NO337863B1 - Fremstilling av seismisk lyttekabel omfattende avsetting av kappemateriale på den fylte kabelutrustningen - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen vedrører generelt feltet seismiske kartleggings-apparater. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen fremgangsmåter og apparater for å lage marinseismiske lyttekabler ("streamere") med sensorer.

Teknikkens stand

Marinseismisk kartlegging utføres typisk ved bruk av «lyttekabler» som slepes nær overflaten til en vannmasse. En lyttekabel er i sin mest generelle betydning en kabel som slepes av et seismisk fartøy. Med mellomrom langs kabelens lengde er det anordnet et flertall av seismiske sensorer. Sensorene er typisk hydrofoner, men kan også være enhver annen type sensor som responderer på trykket i vannet, eller på endringer av trykket som funksjon av tid. Sensorene kan også være en hvilken som helst type partikkelbevegelsessensor eller akselerasjonssensor som er kjent innen fagfeltet. Uavhengig av typen av slike sensorer generer sensorene et elektrisk eller optisk signal som er relatert til parameteren som måles av sensorene. De elektriske eller optiske signalene bæres typisk langs elektriske ledere eller optiske fibere som bæres av lyttekabelen, til et registreringssystem. Registreringssystemet er typisk anordnet på det seismiske fartøyet, men kan være anordnet et annet sted.

Under en typisk marinseismisk kartlegging aktiveres en seismisk energikilde på valgte tidspunkter, og en registrering som funksjon av tid av signalene som detekteres av den ene eller de flere sensorene, gjøres av registreringssystemet. De registrerte signalene brukes senere til tolkning for å utlede struktur til, fluidinnhold av, og sammensetning av

fjellformasjoner i jordens undergrunn.

En typisk marinseismisk lyttekabel kan være opptil flere kilometer lang, og den kan omfatte hundrevis av individuelle seismiske sensorer. På grunn av vekten til alle materialene som brukes i en typisk marinseismisk sensor, på grunn av friksjonen (motstanden) som forårsakes av lyttekabelen når den beveges gjennom vannet, og på grunn av behovet for å beskytte sensorene, de elektriske og/eller optiske lederne og tilhørende utstyr fra vanninntrengning, oppviser en typisk lyttekabel visse karakteristiske trekk. For det første omfatter lyttekabelen ett eller flere styrkeelementer for å overføre aksial kraft langs lengden av lyttekabelen. Styrkeelementet er operativt koplet til det seismiske fartøyet og bærer derved all lasten som forårsakes av motstanden (friksjonen) av lyttekabelen i vannet. Lyttekabelen omfatter også, som tidligere forklart, elektriske og/eller optiske ledere for å bære elektrisk kraft og/eller signaler til de forskjellige sensorene, og til signaltilpasningsutstyr anordnet i lyttekabelen i noen lyttekabeltyper. De elektriske og/eller optiske lederne bærer også signaler fra de forskjellige sensorene til en registreringsstasjon. Lyttekabelen omfatter typisk en ekstern kappe som omgir de andre komponentene av lyttekabelen. Kappen er typisk laget av en sterk, fleksibel, akustisk transparent plast slik som polyuretan, slik at vann ekskluderes fra det indre av lyttekabelen, og seismisk energi kan passere i hovedsak uhindret gjennom kappen til sensorene på innsiden av kappen. En typisk lyttekabel omfatter anordninger som er plassert periodisk over hele lyttekabelen, der disse anordningene kalles avstandsstykker, og gir mekaniske stabilitet og utvalgte fysiske egenskaper til lyttekabelen. Avstandsstykkene kan være av forskjellige typer som holder fast posisjonene av kabelutrustningen ("harness")

(de sammenstilte sensorene og deres elektriske og/eller optiske forbindelser og ledere for disse) og styrkeelementene, gir monterings- og festeanordninger for elektroniske anordninger eller sensorene selv, og tilveiebringer andre funksjoner slik som å gi lyttekabelen en valgt grad av oppdrift. Noen av avstandsstykkene kan derfor være fabrikkert av materiale som primært er valgt på grunn av den spesifikke tyngden. Antallet av og avstanden mellom de forskjellige avstandsstykkene, er valgt for å gi valgt, total oppdrift for lyttekabelen slik det er nødvendig.

En seismisk lyttekabel inklusive de forskjellige komponentene som er beskrevet ovenfor, lages typisk ved å sammenstille de forskjellige avstandsstykkene til det ene eller de flere styrkeelementene. Noen av avstandsstykkene har seismiske sensorer innebygd i seg eller festet til seg. Signalutgangen til de forskjellige sensorene er koplet til den elektriske og/eller optiske kabelen slik det er beskrevet ovenfor. De sammenstilte avstandsstykkene, sensorene og kabelen blir så satt inn i kappen, og det interne rommet eller «tomrommet» inne i kappen, blir så fylt med egnet fyllmateriale. Fyllmaterialet for tomrom gir elastisk støtte til lyttekabel-kappen, det gir elektrisk isolasjon til enhver elektronisk komponent inne i lyttekabelen og det kan gi en viss grad av positiv oppdrift for ballastering. Fyllmaterialer som er kjent innen fagfeltet, omfatter gelatinert, hydrokarbonbasert olje, hydrokarbonbasert olje, viskoelastisk polymer eller andre

egnete elektrisk isolerende, akustisk transparente materialer.

Av praktiske grunner blir lyttekabler typisk laget i segmenter med begrenset lengde, typisk på ca 75 meter hver, som forklart ovenfor. Hvert lyttekabelsegment omfatter en termineringsplate ved sin aksiale ende. Termineringsplatene omfatter elektriske og/eller optiske konnektorer som passer parvis med tilsvarende konnektorer i termineringsplaten til et annet slikt lyttekabelsegment. Termineringsplaten omfatter trekk for å kople styrkeelementet slik at den aksiale kraften kan overføres langs det ene eller de flere styrkeelementene fra segment til segment gjennom koplete termineringsplater. En typisk marinseismisk lyttekabel som kan være opp til flere kilometer lang slik det er forklart ovenfor, kan derfor være laget av et stort antall lyttekabelsegmenter som er koplet ende mot ende, og til slutt til det seismiske fartøyet.

Fremstilling av seismiske lyttekabelsegmenter kjent innen fagfeltet, utføres typisk på følgende måte. En «mekanisk kabelutrustning» fabrikkeres ved bruk av ett eller flere styrkeelementer som har samme lengde som den planlagte lengden til segmentet slik det er beskrevet ovenfor, og avstandsstykker festes til styrkeelementet/elementene i utvalgte posisjoner langs lengden av lyttekabelen. Slik det er forklart tidligere, kan noen av avstandsstykkene tilveiebringe monteringsfasiliteter for en eller flere seismiske sensorer, og de kan også som forklart ovenfor, være laget av utvalgte materialer som gir lyttekabelsegmentet en valgt total tetthet (vanligvis i hovedsak nøytral oppdrift i vann). Sammenstillingen av avstandsstykker og styrkeelementer blir referert til som «mekanisk kabelutrustning». Det ene eller de flere styrkeelementene er festet ved hver ende til en termineringsplate. En elektrisk og/eller optisk kabelutrustning som omfatter en eller flere isolerte elektriske ledere og/eller optiske fibere, fabrikkeres typisk samtidig med sammenstillingen av avstandsstykker og styrkeelement(er), og blir deretter satt inn i eller på annen måte koplet til den mekaniske kabelutrustningen. Innsetting kan utføres ved å lokalisere de seismiske sensorene inne i utvalgte komponenter i den mekaniske kabelutrustningen (typisk avstandsstykkene) og å tre eller kople inn en bunt av elektriske og/eller optiske ledere («trådbunt») gjennom egnete åpninger i avstandsstykkene. Tilkoplingsplugger blir så loddet eller på annen måte festet til endene i lengderetning av lederne som brukes til å overføre signaler mellom segmentene. Så blir tilkoplingspluggene satt inn i respektive tilkoplingspunktene. Tilkoplingspunktene blir festet til den mekaniske kabelutrustningen ved termineringsplatene, og ferdiggjør derved sammenstilling av begge de interne kabelutrustningene.

På dette punktet er den interne kabelutrustningen klar til å bli «bekledd» og «fylt». Bekledning utgjøres av det å sette de interne kabelutrustningene inn i den beskyttende kappen, og fylling utgjøres av injiseringen av det elektrisk isolerende, eventuelt flytende og akustisk transparente materialet inn i kappen for å gi lyttekabelen de mekaniske egenskapene som er forklart ovenfor. Beklednings- og fyllingsprosedyrene utføres generelt i en operasjon, men de kan imidlertid utføres i separate operasjoner. Ved fremgangsmåten med enkeltoperasjon, blir kabelutrustningene lastet inn i et rør eller annen trykkbeholder, og fyllmaterialet, i flytende tilstand, blir også lastet inn i røret. Den beskyttende kappen bringes opp til enden av røret og trykk blir brukt i røret for å injisere den interne kabelutrustningen og fyllmaterialet inn i den beskyttende kappen.

Slik det lett kan utledes fra beskrivelsen ovenfor, kan det være vanskelig og tidkrevende å lage seismiske lyttekabler ved å bruke fremstillingsmetoder og systemer som er kjent innen fagfeltet. Videre er det nødvendig å tilveiebringe fremstillingsfasiliteter med tilstrekkelig gulvlengde til å muliggjøre sammenstilling av kabelutrustningene og innsetting av disse i den beskyttende kappen. Det typiske området av fremstillingsanlegg dedikert til lyttekabelsammenstilling, er oppdelt i to generelle avdelinger. En avdeling utfører typisk testing og fabrikasjon av kabelutrustning. Den andre avdel-ingen utfører beklednings- og fyllingsoperasjoner. Mens det å øke lengden av lyttekabelen ville gi en byrde til begge avdelingene, vil byrden være alvorligere for beklednings- og fyllingsavdelingen. Byrden er større ikke bare på grunn av den tilleggsgulvplassen (dette er også en byrde sammen-stillingsavdelingen for kabelutrustning), men på grunn av tilleggshovedutstyr slik som lastingsrør for kabelutrustning, trykktanker og rustfrie stålbord utstyrt med avløpssystemer for å samle opp avfall av fyllmateriale. I motsetning til den bare kabelutrustningen, er den fylte og bekledde seksjonen i tillegg vanskeligere å håndtere fordi den er mer motstands-dyktig mot bøying og ikke enkelt kan brettes for å bearbeides slik det kan gjøres når sensorer og elektronikk installeres i kabelutrustningen. De foregående kravene har effektivt begrenset den praktiske lengden av lyttekabelsegmenter som kan lages ved bruk av kjente fremstillingsmetoder. Videre er noen typer av materiale som brukes til å fylle lyttekabelen, ment å endre tilstand, fra flytende til gelatinert eller halvfast, etter innføring i kabelutrustningen. Noen sammensetninger av gelatinert stoff kan kreve herdetider på opp til 14 dager, og under hele denne tiden må lyttekabelsegmentet være rett utstrukket for å opprettholde de riktige mekaniske egenskaper i lyttekabelen etter herdingen av gelen.

Det å øke lengden av de seismiske lyttekabelsegmentene som fremstilles, er ønskelig av flere grunner. Først vil økning av lengden til de fremstilte segmentene gi fordeler når det gjelder kostnader og operasjon. Fordelene kostnadsmessig vil være resultat av reduksjon i antallet av tilkoplingspunkter og plugger. Både tilkoplingspunktene og pluggene er kostbare, og enhver økning av seksjonslengden omsettes direkte i en tilsvarende reduksjon i antallet tilkoplingspunkter og plugger og følgelig kostnader. Operativt er tilkoplingspluggene et vanlig feilpunkt i lyttekabelsegmentene, de har av natur negativ oppdrift, og de er kilde til støy. Derfor kan en reduksjon i antallet plugger i en operativ lyttekabel øke den totale påliteligheten og den operative effektiviteten til lyttekabelen. Den negative oppdriften til tilkoplingspunktene og pluggene krever at det settes til store mengder av materiale med lavere tetthet for å ballastere lyttekabelen, og har innvirkning på fleksibiliteten til lyttekabel-konstruksjonen ved å praktisk begrense mengden av komponenter som er tyngre enn vann (tråd, sensorer, elektronikk, etc) som kan tilføres lyttekabelseksjonen.

Det er fortsatt behov for å redusere tiden, kostnadene og arbeidsplassen som er påkrevd for å fremstille større lengder av marinseismiske lyttekabelseksjoner.

Oppsummering av oppfinnelsen

Ett aspekt ved oppfinnelsen er et apparat for å lage en marinseismisk lyttekabel. Et apparat i følge dette aspektet av oppfinnelsen, omfatter en transportanordning for å transportere sammenstilt mekanisk kabelutrustning fra en lagringsanordning for kabelutrustningen til en lagringsanordning for å lagre fullstendige, marine lyttekabler. Den sammenstilte kabelutrustningen omfatter i det minste ett styrkeelement, et flertall av seismiske sensorer anordnet i avstandsstykker og plassert i posisjoner med mellomrom langs styrkeelementet, og en kabelledersamling ("conductor harness") som har minst en leder som er koplet til respektiv signalutgang av hver seismiske sensor. Apparatet omfatter en første ekstruder for å fylle kabelutrustningen med et tomroms-fyllende materiale (fyllmateriale). Den første ekstruderen er anordnet mellom lagringsanordningen for kabelutrustningen og lagringsanordningen for den fullstendige lyttekabelen. Apparatet omfatter også en andre ekstruder for å avsette materiale til kappen på den fylte kabelutrustningen. Den andre ekstruderen er også plassert mellom lagringsanordningen for kabelutrustningen og lagringsanordningen for den fullstendige lyttekabelen.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen er en fremgangsmåte for å lage en marinseismisk lyttekabel. En fremgangsmåte i følge dette aspektet ved oppfinnelsen omfatter å transportere sammenstilt mekanisk kabelutrustning mot en lagringsanordning for fullstendige lyttekabel. Kabelutrustningen omfatter i det minste ett styrkeelement, et flertall av seismiske sensorer anordnet i avstandsstykker og plassert i posisjoner med mellomrom langs styrkeelementet, og en kabelledersamling som har minst en leder koplet til en respektiv signalutgang til hver seismiske sensor. Kabelutrustningen blir fylt med et fyllmateriale i mellom lagringsanordningen for kabelutrustningen og lagringsanordningen for den fullstendige lyttekabelen. Det sørges for at fyllmaterialet gjennomgår en tilstandsendring fra flytende til gelatinert. Et kappemateriale ekstruderes på kabelutrustningen som er fylt med gelatinert fyllstoff, og den fylte, ekstruderte kabelutrustningen transporteres til lagringsanordningen for den fullstendige lyttekabelen.

Andre aspekter og fordeler ved oppfinnelsen vil bli klare ut fra den følgende beskrivelsen og de vedheftede kravene.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Figur 1 viser et snitt av en typisk lyttekabel.

Figur 2 viser en utførelse av et automatisk beklednings- og fyllingssystem i følge oppfinnelsen. Figur 3 viser en utførelse av en dyse i en tverrhodeekstruder som kan brukes sammen med systemet i Figur 2. Figur 4 viser en annen utførelse av en tverrhodeekstruder.

Detaljert beskrivelse

Figur 1 viser et snitt av en del ("segment") 10A av en fullt fabrikkert, marinseismisk lyttekabel som kan lages ved bruk av prosesseringslinje og fremgangsmåte i følge de forskjellige aspektene ved oppfinnelsen. I sin fullt fabrikkerte form kan lyttekabelsegmentet 10A ha en fullstendig lengde på omtrent 75 meter, selv om lengden av hvilket som helst spesielt segment ikke utgjør en begrensning av denne oppfinnelsen. En lyttekabel med seismisk kartlegging som formål, kan derved dannes ved å forbinde et utvalgt antall av slike segmenter 10A ende mot ende. Segmentet 10A omfatter en kappe 30, som i den foreliggende utførelsen kan lages av nominelt 3 mm tykk transparent polyuretan, som har en nominell ekstern diameter på omtrent 62 millimeter.

I hvert slikt lyttekabelsegment 10A kan hver aksiale ende av kappen 30 termineres av en koplings/termineringsplate 36 ("termineringsplate"). Termineringsplaten 36 kan omfatte elementer 36A på den delen av den ytre overflaten som settes inn i enden av kappen 30 for å tette mot den indre overflaten av kappen 30, og for å feste termineringsplaten 36 til kappen 30 når kappen klemmes fast eksternt (ikke vist). I oppfinnelsen kan termineringsplatene 36 festes til segmentet 10A etter at alle de andre prosesselementene har blitt utført.

I den foreliggende utførelsen kan to styrkeelementer 42 koples til en egnet koplingsanordning (ikke vist separat) som er plassert på det indre av hver termineringsplate 36. Styrkeelementene 42 øker lengden av segmentet 10A. I en spesiell utførelse kan styrkeelementene 42 lages av et fibertau ved bruk av en fiber som selges under merket VECTRAN, som er et registrert varemerke for Hoechst Celanese Corp., New York, NY. Styrkeelementene 42 overfører aksial kraft langs lengden av segmentet 10A. Når ett segment 10A koples ende til ende med et annet segment (ikke vist i Figur 1), koples paringstermineringsplater 36 sammen ved bruk av en hvilken som helst egnet konnektor, slik at den aksiale kraften overføres gjennom termineringsplatene 36 fra styrkeelementene 42 i ett segment 10A til styrkeelementet i det tilstøtende segmentet.

Segmentet 10A omfatter typisk avstandsstykker som er vist ved 32 og 34, som er anordnet inne i kappen 30 i posisjoner med mellomrom langs lengden av segmentet 10A. Avstandsstykkene kan være av to typer; oppdriftsavstandsstykker 32 og "strukturelle" eller "sensor" avstandsstykker 34. Oppdriftsavstandsstykkene 32 kan lages av skummet polypropylen. Opp-drif tsavstandsstykkene 32 har en tetthet som er valgt for å gi segmentet 10A omtrent den samme totale tettheten som sjøvann, slik at lyttekabelen vil være i hovedsak nøytralt flytende i sjøvann. Av praktiske grunner gir oppdriftsavstandsstykkene 32 segmentet 10A en total tetthet som er ørlite mindre enn tettheten til ferskvann. Egnet total tetthet kan så justeres i virkelig bruk ved å feste valgte mengder av tett ballast (ikke vist) til det ytre av kappen 30, og derved gjøre nødvendig justering av oppdriften til lyttekabelen for endringer i vanntemperatur og saltholdighet. Sensoravstandsstykkene 34 kan lages av skummet polyuretan eller annet egnet materiale. Sensoravstandsstykkene 34 brukes typisk til å støtte kappen 30 og for å tilveiebringe en monteringsplate for de seismiske

sensorene (ikke vist separat i figurene).

Segmentet 10A kan omfatte en generelt sentralt plassert kabelledersamling 40 som typisk omfatter et flertall av isolerte elektriske ledere (ikke vist separat), og som kan omfatte en eller flere optiske fibere (ikke vist separat). Elektriske og/eller optiske ledere (ikke vist) i kabelledersamling 40 leder elektriske og/eller optiske signaler fra sensorene (som vil bli videre forklart nedenfor) til registreringssystemet som generelt er plassert på et seismisk fartøy. Kabelledersamling 40 kan også omfatte elektrisk kabling (ikke vist separat) som bærer elektrisk kraft til forskjellige signalbehandlingskretser (ikke vist separat) som er anordnet i ett eller flere lyttekabelsegmenter 10A, eller anordnet andre steder langs lyttekabelen. Den økte lengden av kabelledersamling 40 innen et lyttekabelsegment 10A er generelt lengre enn den totale aksiale lengden til lyttekabelsegmentet 10A under det største forventede strekket, slik at de elektriske lederne, og de optiske fibrene hvis de er til stede, ikke vil oppleve noe vesentlig aksialt strekk når lyttekabelen slepes gjennom vannet av det seismiske fartøyet. Lederne og de optiske fibrene (ikke vist) kan termineres i en konnektor 38 som er anordnet i hver termineringsplate 36, slik at når segmentene 10A forbindes ende til ende, kan tilsvarende elektriske og/eller optiske forbindelser etableres mellom de elektriske lederne og optiske fibrene i lederkabelen i de tilstøtende lyttekabelsegmentene 10A.

Seismiske sensorer (ikke vist separat), som i den forliggende utførelsen kan være hydrofoner, hastighetssensorer eller akselerometere, kan anordnes i enkelte utvalgte av sensoravstandsstykkene som er vist i Figur 1 generelt ved 34. Hydrofoner, dersom disse brukes i en hvilken som helst spesiell utførelse, kan være av en type som er kjent for fagmannen, omfattende, men ikke begrenset til, de som ble solgt under modellnummeret T-2BX av Teledyne Geophysical Instruments, Houston, TX. I den foreliggende utførelsen kan hvert segment 10A omfatte 96 slike hydrofoner som anordnes i oppstillinger med seksten individuelle hydrofoner som er forbundet elektrisk i serie. I en spesiell lyttekabel-segmentkonfigurasjon er det derved seks slike oppstillinger som er plassert med omtrent 12,5 meters mellomrom fra hverandre. Avstanden mellom individuelle hydrofoner i hver oppstilling skal velges slik at det aksiale spennet til oppstillingen på det meste er lik omtrent halvparten bølgelengden til den høyeste frekvensen til seismisk energi som det er ment skal detekteres av lyttekabelen. Det skal imidlertid klart forstås at typene av sensorer som brukes, de elektriske og/eller optiske forbindelsene som brukes, antallet av slike sensorer, og avstanden mellom slike sensorer som er beskrevet ovenfor, er kun ment å illustrere en mulig utførelse av et lyttekabelsegment, og ikke er ment å begrense omfanget av denne oppfinnelsen. I andre utførelser kan sensorene være partikkelbevegelsessensorer slik som geofoner eller akselerometere. En marinseismisk lyttekabel med partikkelbevegelsessensor er beskrevet i US Patentsøknad Nr. 10/233,266 som ble innlevert 30. august 2002 med tittelen "Apparatus and Method for Multicomponent Marine Geophysical Data Gathering", overdratt til et tilknyttet selskap assignataren av den foreliggende oppfinnelsen og innbefattet her ved referanse.

Når et lyttekabelsegment lages slik det kan utledes av den foregående beskrivelsen, sammenstilles kabelledersamling 40, sensorer (ikke vist separat), avstandsstykker 32, 34 og styrkeelementer 42, typisk før de settes inn i kappen 30. Med det formål å beskrive en fremgangsmåte og apparat for å lage lyttekabelsegmenter, noe som vil bli forklart i større grad av detalj nedenfor med referanse til Figur 2, vil den sammenstilte kabelledersamlingen 40, avstandsstykkene 32, 34, sensorer (ikke vist) og styrkeelementer 42, bli referert til som en "mekanisk kabelutrustning". I en utførelse av en fremgangsmåte og system i følge oppfinnelsen, kan en betraktelig lengde av slik mekanisk kabelutrustning, typisk nok til å lage et flertall av lyttekabelsegmenter, bli lagret på en anordning slik som en spole til bruk i kontinuerlige, automatiserte fremstillingsprosesser.

For å ferdiggjøre lyttekabelsegmentet 10A, impregneres den mekaniske kabelutrustningen, eller fylles med et fyllmateriale som er vist ved 46, som fyller all ledig plass inne i kappen 30 som ikke er okkupert av de forskjellige komponentene av den mekaniske kabelutrustningen. Fyllmaterialet 46 som brukes i en fremgangsmåte i følge oppfinnelsen, kan komme fra en av flere brede klasser av materialer, for eksempel, varmesmeltende adhesiver, tiksotropiske fyllingskompounder og termoplaster. En ønsket egenskap ved fyllmaterialet 4 6 er at det kan gjennomgå flytendegjøring ved anvendelse av varme og trykk slik det vil skje i en ekstruder (som det vil bli forklart med referanse til Figur 2). Fyllmaterialet 46 er fortrinnsvis en hydrokarbonbasert olje eller oljeblanding som har blitt gelatinert ved bruk av et gelatineringsmiddel slik som en elastomer, polyuretan kompound, eller andre tverrbindende elastomere, der gelatineringen er termisk reversibel. I noen utførelser kan gelatineringsmiddelet være en type polymer som gjennomgår en tverrbinding når den utsettes for stråling, slik som ultrafiolett lys eller elektronstrålestråling. Generelt vil fyllmaterialet gjennomgå en tilstandsendring etter at det har fylt alt det tomme rommet i den mekaniske kabelutrustningen. Slik tilstandsendring kan forårsakes ved bruk av varme for å bryte opp gelen når termisk reversible geler brukes, etterfulgt av kjøling for å danne gelen på nytt. Tilstandsendring kan også forårsakes ved å utsette gel som herdes av stråling i sin flytende form, for en strålingskilde. Figur 2 viser et skjematisk diagram av hovedtrinn i en prosesseringslinje 9 for "beklednings- og fyllingsoperasjoner" for produksjon av en lyttekabel i følge den foreliggende oppfinnelsen. Prosesseringslinje 9 kan omfatte de følgende hovedelementene. Det kan finnes en anordning for å vikle ut sammenstilt, mekanisk kabelutrustningen fra en lagringsspole, og bevege den mekaniske kabelutrustningen inn i en ekstruder. Det kan finnes en anordning for å bevege fyllmaterialet (46 i Figur 1) inn i ekstruderen. Det kan finnes en anordning for å bevege materialet som vil danne kappen (30 i Figur 30) fra en lagringscontainer i ikkeflytende form inn i den samme eller en annen ekstruder. Det kan finnes en anordning nær kappeekstruderen, for flytendegjøring av kappematerialet, slik som for eksempel ved omvarming inne i ekstruderen. Avhengig av det spesielle fyllmaterialet som brukes, kan det også finnes en anordning nær ekstruderen for å fylle tomrom, for å flytendegjøre fyllmaterialet, slik som for eksempel ved omvarming inne i ekstruderen. Det kan også finnes en anordning for å transportere fyllmaterialet og kappematerialet inn i respektive ekstruderdyser der fyllmaterialet og kappematerialet anordnes rundt den mekaniske kabelutrustningen. Når det gjelder det fyllmaterialet, kan det finnes et element for å bevirke at fyllmaterialet gjennomgår en tilstandsendring fra flytende til gel. Det kan også finnes en anordning for å kjøle ekstruderstreameren som får fyllmaterialet og kappematerialet ekstrudert på denne. Endelig kan det finnes en anordning for å samle opp den ferdige lyttekabelen på en lagringsanordning

slik som en spole.

Materialet som brukes til å fylle lyttekabelsegmentet, er som tidligere fastslått, fortrinnsvis av tverrbindende type polymer, og i noen utførelser kan tverrbindingen være termisk reversibel. I noen utførelser kan stråling anvendes på lyttekabelen i ekstruderen rett etter at fyllmaterialet er blitt anvendt på den mekaniske kabelutrustningen, for å forårsake at fyllmaterialet gjennomgår en tilstandsendring fra flytende til gel. I et annet eksempel kan pre-herdet, termisk reversibel gel ekstruderes inn i den mekaniske kabelutrustningen, utsettes for varme for å flytendegjøre gelen, og så kjøles for å få fyllmaterialet til å gå tilbake til geltilstanden det hadde før ekstrudering av kappen på den fylte, mekaniske kabelutrustningen.

I den forliggende utførelsen kan de foregående elementene i prosesseringslinjen 9 omfatte en forsyningsspole 12 på hvilken en betraktelig mengde av sammenstilt mekanisk kabelutrustningen 11 (slik utrustning ble forklart ovenfor med referanse til Figur 1) kan lagres. Mengden er typisk nok til å lagre et flertall av lyttekabelsegmenter (10A i Figur 1). Forsyningsspolen 12 kan omfatte sin egen drivmotor 12A, eller den kan roteres delvis eller fullstendig ved hjelp av strekket fra en strekkbelastende transportanordning ("tensioning conveyor") 14 som kabelutrustningen 11 utsettes for, og som får kabelutrustningen 11 til å bevege seg inn i ekstruderen 13.

Den strekkbelastende transportanordningen (14 som er plassert mellom forsyningsspolen 12 og ekstruderen 13, kan omfatte et flertall av trinser 14A, en drivmotor (ikke vist separat) og tilhørende maskinvare som har til hensikt er å sikre en regulær og kontinuerlig bevegelse av kabelutrustningen 11 inn i ekstruderen 13, og også å sette et forhåndsbestemt strekk på kabelutrustningen 11 for å sikre uniform geometri av komponentene i kabelutrustningen 11 og uniform ekstrudering av fyllmaterialet (46 i Figur 1) og kappen (30 i Figur 1) på kabelutrustningen 11. Strekkbelastende transportanordninger er velkjent innen fagområdet ekstruderingsprosessering.

Ekstruderen 13 kan omfatte materiallagringstrakter 15, 16 for å lagre materialer som vil bli brukt til fyllmateriale (46 i

Figur 1) og til kappen (30 i Figur 1), respektive. Materialene i traktene 15, 16 anvendes på den mekaniske kabelutrustningen 11 i en tverrhodeekstruderdyse 13A som utgjør en del av ekstruderen 13. Etter at den forlater ekstruderen 13, kan den mekaniske kabelutrustningen som er vist ved 11B, etter å ha blitt fylt og fått kappe, sendes til en kjølings- og/eller tørkingskanal 17, der de ekstruderte fyll- og kappematerialene kan kjøles og/eller tørkes for å oppnå sine endelige mekaniske egenskaper. Kjølings- og/eller tørkekanalen 17 kan omfatte (ikke vist separat) kjøleelementer og/eller luft-blåseanordninger for dette formålet.

En strekkavlastende transportanordning 18 kan være plassert etter utgangen av kjølekanalen 17. Den strekkavlastende transportanordningen 18 trekker ekstruderingsprosesserte kabelutrustningen 11B fra kjølekanalen 17 og frakter den videre til en lagringsspole 19 for senere prosessering. Lagringsspolen 19 vil typisk omfatte sin egen drivmotor 19A. Spenning fjernes fra den ekstruderte kabelutrustningen 11B ved hjelp av den strekkavlastende transportanordningen 18. Den strekkavlastende transportanordningen 18 virker sammen med den strekkbelastende transportanordningen 14 for å opprettholde en regulær og uniform bevegelsesrate for kabelutrustningen 11 inn

og ut av ekstruderen 13. Senere prosessering av den ferdige lyttekabelen, kan omfatte kablings- og

koplingstermineringsplater (36 i Figur 1) for utvalgte lengder av ferdig lyttekabel.

Automatisk operasjon av alle de foregående komponentene i prosesseringslinjen 9 kan utføres av en styringsenhet 21, slik som en mikroprosessorbasert programmerbar logisk styringsenhet (PLS) av en hvilken som helst type som er kjent innen fagområdet prosesstyring. Styringsenheten 20 kan være koplet til forskjellige sensorer som er anordnet i forskjellige deler av prosesseringslinjen 9 for å overvåke forskjellige parametere i den hele prosessen. Styringsenheten 20 kan også tilveiebringe grensesnitt for systemoperatør for prosesseringslinjen 9. Styringsenheten 20 kan måle slike parametere som temperatur i kjølekanalen ved bruk av temperatursensor 17A, forsyningsrate ved bruk av en kombinert rotasjonsenkoder/spenningssensor 23, spenning ved bruk av den kombinerte rotasjonsenkoder/spenningssensoren 23, fyllnivå i trakt, diameter av ekstrudert kappe, og enhver annen slik parameter som er ønskelig for å sikre integritet for frem-stillingsprosessen, og kvalitet for den ferdige lyttekabelen.

Før oppstart av prosesseringslinjen 9 for å lage lyttekabelen i følge den foreliggende utførelsen, kan traktene 15, 16 fylles med materialene (4 6A, 30A i Figur 3) som vil bli fyllstoffet (46 i Figur 1) og kappen (30 i Figur 1), respektive. I denne skjematiske representasjonen av prosesseringslinjen 9, kan trakt 15 inneholde fyllmaterialet 46A og trakt 16 kan inneholde kappematerialet 30A. Samtidig med bevegelsen av kabelutrustningen 11 inn i ekstruderen 13, mates materialene (46A, 30A i Figur 3) i traktene 15 og 16 respektive, inn i inngangene (som er forklart med referanse til Figur 3) av ekstruderingshodet 13A til ekstruderen 13 på en måte som er kjent innen fagområdet.

Et forenklet snitt av en utførelse av ekstruderingshodet 13A er vist i Figur 3. Inn i ekstruderingshodet 13A beveges fyllmaterialet og kappematerialet, 46A og 30A respektive, gjennom respektive innløp mot tilsvarende dyseåpninger 13B, 13C i ekstruderingshodet 13A, og blir brakt separat til flytende tilstand, ved for eksempel elektriske oppvarmings-elementer 15A, 16A tilhørende hver av dyseåpningene 13B, 13C. Ved hjelp av arbeidet som utføres av interne skruer (ikke vist), blir materialene 46A, 30A separat skjøvet gjennom de to respektive ekstruderingsdyseåpningene 13B, 13C og på plass, slik at de derved fyller og dekker den mekaniske kabelutrustningen 11.

Den spesielle typen ekstruder, og dennes nøyaktige konfigura-sjon, er saker som systemkonstruktøren vil hemmeligholde. Imidlertid finnes det mange publiserte eksempler på ekstrudersystemer som brukes til å produsere elektrisk wire og kabel, som i prinsipp likner på ekstruderen som kan brukes under konfigurering av forskjellige utførelser av ekstruderen som anvendes i oppfinnelsen. En slik ekstruder er vist i US Patent Nr. 5,716,574 gitt til Kawasaki med tittelen "Process for the Production fo Power Cable". Kawasakis patent '574 beskriver en prosess for å bruke en tverrhodeekstruder til å avsette multiple lag med isolasjon og kappe på elektriske kraftkabler. US Patent Nr. 6,743,387 gitt til Belli et al, med tittelen "Process for the Production of a Cable and Device for Performing this Process", beskriver en annen prosess for å bruke en tverrhodeekstruder til å avsette multiple lag med isolasjon og kappe på kraftkabler. Et annet eksempel på en tverrhodeekstruderdyse som kan brukes med fordel sammen med et system for å lage lyttekabler i følge oppfinnelsen, er presenter i US Patent Nr. 6,387,179 som er gitt til Anderson et al, og innbefattet her ved referanse.

Kabelutrustningen 11 er som tidligere fastslått, i hovedsak fullstendig sammenstilt, og mangler kun fyllmaterialet og kappen for å bli en ferdig lyttekabel. Når kabelutrustningen 11 forsetter videre inn i ekstruderhodet 13A, passeres den første ekstruderdyseåpningen 13B. Fyllmaterialet 4 6A opp-bevares i trakten 15 og mates fra trakten 15 flytendegjort av varmeelementet 15A, og støtes så ut gjennom dyseåpningen 13B for å fylle det tomme rommet i kabelutrustningen 11. I den foreliggende utførelsen kan fyllmaterialet 46A som er plassert i trakten 15, være strålingsherdet, termisk reversibel tverrbundet polymer gel. Fyllmaterialet 46A kan være prosessert på forhånd, slik som ved fragmentering i partikler av egnet størrelse for å beveges fra trakten 15 inn i ekstruderdyseåpningen 13B. Oppvarmingselementet 15A som hører til den første ekstruderdyseåpningen 13B varmer opp gelen til over flytendegjøringstemperaturen. Påfølgende bevegelse av kabelutrustningen med tomrommet fylt, kan kjøle den flytende gelen under flytendegjøringstemperaturen for å gi fyllmaterialet 46A tilbake geltilstand.

Når den fylte kabelutrustningen 11A har passert den første ekstruderdyseåpningen 13B, fortsetter den gjennom den andre ekstruderdyseåpningen 13C. Ved den andre åpningen 13C, ekstruderes kappen 30 på det ytre av den fylte kabelutrustningen 11. Igjen, når kabelutrustningen 11 passerer gjennom den andre dyseåpningen 13C, mates kappematerialet 30A fra trakten 16, og smeltes av varmeelementet 16A, og avsettes rundt den fylte kabelutrustningen 11. Når den fylte kabelutrustningen 11B med kappe kommer ut av den andre åpningen 13C, kan den passere gjennom en vakuumformer 50 av en hvilken som helst type som er kjent inn fagområdet, for å danne den endelig ytre formen til kappen 30. Slik det er forklart ovenfor med referanse til Figur 2, kan den kappekledde, fylte kabelutrustningen 11B etter å ha forlatt ekstruderen 13, fortsette til kjølekanalen (17 i Figur 2), den strekkavlastende transportanordningen (18 i Figur 2), før den blir endelig lagret på lagringsspolen (19 i Figur 2).

De spesielle materialene som brukes til å fylle lyttekabelsegmentet 46, kan som tidligere forklart, velges blant et antall forskjellige typer. En spesielt nyttig klasse av slike materialer for den foreliggende utførelsen, omfatter strålingstverrbundne nettverkspolymere der nettoppbyggingen kan være termisk reversibel. Den tverrbundne polymeren er oppløst i hydrokarbonbasert olje, og den tverrbindes for å gelatinere oljen. Tverrbinding kan utføres ved eksponering for ultrafiolett lys eller elektronstrålestråling. I noen utførelser slik det er forklart ovenfor, kan slik gelatinert hydrokarbonolje være lagret i trakten 15 etter egnet forprosessering slik som fragmentering, for å bryte opp gelen i partikler med egnet størrelse. Når gelpartiklene tvinges inn i ekstruderåpningen 13B og varmes opp, brytes gelen midlertidig ned til en væske, slik at flytende fyllmateriale impregnerer kabelutrustningen 11. Etter kjøling under en viss temperatur, går væsken tilbake til geltilstand. Eksempler på termisk reversible gelatineringskompounder beskrives for eksempel i US Patent Nr. 4,790,961 gitt til Weiss et al, og US Patent Nr. 5,892,116 gitt til Weiss et al. I tillegg kan temperaturen ved hvilken, tverrbindingene kan brytes, velges ved passende valg av materialer til å være over omgivelses-temperatur for operasjon og lagring av systemet. Det trekket ved de foregående gelatineringsmidlene, at gelatineringen er reversibel, kan også med fordel utnyttes til å reparere et lyttekabelsegment ved å varme opp segmentet som skal repareres til den nødvendige temperaturen, hvorved gelen blir flytende, og derved muliggjør reparasjoner. Når gelen som er flytendegjort tillates å kjøles ned under flytendegjørings-temperaturen, vil materialet gelatineres på nytt. Gel som eventuelt går tapt i flytendegjøringen og reparasjons-prosessen, kan erstattes av ny, uherdet gel som deretter herdes ved å eksponeres for stråling som forklart ovenfor. Materialet som brukes for å danne kappen 30, kan være en termoplast, typisk en polyuretanblanding.

I en annen utførelse, og med referanse til Figur 4, kan ekstruderhodet 13A omfatte i hovedsak de samme ekstruder-dyseåpningene 13B og 13C for å tilsette fyllmaterialet og kappematerialet, respektive, som i den foregående utførelsen. Ekstruderen (13 i Figur 2) kan også omfatte trakter 15 og 16, i hovedsak som for den foregående utførelsen. I den foreliggende utførelsen kan fyllmaterialet som er plassert i trakten 15, være i uherdet tilstand. I ett eksempel kan fyllmaterialet være strålingsherdende, tverrbundet polymer oppløst i hydrokarbonbasert olje. Derved kan fyllmaterialet i trakten 15 i sin uherdete tilstand, i hovedsak være i flytende form. Materialet i denne utførelsen omfatter fortrinnsvis forskjellige tilsettingsstoffer for å vise at væsken har tiksotropiske egenskaper. De tiksotropiske egenskapene vil hjelpe til å styre flyten av materialet innen ekstruderhodet 13A. Når den sammenstilte mekaniske kabelutrustningen 11 trekkes gjennom ekstruderdysen 13B for å fylle tomrom, tvinges det tiksotropiske, flytende fyllmaterialet inn i alle mellomrommene i kabelutrustningen 11 og omgir

kabelutrustningen 11. Like nedstrøms i forhold til ekstruderdysen for å fylle tomrom, kan ekstruderhodet 13A

omfatte en strålingskilde 52, slik som en ultrafiolett lyskilde eller en elektronstrålekilde avhengig av det spesielle gelatineringsmiddelet som brukes i fyllmaterialet. Ved eksponering for strålingskilden 52 herdes fyllmaterialet til en gel fordi polymeren tverrbindes. Den herdete, fylte kabelutrustningen passerer deretter gjennom ekstruderdysen 13C for kappemateriale, akkurat på samme måte som for den foregående utførelsen som ble forklart med referanse til Figur 3. Også på samme måte som for den foregående utførelsen, flytendegjøres kappematerialet i ekstruderhodet 13A ved oppvarming, slik som ved for eksempel varmeelement 16A. Selv om det ikke er vist i Figur 4, kan den foreliggende utførelsen omfatte en vakuumformer som er anordnet ved eller nær utgangen av kappeekstruderdysen 13C.

Uavhengig av den spesielle utførelsen vil den totale operasjonshastigheten (og den tilsvarende lineære bevegelses-hastigheten til streameren) til prosesseringslinjen (9 i Figur 2), avhenge først og fremst av materialet som brukes til å fylle kabelutrustningen 11, og herderaten eller raten med hvilken tilstandsendring til gel for slikt materiale, finner sted.

Igjen med referanse til Figur 2 kan den fullstendige lyttekabelen bestående av kabelutrustning 11, det gelatinerte fyllmaterialet (46 i Figur 1) som er anordnet i kabelutrustningen 11 og fyller alt tomt rom i denne, og kappen (30 i Figur 1), lagres på lagringsspolen 19 inntil det er behov for den. Seksjoner av det fullstendige lyttekabelmaterialet med en valgt lengde, kan fjernes fra spolen 19 og prosesseres ved for eksempel installasjon av termineringssteder (36 i Figur 1) for å danne

lyttekabelsegmenter slik det er forklart ovenfor med referanse

til Figur 1.

Fremgangsmåter og apparat i følge oppfinnelsen kan forbedre effektiviteten med hvilken, marinseismiske lyttekabler lages, i form av redusert fremstillingstid, redusert størrelse på fasilitetene som trengs for å lage lyttekablene, og i reduksjon av graden av manuell håndtering av de forskjellige lyttekabelkomponentene. Lyttekabler som lages i følge oppfinnelsen, kan derved ha forbedret pålitelighet i forhold til lyttekabler som er kjent innen fagområdet, på grunn av det reduserte antallet av segmenter, et tilsvarende redusert antall konnektorer. Spesielt kan oppfinnelsen gjøre det praktisk å bruke geler som kjent innen fagområdet for fylling av en seismisk lyttekabel ved en kontinuerlig fremstillings-prosess og apparat, der tidligere prosesser og apparater kan ha vært upraktiske for slik bruk.

Claims (22)

1. Apparat for å lage en marinseismisk lyttekabel, omfattende: - en transportanordning (14) for å transportere sammenstilt, mekanisk kabelutrustning (11) fra en lagringsanordning (12) for denne, til en lagringsanordning (19) for å lagre fullstendige, marine lyttekabler, der den sammenstilte mekaniske kabelutrustningen (11) omfatter i det minste ett styrkeelement (42), et flertall av seismiske sensorer (32) som er plassert i posisjoner med mellomrom langs styrkeelementet (42), og en kabelledersamling (40) som har i det minste en leder som er koplet til en respektiv signalutgang av hver seismisk sensor (32); karakterisert ved: - en første ekstruder (13B) for å fylle alt tomt rom i kabelutrustningen (11) med et fyllmateriale (46A), der fyllmaterialet omfatter et strålingsherdende gel, og der den første ekstruderen (13B) er anordnet mellom lagringsanordningen (12) for kabelutrustningen og lagringsanordningen (19) for den fullstendige lyttekabelen; - anordninger som bevirker en tilstandsendring (52) i fyllmaterialet (4 6A) fra flytende til gel, som er anordnet nær en utgang fra den første ekstruderen; og - en andre ekstruder (13C) for å avsette kappemateriale (30A) på den fylte og impregnerte kabelutrustningen (11), der den andre ekstruderen (13C) er anordnet mellom lagringsanordningen (12) for kabelutrustningen og lagringsanordningen (19) for den fullstendige lyttekabelen.

2. Apparat i følge krav 1, videre omfattende en strekkavlastende transportanordning (18) anordnet mellom den første (13B) og andre (13C) ekstruderen og lagringsanordningen (19) for den fullstendige lyttekabelen.

3. Apparat i følge krav 1, hvor den første ekstruderen (13B)omfatter en tverrhodeekstruder (13A).

4. Apparat i følge krav 1, hvor den andre ekstruderen (13C) omfatter en tverrhodeekstruder (13A).

5. Apparat i følge krav 1, hvor den første (13B) og den andre ekstruderen (13C) er anordnet innen et samme hode (13A) av tverrhodeekstruderen.

6. Apparat i følge krav 1, hvor den andre ekstruderen (13C) omfatter et tilhørende oppvarmingselement (16A) for å gjøre kappematerialet (30A) flytende.

7. Apparat i følge krav 1, videre omfattende en vakuumformer (50) etter en utgang av den andre ekstruderen (13C), der vakuumformeren (50) er konfigurert for å danne en endelig ekstern form på kappematerialet (50A) .

8. Apparat i følge krav 1, hvor lagringsanordningen (19) for den fullstendige lyttekabelen omfatter en motordrevet spole (19A) .

9. Apparat i følge krav 1, videre omfattende en strekkbelastende transportanordning (14) mellom lagringsanordningen (12) for kabelutrustningen og den første ekstruderen (13B), der den strekkbelastende transportanordningen (14) er konfigurert for å sette et valgt strekk på kabelutrustningen (11) før dette fylles med fyllmaterialet (46A).

10. Apparat i følge krav 1, videre omfattende en avkjølings-kanal (17) mellom den andre ekstruderen (13C) og lagringsanordningen (19) for den fullstendige lyttekabelen.

11. Apparat i følge krav 1, hvor anordningene for å bevirke tilstandsendring omfatter et oppvarmingselement.

12. Apparat i følge krav 1, hvor anordningene for å bevirke tilstandsendring (52) en ultrafiolett lyskilde.

13. Apparat i følge krav 1, hvor anordningene for å bevirke tilstandsendring (52) omfatter en elektronstrålestrålingskilde.

14. Apparat i følge krav 1, videre omfattende en mikroprosessorbasert styringsenhet (21) som er konfigurert for å operere lagringsanordningen (12) for kabelutrustningen, den strekkbelastende transportanordningen (14), den første ekstruderen (13B), den andre ekstruderen (13C) og lagringsanordningen (19) for den fullstendige lyttekabelen ved en valgt rate, der raten er relatert til fyllmaterialet (46A).

15. Fremgangsmåte for å lage en marinseismisk lyttekabel, omfattende: - transport av sammenstilt, mekanisk kabelutrustning (11) fra en lagringsanordning (12), mot en lagringsanordning (19) for en fullstendig lyttekabel, der kabelutrustningen omfatter minst ett styrkeelement (42), et flertall av seismiske sensorer (32) som er anordnet i avstandsstykker (34) og plassert i posisjoner med mellomrom langs styrkeelementet (42), og en kabelledersamling (40) som har minst en leder som er koplet til respektive signalutgang fra hver seismiske sensor (32); karakterisert ved: - fylling av alt tomt rom i kabelutrustningen (11) med et fyllmateriale (4 6A) mellom lagringsanordningen (12) for kabelutrustningen og lagringsanordningen (19) for den fullførte lyttekabelen, der fyllmaterialet (46A) omfatter en strålingsherdende gel; - bevirking til at fyllmaterialet (4 6A) gjennomgår en tilstandsendring fra flytende til gel nedstrøms i forhold til et sted (13B) der kabelutrustningen (11) fylles med fylImateriale; - ekstrudering av kappemateriale (30A) på den gelfylte kabelutrustningen (11); og - transport av den gelfylte, ekstruderte kabelutrustningen (11), til lagringsanordningen (19) for denne.

16. Fremgangsmåte i følge krav 15, videre omfattende vakuum-forming av kappmaterialet (46A) etter ekstrudering av dette.

17. Fremgangsmåte i følge krav 16, videre omfattende kjøling av det ekstruderte kappematerialet etter vakuumformingen.

18. Fremgangsmåte i følge krav 15, hvor tilstandsendringen utføres ved kjøling til under en temperatur der gel dannes for et termisk reversibelt, tverrbundet polymer.

19. Fremgangsmåte i følge krav 15, hvor tilstandsendringen utføres ved å utsette fyllmaterialet (46A) for stråling.

20. Fremgangsmåte i følge krav 19, hvor strålingen omfatter ultrafiolett lys.

21. Fremgangsmåte i følge krav 19, hvor strålingen omfatter elektronstrålestråling.

22. Fremgangsmåte i følge krav 15, videre omfattende påtrykk av et valgt strekk på kabelutrustningen før fyllingen.