NO334545B1

NO334545B1 - Anordning og framgangsmåte for utsetting av seismiske sensoranordninger på havbunnen

Info

Publication number: NO334545B1
Application number: NO20041900A
Authority: NO
Inventors: Eivind Berg; Johan Fredrik Naes; Thore Persson; Sven Magne Storesund
Original assignee: Seabed Geosolutions As
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2014-04-07
Also published as: EP1593987A3; MXPA05004783A; EP1593987A2; US7675821B2; NO20041900L; EP1593987B1; US20060002230A1; NO20041900D0

Abstract

Anordning for utsetting av seismiske sensorenheter, så som sensornoder 24, på havbunnen, med en rammestruktur som er innrettet for å bære en beholder 11 for opptak av dataregisteringsenheten og øvrig hjelpeutstyr til sensornoden. Anordningen har støtter 12, 13 som kan hvile mot havbunnen og med et festeorgan 17 for en løftekrok for løfting og senking ved hjelp av en kran. Det finnes en holder 20 for sensornoden 24 som skal senkes ned sammen med beholderen 11 og posisjoneres på havbunnen, og som er forbundet med beholderen over en signalkabel 32. Den omfatter et løsbart festeorgan 22 som holder sensornoden 24 i en nedragende stilling i forhold til støttene 12, 13. Festeorganet 22 er plassert i horisontal avstand fra beholderen 1. En låsemekanisme 25 for festeorganet 22 er innrettet til frigjøring av sensornoden 24.

Description

Oppfinnelsen gjelder en anordning for utsetting av seismiske sensorenheter, slik det framgår av den innledende del av patentkrav 1.

Bakgrunn

For å kunne gjennomføre seismiske undersøkelser i formasjoner under havet blir det på havbunnen er plassert et flertall sensornoder, fortrinnsvis i regelmessig oppstilling. Disse sensornodene må være i kontakt med et fast medium, hvilket stiller krav til utsettingen. Det er kjent et opplegg (fra norsk patentsøknad 20025896) hvor det til hver sensornode er knyttet en fjernstyrt registrerings-og rapporteringsenhet for telemetrisk overføring av data til en styresentral plassert i en overvanns-mottaker. I en annen utførelse av samme idé, overføres de registrerte dataene enten ved fysisk å ta ut lagringsmediet eller ved å overføre dataene på lagringsmediet over en midlertidig utvendig tilkoblet kabelforbindelse.

For å sette ut et flertall slike sensornoder er hver sensornode blitt utstyrt med et håndtak eller brakett som kan gripes med gripeorganet på et fjernstyrt undervannsfartøy (ROV) eller et fjernstyrt undervannsverktøy (ROT). Hver sensoranordning som består av sensornode med tilhørende dataregisteringsenhet og hjelpeutstyr, blir da senket ned på havbunnen med en kran. Under gunstige forhold kan overflatefartøyet styre nedsettingsposisjonen på noen få meters nøyaktighet. En ROV blir så brukt, primært til å flytte sensornoden fra en posisjon på sensoranordningen til en frittliggende posisjon. ROV-en kan eventuelt brukes for å korrigere sensoranordningens posisjon og frigjøre kranfestet. I denne operasjonen kan ROV-en brukes for å stille sensornoden i riktig posisjon.

Denne løsningen kan virke bra på grunt vann, men den blir mindre effektiv ved dårlig sikt og på myk havbunn. Ved null sikt er det vanskelig å vurdere en bølget havbunn og hvor dypt en sensornode er blitt plantet. Dessuten kan havbunnen bli gjort ytterligere myk ved oppvirvling, noe som også kan påvirke plasseringsnøyaktigheten og kvaliteten på den mekaniske koblingen mellom sensornoden og havbunnen. Det er særlig uheldig dersom sensornodene ikke kan plasseres med en definert orientering av hovedaksen, i praksis vertikal.

Ved påvirkning av havstrømmer, for eksempel ved elvemunninger, sterk bølgebevegelse, dårlig vær og hellende havbunn, vil unøyaktigheten kunne øke. Bruken av ROV vil generelt medføre risiko for skade, og denne risikoen vil øke ved uheldige utsettingsvilkår.

Ved en alternativ framgangsmåte kan en ROV brukes for å gripe sensoranordningen med påsatt sensornode mens den henger i en krankrok i vannet. Den kan så plassere delene på havbunnen på tilsvarende måte som nevnt ovenfor. Dersom den dårlige sikten er begrenset til noen få meter over havbunnen, vil denne framgangsmåten tillate at ROV-en griper sensoranordningen under god sikt. Men dersom krana ikke er kompensert for sjøgang vil den opphengte sensoranordningen bevege seg opp og ned, mens ROV-en ligger nøytralt i vannet. Avhengig av sjøtilstanden, kan slik ROV-bruk føre til alvorlige skader på sensoranordningen. Denne varianten er beheftet med de samme ulemper som nevnt ovenfor når det gjelder utsetting av sensornodene på havbunnen, ved dårlig sikt og myk havbunn.

Det er kjent å lage ei bæreramme med festeorgan for løftkrok og med løsbart feste for en sensoranordning som inneholder registerings- og rapporteringsutstyr, samt med en holder for en sensornode. I dette tilfelle blir sensornoden sugd på plass på havbunnen og det brukes en vrimekanisme for å redusere nødvendig sug, slik at kontaktarealet mot havbunnen ikke blir ødelagt ved kavitasjon. Dette utstyret er komplisert, langsomt å operere og beheftet med problemene som forårsakes ved utplassering ved hjelp av ROV eller ROT. Videre vil metodens anvendelighet være begrenset av den aktuelle havbunnens skjærfasthet, tetthet og sedimentære egenskaper.

US patentskrift 4,138,658 beskriver en detektormontasje for utsetting av en detektor oppå havbunnen. En av ulempene med denne konstruksjonen er at den er begrenset til horisontale flater på havbunnen. Sensoren blir heller ikke ført ned i bunnen.

NO patentpublikasjon 20044631, også publisert som WO 03/083514, beskriver en framgangsmåte og et apparat for utføring av en seismisk undersøkelse på havbunnen. Denne løsningen krever imidlertid bruk av en ROV for å kunne operere.

Formål

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skaffe en anordning for utsetting av sensornoder, der ulempene ved kjente utstyr og framgangsmåter blir vesentlig redusert. Mer spesifikt er det et formål å skape en slik anordning, som kan sette ut sensornoder på en enkel, nøyaktig, repeterbar og skadefri måte. Med nøyaktig menes både plassering på og planting i havbunnen og særlig med hensyn til vertikal orientering.

Et annet formål er å skape en anordning som er enkel å bruke og som kan senke utgiftene sammenlignet med bruk av ROV og som er effektiv også ved dårlig sikt.

Oppfinnelsen

Disse formål oppnås med en anordning for utsetting av seismiske sensorenheter ifølge den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de respektive uselvstendige kravene.

Med en slik anordning kan en foreta utsetting på tilfredsstillende måte uten bruk av ROV eller ved å bruke en enkel ROV som overvåkingsutstyr. Dette reduserer slitasjen og skaderisikoen både på det utsatte utstyret og på utsettingsutstyret. Oppfinnelsen gjør det dessuten mulig å foreta en raskere utsetting enn ved kjent utstyr. Utsettingen kan skje med tilfredsstillende nøyaktighet i posisjoneringen også ved null-sikt og ved hellende havbunn.

Eksempel

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet nærmere under henvisning til tegningene, hvor

Fig. 1 viser et skjematisk perspektivriss av en utførelsesform av oppfinnelsen,

Fig. 2 viser et skjematisk perspektivriss av en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen, mens

Fig. 3 viser et forstørret utsnitt av Fig. 2

I Fig. 1 er det vist en sylindrisk beholder 11 med liggende hovedakse, som inneholder registerings-og rapporteringsutstyr med strømforsyning, for drift av en nedsenket sensornode. Beholderen 11 bæres av to parallelle meier 12, 13 av rørmateriale med oppknekkete, innbyrdes forbundne ender 14, 15. På beholderens 11 overside er det festet et åk 16 med en løftebøyle 17. Åket 16 er forbundet med beholderen 11 med en ring 18, 19 som omslutter beholderen 11 ved hver sin ende av åket.

På en side av denne strukturen, rager det ut en bærearm 20 som ved sin indre ende er festet løsbart til åket 16 og som ved sin ytre ende bærer en utragende brakett 21. Ved sin underside har braketten 21 et nedragende, løsbart feste 22 for en gripebrakett 23 på toppen av en sensornode 24. Gripebraketten 23 kan være tilpasset for grep med en ROV eller en ROT, slik at sensornoden 24 kan flyttes ved hjelp av et slikt hjelpemiddel.

Det løsbare festet 22, som er forspent med en mekanisk fjær (ikke vist), omfatter en låseplugg 25 som kan trekkes ut med en wire (ikke vist) og frigjøre sensornoden 24 når bærearmen 20 skal trekkes opp.

Bærearmen 20 er løsbart festet til åket 16, idet den har en omvendt U-skinne 26 som holdes fast med et fjernstyrt utløsbart låseorgan (ikke vist).

Fra U-skinnen 26 rager det ut nok en bærearm 27. Denne er tilnærmet lik bærearmen 20 og er plassert symmetrisk til denne om hovedaksen. Ved bærearmens 27 ytre ende er det montert ei horisontal støtteplate 28 som kommer i kontakt med havbunnen etter hvert som sensornoden 24 penetrerer havbunnen. Den ytre enden av bærearmen 20 har ei liknende horisontal støtteplate 29. Platens 29 vertikale plassering er slik at den får kontakt med havbunnen når sensornodens nedre del er plantet ned i havbunnen. De respektive arealene av støtteplatene velges slik at areal-momentet om hovedaksen av støtteplate 28, blir tilnærmet det samlete areal-momentet av støtteplaten 29 og sensornoden 24, når dennes nedre del er plantet ned i havbunnen. Til hver bærearm 20 og 25 kan det festes utskiftbare vekter 30 og 31, hvis formål er å tilpasse det samlede systemets vekt i vann til den stedlige havbunnens fasthet og tetthet, samt ytterligere å balansere arrangementet om hovedaksen. Denne løsningen sørger for at sensornoden 24 presses vertikalt ned i havbunnen, samt at U-skinnen 26 ikke kiler seg fast i åket 16 når disse skal løses fra hverandre.

Det samlete systemet av beholderen 11, bærearmen 20 og sensornoden 24 blir satt ut enten med en vaier eller med en kabel. Avhengig av systemets forbindelsesløsning til havoverflata, kan aktuatorene være akustisk utløste mekaniske fjærer, elektriske eller hydrauliske.

Sensornoden 24 er forbundet med beholderen 11 over en akustisk død signalkabel 32. Denne kan tjene som løfteorgan når sensornodene skal hentes inn. Signalkabelen 32 er gjort tilstrekkelig lang til å unngå stramming ved planting av sensornoden 24 i havbunnen.

Utsetting

Ved utsetting senkes det viste utstyret ned på den valgte posisjonen. Den kan bestemmes nøyaktig i et koordinatsystem med GPS. Tyngden på det som senkes ned kan tilpasses etter bunnforholdene, slik at sensornoden 24 presses ned med tilstrekkelig kraft. Med et toakset inklinometer kan sensornodens 24 orientering overvåkes, slik at den blir satt ned med nøyaktig vertikal akse. Hvis sensornodens 24 orientering anses som akseptabel, blir låsepluggen 25 trukket ut uten stillingsforandring og bærearmen 20 kan løftes opp slik at området opptil sensornoden blir fritt for forstyrrende objekter.

Bruk av kabel som nedsenkningsorgan gjør det mulig å bruke lys, kamera og tilførsel av strøm til kraftd revet utstyr.

Fig. 2 viser en alternativ utførelsesform av en sensoranordning med en beholder 33 som tilsvarer beholderen 11 i Fig. 1 og kan være identisk med denne. Beholderen 33 er festet under et utsettingsstativ 34. Utsettingsstativet 34 har en sentral stamme 35 i form av en kort rørformet del med vertikal akse og har fire sideveis utragende armer 36, 37, 38 og 39 som strekker seg parvis i motsatte retninger med en innbyrdes vinkel mellom armene i hvert par 36, 37 og 38, 39. Ved enden av hver arm 36-39 er det anordnet et stangformet, vertikalt stilt bein 40 med en sko 41 ved en spiss ende 42. Beina 40 kan være tilknyttet en motor (ikke vist) som kan styres for individuell heving og senking av beina. På denne måten blir det mulig å posisjonere utsettingsstativet 34 horisontalt på skrånende havbunn. Alternativt kan beina 40 frigjøres med en fjernstyrt lås for hvert bein, slik at de faller ned mot bunnen. Deretter kan låsene aktiveres igjen, slik at utsettingsstativet 34 blir stående horisontalt inntil det skal løftes bort.

Som et alternativ til de viste skoene 41 kan det brukes andre anleggsorgan, som er tilpasset de aktuelle bunnforholdene.

Utsettingsstativet 34 har en tverrbjelke 43 mellom to av armene 36, 37 ved en ende. Tverrbjelken 43 kan for eksempel være laget med kasseprofil med en sentral, nedovervendt utsparing 44. Utsparingen 44 har ved underkanten to motstående labber 45, 46 som rager inn og avgrenser en åpning 47 som gir plass for den øvre delen av en sensornode 24 som beskrevet i tilknytning til Fig.

1. Labbene 45, 46 ligger ved utsettingen an på oversida av sensornodens 24 nedre del.

Fig. 3 viser utsparingen 44 mer detaljert og viser to gripeklør 47, 48 ved overkanten, hvilke før utsettingen av sensornoden 24 griper fast om gripebraketten 23 på toppen av sensornoden 24. Gripeklørne 47, 48 er løsbare ved fjernstyring og de løsnes altså etter at sensornodens 24 nedre del er presset ned i havbunnen.

Mellom armparet 38, 39 ved den andre enden av utsettingsstativet 34 er det anbragt en thrusteraggregat 49 i et rør 50 med akse som er tverrstilt i forhold til utsettingsstativets lengdeakse. Dette kan drives i de tilfeller at en ønsker å endre kompassretningen på utsettingsstativet 34, for eksempel ved utsetting i et strømområde, der det gjelder å gjøre utsettingsstativet mindre utsatt for strømning.

For å kunne posisjonere og orientere utsettingsstativet 34 og dermed sensornoden 24 riktig, trenges forskjellig utstyr som gir melding om aktuelle parametere, så som tiltmåler, f.eks. gyro med sensor for pitch og roll og retning, høydemåler og akustisk posisjonstransponder. Videre kan det være montert videokamera, vanndybdemåler og berøringssensor for å registrere kontakt med havbunnen.

For utsetting av utsettingsstativet 33 fra et fartøy brukes det ei line 51 som i overkant av utsettingsstativet 33 er forgrenet til fire grenliner 52, som hver strekker seg ut til et festepunkt 53 ved den frie enden av hver arm 36-39. For å sikre at grenlinene 52 holder seg klar av utsettingsstativet 33 er det anbragt et flytelegeme (ikke vist) ved forgreningspunktet 54.

Lina 51 er festet til forgreningspunktet 54. Tanken 11 er forbundet til utsettingsstativet 34 med en løsbar festeanordning, slik at utsettingsstativet kan løsnes før det heises opp igjen.

Den aktive lengden på beina 40 kan være tilpasset slik at utsettingsstativet danner anlegg mot bunnen når en del av sensornodens 24 skjørt har penetrert ned i løs bunnmasse.

Oppfinnelsen omfatter en framgangsmåte for utsetting av sensornoder, hvor en sensornode er festet til et utsettingsstativ med en tank for dataregistreringsutstyr, som senkes ned i sjøen. Utsettingsstativet 34 senkes ned til sensornoden 24 har penetrert ned i havbunnen, hvoretter utsettingsstativets fotorganer 41, 42 senkes ned til anlegg mot havbunnen i en stilling som holder utsettingsstativet horisontalt, hvoretter sensornoden og tanken frigjøres og utsettingsstativet heves opp til et hjelpefartøy.

Den omfatter også en framgangsmåte for opptak av utsettingsstativet 34 etter at sensornoden 24 er utløst. Utsettingsstativets 34 fotorganer 41, 42 holdes i kontakt med havbunnen inntil utsettingsstativet er løftet opp fra tanken og sensornoden, for å redusere faren for stillingsendring av sensornoden.

Modifikasjoner

Utsettingsstativet 34 kan modifiseres på forskjellige måter, med flere eller færre armer eller med ramme- eller ringform.

Det er mulig å anordne en føler som kan avføle havbunnens konsistens, for å tilpasse utsettingen av beina til behovene fra det sentrale elementet.

Labbene 45, 46 kan ha innebygde kraftfølere som både registrerer når sensornoden 24 berører havbunnen og måler nedtrykkingskraften.

Claims

1. Anordning for utsetting av seismiske sensorenheter, hvilken anordning omfatter: - en sensornode (24) hvilken omfatter en hovedkropp; en beholder (11, 33) hvilken omfatter en dataregistreringsenhet, hvilken dataregistreringsenhet er innrettet for fjernstyrt registrering av seismiske data innsamlet av sensornoden (24); - en rammestruktur (12, 13, 34) hvilken bærer beholderen (11, 30) og hvilken hviler mot en havbunn; - en løfteanordning (17, 51) hvilken løfter og senker rammestrukturen; - en signalkabel (32), hvilken kobler sensornoden (24) til beholderen (11, 33),karakterisert vedat: - anordningen omfatter et løsbart festeorgan (22, 47, 48) hvilket er innrettet til å holde sensornoden (24) til rammestrukturen og frigjøre sensornoden (24) etter at minst en del av hovedkroppen til sensornoden (24) er satt inn i havbunnen med en horisontal avstand fra beholderen (11, 33), samt - omfatter et par bærearmer (20, 27) hvilke strekker seg fra motsatte sider av beholderen (11, 33), hvor hver bærearm (20, 27) har en støtteplate (29, 28) hvilken kommer i kontakt med havbunnen bare når sensornoden (24) er satt inn i havbunnen; hvilken sensornode (24) er posisjonert sidestilt med støtteplaten (29) og hvilken støtteplate (28) har et areal-moment om hovedaksen av støtteplaten (28) som er tilnærmet summen av det samlete areal-momentet av støtteplaten (29) og sensornoden (24).

2. Anordning i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat det løsbare festeorganet (22, 47, 48) er innrettet for å holde sensornoden (24) til rammestrukturen med en fast posisjon med hensyn til rammestrukturen idet rammestrukturen blir senket ned mot havbunnen.

3. Anordning i samsvar med patentkrav 1-2,karakterisert vedat det løsbare festeorganet (22, 47, 48) er innrettet for å opprettholde sensornoden (24) ved den faste posisjonen idet minst en del av hovedkroppen til sensornoden (24) blir satt inn i havbunnen med en horisontal avstand fra beholderen (11, 33).

4. Anordning i samsvar med et av patentkravene 1-3,karakterisert vedat det løsbare festeorganet (22) er anordnet på en bærearm (20), hvilken bærearm (20) strekker seg lateralt ut fra beholderen (11, 33).

5. Anordning i samsvar med et av patentkravene 1-4,karakterisert vedat det løsbare festeorganet (22) omfatter en låseplugg (25) hvilken er bevegelig med hensyn til bærearmen (20) og mottatt i en gripebrakett (23) anordnet på sensornoden (24).

6. Anordning i samsvar med et av patentkravene 1-5,karakterisert vedat det løsbare festeorganet omfatter et par gripeklør (47, 48).

7. Anordning i samsvar med et av patentkravene 1-6,karakterisert vedat det løsbare festeorganet (22,47, 48) er innrettet for å posisjonere sensornoden (24) inn i havbunnen med en fast horisontal avstand fra beholderen (11, 33).