphengsplaten 32 fungerer også som monteringsplate for ulike elementer, for eksempel slanger, kabler, instrumenter etc. Opphengsplater utenfor modulen kan her refereres til som 32'.

Det vises i figur 2 og 5 hvordan hver enkelt posisjon for luftkanon kan være innrettet. På det viste eksempelet er strekkenheten utformet som et rør der luftslanger og kabler er ført innvendig. Som nevnt kan strekkenheten også ha andre utforminger eller tverrsnitt.

Beste måter å utføre oppfinnelsen på

I en foretrukket utførelse er luftslanger og kabler omsluttet av en elastisk strekkenhet. Denne strekkenheten kan være utformet som en slange, det vil si hul, eller som en massiv enhet med utsparinger for lufteslanger og kabler. Strekkenheten vil være fremstilt av et materiale og ha en konstruksjon som gjør strekkenheten i stand til å absorbere og dempe strekklaster, støtlaster eller bøyninger.

Alternative utførelsesformer

Man kan også tenke seg at luftkanonene er plassert for eksempel parvis ved siden av hverandre slik det fremgår av Fig. 5.

Industriell anvendbarhet

Oppfinnelsen finner anvendelse ved innhenting av geologisk data for kartlegging av potensielle petroleumsforekomster under havbunnen.

Med denne endringen oppnås følgende:

Luftkanonene 38 stabiliseres og forhindres fra å bli presset bakover/oppover av slepemotstanden.

Luftslange og kabler vil være vesentlig bedre beskyttet mot ytre skader.

Claims (7)

1. System for marin seismisk kilde, omfattende minst én kanonmodul (30), hvor kanonmodulen omfatter en opphengsplate (32), en strekkenhet (36), festemidler (34) og minst én kanon (38), og hvor den minst ene kanon er festet med festemidler (34) til opphengsplaten (32), hvor dybdetau (15) forbinder luftkanonene (38) via opphengsplatene 32 med en flottør 20, og slanger og kabler som forgrenes ut til hver enkelt luftkanon normalt er plassert innvendig i en fleksibel slange (14), systemet er karakterisert ved at kanonen (38) er montert med tilkoplinger i dens fremre del i fartsretningen, og at den minst ene strekkenhet (36) føres fra kanonen (38) opp og frem i fartsretningen til en opphengsplate (32).

2. System for marin seismisk kilde, ifølge krav 1, karakterisert ved at strekkenheten (36) er en enhetlig konstruksjon som avlaster slanger og kabler fra minst én fra gruppen av: strekk-krefter, støtkrefter og bøyninger.

3. System for marin seismisk kilde, ifølge krav 1, karakterisert ved at strekkenheten (36) er en integrert konstruksjon som avlaster slanger og kabler fra minst én fra gruppen av: strekk-krefter, støtkrefter og bøyninger.

4. System for marin seismisk kilde, ifølge krav 1, karakterisert ved at strekkenheten (36) er en modulær konstruksjon som avlaster slanger og kabler fra minst én fra gruppen av: strekk-krefter, støtkrefter og bøyninger.

5. System for marin seismisk kilde, ifølge minst ett av krav 1 til 4, karakterisert ved at mer enn én kanon (38) er festet til opphengsplaten (32) ved hjelp av festemidler (34).

6. System for marin seismisk kilde, ifølge krav 5, karakterisert ved at mer enn én kanon (38) er festet til opphengsplaten (32) ved hjelp av festemidler (34), der festemidlene er kjettinger.

7. Fremgangsmåte for seismisk undersøkelse, karakterisert ved at systemet for marin seismisk kilde, ifølge minst ett av kravene over, slepes gjennom vannet og luftkanoner (38) avfyres under bruk.