NO335229B1 - Fremgangsmåte og anordning for bestemmelse av havstrøm - Google Patents
Fremgangsmåte og anordning for bestemmelse av havstrøm Download PDFInfo
- Publication number
- NO335229B1 NO335229B1 NO20033581A NO20033581A NO335229B1 NO 335229 B1 NO335229 B1 NO 335229B1 NO 20033581 A NO20033581 A NO 20033581A NO 20033581 A NO20033581 A NO 20033581A NO 335229 B1 NO335229 B1 NO 335229B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- streamer
- flow
- traction
- simulation
- flow vector
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000005888 antibody-dependent cellular phagocytosis Effects 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 235000019227 E-number Nutrition 0.000 description 1
- 239000004243 E-number Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
- G01V1/3817—Positioning of seismic devices
- G01V1/3835—Positioning of seismic devices measuring position, e.g. by GPS or acoustically
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geology (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Oceanography (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å bestemme havstrøm ved bruk av geofysiske datainnsamlingsmidler som er ombord på et fartøy, der nevnte fartøy tauer minst en streamer som er utstyrt med minst en trekkraftsensor og midler for posisjonsmåling. Oppfinnelsen er karakterisert ved at den omfatter de følgende trinnene bestående av innsamling av målingene fra nevnte midler for posisjonsmåling, repetert beregning av en strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen ved å gjenta de følgende operasjoner ved bruk av et gitt samplingstidsintervall; beregning av simulert trekkraft og streamerposisjonsdata for flere inputstrømningsvektorer for simuleringen, sammenligning av de simulerte dataene med faktiske målinger foretatt ved hjelp av nevnte midler for måling av trekkraft og posisjon for hver inputstrømningsvektor for simuleringen. Oppfinnelsen vedrører også en anordning for å utføre en slik fremgangsmåte.
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt geofysiske datainnsamlingsoperasjoner til havs ved hjelp av seismiske undervannsmålinger.
Mer presist vedrører oppfinnelsen en original fremgangsmåte for å bestemme havstrømninger ved hjelp av midler ombord på et fartøy for innsamling av data. Oppfinnelsen vedrører likeledes en anordning for utførelse av en slik fremgangsmåte .
For vellykkede innsamlingsoperasjoner for geofysikk til havs er det nødvendig å ha tilgang til havstrømningsmålinger. Disse målinger gjør det mulig å ta hensyn til effekten av strømningen på fartøyet, og på de slepte anordningene (spesielt, hydrofonene integrert i kablene, kalt "streamere" ifølge den utbredte terminologien.
For å måle strømningen er det kjent å utplassere inn-samlingsmidler, slik som bøyer for strømningsmålinger, på stedet.
En slik løsning er imidlertid ikke særlig tilfredsstillende under målinger ettersom den er spesielt tungvint og kostbar å benytte.
Det er på samme vis mulig på ganske enkel måte å måle den relative longitudinale strømningen i forhold til båten, ved hjelp av en logg ombord. Men en slik logg tilveiebringer imidlertid bare en unidireksjonal måling, relativt til fartøyet.
En annen løsning ombord for å måle strømningen består i å utnytte målingene fra en profilmåler i skroget av typen Akustisk Doppler Strømnings Måler (ADCP - Eng.: Acoustic Doppler Current Profiler) ifølge utbredt anglosaksisk terminologi.
En slik profilmåler omfatter midler for å utsende akustiske stråler i flere retninger i vannet, der utsend-elsesmidlene er festet under fartøyets skrog, og midler for mottak og analyse av signaler reflektert av vannets partikler.
Som funksjon av de observerte frekvensvariasjonene for forskjellige mottatte signaler, så er det mulig å bestemme strømningen ved forskjellige dybder.
Profilmåleren i skroget gir således også mulighet for å bestemme et strømningsforløp i forhold til båten, som deretter bevegelsesvektoren til båten trekkes fra for å komme frem til den absolutte strømningen.
Men det er imidlertid flere ulemper knyttet til en profilmåler i skroget slik som den er forespeilet ovenfor.
En første ulempe er det at det er nødvendig å gå frem med en svært fin innstilling (av størrelsesorden 1/10 grad) for orienteringen av anordningen i forhold til båten, for å unngå bias i de målte strømningsvektorene.
En andre ulempe ved profilmåleren i skroget er at anordningene genererer målefeil idet fartøyet dreier.
En tredje ulempe ved profilmåleren er forbundet med fenomenet "ringing". Dette fenomenet svarer til en gjenklang av de utsendte bølgene i deler av fartøyets skrog, ADCP'en blir ofte montert på en struktur (som er) i sammenheng med skroget, slik som et hull i fartøyets skrog.
En slik gjenklang produserer reflekterte bølger som mottas av anordningen som bølger som representerer en relativ strømning lik null (ettersom den har de samme frekvenser som de utsendte bølger). Denne innvirkningen kan ha en merkbar effekt på de utførte målingene av de små dybdene.
Denne ulempen kan også være spesielt begrensende i sammenheng med innsamling av seismikkmålinger på havet, i det at for fartøy som stikker svært dypt i vannet, tilsvarer de "små dybdene" i forhold til den faste anordningen under skroget omtrent nedsenkningsdybden for streamerne, slik at denne typen av målinger ved slike dybder ikke er pålitelige.
WO 0020895 A med tittel «Control system for positioning of marine seismic streamers» omhandler en fremgangsmåte for å kontrollere en streamerposisjoneringsanordning konfigurert for å være knyttet til en marin seismisk streamer og tauet av et seismisk undersøkelsesfartøy og som har en vinge og en vingemotor for endring av vingen. Fremgangsmåten omfatter trinn for å oppnå en estimert hastighet til streamerposisjoneringsanordningen, å beregne ønsket endring i orienteringen til vingen ved å bruke den estimerte hastigheten til streamerposisjoneringsanordningen og å aktivere vingemotoren til å produsere den ønskede endringen i orienteringen til vingen. WO 0020895 A angår også et apparat for å kontrollere en streamerposisjoneringsanordning.
EP 1031855 A med tittel «Towed body yaw angle sensor» omhandler et sensorarrangement som brukes til å avføle vinkelen mellom et slept legeme og vannstrømningen der vannstrømningsvektoren brukes som referanse for å korrigere giringen til det slepte legemet.
US 4,068,208 med tittel «Marine streamer position determination system» omhandler en fremgangsmåte og et system for å tilveiebringe en modell som representerer plasseringen til em streamer i forhold til plassering til et fartøy som sleper streameren. Systemet kan omfatte et apparat som gir målinger av giringen og hivet til den delen av streameren som befinner seg ved siden av fartøyet.
Oppfinnelsens formål oppnås ved å gjøre det mulig å utføre strømningsmålinger uten de ulempene som er sitert ovenfor.
For å oppnå dette formålet med oppfinnelsen foreslås ifølge et første aspekt en fremgangsmåte for å bestemme hav- strømmen ved anbringelse av midler for geofysisk datainnsam-ling ombord på et fartøy, der nevnte fartøy tauer minst en streamer utstyrt med midler for måling av trekkreftene og midler for måling av posisjonene,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter trinnene: - innsamling av de nevnte målingene fra midlene for måling av trekkraften, - innsamling av de nevnte målingene fra midlene for måling av posisjonen, - beregning på en iterativ måte en strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen ved reiterering av de følgende operasjonene ved et gitt samplingsintervall: - å beregne trekkraften og posisjonen av streameren for flere inputstrømningsvektorer i simuleringen av de gitte simulerte dataene, - å bestemme nevnte strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen ved sammenligning av de målte og simulerte verdiene for de forskjellige inputstrømnings-vektorene for simuleringen.
De foretrukne, men ikke begrensende, aspektene for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er de følgende: - bestemmelsen av nevnte strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen ved utførelse av de følgende operasjoner for hvert av samplingstidsintervall: - definisjon for hver inputstrømningsvektor for simuleringen, forskjellen mellom simulerte trekkraftdata og simulerte posisjonsdata og de reelle målingene utført ved hjelp av nevnte målemidler, - bestemmelse av strømningsvektoren som representerer den faktiske strømningen ved analyse av nevnte forskjeller i trekkraft og posisjon, - beregning av strømningsvektoren som representerer den faktiske strømningen omfatter for hver inputstrømningsvektor
for simuleringen å bestemme en relativ forskjell i trekkraft, og en relativ forskjell i posisjon, - bestemmelse av strømningsvektoren som resulterer av minimaliseringen av en funksjon av koordinatene av strømnings-vektoren, - for å beregne strømningsvektoren som representerer den faktiske strømningsvektoren, minimaliserer man en funksjon av den generelle formen:
<*>P er en proporsjonalitetskoeffisient,
<*>funksjonen som skal minimaliseres er en konveks funksjon,<*>minimaliseringen av nevnte funksjon utføres ved en gradientmetode,
<*>funksjonen som skal minimaliseres er på formen:
med følgende betegnelser:
Vx,Vy = komponenter av strømmen som skal bestemmes, Xmes(s,t), Ymes(s,t) = abscissekoordinatene for punktene på kurven s for streameren målt ved tidspunktet t, Xsim(Vx,Vy,s,t), Ysim(Vx,Vy,s,t) = abscissekoordinatene for punktene på kurven s for streameren simulert ved tidspunktet t,
Fmes(s,t) = trekkraften målt ved abscissen for kurven s ved tidspunktet t,
TO, Tl = repsektive tidspunkter for start og slutt av simuleringen,
L = streamerens lengde,
K1,K2 = proporsjonalitetskoeffisienter,
- under den første beregningen av simuleringsdataene for posisjon og trekkraft for streameren, er inputstrømnings-vektoren den strømningsvektor som, for det foregående tidsintervall, i simuleringen har frembrakt den deformasjon og trekkraft for streameren som er nærmest den målte deformasjon og trekkraft, - nevnte samplingstidsintervaller velges på en slik måte at de er tilstrekkelig lange til å dekke flere innsamlinger av målinger av trekkraft og posisjon med de nevnte målemidler, - varigheten av de nevnte samplingsintervaller er av størrelsesorden noen minutter, - for hver streamer utstyrt med midler for måling av trekkraft utføres en måling av trekkraft i fremre del av streameren, - simuleringsdataene for posisjon og trekkraft oppnås ved en ikke-stasjonær algoritme for hydrodynamisk kobling, - nevnte algoritme modellerer hver streamer ved flere del-lengder når fartøyet beveger seg langs en omtrent rettlinjet bane, og ved et større antall segmenter når fartøyet dreier, - nevnte større antall segmenter er av størrelsesorden femten,
Ifølge et andre aspekt foreslår oppfinnelsen også en anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge ett av de foregående kravene,karakterisert vedat den omfatter inn-samlingsmidler for trekkraften i streameren, innsamlings-midler for posisjonen til streameren, og midler for behandling som muliggjør utførelse av en algoritme for å bestemme, for hvert samplingstidsintervall, en strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen.
Andre aspekter, formål og fordeler ved oppfinnelsen fremgår bedre ved lesing av den følgende beskrivelsen hvor: - figurene la og lb er to skjematiske representasjoner av et fartøy som tauer et sett av streamere, - figur 2 illustrerer prinsippet for utførelse av oppfinnelsen, som benytter forskjellene mellom målte verdier og simulerte verdier for posisjon og trekkraft for streameren, - figur 3 er en skjematisk representasjon av et fartøy som tauer et sett av streamere, mer detaljert enn representasjon-ene i figurene la of lb, - figurene 4a og 4c er kurver som illustrerer virkningen av modelleringen av streamerne ved utførelse av oppfinnelsen, - figur 5 er en skjematisk representasjon av en anordning for utførelse av oppfinnelsen.
Figurene la og lb representerer på en meget skjematisk måte et fartøy 10 som tauer et sett 20 av streamere.
I eksemplet skjematisert ved figurene la og lb, omfatter settet 20 fire streamere, imidlertid er ikke denne representasjonen på noen måte begrensende, oppfinnelsen kan være utført med en slepeanordning omfattende med et hvilket som helst antall streamere.
Ved siden av fartøyet og dets sett av slepede streamere, viser figurene la og lb: - vektoren — vb , som er motsatt til bevegelsesvektoren for fartøyet med hensyn til bunnen, denne bevegelsesvektoren kan for eksempel være bestemt av målinger av GPS-typen. - likeledes flere vektorer vc , der hver vektor vcgir en mulig strømningsvektor som representerer en verdi for strømningen i forhold til bunnen, - til slutt, en vektor, ve som representerer vannstrømningen i forhold til fartøyet og til streamerne er likeledes fremvist, denne vektoren tilsvarer summen av vektorene — vb og en av strømningsvektorene vc .
Man vil forstå at det for tilfellet av en enkel rettlinjet streamer følgelig finnes en uendelighet av strømnings-vektorer (dvs. av vektorer ve ) , parallelle i forhold til hverandre, gitt av den gitte orientering på streameren, dvs. en gitt posisjon for hvert punkt på streameren.
Dette er illustrert på Figur la, der man har vist flere strømningsvektorer vcman kommer frem til en strømningsvektor ve langs den samme gitte retningen D når hver adderes med vektoren — vb for å komme frem til en vektor for vannstrøm-ningen i forhold til fartøyet og til streamerne.
På samme måte viser figur lb at det likeledes finnes en uendelighet av forskjellige strømningsvektorer vcsom, når addert til en gitt vektor — vb , fører frem til strømnings-vektorer ve som har samme modul. Disse vektorene ve med samme modul beskriver således linjen LT vist på figuren lb.
Vektorene ve som har samme modul svarer også til en og samme trekkraft påført av strømningen på streameren.
Man vil dessuten forstå at det dermed finnes, for en gitt orientering og en gitt trekkraft assosiert med streameren (eller et element av streameren slik som det vil bli detaljert forklart under), en unik strømningsvektor v, hvor effekten på streameren/streamerelementet kommer til uttrykk i den resulterende orientering og trekkraft.
I tilfellet av et fartøy for innsamling med seismikk-innretninger som sleper minst en streamer der man har til rådighet målinger av streamerposisjonen og for målinger av streamertrekkraften, foreslår oppfinnelsen å utnytte prinsippet som er vist ovenfor for på en rekursiv måte å bestemme en strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen.
Mer presist, slik som det vil bli forklart, tillater oppfinnelsen bestemmelse av en slik vektor ved simulering på en rekursiv måte ifølge et samplingstidsintervall som er hovedtidsintervallet for utførelse av oppfinnelsen, for forskjellige verdier av inputstrømningen, posisjonen og trekkraften for en eller flere streamere der for hvert samplingstidsintervall bestemmes de inputstrømningene som gjør det mulig å nærme seg best mulig de faktiske verdier for posisjonen og trekkraften som virker på streameren(e) av interesse.
Disse periodene kan deretter gjentas ifølge samplings-tidsperioden, nevnte samplingstidsintervall dermed må være: - stor nok til å dekke flere innsamlinger av faktiske målinger av posisjon og trekkraft, - og kort nok til at hypotesen om en stasjonær strømning innenfor hvert av samplingstidsintervallene blir kompatibel med de faktiske strømmålingene. I virkeligheten hviler den utførte simuleringen av posisjon og trekkraft for streameren med utgangspunkt i inputstrømningsvektorene på en hypotese om stasjonær strømning innenfor et samplingstidsintervall.
For å starte operasjonene av de ovenfor nevnte trinnene, og muliggjøre iterasjonen av beregningen av en strømnings-vektor som gjør det mulig ved simulering å komme frem til beste mulige rekonstruksjon av posisjonen og trekkraften for streamerne, er det forøvrig nødvendig å forsyne en initial inputvektor som simuleringsinput. Dette aspektet skal det kommes tilbake til.
For å bestemme inputstrømningsvektoren som tillater på beste måte å nærme seg, ved hjelp av en simulering, de faktiske målingene av posisjon, beregner man for hvert samplingstidsintervall de mulige verdiene for de relative forskjellene mellom: - trekkraften målt for en streamer slept i et marint miljø gjennomløpt av en faktisk strømning, - og den simulerte trekkraften, og å gjøre dette for forskjellige verdier av inputstrømningsvektoren for simuleringen (som i det foreliggende tilfellet er bestemt på to-dimensjonal måte ved sin modul v og sin orientering 6 i planet - imidlertid vil det også være mulig på samme måte å gjennom-føre oppfinnelsen med beregning av en tre-dimensjonal strømning).
Trekkraften målt ved hjelp av en trekkraftsensor plassert på en streamer (fortrinnsvis i fremre ende av streameren) betegnes Tmålt(t), og trekkraften simulert ved samme punktet på streameren betegnes Tsimulert(t).
Man beregner likeledes også de mulige verdiene for den relative forskjellen for posisjonen, ved analyse av forskjellene mellom simulert posisjon for ett eller flere bestemte punkter på streameren og posisjonen målt ved hjelp av anordningen for måling av posisjon på de tilsvarende punktene på den faktiske streameren.
Funksjonen å minimalisere for hver samplingstidsintervall er da av den generelle formen:
T tilsvarer varigheten av samplingstidsintervallet.
P er en proporsjonalitetskonstant med en verdi som kan være tilpasset på en måte som favoriserer kartleggingen av forskjellene for trekkraft eller for posisjon.
I en representasjon av strømningen V ved koordinatene (Vx,Vy) er funksjonen som skal minimaliseres for å oppnå en måling av strømningen i løpet av strømningsperioden [TO,Tl] på den diskrete formen:
hvor Kl og K2 er proporsjonalitetskoeffisienter som definerer den relative størrelsen på forskjellene i posisjon og forskjellene i trekkraft. For eksempel, hvis man gir Kl og K2 verdiene 1/500 og 1/10, respektive, betyr det at man sier at en forskjell i trekkraft på 500 N er like begrensende som en forskjell i posisjon på 10 m.
I uttrykket for funksjonen F(Vx,Vy) uttrykt ovenfor som skal minimaliseres antas følgende betegnelser: Xmes(s,t), Ymes(s,t) = abscissekoordinatene for punktene på kurven s for streameren målt ved tidspunktet t, Xsim(Vx,Vy,s,t), Ysim(Vx,Vy,s,t) = abscissekoordinatene punktene på kurven s for streameren simulert ved tidspunktet t, simuleringen tar i betraktning en strømning med komponentene Vx,Vy,
Fmes(s,t) = trekkraften målt ved abscissen for kurven s ved tidspunktet t,
Fsim(s,t) = trekkraften ved abscissen for kurven s ved tidspunktet t for streameren simulert for en strømning med komponentene Vx,Vy,
TO,Tl = respektive tidspunkter for starten og slutten av strømningsperioden (samplingstidsintervallet)
L = streamerens lengde.
En slik funksjon F er regulær og konveks, slik som beregningene utført av denne søkeren har demonstrert, kan nevnte funksjon F minimaliseres på en enkel måte. En gradientmetode passer spesielt godt til dette formålet.
Det skal presiseres at for å oppnå en simulering av trekkraft i streameren på grunnlag av en inputstrømnings-vektor benytter man en modell for ikke-stasjonære hydrodynamiske kopling mellom havstrømningen og streameren.
Det skal likeså presiseres at det er mulig å utføre en slik koplingsmodell ved modellering av streameren i form av et enkelt rettlinjet element, eller i form av flere stive delelementer som er forbundet ved hjelp av perfekte dreie-ledd, trekkraften beregnes så for hvert delelement og kan bestemmes ved interpolasjon for alle punkter på streameren.
I alle fall kan modellen for hydrodynamisk kopling i seg selv være i og for seg kjent.
Det skal endelig presiseres at for best å representere faktiske slepede streamere, kan modellen på samme måte ta hensyn til en endebøye forbundet med enden av hver streamer.
For å fremskaffe streamerens posisjon benytter man den samme ikke-stasjonære hydrodynamiske modellen for koplingen som er nevnt ovenfor for simuleringer av trekkraften.
Ytterligere, så kan her streameren være modellert i form av et enkelt, rettlinjet element, eller i form av en samling av delelementer forbundet seg imellom.
I dette siste tilfellet er det mulig å beregne posisjonen til hvert delelement (eller visse av disse), et mål for posisjonen foran må så være assosiert med de tilsvarende seksjonene for den faktiske streameren.
Figur 2 illustrerer prinsippet for utførelse av oppfinnelsen, som innenfor et gitt tidsintervall består av flere tidspunkter for suksessive målinger, Ti, Ti+1, Ti+2, Ti+3,
... benytter forskjellene mellom verdiene assosiert med en "faktisk" streamer Sr der man utfører målinger ved et eller
flere bestemt(e) punkt(er), og verdiene assosiert med en "simulert" streamer Ss.
Innenfor hvert simuleringstidsintervall minimaliseres funksjonen F for hver streamer som har blitt modellert og for hvilke faktiske målinger er tilgjengelige.
Vedrørende de faktiske målingene av trekkraft og av posisjon så er Figur 3 en skjematisk representasjon av et fartøy 10 som sleper et sett 20 av streamere (nevnte sett omfatter i denne mer detaljerte representasjonen ti streamere Sl til S10).
På denne figuren er hver streamer assosiert med en sensor for trekkraft plassert i fronten av streameren og representert i form av et rektangel, så vel som med flere målepunkter for posisjon representert i form av punkter fordelt langs streameren. Hver streamer er på denne figuren assosiert med elleve målepunkter for posisjon, som derved muliggjør modellering av streameren ved ti sammenhengende delelementer.
Disse målingene av posisjon kan utføres med kjente midler, slik som akustiske høyfrekvente undervannssendere/- mottakere, eventuelt i sammenheng med et kompass, senderne/- mottakerne kommuniserer med et DGPS-system ombord på fartøyet så vel som med RGPS-anordninger i sammenheng med bøyer til-knyttet forskjellige punkter på den slepede anordningen.
Man kunne, på grunn av beregningstidsøkonomien, modellere streamerne av ett enkelt, stivt, rettlinjet element i tilfellet med et fartøy som forflytter seg i en rett linje.
I alle fall oppnår man resultater med en mye større nøyaktighet ved modellering av hver streamer ved hjelp av en rekke av sammenhengende delelementer. Søkeren har funnet at det for en rett linje var det tilfredsstillende å modellere streamerne i form av tre delelementer.
Idet fartøyet dreier, vil det være fordelaktig å øke antallet av elementer som modellerer en streamer. I dette tilfellet vil det være nødvendig å tilpasse antallet sensorer for den faktiske streameren.
Figur 3 representerer dermed elleve målepunkter for posisjon fordelt langs hver streamer, en sensor for trekkraft er dessuten anbrakt i fremre del av hver streamer.
I det tilfellet hvor streamerne er modellert av en rekke av stive, sammenhengende elementer etter hverandre, er det likeledes mulig på annet vis å gi forskjellig vekt til målingene utført for forskjellige seksjoner av hver streamer. Man kan for eksempel gi større vekt til forskjellene ytterst på streameren, dette siste kan muligens være fornuftig ved variasjoner i strømningen.
Vedrørende varigheten av samplingstidsintervalet har denne søkeren funnet at hypotesen med kvasi-stasjonær strøm-ning innenfor et samplingsintervall er tilfredsstilt så lenge sistnevnte har en verdi som ikke overstiger noen minutter. Som en indikasjon, har tilfredsstillende forsøk blitt utført med samplingstidsintervaller på fem minutter og på ti minutter. En varighet av størrelsesorden på noen minutter er altså passende.
Vedrørende antallet modellerte delelementer for hver streamer, kan modellering av en streamer med en lengde på 5800 meter der en vending langs en svingebane med radius på 2500 meter utføres med hjelp av omtrent femten delelementer.
Figurene 4a til 4c illustrerer virkningen av antallet modellerte elementer for en streamer på resultatene av deformeringen. På figur 4a er posisjonen av streameren ved likevekt representert før vendingen, av fire typer modeller av streameren:
- kurve Flm3: tre delelementer
- kurve FlmlO: ti delelementer
- kurve Flml5: femten delelementer
- kurve Flm20: tyve delelementer
Det skal observeres at forskjellene ikke er så betyde-lige .
Figurene 4b og 4c viser derimot at det er nødvendig å modellere streameren ved hjelp av et betydelig antall delelementer for å oppnå en regulær form som representerer geometrien til den faktiske streameren ved dreining (figuren 4b tilsvarer en modellering av streameren i løpet av dreiningen, og figuren 4c ved slutten av dreiningen).
Det ble nevnt at det for den første iterasjonen av beregningen av strømningen er nødvendig å forsyne en initialstrømningsvektor ved begynnelsen av simuleringen.
For utførelse av oppfinnelsen, benytter man hypotesen om at strømningen er konstant innenfor et samplingstidsintervall, man bestemmer initialstrømningsvektoren på følgende måte: - i løpet av det første tidsintervallet der man vil bestemme strømningen, kan man forsyne en vilkårlig strømning som er null, som en første strømningsvektor, til algoritmen. Funksjonen som skal minimaliseres er konveks, gradientmetoden konvergerer mot løsningsvektoren. - for å optimalisere beregningstiden initialiseres, for de senere tidsintervallene, algoritmen med strømningsvektoren bestemt under det foregående tidsintervallet.
Figur 5 illustrerer på en skjematisk måte en anordning for utførelse av oppfinnelsen som omfatter midler 50 for måling av trekkraften i streameren, midler 51 for måling av posisjonen i reell tid for streameren, målingene med midlene 50 og 51 blir sendt mot en datamaskin 52 ombord på innsamlingsfartøyet omfattende den ovenfor beskrevne algoritmen og gjør det mulig å bestemme en simulert strømning som representerer den faktiske strømningen.
Det er likeså mulig å utføre overføringer fra data-maskinen 52 til en fjern datamaskin 53, der nevnte fjerne datamaskin kan være ombord eller andre steder. Forbindelsene mellom forskjellige deler av denne anordningen kan alle være av i og for seg kjente typer, ledningsbasert eller på andre måter.
Claims (16)
1. Fremgangsmåte for bestemmelse av havstrømning ved å gjøre bruk av midler ombord på et fartøy for innsamling av geofysiske data, der nevnte fartøy sleper minst en streamer forsynt med midler for å måle trekkraft og midler for å måle posisj oner,
karakterisert vedat
fremgangsmåten omfatter trinnene: - innsamling av nevnte målinger ved bruk av midlene for å måle trekkraft, - innsamling av nevnte målinger ved bruk av midlene for å måle posisjoner, - beregning på en iterativ måte av en strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen ved re-iterering av følgende operasjoner med et gitt samplingstidsintervall: - beregning av de simulerte data trekkrefter og posisjon for streameren for flere inputstrømningsvektorer i simuleringen, - bestemme nevnte strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen ved sammenligning av målte og simulerte verdier for de forskjellige strømningsvektorer er en input i simuleringen.
2. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat
bestemmelsen av nevnte strømningsvektor som representerer den faktiske strømmen gjennomfører de følgende operasjoner for hvert samplingstidsintervall: - å definere for hver strømningsvektor ved begynnelsen av simuleringen forskjeller mellom trekkrefter og posisjoner gitt ved simuleringen og de målte reelle data frembrakt med nevnte midler for måling, - å bestemme nevnte strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen ved analyse av nevnte forskjeller for trekkreftene og posisjonene.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, krakterisert ved at
trinnet for beregning av strømningsvektoren som representerer den faktiske strømningen omfatter for hver strømningsvektor i simuleringen å bestemme en relativ forskjell for trekkreftene og av en relativ forskjell for posisjonen.
4. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat
bestemmelsen av strømningsvektoren fremkommer ved minimaliseringen av en funksjon av koordinatene for strømnings-vektoren .
5. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat
for beregning av strømningsvektoren som representerer den faktiske strømningen, minimaliserer man en funksjon med generell form:
der P er en proporsjonalitetskoeffisient.
6. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat
funksjonen som skal minimaliseres er en konveks funksjon.
7. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat
minimaliseringen av nevnte funksjon utføres ved hjelp av en gradientmetode.
8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 4 til 7,karakterisert vedat
funksjonen som skal minimaliseres har formen:
ved følgende notasjon:
Vx,Vy = komponenter av strømningen som skal bestemmes, Xmes(s,t), Ymes(s,t) = abscissekoordinatene for kurven s for streameren målt ved tidspunktet t,
Xsim(Vx,Vy,s,t), Ysim(Vx,Vy,s,t) = abscissekoordinatene for kurven s for den simulerte streameren ved tidspunktet t, Fmes(s,t) = den målte trekkraften ved abscissen for kurven s ved tidspunktet t,
Fsim(Vx,Vy,s,t) = trekkraften ved abscissen for kurven s ved tidspunktet t,
TO,Tl = tidspunkter for respektive start og slutt av simuleringen,
L = lengden av streameren,
K1,K2 = proporsjonalitetskoeffisienter.
9. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat
under den første beregningen av simulerte data for posisjon og trekkrefter for streameren, så er den tilførte strømnings- vektoren den strømningsvektor som, for et tidsintervall gitt av det foregående tidsintervallet, har gitt simuleringen streamerdeformasjon og -trekkrefter som er nærmest den målte deformasjon og trekkrefter i løpet av en forutgående simulering av deformasjonskurven.
10. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående kravene,karakterisert vedat
nevnte samplingstidsintervall velges slik at den er tilstrekkelig lang til å dekke flere innsamlinger av målinger av trekkraft og posisjon ved hjelp av nevnte midler for måling.
11. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat
varigheten av nevnte valgte samplingstidsintervall er av størrelsesorden noen minutter.
12. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat
for hver streamer utstyrt med midler for å måle trekkraft, utføres en måling av trekkraft i fremre del av streameren.
13. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat
simuleringsdataene for posisjon og trekkraft for streameren frembringes ved hjelp av en ikke-stasjonær algoritme for hydrodynamisk kopling.
14. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat
nevnte algoritme modellerer hver streamer ved hjelp av flere lengdelementer når fartøyet forflytter seg langs en i hoved- sak rettlinjet bane, og ved hjelp av et større antall segmenter når fartøyet foretar kursendringer.
15. Fremgangsmåte ifølge foregående krav,karakterisert vedat
nevnte større antall segmenter er av størrelsesorden femten.
16. Anordning for å foreta en utførelse av fremgangsmåten ifølge ett av de foregående kravene,karakterisert vedat
den omfatter midler (50) for innsamling av trekkraften i streameren, midler (51) for innsamling av streamerens posisjon, og midler (52) for behandling som tillater at det foretas en utførelse av en algoritme ved hvert samplingstidsintervall for å bestemme en strømningsvektor som representerer den faktiske strømningen.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0102061A FR2820826B1 (fr) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | Procede de determination du courant marin et dispositif associe |
| PCT/FR2002/000587 WO2002065156A1 (fr) | 2001-02-15 | 2002-02-15 | Procede de determination du courant marin et dispositif associe |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20033581D0 NO20033581D0 (no) | 2003-08-13 |
| NO20033581L NO20033581L (no) | 2003-09-11 |
| NO335229B1 true NO335229B1 (no) | 2014-10-27 |
Family
ID=8860051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20033581A NO335229B1 (no) | 2001-02-15 | 2003-08-13 | Fremgangsmåte og anordning for bestemmelse av havstrøm |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7161871B2 (no) |
| EP (1) | EP1360524B1 (no) |
| AT (1) | ATE285587T1 (no) |
| DE (1) | DE60202355D1 (no) |
| FR (1) | FR2820826B1 (no) |
| NO (1) | NO335229B1 (no) |
| WO (1) | WO2002065156A1 (no) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2820826B1 (fr) * | 2001-02-15 | 2004-05-07 | Cgg Marine | Procede de determination du courant marin et dispositif associe |
| US20060256653A1 (en) * | 2005-05-05 | 2006-11-16 | Rune Toennessen | Forward looking systems and methods for positioning marine seismic equipment |
| US7660191B2 (en) * | 2005-07-12 | 2010-02-09 | Westerngeco L.L.C. | Methods and apparatus for acquisition of marine seismic data |
| US7778109B2 (en) * | 2005-12-02 | 2010-08-17 | Westerngeco L.L.C. | Current prediction in seismic surveys |
| US8976622B2 (en) | 2008-04-21 | 2015-03-10 | Pgs Geophysical As | Methods for controlling towed marine sensor array geometry |
| US8792297B2 (en) | 2010-07-02 | 2014-07-29 | Pgs Geophysical As | Methods for gathering marine geophysical data |
| US8634270B2 (en) * | 2010-10-01 | 2014-01-21 | Westerngeco L.L.C. | Determining sea conditions in marine seismic spreads |
| CN110263075B (zh) * | 2019-07-03 | 2020-03-13 | 自然资源部第一海洋研究所 | Ladcp与usbl组合观测及数据资料处理方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4068208A (en) * | 1975-07-14 | 1978-01-10 | Texas Instruments Incorporated | Marine streamer position determination system |
| IT1277185B1 (it) * | 1995-03-23 | 1997-11-05 | Snam Progetti | Metodo per la connessione di condotte sottomarine particolarmente adatto per alte profondita' e grossi diametri |
| GB9821277D0 (en) * | 1998-10-01 | 1998-11-25 | Geco As | Seismic data acquisition equipment control system |
| US6111817A (en) * | 1999-02-23 | 2000-08-29 | L-3 Communications Corporation | Towed body yaw angle sensor |
| GB0102922D0 (en) * | 2001-02-06 | 2001-03-21 | Stolt Offshore Sa | Acoustic Metrology tool and method fo Metrology |
| FR2820826B1 (fr) * | 2001-02-15 | 2004-05-07 | Cgg Marine | Procede de determination du courant marin et dispositif associe |
-
2001
- 2001-02-15 FR FR0102061A patent/FR2820826B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-02-15 DE DE60202355T patent/DE60202355D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-15 EP EP02706861A patent/EP1360524B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-15 AT AT02706861T patent/ATE285587T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-02-15 WO PCT/FR2002/000587 patent/WO2002065156A1/fr not_active Application Discontinuation
- 2002-02-15 US US10/468,172 patent/US7161871B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-08-13 NO NO20033581A patent/NO335229B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1360524B1 (fr) | 2004-12-22 |
| FR2820826A1 (fr) | 2002-08-16 |
| US7161871B2 (en) | 2007-01-09 |
| EP1360524A1 (fr) | 2003-11-12 |
| ATE285587T1 (de) | 2005-01-15 |
| NO20033581D0 (no) | 2003-08-13 |
| DE60202355D1 (de) | 2005-01-27 |
| FR2820826B1 (fr) | 2004-05-07 |
| US20040100867A1 (en) | 2004-05-27 |
| WO2002065156A1 (fr) | 2002-08-22 |
| NO20033581L (no) | 2003-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7391674B2 (en) | Methods and systems for determining orientation of seismic cable apparatus | |
| US7778109B2 (en) | Current prediction in seismic surveys | |
| US9207347B2 (en) | Determining the structure of a towed seismic spread element | |
| CA1076702A (en) | Marine streamer position determination system | |
| CN102749622B (zh) | 基于多波束测深的声速剖面及海底地形的联合反演方法 | |
| AU2004316427B2 (en) | Seismic cable positioning using coupled inertial system units | |
| CN108562287A (zh) | 一种基于自适应采样粒子滤波的水下地形辅助导航方法 | |
| RU2554296C2 (ru) | Оценка формы сейсмоприемной косы | |
| CN106500820B (zh) | 一种用于二维波达方向估计的声速测量方法及装置 | |
| GB2433597A (en) | Determining the source signature of a marine seismic source array | |
| CA2256964C (en) | Method of locating hydrophones | |
| NO345753B1 (no) | Fremgangsmåte og anordning for seismisk prospektering av undergrunnen under havbunnen ved bruk av to droner | |
| NO335229B1 (no) | Fremgangsmåte og anordning for bestemmelse av havstrøm | |
| CN111220146B (zh) | 一种基于高斯过程回归学习的水下地形匹配定位方法 | |
| NO328506B1 (no) | Apparat og fremgangsmate for estimering av en seismisk kildes signatur | |
| JP2000298069A (ja) | 海洋音響トモグラフィデータ処理・表示装置 | |
| CN115308800A (zh) | 一种利用海底反射波走时和地形数据定位海底地震仪的方法及处理终端 | |
| Morozov et al. | Methodical aspects of the application of acoustic doppler current profilers in the black sea | |
| Dosso et al. | Acoustic tracking of a freely drifting sonobuoy field | |
| Ai et al. | Performance analysis using an uncertainty model for Hydrochart 5000 | |
| Jesus | A sensitivity study for full-field inversion of geo-acoustic data with a towed array in shallow water | |
| Zhang et al. | Array Shape Estimation Algorithm Based on Single Attitude Sensor and Hydroacoustic Signal Combination | |
| Li et al. | Acquisition and Analysis of Long-range Sound Field Based on Underwater Glider | |
| Jesus et al. | Geophysical seafloor exploration with a towed array in shallow water | |
| Waluś et al. | The concept of marine seismic research quality coefficient of improve its accuracy and efficiency |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |