NO337396B1 - System og fremgangsmåte for å koble seismiske havbunnsnoder til en tauet kabel - Google Patents

Description

BAKGRUNN

Oppfinnelsens område

[0001] Den foreliggende oppfinnelsen angår generelt feltet marine seismiske undersøkelser, nærmere bestemt et system og fremgangsmåter for utplassering og innhenting av seismiske havbunnsnoder.

Kjent og beslektet teknikk

[0002] Begrepene "havbunn" og "sjøbunn" brukes her i betydningen grensesnittet mellom en geologisk struktur som skal overvåkes og en vannsøyle. Videre er begreper som viser til "hav", f eks "havbunnskabel", hovedsakelig brukt for samsvar med vanlig språkbruk på fagfeltet og skal ikke tolkes begrensende.

[0003] En marin seismisk utforsking, heretter "undersøkelse", utføres ved å sende akustisk energi ut fra en kilde på kjente plasser i rom og tid og analysere ekkoene. For eksempel kan et kildefartøy taue en matrise (array) av luftkanoner, avfyre skudd med forhåndsbestemte intervaller og registrere posisjonen og tidspunktet for hver skudd. Den akustiske energien som frigjøres i hver skudd er tilstrekkelig kraftig til trenge inn i berget under sjøbunnen, og reflekteres og spres av forskjellige underjordiske lag med forskjellige elastiske egenskaper. De returnerte bølgene eller ekkoene omfatter primærbølget (P-bølger) og sekundærbølger (S-bølger). P-bølger er longitudinale trykkbølger som kan forplante seg gjennom et fluid og dermed kan fanges opp av hydrofoner, for eksempel av en matrise av hydrofoner tauet bak et undersøkelsesfartøy. S-bølger er skjærbølger som ikke forplanter seg gjennom et fluid fordi fluid ikke kan overføre skjærkrefter.

[0004] Som vel kjent på fagfeltet, gjør plattformer og andre installasjoner på et olje- eller gassfelt det umulig å taue store streamersammenstillinger over feltet. Derfor hat seismiske noder utplassert på sjøbunnen blitt brukt til å registrere seismiske signaler ved oljefelt og på grunt vann i mange år.

[0005] I de senere år har tekniske forbedringer på feltene elektronikk, databehandling, datalagring osv gjort det mulig å utplassere seismiske registratorer på sjøbunnen, selv på dybder over 1000 m, til en rimelig kostnad. Dermed øker bruken av havbunnsnoder selv på områder som tildligere var forbeholdt overflateregistrering av P-bølger. De viktigste fordelene med å bruke seismiske havbunnsnoder er deres forbedrede signal/støy-forhold sammenlignet med tauede streamere, deres mulighet for ubegrenset fleksibilitet i kilde til mottakergeometri, selv på områder med hindringer, og deres mulighet for å registrere S-bølger og dermed øke informasjonstilfanget fra den underjordiske formasjonen. En slik seismisk node inneholder typisk en hydrofon til å registrere trykkbølgen og geofoner, vanligvis 3, til å registrere hastighetsbølgene. For formålene i den foreliggende oppfinnelsen, kan en seismisk node antas å detektere og registrer P-bølger og S-bølger i tre romdimensjoner, og dermed muliggjøre en nøyaktig posisjon i rom-tid for ankomst av enhver bølgepakke som danner en del av en P-bølge eller S-bølge og en hvilken som helst annen parameter av interesse. Den seismiske noden kan valgfritt utføre innledende signalbehandling, så som innledende støyreduksjon, filtrering og transformasjoner.

[0006] Videre skal "den seismiske noden", slik begrepet brukes her, antas å inneholde sin egen effektkilde, f eks en batteripakke. Ved å bruke komponenter med lavt effektforbruk,

f eks hydrofoner, geofoner eller akselerometre, og halvlederminner, og passende effektkilder, f eks Li-ion-batterier, kan dagens seismiske noder registrere signaler i over en måned, f eks 45 dager, for de hentes inn til et undersøkelsesfartøy for datainnhenting, opplading, kvalitets-kontroll, rekalibrering og ny utplassering. Slike seismiske noder kalles også "autonome noder", "seismiske sjøbunnsregistratorer" (SSR- seafloor seismic recorder) eller "pods" og er allment kjent på området. Deres indre oppbygging er derfor ikke nærmere beskrevet her.

[0007] Seismiske havbunnsnoder kan utplasseres og innhentes en for en av et fjernstyrt fartøy (ROV), f eks i nærheten av en plattform eller en undervannsinstallasjon på et produksjonsfelt. Hvis en stor matrise av seismiske noder skal utplasseres, blir en slik utplassering av enkeltnoder imidlertid fort økonomisk uønsket og upraktisk.

[0008] Den foreliggende oppfinnelsen angår en matrise av seismiske noder som jevnlig utplasseres, hentes opp og utplasseres igjen osv, på en sjøbunn, dvs under en vannsøyle med uspesifisert dybde, den tiden det tar å utføre undersøkelsen. Begrepet "utplasseringsperiode", slik det brukes her, viser til tiden mens matrisen er utplassert på sjøbunnen, typisk i området fra noen få dager til over en måned. Begrepet "utplasseringsperiode" viser ikke til tiden det tar å utplassere matrisen.

[0009] Matrisen omfatter seismiske noder, med individuelle avstander mellom f eks 5 til 300 meter mellom seg langs linjer som kan strekke seg flere kilometer eller titalls kilometer i en lengderetning. Linjene utplasseres typisk noen få hundre meter, f eks 100-400 m, fra hverandre i en tverretning, dvs vinkelrett på lengderetningen. Tradisjonelt har det vært benyttet havbunnskabler (OBC - ocean bottom cables) med seismiske sensorer og kommunikasjons-og kraftlinjer fra sensorene til overflaten, delvis for å lette utplassering langs en matriselinje og etterfølgende innhenting. OBCer med kommunikasjonslinjer og kraftforsyningslinjer beskrives i for eksempel US patentnumre 4 942 557 og 4 780 863. Imidlertid er det en vesentlig mangel ved en slik tradisjonell OBC at effektbehovene og den nødvendige skjermingen av kommunikasjonslinjer mm, gjør OBCen nokså stor, stiv og uhåndterlig. En annen mangel er behovet for kostbare trykktette elektromekaniske koblinger mellom sensorene inne i et hus på sjøbunnen og kommunikasjonslinjer som forløper til overflaten. Kostnadene til disse koblingene øker gjerne med økende utplasseirngsdybde. Enda en mangel er påliteligheten til disse elektromekaniske koblingene i kabelen, spesielt ved drift på dypt vann. Enda en mangel er at en kabel som strekker seg fra sjøbunnen til overflaten kan påføre bevegelse, vibrasjoner og annen støy som forstyrrer målingene tatt av de seismiske nodene inne i nodene. Enda en mangel er systemets fleksibilitet med hensyn til avstand mellom sensorene og den begrensede maksimale lengden av kabel som kan utplasseres, vanligvis på grunn av effekt- eller overføringsspesifikasjoner.

[0010] I dag avhjelpes manglene ovenfor ved å bruke seismiske noder av typen kort drøfte ovenfor kablet sammen. Fordelene med en kabel for utplassering og innhenting av en linje i en sjøbunnsmatrise beholdes ved å bruke et ståltau (en vaier) eller et tau laget av syntetiske fibre eller tilsvarende når linjen utplasseres eller innhentes. Dette tauet benevnes "hovedbæretau" i den følgende beskrivelsen og patentkravene, da det bare bærer nodene og ikke overfører signaler eller effekt. Hovedbæretauet kan lages av et hvilket som helst materiale, f eks stål eller syntetiske fibre, forutsatt at det kan bære vekten av et forhåndsbestemt antall seismike noder ved utplassering og innhenting av matriselinjen.

[0011] Som et eksempel, beskriver internasjonal patentsøknad WO2006041438 fra Fairfield Industries, Inc. en fremgangsmåte og et system for marine seismiske undesøkelser. Systemet omfatter kontinuerlig registrerende, selvforsynte havbunnsnoder kjennetegnet ved hus med lav profil. En ytre demper fremmer kobling mot havbunnen og hindrer at noden fanges av fiskegarn. Nodene er tjoret sammen med en fleksibel, bøyelig ikke-ledende kabel som brukes til å styre utplassering av noder. Nodene utplasseres og innhentes fra et båtdekk innredet med et lagersystem og et håndteringssystem for å feste noder til kabelen etter hvert. Lagersystemet er en jukebokskonfigurasjon med slisser hvor enkeltnoder lagres tilfeldig i slissene for å muliggjøre datauttrekking, lading, testing og synkronisering uten at nodene åpnes. En node kan inneholde et treghetsnavigasjonssystem for å bestemme posisjon på havbunnen og en rubidiumklokke til tidtaking. Systemet har matematisk slingrebøylekompensering. Kabelen kan omfatte skjærkoblinger konstruert for brudd hvis kabelspenningen når et visst nivå.

[0012] US patent nr 6 024 344 til Buckley m fl (2000) beskriver en fremgangsmåte for å registrere seismiske data på dypt vann, hvor flere seismiske dataregistratorer er festet til en vaier lagret på et seismikkfartøy. En fri ende av vaieren slippes i vannet, og registratorene er festet ved valgte posisjoner langs vaieren. Vaieren og registratorene senkes ned i vannet mens fartøyet beveger seg for å styre utplassering av registratorene. Vaieren styrer registratorens posisjon og etablerer avstanden mellom registratorene. Etter at registratorene er satt i arbeid med å registrere seismiske data, kan vaieren med registratorer hentes opp til vannflaten. Registratorene kan frakobles fra vaieren for å lette lagring og datainnhenting fra hver registrator.

[0013] WO 2011139159 Al fra Magseis AS beskriver et havbunns-registreringsapparat som omfatter flere nodehylstre atskilt fra hverandre med separate seksjoner av spenningsopptakende legemer. Hver seksjon av spenningsopptakende legemer har akustiske avkoblings-arrangementer som kobles til de seismiske nodehylstrene. Hvert seismisk nodehylster omfatter en autonom seismisk sensorkapsel for avføling og registrering av seismiske data. Den autonome sensorkapsel en kan fjernes fra det seismiske nodehy Isteret, og hvert seismisk nodehylster omfatter videre et indre rom som rommer den autonome sensorkapselen.

[0014] En ulempe med alle de foreliggende systemene er imidlertid at de har begrenset fleksibilitet med hensyn til hvor seismiske sensorer kan plasseres. Forskjellig nodeavstand kan være nødvendig av flere grunner. De geofysiske kravene vil vanligvis diktere dette, og forskjellig geologi vil kreve forskjellig nodeavstand. Selv innen én enkelt undersøkelse kan geologiske krav diktere forskjellig nodeavstand i forskjellige områder av undersøkelsen. I tillegg kan hindre på sjøbunnen eller variabel batymetri, selv innen én enkelt mottakerlinje, gjøre det nødvendig med forskjellige nodeavstander på hovedbæretauet for å få en uniform avstand på sjøbunnen. Eksempler på dette vises i figurene la-b.

[0015] OBC-systemer bygges med fast mellomrom mellom de seismiske detektorene og har derfor i bunn og grunn ingen fleksibilitet for å justere avstanden mellom de seismiske detektorene. De er også begrenset av maksimallengden en kabel kan ha, vanligvis på grunn av effekt- eller overføringsbegrensninger. Systemer som bruker sammenkoblede seismiske noder, slik som de ovennevnte, har større fleksibilitet, men er fortsatt begrenset ved at hovedbæretauet må lages eller behandles på forhånd for nodeavstanden som kreves. Både US 6 024 344 og WO 2011139158 beskriver forhåndsproduserte "mellomkabler" som kobles sammen for å danne hovedbæretauet. De seismiske nodene er koblet inn ved endene av mellomkablene. Det betyr at det må lages nye mellomromkabler hvis en forskjellig nodeavstand blir nødvendig, hvilket koster mye tid og penger. Hvis mellomkablenes lengder skulle endres over tid, f eks på grunn av taukryping, kreves i tillegg nye kabler for å tilfredsstille kravene til nøyaktig nodeavstand.

[0016] US 2013101355 Al beskriver et system der seismiske noder festes hver for seg til en kabel ved utplassering på en sjøbunn, Systemet tar hensyn til en rekke parametre ved utleg-gingen, og nodene festes med faste mellomrom langs kabelen.

[0017] Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å frembringe et system som løser begrensningene ovenfor og bærer en registrerende seismisk node på en sikker måte, hvor noden og eventuelle tilknyttede bærestykker kan festes til eller frakobles fra hovedbæretau som står stille eller beveger seg, med full fleksibilitet med hensyn til nodeposisjon, inkludert variabel nodeavstand. Et ytterligere formål er at festingen skal kunne være manuell eller automatisk. Enda et ytterligere formål er å frembringe et system som automatisk kompenserer for krymping eller strekking av tauet over tid uten å påvirke nøyaktigheten i nodeavstand. Enda et ytterligere formål er å frembringe et slikt system med lave fremstillings- og drifts-kostnader. Enda et ytterligere formål er å frembringe fremgangsmåter som er raske og effektive og likevel reduserer enhver risiko for skade på en menneskelig operatør.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0018] Disse og andre formål oppnås med et system for å feste seismiske noder langs et hovedbæretau ifølge krav log en fremgangsmåte for å feste seismiske noder til et hovedbæretau ifølge krav 14.

[0019] I et første aspekt angår oppfinnelsen et system for å feste flere seismiske noder langs et hovedbæretau. Systemet omfatter en lengdemålingsinnretning for å frembringe en målt lengde av utplassert hovedbæretau; en datakilde for å frembringe posisjoneirngsdata som påvirker tauposisjonen til hver seismisk node på hovedbæretauet; en styringsenhet for å frembringe en festekommando hver gang den målte lengden tilsvarer en tauposisjon for en seismisk node beregnet fra posisjoneirngsdata; og en nodetilkoblingsenhet for å feste en seismisk node til hovedbæretauet som respons til tilkoblingskommandoen. Styringsenheten er tilpasset til å beregne en nodeposisjon for hver seismiske node fra forhåndsbestemte nodeposisjoner på sjøbunnen og informasjon angående topologi og hindringer mellom etter-følgende seismiske noder slik at hovedbæretauet kan følge topologi en og unngå hindringer mellom de forhåndsbestemte nodeposisjonene.

[0020] Systemet er dermed i stand til å feste noder med forskjellig nodeavstand mellom noen eller alle noder langs hovedbæretauet. Ettersom tauposisjonene blir bestemt av den målte lengden, kompenserer systemet automatisk for krymping eller strekk i hovedbæretauet.

[0021] Posisjoneringsdata som påvirker tauposi sjonene til de seismiske nodene omfatter fortrinnsvis geofysiske krav, miljødata og navigasjonsdata.

[0022] Posisjoneringsdataene omfatter idealposisjoner for nodene fra et geofysisk synspunkt, topologisk informasjon osv. Taulengden som kreves for eksempelvis å passere et hinder eller kompensere for rygger og groper på sjøbunnen mellom to ønskede nodeloka-sjoner på sjøbunnen, og dermed tauposisjonen til nodene, kan beregnes fra posisjoneringsdata.

[0023] I en foretrukket utførelsesform er hver seismisk node festet til hovedbæretauet ved hjelp av en fortom som forbinder den seismiske noden med en opphengsinnretning; hvor opphengsinnretningen er roterbar omkring hovedbæretauet, og en løsbar tauklemmeinnretning for å holde opphengsinnretningen ved en fast tauposisjon inntil tauklemmeinnretning frigjøres med hensikt.

[0024] Nodetilkoblingsenheten fester altså en klemmeinnretning ved den ønskede tauposisjonen. Klemmeinnretningen forhindrer bevegelse av en opphengsinnretning langs tauet, og opphengsinnretningen gjør det mulig for noden å dreie omkring hovedbæretauet. Dreie-bevegelsen hindrer at den seismiske noden og fortommene vikles sammen med hovedbæretauet, og sikrer dermed at den seismiske noden plasseres ordentlig på sjøbunnen.

[0025] Systemet kan omfatte et verktøy til bruk for en menneskelig operatør for å koble noden til hovedbæretauet. Alternativt kan systemet omfatte et fullt automatisk verktøy til bruk for styringsenheten for å koble noden til hovedbæretauet.

[0026] I en foretrukket utførelsesform er to fortommer festet til motsatte ender av den seismiske noden, en fortom ved hver ende. Derved holdes noden generelt innrettet med hovedbæretauet, og moden blir ikke borte om én fortom ryker.

[0027] Tauklemmeinnretningen omfatter fortrinnsvis to klemmeinnretninger atskilt langs hovedbæretauet. Dette muliggjør to opphengsinnretninger i avstand fra hverandre for innretting med hovedbæretauet. Noden vil bli festet med en eller flere fortommer til opphengsinnretningene ved den ønskede plasseringen langs tauet.

[0028] Fortommen er fortrinnsvis løsbar fra den seismiske noden. Denne egenskapen letter erstatning av fortommen og lagring av noden.

[0029] I noen utførelsesformer er opphengsinnretningen en karabinkrok. Dette muliggjør rask festing i både en manuell og en automatisk nodetilkoblingsenhet. En forholdsvis stor karabinkrok foretrekkes for å unngå problemer med tang o 1.1 et manuelt system bør det tas hensyn til at en menneskelig operatør vil bruke hansker.

[0030] I noen utførelsesformer omfatter tauklemmeinnretningen en stropp innrettet til å trykke et legeme radialt mot hovedbæretauet i undersøkelsesperioden. Stroppen kan for eksempel være et stålbånd eller en syntetisk reim som krever et verktøy for festing og et kutteverktøy for fjerning. Legemet kan utstyres med midler for å øke friksjonen langs hovedbæretauet, for eksempel pigger eller ribber plassert langs omkretsen av en flate som vender mot hovedbæretauet.

[0031] I en alternativ utførelsesform omfatter tauklemmeinnretningen en kam som klyper mot hovedbæretauet i undersøkelsesperioden.

[0032] I en annen alternativ utførelsesform omfatter tauklemmeinnretningen et element som er bevegelig mot en skråflate slik at en radial klemkraft utøves på hovedbæretauet i undersøk-elsesperioden. I disse utførelsesformene er skråflaten fortrinnsvis stumpkonisk og elementet er bevegelig i en aksial retning

[0033] Generelt kan enhver løsbar klemmeinnretning som forblir festet til hovedbæretauet i hele undersøkelsesperioden, som tar hensyn til laster påført fra de festede nodene osv, brukes med den foreliggende oppfinnelsen.

[0034] I et andre aspekt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for å feste flere seismiske noder til et hovedbæretau på et fartøy som utplasserer nodene. Fremgangsmåten omfatter trinnene å: a) å beregne en tauposisjon for hver seismisk node fra geotekniske krav, topologi og andre data som påvirker posisjonen til de seismiske nodene på sjøbunnen og informasjon som angår topologi og hindringer mellom etterfølgende seismiske noder slik at hovedbæretauet kan følge topologi en og unngå hindringer mellom de forhåndsbestemte posisjonene; b) å utføre en startprosedyre som omfatter å styre fartøyets posisjon og fart, og utplassere en første ende av hovedbæretauet; c) å holde hovedbæretauet løpende ved en essensielt konstant hastighet i forhold til fartøyet; d) å måle lengden av hovedbæretau som er utplassert under utplasseringen; e) å feste en seismisk node til hovedbæretauet hver gang den målte lengden tilsvarer en beregnet tauposisjon for den seismiske noden; f) å repetere trinnene d) - e) inntil et forhåndsbestemt antall seismiske noder er festet til hovedbæretauet; og g) å utføre en sluttprosedyre som omfatter å utplassere en andre ende av hovedbæretauet.

[0035] Da fremgangsmåten for å feste seismiske noder omfatter trekk fra systemet for å feste seismiske noder drøftet ovenfor, bruker fremgangsmåten implisitt data fra ulike kilder til å beregne de passende tauposi sjonene, dvs forskjellige nodeavstander langs hovedbæretauet for noen eller alle par av noder som følger etter hverandre. Tilsvarende har fremgangsmåten for å feste flere noder implisitt de samme fordelene som systemet drøftet ovenfor, for eksempel automatisk kompensasjon av strekk og krymping i hovedbæretauet.

[0036] Ytterligere trekk som fremgår av beskrivelsen av systemet kan implementeres i fremgangsmåten for å feste seismiske noder. Hvert trekk har en tilleggsfordel, og fremgangsmåten kan tilpasses til å omfatte ethvert trekk drøftet med henvisning til systemet. Disse trekkene er tatt i betraktning, men for enkelhets skyld ikke gjentatt som trinn i fremgangsmåten.

[0037] I en foretrukket utførelsesform, omfatter å feste den seismiske noden å akselerere en festeinnretning og den seismiske noden fra en innledende posisjon og null hastighet til hastigheten til hovedbæretauet. Det forstås at akselerasjonen startes på et passende tidspunkt. Ellers ville ikke noden bli festet ved den passende tauposisjonen.

[0038] I en videre foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten, omfatter akselerasjonen beskrevet i det foregående avsnittet å øke akselerasjonskraften kontinuerlig. Det motsatte ville være å tilføre det meste av akselerasjonen i en kort impuls, hvilket kunne skade noden eller instrumentene inni. Dette trekket sikrer altså en glatt oppbygging av akselerasjonen for å unngå ugunstige effekter på den seismiske noden.

[0039] Da hovedbæretauet utplasseres med konstant fart, er utplasseringen rask og praktisk. Å feste tauklemmeinnretningen og opphengsinnretningen kan for eksempel utføres ved å montere et passende festeverktøy på en tralle som beveges parallelt med hovedbæretauet. Med en automatisert prosedyre, må operatøren kun overvåke prosessen, og gjentatte og på annen måte potensielt skadelige arbeidsoppgaver langs et løpende hovedbæretau unngås.

[0040] I en videre foretrukket utførelsesform omfatter fremgangsmåten videre trinnene å: h) å utføre en startprosedyre som omfatter å hente inn en første ende av hovedbæretauet og plassere en frakoblingsinnretning i en innledende posisjon;

i) å holde hovedbæretauet løpende ved en essensielt konstant hastighet i forhold til et lagerområde i en retning mot lagerområdet under innhenting av hovedbæretauet til lagerområdet;

j) å akselerere frakoblingsinnretningen til hastigheten til hovedbæretauet;

k) å frakoble den seismiske noden (110) fra hovedbæretauet (101) ved å bruke

frakoblingsinnretningen; og

1) å bremse frakoblingsinnretningen og den seismiske noden (110) til en posisjon i

lagerområdet og null hastighet i forhold til lagerområdet;

m) å returnere frakoblingsinnretningen til den innledende posisjonen og null hastighet;

n) å repetere trinnene j) - m) inntil et forhåndsbestemt antall seismiske noder (110) er

frakoblet fra hovedbæretauet (101); og

o) å utføre en sluttprosedyre som omfatter å hente inn en andre ende av hovedbæretauet (101).

[0041] Ved frakoblingen er de seismiske nodene innledningsvis festet til hovedbæretauet. Følgelig kan frakoblingsinnretningen akselereres uten hensyn til potensiell skade på noden. Det er kun nødvendig å konstruere frakoblingsinnretningen for plutselige rykk forårsaket av akselerasjonen.

[0042] Bremsingen, dvs den negative akselerasjonen, i trinn 1) omfatter imidlertid å øke en bremsekraft kontinuerlig for å unngå skade på den seismiske noden som drøftet ovenfor.

[0043] Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkravene og den følgende detaljerte beskrivelsen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0044] Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i den følgende detaljerte beskrivelsen ved hjelp av eksempler og med henvisning til de vedføyde tegningene, hvor: Fig. la illustrerer variabel nodeavstand omkring en hindring; Fig. lb illustrerer variabel nodeavstand som skyldes sjøbunnens profil; Fig 2 skjematisk illustrerer et system ifølge oppfinnelsen; Fig. 3 er et skjematisk riss av en nodebærer; Fig. 4a viser en tauklemmeinnretning sett langs hovedbæretauet;

Fig. 4b viser tauklemmeinnretningen i fig. 4a sett på tvers av hovedbæretauet; og

Fig. 5 illustrerer en fremgangsmåte for å feste noder til et hovedbæretau.

DETALJERT BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

[0045] Tegningene er skjematiske og ment å illustrere prinsippene for oppfinnelsen. Elementene i dem er derfor ikke nødvendigvis i skala, og tallrike detaljer kjent for fagkyndige på området er utelatt av hensyn til klarhet.

[0046] Figurene la og lb illustrerer konteksten for den foreliggende oppfinnelsen. I figur la er noder 110 festet til et hovedbæretau laget av stål eller syntetiske fibre. Hovedbæretauet 101 inneholder ikke effektforsynings- eller kommunikasjonslinjer. Nodene 110 skal utplasseres langs en ønsket sti 10. Stien 10 er tegnet som en rett linje for illustrasjonsformål, og kan ha en annen form i en virkelig anvendelse. Stien 10 passerer en flytende plattform 11 holdt på plass av fire ankerliner 12.1 figur la forløper to ankerliner 12 forbi stien 10. Nodene 110 skal utplasseres langs stien 10 med en fast avstand x mellom hver node. Tradisjonelt ville enkeltnoder uten forbindelse seg imellom blitt utplassert av en ROV. Den foreliggende oppfinnelsen tillater imidlertid variabel nodeavstand langs hovedbæretauet 101, slik at forskjellige taulengder LhL2og L3kan frembringes mellom forskjellige par av noder 110. Med andre ord har hver seismisk node 110 en unik tauposisjon langs hovedbæretauet, og disse tauposisjonen trenger ikke å ha konstant og lik avstand mellom seg. Nodene 110 kan dermed utplasseres ved sine foretrukne posisjoner langs stien 10 uavhengig av sine tauposisjoner langs hovedbæretauet 101. Dette kombinerer muligheten for å utplassere nodene 110 i sine foretrukne posisjoner på sjøbunnen med enkel innhenting av noder 110 festet til et hovedbæretau.

[0047] Fig. lb illustrerer et tilsvarende scenario, der hovedbæretauet 101 ligger på en hellende sjøbunn. I figur 2 er den ønskede horisontale avstanden benevnt y for å understreke at de ønskede avstandene kan variere mellom forskjellige anvendelser, f eks en vist i figur la og en annen i figur lb. Som vist, kan den ønskede avstanden y oppnås ved å frembringe forskjellige nodeavstander L4ogL5målt langs hovedbæretauet 101.

[0048] Figur 2 illustrerer skjematisk et system 1 ifølge oppfinnelsen. Hovedbæretauet 110 er vist under utplassering. Nodene 110 skal festes på tauet 101 med variable avstander, f eks avstandene LrL5i figurene la og lb. For dette omfatter systemet 1 en styringsenhet 200 som sammenligner en målt lengde Lm med den ønskede lengden, f eks Lhog fester en ny node 110a til hovedbæretauet 101 ved den riktige posisjonen.

[0049] I noe større detalj, måler en lengdemålingsinnretning 210 lengden Lm langs hovedbæretauet 101 og forsyner styringsenheten 200 med denne lengden. I tillegg gir en datakilde representert av boksene 220, 230 og 240 inndata til styringsenheten 200 slik at den ønskede lengden kan beregnes. Datakilden er skjematisk illustrert av en undersøkelsesplankilde 220, en kilde for miljødata 230 og et navigasjonssystem 240. Undersøkelsesplankilden 220 illustrerer et hvilket som helst system eller innretning til å innhente, lagre og tilveiebringe relevante forhåndsbestemte data, for eksempel geofysiske krav. Kilden 230 for miljødata tilveie-bringer oppdaterte data fra miljøet hvor noden skal utplasseres. Miljødata kan omfatte hvilke som helst data som angår topologi, hindringer osv, og kan tilføres i sanntid om det er ønsket. Slik begrepet brukes her, er "miljø" ikke begrenset til "forurensing" eller lignende, hvis ikke slike data påvirker nodeavstanden illustrert av LrL5på figurene la og lb. Navigasjonssystemet 240 gir informasjon om posisjon og hastighet som påvirker nodeavstanden. Hastighet skal forstås som en vektor med fart (størrelse) og retning. Fartøyet kan være et overflatefartøy eller en ROV. Således kan tilbakekobling fra en ROV som utplasserer noder nær plattformen 11 i figur la bli representert av navigasjonssystemet 240.

[0050] Det understrekes at datakildene som vises som separate enheter 220, 230 og 240 i figur 2 representer et hvilket som helst antall kilder eller systemer illustrert av den stiplede linjen mellom boksene 210 og 230 i figur 2. Videre skal det ikke antas noen faste grenser mellom kildene 220, 230 og 240. For eksempel kan batymetridata tilføres fra plankilden 220 og/eller kilden 230 for miljødata. Således forsyner datakilden, representert av henvisnings-tallene 220, 230 og 240, styringsenheten 200 med enhver informasjon som vil påvirke nodeavstanden.

[0051] Styringsenheten 200 bruker informasjonen fra datakilden 220, 230, 240 til å beregne den nødvendige nodeavstanden, dvs den ønskede avstanden mellom noden betegnet 110 og den neste noden betegnet 110a på figur 2. Beregningene kan utføres før utplasseringen begynner, i løpet av utplasseringen eller begge deler. Så snart den målte avstanden Lm tilsvarer den ønskede nodeavstanden, får styringsenheten 200 en nodetilkoblingsenhet 100 til å feste den neste noden 110a til hovedbæretauet 101.

[0052] Nodetilkoblingsenheten 100 kan være manuell eller automatisk. I en manuell enhet blir den påtenkte posisjonen til node 110a kun markert på hovedbæretauet, f eks ved å påføre maling eller en tauklemmeinnretning på hovedbæretauet, og den faktiske tilkoblingen av noden 110 foretas av en menneskelig operatør. I et automatisk system foretas tilkoblingen fortrinnsvis av en full-automatisk festeinnretning som løper langs hovedbæretauet. Tilsvarende ville en fullautomatisk frakoblingsinnretning som løper langs hovedbæretauet fortrinnsvis bli brukt til å frakoble nodene 110, 110a osv under innhenting. Uavhengig av om tilkoblingen og/eller frakoblingen er manuell eller fullautomatisk, lagres hovedbæretauet, nodene og deres festemidler i et lagerområde (ikke vist) før og etter utplasseringer. Lagerområdet kan omfatte én eller flere tromler for å lagre hovedbæretauet og et system for å lagre nodene og annet utstyr.

[0053] Posisjon og bevegelse av et utplasserende fartøy (ikke vist) kan påvirke den ønskede nodeavstanden, og den ønskede nodeavstanden kan kreve endringer i posisjon, fart eller retning for det utplasserende fartøyet, som i noen tilfeller kan være et overflatefartøy og i andre tilfeller en ROV. Informasjonsutvekslingen er representert av en dobbeltpil mellom styringsenheten 200 og navigasjonssystemet 240, som ifølge beskrivelsen over kan omfatte et skips navigasjons- og posisjoneringssystem, et fjernstyringssystem for en ROV osv.

[0054] Det er ingen faste grenser mellom styringssystemet 200 og datakildene 220, 230 og 240, og den skjematiske illustrasjonen i figur 2 og beskrivelsen ovenfor utelukker ikke forskjellige komponenter, delsystemer eller arrangementer.

[0055] Figur 3 illustrerer hvordan en dataregistrerende node 110 henges opp i hovedbæretauet på en foretrukket måte. Hovedbæretauet 101 er ment å forløpe i lengderetningen langs hele den seismiske matrisen på havbunnen, og har tilstrekkelig styrke til at den ikke ryker når, potensielt tallrike, seismiske noder 110 henges opp i den under utplassering og innhenting. Som nevnt inneholder hovedbæretauet 101 ingen signalerings- eller kommunikasjonslinjer, så det er ikke behov for beskyttende skjerming. Hovedbæretauet 101 er derfor enkelt å spole på eller av vinsjer eller lagertromler.

[0056] Den dataregistrerende noden 110 omfatter de seismiske sensorene, registratoren, datalageret og effektkilden kort drøftet ovenfor i den generelle delen av beskrivelsen. For å unngå skader på komponentene inne i noden, bør noden ikke utsettes for kraftige støt eller kraftimpulser under tilkobling og frakobling. I en virkelig utførelse, har den seismiske noden 110 en vekt, form og muligens andre midler til å sikre akustisk kontakt med sjøbunnen slik at de seismiske bølgene kan detekteres ordentlig. Som vist i figur 3, er noden 110 festet til hovedbæretauet 101 med to fortommer 120 og to opphengsinnretninger 121, én opphengsinnretning 121 per fortom 120.1 noen utførelsesformer kan imidlertid noen eller alle seismiske noder 110 festes med én enkelt fortom per node.

[0057] Fortommene 120 er to opphengingstau festet ved motsatte ender av noden 110, f eks til festepunkter innebygget i nodehylsteret. Disse fortommene 120 har to formål, primært opphenging av noden 110 og for det andre å avkoble enhver uønsket støy som kan forplante seg fra hovedbæretauet 101. Av den grunn vil de fortrinnsvis være laget av et passende føyelig materiale som overfører minst mulig støy, slik som et mykt fibertau. Fortommene 120 kan ha en hvilken som helst passende lengde som kan bidra til en ønsket innretting av nodens lengderetning parallelt med hovedbæretauet når de to utplasseres på sjøbunnen. Bruk av to fortommer gir også redundans. I tilfelle én fortom ryker, vil noden fortsatt være festet til hovedbæretauet.

[0058] Ved motsatt ende av hver fortom 120 er en opphengsinnretning 121 festet for å danne en kobling til hovedbæretauet 101. Opphengsinnretningen 121 representerer enhver passende innretning for enkel, rask og sikker kobling til hovedlinen 101. Det er svært viktig at en slik innretning er i stand til å dreie seg fritt omkring hovedbæretauet 101 uten å bindes opp for å minimere risikoen for at noden 110 vikles sammen med hovedbæretauet 101 under utplassering fra og innhenting til arbeidsfartøyet.

[0059] Det kan være betydelig forurensing under transitt eller på sjøbunnen i form av slam eller tang, osv. I en manuell utførelsesform Videre bør opphengsinnretningen i en manuell anvendelse ideelt være stor slik at den enkelt kan festet til og fjernes fra hovedbæretauet 101. Det må tas hensyn til at en operatør vil ha hansker på hendene og at tilstanden i omgivelsene kan være både våt og ustabil. Av begge grunner vil en relativt stor krok som raskt kan sneppes på og lukkes, f eks en karabinkrok, som er enkel å åpne bli foretrukket som opphengsinnretningen 121. Hovedbæretauet 101 vil normalt være under betydelig strekk, og en slik enkel og rask innretning vil også minimere tiden operatøren er utsatt. Således vil en karabinkrok med relativt stor åpning eller hurtiglukkende opphengsinnretning antakelig være den enkleste og mest økonomiske løsningen. Det er mange slike passende innretning å velge mellom som er lett tilgjengelig på det åpne markedet.

[0060] Hensikten med tauklemmeinnretningene 130 er å holde den seismiske noden 110 ved den riktige tauposisjonen langs hovedbæretauet 101, dvs å hindre at opphengsinnretningene 121 glir langs hovedbæretauet 101. Den ønskede avstanden mellom opphengsinnretningene 121 for å innrette den seismiske noden 110 med hovedbæretauet 101 kan oppnås med én (lang) klemmeinnretning 130 i stedet for to separate klemmeinnretninger 130 som vist på figur 3. Videre kan det vurderes andre konfigurasjoner med en tauklemmeinnretning 130 som er festet i lengderetningen og holder en dreiende tauopphengsinnretning 121. For eksempel kan én opphengsinnretning 121 festet til to fortommer 120 bli fastholdt ved én posisjon i lengderetningen av to tauklemmeinnretninger 130, en på hver side av opphengsinnretningen. I samsvar med vanlig praksis skal altså begrepene "en (...) innretning" og "(...) innretningen" tolkes som henholdsvis "minst én (...) innretning" og "den minst ene (...) innretningen". Eksempelet fremstilt på figur 3 representerer imidlertid en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen.

[0061] Tauklemmeinnretningene 130 må enkelt og raskt festes til eller fjernes fra hovedbæretauet 101. Dette kan oppnås med mange valgfrie konstruksjoner kjent for fagkyndige på området. Den fortrukne utførelsesformen bruker imidlertid to separate taustoppere 130 med to utenforliggende opphengsinnretninger 121 koblet til fortommer 120 som vist i figur 3. Den faktiske implementasjonen av tauklemmeinnretningene 130 og opphengsinnretningene 121 er mindre viktig.

[0062] Figurene 4a og 4b illustrerer en utførelsesform av en taustopper 130 med rotasjons-symmetri, som i bruk er montert koaksialt på hovedbæretauet 101 og holdes på plass av en stropp 135. En slik enkel konstruksjon kan brukes i både manuelle og automatiske anvendelser.

[0063] Taustopperen 130 vist på figurene 4a og 4b har nærmere bestemt en føringsåpning 131 som forløper lang hele lengden av stopperen 130. Videre har føringsåpningen 131 radialt hellende flater slik at taustopperen 130 enkelt kan skyves på hovedbæretauet 101 når det er ønsket. Stopperen 130 har også en midtseksjon 134 med litt mindre diameter enn endesek-sjoner 132 og 133 for å motta en sikringsstropp 135, nærmere bestemt å hindre at stroppen 135 glir av stopperen 130 når stroppen 135 viklet omkring stopperen 130 og sikret på plass.

[0064] Da føringsåpningen 131 i figurene 4a og 4b har en indre slisse med betraktelig mindre bredde enn diameteren til hovedbæretauet 101, følger det at utførelsesformen på figurene 2a og 2b i noen grad er elastisk. I en foretrukket utførelsesform er altså hoved-legemet til stopperen 130 laget av polyuretan med hardhet som passer til applikasjonen. Stroppen 135 er fortrinnsvis en flettet eller vevet polyesterstropp eller en rustfri stålstropp.

[0065] For å feste stopperne 130 til hovedbæretauet 101 forutsettes et håndholdt eller automatisert festeverktøy, f eks et stroppeverktøy. Det finnes både manuelle og automatiske

båndmaskiner tilgjengelig på det åpne markedet som ville passe en festemetode som den vist i figurene 4a og 4b. Tilsvarende vil et håndholdt eller automatisert frakoblingsverktøy, f eks et kutteverktøy for en stropp eller et bånd, bli brukt til å koble stopperne 130 fra hovedbæretauet 101. Til- og frakoblingsverktøy ene vil selvsagt velges eller konstrueres avhengig av stopper-nes utforming. Begge verktøyene er imidlertid utenfor omfanget av den foreliggende oppfinnelsen, og drøftes derfor ikke nærmere her.

[0066] For å oppnå tilstrekkelig grep mellom stopperen 130 og hovedbæretauet 101 for tilpasning til lineær strekkevne, kan det være nødvendig å vurdere mer komplekse konstruksjoner. Disse kan omfatte forsterket flatefriksjon, låsekammer og eller hvilke som andre kjente eller spesialkonstruerte mekanismer. Det finnes mange alternative konstruksjoner og løsninger som kan vurderes for denne anvendelsen.

[0067] Til- og frakoblingsprosedyrene kan være fullautomatiserte som definert i det andre aspektet av oppfinnelsen. De viktigste fordelene er oppsummert ovenfor. Ett av hovedkravene er å fullføre disse automatiserte prosedyrene uten å stoppe tauet. Det antas at det for å oppnå dette vil være nødvendig å innta et synkront traverserende maskinhode eller en tralle som vil akselerere langs og inntil den tilgjengelige delen av det arbeidende transportbeltet både for å synkronisere farten med det løpende hovedbæretauet 101 og for å danne en akseptabel bevegelse- og treghetskurve for nodeinnfanging. Nærmere bestemt bør bevegelses- og treghetskurven vær glatt til den tredje tidsderiverte av bevegelse, dvs omfatte en kontinuerlig økning av kraft (akselerasjon) uten trinn eller plutselige sprang i de påtrykte akselerasjons- og bremsekreftene.

[0068] Figur 5 er et blokkdiagram som illustrerer hovedtrinn i en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen.

[0069] Trinn 501 er planlegging av undersøkelsen. Dette trinnet etablerer de krevde nodeposisjonene på sjøbunnen ved å bruke de geofysiske kravene, og kan også omfatte batymetri eller hvilke som helst andre relevante data.

[0070] Trinn 502 omfatter å beregne nødvendige taulengder ved å bruke parametre fra undersøkelsesplanen, barymetri-informasjon, hindringer på sjøbunnen eller overflaten og hvilken som helst annen informasjon som vil påvirke nodeavstand.

[0071] Trinn 503 omfatter klargjøring og styring av fartøybevegelse og utplassering av tau.

[0072] I trinn 504 måles lengden Lm (Fig. 2) av utplassert tau. Dette trinnet sikrer at det tas hensyn til en eventuell krymping eller strekking av hovedbæretauet.

[0073] I trinn 505 sammenlignes den målte taulengden med den ønskede nodeavstanden, og nodene 110 festes til hovedbæretauet 101.

[0074] Detaljer ved oppfinnelsen som er beskrevet og drøftet med henvisning til figur 2 gjentas ikke her. Fremgangsmåten er imidlertid ment å omfatte alle varianter som følger av systemet vist i figur 2 og beskrevet ovenfor.

[0075] Mens oppfinnelsen er beskrevet ved hjelp av et eksempel på en foretrukket utførelsesform, er oppfinnelsens fulle omfang definert i de følgende patentkravene.

Claims (18)

1. System (1) for å feste flere seismiske noder (110, 110a) langs et hovedbæretau (101), omfattende: en lengdemålingsinnretning (210) for å frembringe en målt lengde ( Lm) av utplassert hovedbæretau (101); en datakilde (220, 230, 240) for å frembringe posisjoneringsdata som påvirker tauposisjonen til hver seismisk node (110, 110a) på hovedbæretauet (101); en styringsenhet (200) for å frembringe en tilkoblingskommando hver gang den målte lengden ( Lm) tilsvarer en tauposisjon for en seismisk node (110,110a); og en nodetilkoblingsenhet (100) for å feste en seismisk node (110, 110a) til hovedbære- tauet (101) som respons til tilkoblingskommandoen, karakterisert vedat styringsenheten (200) er tilpasset til å beregne en nodeposisjon for hver seismiske node (110, 110a) fra forhåndsbestemte nodeposisjoner (10, x, y) på sjøbunnen og informasjon angående topologi og hindringer (12) mellom etterfølgende seismiske noder (110, 110a) slik at hovedbæretauet (101) kan følge topologi en og unngå hindringer (12) mellom de forhåndsbestemte nodeposisjonene (10; x, y).

2. System ifølge krav 1, hvor posisjoneringsdata som påvirker tauposi sjonene til de seismiske nodene (110, 110a) omfatter geofysiske krav (220), miljødata (230) og navigasjonsdata (240).

3. System ifølge krav 1 eller 2, hvor hver seismisk node (110, 110a) er festet til hovedbæretauet ved hjelp av en fortom (120) som forbinder den seismiske noden (110, 110a) med en opphengsinnretning (121); hvor opphengsinnretningen (121) er roterbar omkring hovedbæretauet (101), og en løsbar tauklemmeinnretning (130) for å holde opphengsinnretningen (120) ved en fast tauposisjon inntil tauklemmeinnretning (130) frigjøres med hensikt.

4. System ifølge krav 3, videre omfattende et verktøy til bruk for en menneskelig operatør.

5. System ifølge krav 3, videre omfattende et fullt automatisk verktøy til bruk for styringsenheten (200).

6. System ifølge et av kravene 3-5, hvor to fortommer (120) er festet til motsatte ender av den seismiske noden (110), en fortom (120) ved hver ende.

7. System ifølge et av kravene 3-6, hvor tauklemmeinnretningen (130) omfatter to klemmeinnretninger (130) atskilt langs hovedbæretauet (101).

8. System ifølge et av kravene 3-7, hvor fortommen (120) er løsbar fra den seismiske noden (110).

9. System ifølge et av kravene 3-8, hvor opphengsinnretningen (121) er en karabinkrok.

10. System ifølge et av kravene 3-9, hvor tauklemmeinnretningen (130) omfatter en stropp (135) innrettet til å trykke et legeme (134) radialt mot hovedbæretauet (101) i undersøkelsesperioden.

11. System ifølge et av kravene 3-9, hvor tauklemmeinnretningen (130) omfatter en kam som klyper mot hovedbæretauet (101) i undersøkelsesperioden.

12. System ifølge et av kravene 3-9, hvor tauklemmeinnretningen (130) omfatter et element som er bevegelig mot en skråflate slik at en radial klemkraft utøves på hovedbæretauet (101) i undersøkelsesperioden.

13. System ifølge krav 12, hvor skråflaten er stumpkonisk og elementet er bevegelig i en aksial retning.

14. Fremgangsmåte for å feste flere seismiske noder (110, 110a) til et hovedbæretau (101) på et fartøy som utplasserer nodene, der fremgangsmåten omfatter trinnene å: a) å beregne en tauposisjon for hver seismisk node (110, 110a) fra forhåndsbestemte nodeposisjoner (10; x, y) på sjøbunnen og informasjon som angår topologi og hindringer (12) mellom etterfølgende seismiske noder (110, 110a) slik at hovedbæretauet (101) kan følge topologien og unngå hindringer (12) mellom de forhåndsbestemte posisjonene (10; x, y); b) å utføre en startprosedyre som omfatter å styre fartøyets posisjon og fart og utplassere en første ende av hovedbæretauet (101); c) å holde hovedbæretauet (101) løpende ved en essensielt konstant hastighet i forhold til fartøyet; d) å måle lengden av hovedbæretau (101) som er utplassert under utplasseringen; e) å feste en seismisk node (110) til hovedbæretauet (101) hver gang den målte lengden tilsvarer en beregnet tauposisjon for den seismiske noden (110, 110a); f) å repetere trinnene d) - e) inntil et forhåndsbestemt antall seismiske noder (110) er festet til hovedbæretauet (101); og g) å utføre en sluttprosedyre som omfatter å utplassere en andre ende av hovedbæretauet (101).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor å feste den seismiske noden (110) omfatter å akselerere en festeinnretning og den seismiske noden fra en innledende posisjon og null hastighet til hastigheten til hovedbæretauet (101).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, hvor å akselerere omfatter å øke akselerasjonskraften kontinuerlig.

17. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 14 - 16, videre omfattende trinnene å: h) å utføre en startprosedyre som omfatter å hente inn en første ende av hovedbæretauet (101) og plassere en frakoblingsinnretning i en innledende posisjon; i) å holde hovedbæretauet (101) løpende ved en essensielt konstant hastighet i forhold til et lagerområde i en retning mot lagerområdet under innhenting av hovedbæretauet (101) til lagerområdet; j) å akselerere frakoblingsinnretningen til hastigheten til hovedbæretauet (101); k) å frakoble den seismiske noden (110) fra hovedbæretauet (101) ved å bruke frakoblingsinnretningen; og 1) å bremse frakoblingsinnretningen og den seismiske noden (110) til en posisjon i lagerområdet og null hastighet i forhold til lagerområdet; m) å returnere frakoblingsinnretningen til den innledende posisjonen og null hastighet; n) å repetere trinnene j) - m) inntil et forhåndsbestemt antall seismiske noder (110) er frakoblet fra hovedbæretauet (101); og o) å utføre en sluttprosedyre som omfatter å hente inn en andre ende av hovedbæretauet (101).

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor å bremse i trinn 1) omfatter å øke en bremsekraft kontinuerlig.