NO338091B1 - Fremgangsmåte og system for innsamling av seismiske data, estimering av kilde- og mottakerposisjoner, bestemmelse av slepekurser og beregning av drivkommandoer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt gjennomføringen av en marinseismisk undersøkelse, mer særskilt styringen av en seismisk undersøkelsesspredning i forbindelse med undersøkelsen.

Gjennomføringen av en marinseismisk undersøkelse innbefatter typisk bruk av ett eller flere fartøy som sleper minst én seismikkabel gjennom en vannmasse som antas å ligge over én eller flere hydrokarbonholdige formasjoner. For gjennomføring av en marinseismisk 3-D-undersøkelse, blir et sett av marine seismikkabler, som hver typisk har en lengde på flere tusen meter og inneholder et større antall hydrofoner og tilhørende elektrisk utstyr fordelt over lengden, slept med en hastighet på ca. 5 knop bak et seismisk undersøkelsesfartøy. Fartøyet sleper også én eller flere seismikkilder som egner seg for bruk i vann, typisk luftkanoner. Akustiske signaler eller "skudd", som tilveiebringes av seismikkildene, rettes ned i vannet og inn i den underliggende grunn, hvor de reflekteres fra de ulike lag eller strata. De reflekterte signaler mottas av hydrofonene i seismikkablene, digitaliseres, og blir så sendt til undersøkelsesfartøyet, hvor de digitaliserte signaler registreres og i det minste delvis behandles i den hensikt å bygge opp en oversikt av lagene i det området som undersøkes.

Ofte mottas to eller flere sett av seismikkdatasignaler fra samme undergrunnsområde. Disse sett av seismikkdatasignaler kan eksempelvis oppnås ved å gjennomføre to eller flere seismiske undersøkelser av det samme undergrunnsområdet på ulike tidspunkter, typisk med tidsintervaller mellom seismikkundersøkelsene i området mellom noen få måneder og noen få år. I noen tilfeller innhentes seismikkdatasignalene for å kunne overvåke endringer i de underjordiske reservoarer som følge av hydrokarbonproduksjon. Innhentingen og behandlingen av slike tredimensjonale seismikkdatasignaler på ulike tidspunkter (vanligvis betegnet som "4-D"-seismikkdata) har i de senere år vunnet frem som en viktig ny seismikkmetodologi.

Det er vanlig at man på forhånd innhenter en viss mengde informasjon vedrørende undersøkelsesområdet slik at man kan velge egnet utstyr og fremgangsmåte (undersøkelses-design) for derved å kunne oppnå de ønskede geofysiske og driftsmessige hensikter. Noe av denne informasjon benyttes for tilveiebringelse av de grunnleggende parametere for undersøkelsen, så som undersøkelsesområdets grenser, de slepte seismikkablers lengder og avfyringen av seismikkildene. Slik informasjon har i en viss grad vært brukt for understøttelse av undersøkelsesstyringen i ulike typer uavhengige systemer. Typiske styresystemer innbefatter fartøy-autopiloter, skips-styrekontroll og posisjonering og dybderegulering av de slepte kabler. Eksempelvis beskriver US patent 6 629 037 bruk av "cost maps" for optimalisering av banene for seismikkskyting i et kjent undersøkelsesområde. Den britiske patentsøknad GB 2 364 388 beskriver posisjonering av seismikkilder og seismikkabler i et kjent undersøkelsesområde i samsvar med registrerte posisjonsdata fra en tidligere undersøkelse.

Det er også kjent å innsamle en viss mengde informasjon vedrørende gjennomføringen av undersøkelsen under selve undersøkelsen (dvs. i sanntid eller nær sanntid) slik at man kan oppnå egnede innstillinger og posisjoner i samsvar med de ønskede geofysiske og driftsmessige hensikter. Slik informasjon har i en viss grad også vært benyttet for tilveiebringelse av undersøkelsesstyring ved hjelp av ulike uavhengige systemer. Kjent teknikk i forbindelse med slike styresystemer finnes i de nedenfor angitte patentskriftreferanser: US patent 6 618 321 (simulering av seismikkabelposisjonering under en undersøkelse i samsvar med strømbestemmelser); US patent 6 590 831 (koordinering av flere seismikkfartøyer under en undersøkelse i samsvar med overvåkede undersøkelsesparametere); US patent 6 418 378 (nervenettverk med undersøkelsesdata for prediktering av seismikkabelformen ved en etterfølgende undersøkelse); US patent 5 790 472 (posisjonering av seismikkabler under en undersøkelse i samsvar med hydrofonstøynivåer); og internasjonal patentsøknad WO 00/20895 (seismikkabelposisjonering under en undersøkelse i samsvar med estimert hastighet for kabelposisjoneringsinnretninger); og US patent 6 691 038 ( aktiv separasjonssporing og posisjoneringssystem for spelte seismiske grupper).

De forannevnte styresystemer baserer seg på inngangssignaler (eksempelvis marine strømmer) for bestemmelse av informasjon (eksempelvis passiv seismikkabelform) som kan benyttes for styring av et seismikkfartøy. Ingen av disse systemer baserer seg på eller tar hensyn til et bredt spekter av inngangstilstander og parametere som innbefatter de ulike hensikter og begrensninger i seismikkundersøkelsesutstyret og -metodene. Ingen av systemene innbefatter en aktiv styring av spredningen med en koordinert følge av styreinnretninger fordelt i spredningen omfattende både kilder og mottakere. Det foreligger derfor et behov for et slikt omfattende system.

De forannevnte styresystemer har vært utviklet for å kunne oppnå ønskede resultater ved at det tilveiebringes utgangssignaler, så som ordre eller veier, for umiddelbar implementering. Det har vært foretatt ingen eller bare få betraktninger med hensyn til en optimalisering av viktige tidsforsinkelseseffekter ved slike utgangssignaler. Det foreligger derfor et behov for et styresystem for seismiske undersøkelser, hvilket styresystem tar hensyn til tidsforsinkelseseffekter ved utgangssignaler - særlig styreordre - så vel som de umiddelbare effekter.

I foreliggende beskrivelse defineres visse ord og uttrykk ved første gangs anvendelse mens visse andre ord og uttrykk er definert nedenfor: "Angrepsvinkel" er en vinges eller deflektors vinkel i forhold til fluidets (dvs. vannets) strømningsretning. Angrepsvinkelen er en utledet verdi, beregnet på basis av orienteringen til deflektoren eller det legemet hvortil vingen er tilknyttet i systemets referanseramme, vingens styrbare eller faste orientering i forhold til deflektoren/legemet, og strømretningen i systemets referanseramme. Dersom vingen/deflektoren ikke oppviser noe løft, så foreligger det en angrepsvinkel lik null.

"Områderotasjon" betyr en akserotasjon relativt den nordorienterte akse. En områderotasjon på eksempelvis 0° betyr således at sliteretningen, eller sleperetningen, er nord. Dette betyr den områderelaterte akseorientering og fastslår undersøkelsens skyteretninger.

"Basisundersøkelse" betegner den opprinnelige undersøkelse, og tilhørende spredningskoordinater, som en etterfølgende (time-laps) undersøkelser skal forsøke å gjenta.

"Virkelig kurs" betegner den virkelige slepekursen i forhold til havbunnen.

"Tverr-linje" og "innrettet" betegner retninger perpendikulært på henholdsvis parallelt med en sleperetning, og defineres i en områderelativ referanseramme. Referanserammeopprinnelsen kan translateres til fartøyet. Et eksempel på en innrettet akseorientering er en orientering parallelt med skyteretningen i den tidligere undersøkelsen (eksempelvis en preplottet linjeretning eller områderotasjon).

"Drivkommandoer" betyr endringer i spredningsstyreelementets drivtilstand som vil gi et ønsket resultat med hensyn til spredningens posisjon.

"Kraftmodell" betyr en datamaskinimplementert representasjon av den virkning som et signifikant sett av hydrodynamiske krefter har på spredningen. Kraftmodellen innbefatter angivelser vedrørende spredningen og det medium (dvs. havet og atmosfæren) hvor spredningen befinner seg. Dette medium innbefatter et vertikalt område fra mindre enn 40 meter under havflaten og noen titalls meter over grensesjiktet mellom luft og sjø. Krefter som genereres utenfor denne definerte sone, men som har resultanter i sonen, kan også inngå i modellen.

"Naturlig avvik eller skjening" angir vinkelen som definert av en linje mellom to

punkter på et slepet legeme og en referanseretning, vanligvis fartøyets skyteretning, hvilke punkter vil være påvirket av strøm, vind eller begge deler. Et eksempel er her vinkelen mellom den rette linjen mellom en seismikkabels fremre og bakre ende og en på forhånd plottet linjeretning.

"Nær-sanntid" betyr at datastrømmen er forsinket på én eller annen måte, for eksempelvis å muliggjøre en resultatberegning ved hjelp av symmetriske filtre. Avgjørelser som baserer seg på slike datastrømmer, benyttes for bedring av sanntid-avgjørelser. Så vel sanntid- som nær-sanntid-datastrømmer benyttes ved den neste behandlingen i behandlingslinjen, umiddelbart etter at de er mottatt.

"Posisjonshistorie" betegner koordinat- eller formestimater på diskrete tidspunkter for ethvert spredningselement eller enhver gruppe av elementer som danner en spredningskomponent (eksempelvis et seismikkabel- eller kildesett). To koordinat-

eller formestimater på diskrete tidspunkter vil gi en gjennomsnittshastighet over tidsdifferansen. Tre koordinat- eller formestimater på tre ulike tidspunkter vil gi to gjennomsnittshastigheter og én gjennomsnittsakselerasjon.

"PID" eller "PID-kontroller" betegner en proporsjona-integral-derivativ kontroller, en type feedback-kontroller hvis utgang, en styrevariabel (CV), generelt baserer seg på feil mellom brukerdefinerte innstilte steder (SP) og målte prosessvariable (PV).

"Anslått rest" angir forskjellen mellom anslag vedrørende

spredningsmodellposisjonskoordinater og uavhengig bestemte, navigasjonsbaserte posisjonskoordinater. Uttrykket er lånt fra Kalman-filter-estimeringsteorien.

"Foreliggende undersøkelse" betyr rådatainnsamling, beregningsresultater eller tiltak som har vært foretatt i forbindelse med den foreliggende undersøkelse. Slike data og resultater kan benyttes i sanntid, i nær-sanntid eller på annen måte, alt etter behov.

"Tidligere undersøkelseshistorikk" betegner data som benyttes ved forberedelsen eller gjennomføringen av en foreliggende undersøkelse, dvs. data som har vært tilveiebrakt før foreliggende undersøkelse påbegynnes. Eksempler her innbefatter en basisundersøkelse, maritime kart, tidevannsinformasjon, dybdeinformasjon, seismikkart, borehulldata, binning-data og historiske registreringer av naturlig skjening. Slik informasjon kan eventuelt være allment tilgjengelig, men ikke nødvendigvis. Slike data kan innhentes i forbindelse med en preliminær undersøkelse.

"Sanntid" betyr at datastrømmen foreligger uten forsinkelser utover det minimumsbehov som er nødvendig for genereringen av datastrømkomponentene. Uttrykket impliserer at det ikke foreligger noe større gap mellom lagringen av informasjonen i datastrømmen og uttaket av informasjonen. Det er videre et foretrukket krav at datastrømkomponentene genereres tilstrekkelig raskt til at man på basis av dem kan treffe styreavgjørelser på en tidlig og virkningsfull måte.

"Skuddverdier" angir tidsenheten i samsvar med den temporære avstand mellom innhentingen av seismikkdata.

"Skuddverdi-målkoordinater" betegner de todimensjonale koordinater som samtlige spredningskomponenter skal ha i forbindelse med innsamlingen av seismikkdata. Dette koordinatsett kan også benyttes for bestemmelse av en spredningslegeme-målform.

"Spredning" betegner det totale antall "spredningskomponenter", dvs. fartøy, farkoster og slepte gjenstander, herunder kabler, som benyttes for gjennomføring av en marinseismikkundersøkelse.

"Spredningslegemeform" er en matematisk funksjon som beskriver formen til de slepte spredningskomponenter. Eksempelvis kan en seismikkabel antas å ha form av

en rett linje fra den ene enden til den andre. Alternativt kan formen bestå av en serie av linjer eller polynomer av en høyere orden, mellom et vilkårlig sett av posisjonskoordinater anslått langs seismikkabelen, for derved å få en tilnærming av hele seismikkabelens form. En lignende metodikk kan benyttes for seismikkildesettet.

"Spredningsstyreelement" betyr en spredningskomponent som er styrbar og som kan bevirke at en spredningskomponent endrer sine koordinater, på tvers eller i linjen (innrettet).

"Spredningskontrollelement-driftstilstand" betyr målinger som gir relevant informasjon for en spredningsmodell (så som en hydrodynamisk kraftmodell). Eksempler innbefatter her orienteringen av vingelegemer, vannstrømhastigheter over deflektorer, vingevinkler i forhold til et vingehuslegeme, rorvinkel, propellhastighet, propellstigning, slepekabelspenning, etc.

" Spredningskontrollelement-oppførselsspesifikasj oner" eller

"oppførselsspesifikasjoner" betyr spredningsstyreelementenes oppførselsgrenser, ikke bare for de individuelle elementer, men også for det system som dannes ved en kombinering av samtlige spredningsstyreelementer. Eksempler innbefatter her mulige vingevinkelområder for et vinge-styreelement,

strekkspenningsbegrensninger for en slepekabel, stallingsvinkelen til en deflektorinnretning, etc.

"Spredning-frontende" betegner den linje (den beste eller den virkelige) som dannes når man forbinder seismikkablenes frontender med hverandre, mer eller mindre perpendikulært på fartøyets kurs.

"Spredningsmodell" eller "modellen av spredningen" angir en kode som er lesbar og kan benyttes i en datamaskin for simulering av spredningens respons på ulike inngangskrefter og -forhold. En spredningsmodell kan være en hydrodynamisk kraftmodell, et nervenettverk-system, et lukket krets-styresystem (se eksempelvis den internasjonale patentsøknad WO 00/20895), en bevegelsesmodell som drives og kalibreres med L-norm "best-fit" kriteria, eller et Kalmanfilter.

"Styrbare frontende-deflektorer" (SFED) er styrbare deflektorer plassert ved frontenden til de ytterste seismikkablene, så som MONOVING™-innretninger fra WesternGeco.

"Styrt avvik eller skjening" er som en naturlig skjening, men med den forskjell at vinkelen endres ved hjelp av styreinnretninger.

"Styreinnretninger" angir innretninger for styring av i det minste én spredningskomponent. Slike innretninger innbefatter seismikkabel-styreinnretninger, styrbare frontendedeflektorer og styrbare bøyer.

"Seismikkabel-styreinnretninger" (SSD) angir styreinnretninger som er fordelt langs seismikkablene, så som WesternGecos Q-FIN™-innretninger.

"Slepepunkter" er utgangssteder om bord i slepefartøyet for de slepte spredningskomponenter (eksempelvis steder eller punkter hvor kabler går ut fra en blokk på akterdekket).

"Slepekurs" betyr de på forhånd beregnede todimensjonale koordinater som en spredningskomponent skal ha ved gjennomføringen av en del av en seismikkundersøkelse, så som en seismikk-undersøkelseslinje. Eksempler innbefatter her en på forhånd plottet linje eller et ikke-rett koordinatsett for en foregående undersøkelse.

"Bane" angir det realiserte eller virkelige koordinatsett som en spredningskomponent har under undersøkelsen.

"Translatering" angir en endring i x- og y-koordinater som angir et nytt utgangspunkt for navigeringsformål.

"Transformeringsfunksjon" angir en serie av beregninger i en datamaskin med ulike målte eller anslåtte verdier som inngang, og et sett av drivkommandoer som utgang, for oppnåelse av beregnede og ønskede posisjonsendringer for et antall gjenstander.

Oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende, selvstendige patentkrav. Utførelsesformer er angitt i de uselvstendige krav.

Ifølge ett aspekt er det beskrevet en fremgangsmåte for styring av en seismikkundersøkelsesspredning under gjennomføringen av en seismikkundersøkelse, hvilken spredning innbefatter et fartøy, et antall spredningsstyreelementer, et antall navigasjonsnoder og et antall kilder og mottakere. Fremgangsmåten innbefatter innsamling av inngangsdata innbefattende navigasjonsdata for navigasjonsnodene, driftstilstander fra sensorer tilordnet spredningsstyreelementene, omgivelsesdata for undersøkelsen, og undersøkelses-designdata. Posisjonene til kildene og mottakerne estimeres ved hjelp av navigasjonsdataene, driftstilstandene og omgivelsesdataene. Optimale slepekurser for kildene og mottakerne bestemmes ved hjelp av posisjonsestimater og ved hjelp av en del av inngangsdataene som innbefatter i det minste undersøkelses-designdataene. Drivkommandoer beregnes for i det minste to av spredningsstyreelementene ved hjelp av i det minste de fastslåtte optimale slepekurser.

Estimeringen, bestemmelsen og beregninger i forbindelse med den nye fremgangsmåte, kan gjennomføres ved hjelp av en transformeringsfunksjon. Mer særskilt gjelder at posisjonene kan estimeres i samsvar med en spredningsmodell i transformeringsfunksjonen. I én utførelse beregner spredningsmodellen et første sett av estimerte posisjoner ved hjelp av inngangssignaler som innbefatter i det minste driftstilstandene og omgivelsesdataene. De innsamlede navigasjonsdata innbefatter et andre sett av estimerte posisjoner. De første og andre sett av estimerte posisjoner kombineres i transformeringsfunksjonen for tilveiebringelse av de estimerte kilde-og mottakerposisjoner og de anslåtte rester. De anslåtte rester benyttes for estimering av et sett av parametere som kjennetegner spredningsmodellen. Spredningsmodellparameterne benyttes for kalibrering av spredningsmodellen. De anslåtte rester kan videre benyttes for estimering av feiltilstander for sensorer som benyttes for innsamling av omgivelsesdataene.

De optimale slepekurser kan bestemmes i samsvar med en vektingsfunksjon i transformeringsfunksjonen. I én utførelse vil vektingsfunksjonen motta undersøkelses-designdata og estimerte posisjoner for kilder og mottakere. Inngangen fra undersøkelses-designdataene kan innbefatte oppførselsspesifikasjoner for spredningsstyreelementene, så som styrebegrensninger. I denne utførelsen benyttes vektingsfunksjonen for anvendelse av relative vektingskoeffisienter på inngangene for beregning av optimale slepekurser for spredningen ved hjelp av transformeringsfunksjonen.

I en særlig utførelsesform av den nye fremgangsmåten er spredningsmodellen en hydrodynamisk kraftmodell av spredningskomponentene. Kraftmodellen kan basere seg på blant annet marine strømdata. I andre utførelser er spredningsmodellen en ren stokastisk modell av spredningskomponentene, et nervenettverk eller det benyttes kriterier som tilfredsstiller L-normen. Samtlige utførelser har det til felles at de kan parameterisere styringen av spredningen basert på en oppførselshistorie som baserer seg på samtlige inngangsverdier, og at de kan generere drivkommandoer som vil realisere et optimalt sett av spatiale mål, enten i form av koordinater (eksempelvis skuddverdi-mål) eller formen (eksempelvis styrt fening), for den fremtidige spredning.

Ifølge en spesiell utførelse blir spredningsresponstidene estimert og tatt hensyn til under beregning av drivkommandoene. Ved en slik utførelse blir drivkommandoene også regulert for oppnåelse av en spredningsstabilitet, og de valideres før de sendes til spredningsstyreelementene. Drivkommandoer - særlig de som benyttes for styring av fartøyet - kan implementeres manuelt eller automatisk. Fordi de fleste drivkommandoer vil ha en lang responstid, vil i mange tilfeller drivkommandoene implementeres av en menneskelig operatør. Andre drivkommandoer, så som SSD-vingevinkelendringer, blir fortrinnsvis gitt automatisk, som beskrevet i den internasjonale patentsøknad WO 00/20895.

Drivkommandoene kan valideres i samsvar med de geofysiske og driftsmessige krav. De geofysiske krav innbefatter oppnåelse av en ønsket dekning av et undergrunnsområde, duplisering av seismikksignal-strålebaner i en tidligere undersøkelse, og styring av seismikksensorstøyen. De driftsmessige krav innbefatter bestemmelse av én eller flere sikre passasjer for spredningen i farlige områder, bestemmelse av en optimal tid for gjennomføring av én eller flere undersøkelseslinjer, og redusering av ikke-produktiv tid. Alternative drivkommandoer kan beregnes for gjennomføring av en sikker passasje mellom to eller flere definerbare steder.

Etter valideringen sendes drivkommandoene til spredningsstyreelementene for oppnåelse av de ønskede undersøkelseshensikter. Drivkommandoene kan innbefatte kommandoer for styring av fartøyspropeller, thrustere, spredningskomponent-styreinnretninger og/eller kabelvinsjer om bord på fartøyet.

Hver av drivkommandoene blir fortrinnsvis benyttet for styring av posisjonen, hastigheten og/eller kursen til én eller flere komponenter i spredningen. Spredningskomponentene innbefatter typisk ett eller flere marine fartøy, og et antall komponenter som slepes av i det minste ett av fartøyene. De slepte komponenter innbefatter typisk kabler, kilder, sensorer så som hydrofoner, og styreinnretninger, så som styrbare frontendedeflektorer (SFED) og seismikkabelstyreinnretninger (SSD). Spredningskomponentene kan videre innbefatte én eller flere farkoster som ikke er fastgjort til ett eller flere fartøy, så som en autonom undervannsfarkost (AUV) eller en autonom overflatefarkost (ASV).

Spredningsstyreelementene innbefatter minst to valgt blant ror, propellere, trustere, innretninger for styring av slepte kabler og instrumenter, og styrbare flyteinnretninger. Sensorer som er tilknyttet spredningsstyreelementene for tilveiebringelse av driftstilstander innsamlet blant inngangs dataene, innbefatter én eller flere sensortyper for registrering av spenning, vannstrømhastighet, inklinasjon, orientering, akselerasjon, hastighet og posisjon.

Omgivelsesdata som er innhentet med inngangs dataene, innbefatter én eller flere datatyper med hensyn til strøm, saltinnhold, temperatur, trykk, lydhastighet, bølgehøyde, bølgefrekvens, vindhastighet og vindretning.

Undersøkelses-designdata innsamlet med inngangsdataene, innbefatter én eller flere datatyper vedrørende område, dybde, områderotasjon eller skyteorientering, linjekoordinater, kilde- og mottakerposisjoner, nødvendig dekning, lokale begrensninger, optimaliseringsfaktorer og historiske data. Undersøkelses-designdataene innbefatter videre oppførselsspesifikasjon for spredningsstyreelementene, så som motstand- og manøvreringskarakteristikker for fartøyet, styrbare kabelinnretninger, styrbare kildeinnretninger og deflektorer, motstandskarakteristikker for de slepte kabler, kilder og flyteinnretninger, og karakteristiske data for vinsjene. Undersøkelses-designdataene kan også inneholde sprednings-slepekurs, oppførselsspesifikasjoner og undersøkelseshensikter.

Settet av innsamlede inngangsdata kan også være kjennetegnet ved at det innbefatter én eller flere datatyper vedrørende tidligere undersøkelser, operatør-input, foreliggende undersøkelse, nær-sanntid- eller sanntid-undersøkelse, og simulert undersøkelse.

Data vedrørende tidligere undersøkelser kan innbefatte omgivelsessensordata og historiske undersøkelsesdata.

Operatør-inputdata kan innbefatte spredningsparameterinnstillinger og omgivelsesdata.

Sanntid-undersøkelsesdata kan innbefatte én eller flere datatyper vedrørende kabelspenning, vannstrømningshastighet, inklinasjon, orientering, akselerasjon, hastighet, posisjonering, spredningsstyringselementinnstillinger, omgivelsesdata, seismikksignal- og støy data og operatør-input. De innsamlede posisjonsdata kan innbefatte data fra én eller flere sensorer av gruppen som innbefatter GPS-mottakere, ekkolodd, dybdesensorer, akustiske avstandsbestemmelsessystemer, magnetiske kompass, gyrokompass, radiolokaliseringssystemer, akselerometere og treghetssystemer. Spredningsstyreelement-innstillingsdataene kan innbefatte én eller flere innganger fra gruppen som innbefatter thrusterinnstilling, propellstigning, propellrotasjonshastighet, rorvinkel, slepekabelspenning, vinsjposisjon, deflektororientering, deflektor-innfallsvinkel, deflektor-vannhastighet, seismikkabel-styreinnretningsorientering og innfallsvinkelen til seismikkabel-styreinnretningsvinger.

De simulerte undersøkelsesdata kan innbefatte én eller flere datatyper vedrørende simulert tidligere undersøkelse, simulert operatør-input, simulert foreliggende undersøkelse, simulert nær-sanntid, simulert sanntid-undersøkelse, og simulerte omgivelsesdata.

Seismikksensor-rådata som innsamles under den seismiske undersøkelsen, kan også betegnes som inngangsdata. Ifølge en utførelse kan fremgangsmåten således videre innbefatte bruk av seismikksensor-rådata for tilveiebringelse av kvalitetsindikatorer for de estimerte posisjoner. Kvalitetsindikatorene kan innbefatte binning-datasett, absolutte støydata, signal-støy-forhold, og seismikksignal-frekvensholding. Kvalitetsindikatorene kan benyttes for validering av sanntid-undersøkelsesdata, spredningsstyre-driftstilstander og drivkommandoer.

Ifølge et annet inventivt aspekt foreslås det et system for styring av en seismikkundersøkelse-spredning ved gjennomføringen av en seismisk undersøkelse, hvilken spredning har et fartøy, et antall spredningsstyreelementer, et antall navigasjonsnoder og et antall kilder og mottakere. Systemet innbefatter en database for mottak av inngangsdata som innbefatter navigasjonsdata for navigasjonsnodene, driftstilstander fra sensorer tilknyttet spredningsstyreelementene, omgivelsesdata for undersøkelsen og undersøkelses-designdata. Systemet innbefatter videre: et datamaskinlesbart medium med datamaskineksekverbare instruksjoner for estimering av posisjonene til kildene og mottakerne ved hjelp av navigasjonsdataene, driftstilstandene og omgivelsesdataene; et datamaskinlesbart medium med datamaskineksekverbare instruksjoner for bestemmelse av optimale slepekurser for kildene og mottakerne ved hjelp av de estimerte posisjoner og en del av inngangsdataene som innbefatter i det minste undersøkelses-designdataene; og et datamaskinlesbart medium med datamaskineksekuterbare instruksjoner for beregning av drivkommandoer for i det minste to av spredningsstyreelementene ved hjelp av i det minste de bestemte optimale slepekurser.

I én utførelsesform av det inventive system er instruksjonene for posisjonsestimering, instruksjonene for bestemmelse av optimal slepekurs, og instruksjonene for beregning av drivkommandoene alle inneholdt i et felles datamaskinlesbart medium.

I en særlig utførelsesform innbefatter systemet videre et datamaskinlesbart system med datamaskineksekverbare instruksjoner for validering av de beregnede drivkommandoer, og et nettverk for levering av de validerte drivkommandoer til spredningskontrollelementene, slik at en ønsket undersøkelseshensikt kan oppnås.

Systemet kan for øvrig benytte og innbefatte trekk ifølge den foran i kortform beskrevne nye fremgangsmåte.

For at de foran nevnte trekk og fordeler med foreliggende oppfinnelse skal kunne forstås mer detaljert, skal det nå gis en mer utfyllende beskrivelse av oppfinnelsen, under henvisning til tegningen som viser utførelseseksempler. Det skal nevnes at tegningen bare viser typiske utførelseseksempler av oppfinnelsen og at de derfor ikke er ment å være begrensende, idet oppfinnelsen også er ment å innbefatte andre og like virkningsfulle utførelser.

På tegningen viser:

Fig. IA et grunnriss av en spredning for en seismisk undersøkelse, for gjennomføring av en marinseismisk undersøkelse.

Fig. IB er et oppriss av den i fig. IA viste spredning.

Fig. 2 er et flytskjema for en fremgangsmåte for styring av spredningen i samsvar med et aspekt. Fig. 3 viser rent skjematisk en slepet seismikkabel med konstant avvik eller skj ening.

Fig. 4 viser skjematisk et antall seismikkabler med konstant avstand.

Fig. 5 viser rent skjematisk en optimal seismikkabelformmodell med lokale avviksvinkler som definert av seksjoner langs seismikkabelen, for oppnåelse av en best tilpasning til en tidligere seismikkabelundersøkelsesform. Fig. 6 viser rent skjematisk en best tilpasset rett linje i samsvar med en fremrettet projisering av fire skuddsteder, hvor restprojeksjonene beregnes på nytt basert på lokaliseringen etter hvert skuddsted. Fig. 7 viser rent skjematisk en kombinasjon av suksessive fremrettede best tilpassede rette linjer som i fig. 6. Fig. 8A-8B viser rent skjematisk hvordan en strømindusert kilde-tverrforskyvning kan uttrykkes i form av kilde-avviksvinkelen og strøm- og

fartøyshastighetvektoroppløsninger.

Fig. 9 viser rent skjematisk en korreksjon eller endring av seismikkabelens frontende som følge av at seismikkabelens frontende er forskjøvet med en vinkel i forhold til kursen, for derved å overvinne en strømindusert sidevinkel 0. Fig. 10 viser skjematisk hvordan seismikkabelens frontendesenter tilpasses en ønsket slepekurs. Fig. 11 og 12 viser skjematisk hvordan de best tilpassede linjer for basisundersøkelsesseismikkabler med felles vinkler kan estimeres og omdannes til en felles avviksvinkel for samtlige seismikkabler for hvert skudd. Fig. 13 viser skjematisk hvordan prinsippene i fig. 11 og 12 kan benyttes for estimering av en optimal vinkel for de individuelle seismikkabler. Fig. IA-IB viser en typisk marinseismisk undersøkelsesspredning (også betegnet helt enkelt som "spredning") 10 for gjennomføring av 3-D-undersøkelser. Spredningen 10 er kjennetegnet ved flere komponenter, av hvilke noen er styrbare og betegnes som spredningsstyrekomponenter. Spredningskomponentene innbefatter typisk ett eller flere marine fartøy 11, så som de fartøy som beskrives i US patent 6 216 627, og et antall komponenter som slepes av minst ett av fartøyene. De slepede komponenter innbefatter kabler så som slepekablene 20, sprederliner 26, seismikkabler 18 og kilde-slepekabler og trykkledninger (begge vist som 15), så vel som kilder 16, hydrofon-sensorer 21 i seismikkablene, og styreinnretninger så som deflektorer 22, seismikkabel-styrevinger 38 og kilde-styreinnretninger 17.

Spredningskomponentene kan videre innbefatte én eller flere farkoster (ikke vist) som ikke er forbundet med fartøyene, så som den ubemannede farkost som er beskrevet i US patent 6 028 817, den autonome undervannsfarkost som er beskrevet i US patent 6 474 254 eller den sjøbunntraktor som beskrives i den internasjonale patentsøknad PCT/GB01/01930 (WO 01/84184).

Spredningsstyreelementene innbefatter typisk minst to av komponentene et ror R, en propell P, en thruster (ikke vist), én eller flere innretninger 17, 22, 38 for styring av de slepte kabler og instrumenter, og én eller flere styrbare flyteinnretninger 46, 52.

Mer særskilt, når det dreier seg om et Q™-fartøy som eies og opereres av søkeren, er fartøyet 11 forsynt med en GPS-mottaker 12 som er koblet til et integrert datamaskinbasert seismisk navigasjon (TRINAV™), kildekontroller (TRISOR™), og registrerings-(TRIACQ™)-system 14 (kollektivt TRILOGY™), og fartøyet sleper et antall seismikkilder 16, typisk en TRISOR™-styrt multippel luftkanonkilde av den type som er beskrevet i US patent 4 757 482, og et sett 19 bestående av fire i hovedsaken identiske seismikkabler 18. Man vil imidlertid forstå at i praksis kan så mange som 20 seismikkabler slepes, eksempelvis under utnyttelse av den teknikk som beskrives i den internasjonale patentsøknad PCT/IB98/01435 (WO 99/15913) tilhørende foreliggende søker. Seismikkablene 18 slepes ved hjelp av respektive slepeliner 20 (dvs. stål- eller fiberarmerte høystyrkekabler som kan overføre elektrisk kraft, styring- og datasignaler mellom fartøyet 11 og seismikkablene 18). Utspredningen av de ytterste seismikkablene 18 styres ved hjelp av to styrbare frontendedeflektorer (SFED), såkalte MONOWING™-deflektorer 22. Disse deflektorene er forbundet med de respektive fremre endene 24 til de to eller flere ytterste seismikkablene. SFED'ene 22, som er beskrevet detaljert i US patent 5 357 892 tilhørende søkeren, samvirker med respektive seismikkabelliner 26 som går mellom de fremre endene 24 til hver av de ytterste seismikkablene 18 og den fremre enden 24 til den hosliggende seismikkabel, for derved å bidra til opprettholdelse av en i hovedsaken jevn avstand mellom seismikkablene 18.

Hver seismikkabel 18 innbefatter et antall (opptil 4000) hydrofonsensorer 21 som er fordelt med innbyrdes avstander over seismikkabelens lengde. Hver hydrofon 21 er separat tilkoblet slik at dens utgangssignal kan digitaliseres og filtreres separat, hvorved det muliggjøres en sofistikert behandling kjent som digital-gruppedannelse, som beskrevet i den internasjonale patentsøknad PCT/GB99/01544 (WO 99/60421) tilhørende søkeren.

Hver seismikkabel 18 består av et stort antall i hovedsaken identiske seismikkabelseksjoner som er forbundet ende mot ende med hverandre. Hver seismikkabelseksjon har en ytre plasthud som inneholder flere langstrakte spenningsopptagende elementer, eksempelvis av Kevlar, og hydrofonene 21, hvilke hydrofoner er atskilt med kerosenmettet plastskum-avstandsmateriale, som beskrevet i US patent 6 477 111 tilhørende søkeren. Alternativt kan den enkelte seismikkabelseksjon ha en "massiv" utførelse, eksempelvis som markedsført av Sercel and Thales Underwater Systems.

Hver seismikkabel 18 innbefatter videre et antall innrettede-seismikkabel-styreinnretninger (SSD) 38, også omtalt som "vinger", fortrinnsvis Q-FIN™-vinger av den type som er beskrevet i US patentsøknad US 20020126575. Slike vinger er fordelt med avstander på rundt 200 meter langs seismikkabelen for styring av seismikkabelens dybde og for styring av seismikkabelen sideveis. I tillegg har den enkelte seismikkabel 18 jevnt fordelte sendere eller "pingers" 40. Disse senderne er anordnet mellom vingene 38. Senderne 40 utgjør en del av et posisjonerings- og navigeringssystem som beskrives nærmere nedenfor.

Seismikkablenes 28 bakre ender 42, dvs. de endene som befinner seg lengst borte fra fartøyet 11, er ved hjelp av respektive strekkavsnitt 44, tilsvarende strekkavsnittene 36, forbundet med respektive halebøyer 46. Halebøyene er forsynt med respektive sendere 48, tilsvarende senderne 40, og er også forsynt med respektive GBS-mottakere 50.

Seismikkabelsettet 19 har videre bøyer eller flottører 52 i området ved de fremre ender 24. Disse flottørene 52 er forbundet med de respektive seismikkabler, ofte de fire ytterste seismikkabler 18, ved hjelp av respektive vanntette elektro-optiske "T"-koblinger 54 anordnet mellom de to strekkavsnittene 36 ved de ytterste seismikkablers fremre ender 24, for sleping med seismikkablene. Bøyene 52, som kan være i hovedsaken identiske med halebøyene 46, er forsynt med respektive sendere 56 og GPS-mottakere 58, og de er forbundet med sine respektive koblinger 54 ved hjelp av respektive strekkavsnitt 60. Selv om bøyene 53 i fig. IA er vist forskjøvet i forhold til seismikkablene, for å lette oversikten vil de i praksis befinne seg i hovedsaken i linje med seismikkablene 18.

Seismikkildene 16 er også forsynt med en GPS-mottaker 62 og med en akustisk mottaker, så som en hydrofon 21. Kildene 16 er styrbare ved hjelp av styreinnretninger 17, eksempelvis innretninger av den type som er beskrevet i den britiske patentsøknad GB 0307018.2 som tilhører søkeren.

Ved bruk settes seismikkildene 16 og seismikkabelsettet 19 ut fra fartøyet 11 og slepes med en hastighet på ca. 5 knop, omtrent i den form som er vist i fig. IA og IB. Seismikkildene 16 avfyres periodisk, eksempelvis hvert tiende sekund eller lignende, og de resulterende, reflekterte seismikkdatasignaler detekteres i hydrofonene 21 i seismikkablene 18. Signalene digitaliseres og sendes til systemet 14 om bord på fartøyet 11 via slepekablene 20.

Selv om kildene 16 og seismikkablene 18 i fig. IA er vist som rette linjer bak fartøyet 11, vil de i praksis ofte være utsatt for sideforskyvninger, eksempelvis som følge av påvirkning fra vind og bølger og strømmer (nærmere om dette nedenfor). For å kunne bygge opp en nøyaktig posisjonsrepresentasjon for hvert lag i undergrunnen i det undersøkte underjordiske området, er det derfor viktig på en nøyaktig måte å kunne bestemme de respektive absolutte posisjoner (dvs. bredde og lengde) for kildene 16 og hydrofonene 21 for hvert skudd som leveres fra kildene. For kildene 16 skjer dette typisk ved at man benytter GPS-mottakeren 62. De respektive posisjonene til hydrofonene 21 bestemmes ved triangulering av én eller flere GPS-mottakere 50, 58 og 62, idet det benyttes et akustisk avstandsbedømmelses- og posisjoneringssystem som baserer seg på sendere 40, 48 og 56 som virker sammen med utvalgte hydrofoner 21, slik det er beskrevet i US patentene 4 992 990 og 5 668 775, som begge tilhører søkeren. En ferdig seismisk undersøkelse gir således ikke bare en stor mengde seismikkdata, men også en stor mengde posisjonsdata for de respektive posisjonene til kildene 16 og hydrofonene 21 for hvert skudd som leveres fra kildene. Ut fra disse posisjonsdata (navigasjonsdata) kan formen til den bane eller den slepekurs den enkelte seismikkabel 18 følger under undersøkelsen, bestemmes.

Foreliggende nye fremgangsmåte innbefatter (ref. fig. 2) et trinn 110 for innsamling av inngangsdata, herunder navigasjonsdata 112 for navigasjonsnoder, driftstilstander 116 fra sensorer tilknyttet spredningsstyreelementene, omgivelsesdata 118 for undersøkelsen, og undersøkeleses-designdata 120. Settet bestående av de innsamlede inngangsdata kan oppnås med informasjon fra tidligere undersøkelse, operatør-input, data fra foreliggende undersøkelse (nær sanntid eller sanntid) og fra informasjon vedrørende simulert undersøkelse.

Navigasjonsdata

Navigasjonsdata 112 kan som beskrevet foran utledes ved en bestemmelse av de tre vektorene posisjon, hastighet og akselerasjon for et antall punkter (navigasjonsnoder). Undersett av seismiske hydrofoner langs seismikkabelen betegnes som akustiske posisjoneringsmottakere. Disse mottar et unikt akustisk signal fra inline-transmittere som typisk er anordnet for hver 400 meter langs seismikkabelen. Kombinert vil transmitterne og mottakerne gi akustiske referansesteder som typisk har en innbyrdes avstand på mindre enn 100 meter langs seismikkabelen, slik det er beskrevet i US patent 5 668 775. Endepunktene til seismikkablene styres ved hjelp av GPS-referansepunkter som binder de akustiske navigasjonsnoder til det jordsentrerte-jordfikserte koordinatsystem. Forbindelsen mellom GPS-referansene og de akustiske noder skjer ved hjelp av en kombinasjon av kjente avstander, akustisk målte avstander, og retninger som målt med kompass. Disse målingene benyttes for tilveiebringelse av koordinatestimater for den enkelte navigasjonsnode i en siste potensjustering beregnet om bord på fartøyet for hvert skuddsted.

Tettheten til disse navigasjonsnoder og nøyaktigheten til posisjonsestimatene er tilstrekkelig til å gi et adekvat bilde av spredningskomponentene, både totalt sett og lokalt sett. Disse navigasjonsdataene er mål for spredningens posisjonsresponser. De tre navigasjonsbaserte vektorer kan også benyttes for kalibrering av lokale treghetsnavigasjonsinnretninger. Disse lokale innretninger kan gi nøyaktige estimater for posisjon, hastighet og akselerasjon i spredningsstyresystemet, og muliggjør at systemet kan kalibrere seg selv med en høyere frekvens enn de tilgjengelige akustiske nettverkposisjonsoppdateringer. Navigasjonsoppdateringene kan også benyttes for kalibrering av treghetsinnretningene, som typisk lider under akkumulerte feil, såkalt drift. Kalibrering blir nærmere omtalt nedenfor.

Driftstilstander

Sensorene tilknyttet spredningsstyreelementene for tilveiebringelse av driftstilstandene 116 innsamlet blant inngangsdataene, innbefatter én eller flere sensortyper for spenning, vannstrømningshastighet, vertikal inklinasjon, legemeorientering, akselerasjon, hastighet og posisjon. Disse sensorer eller måleinnretninger vil, i én utførelsesform (beskrevet nedenfor) gi inngangssignaler til en hydrodynamisk spredningsmodell som benyttes for å beskrive spredningens 10 dynamikk.

Ett sett av driftstilstander vedrører fartøyet 11. Slike driftstilstander innbefatter fartøyets kurs, hastighet, rorvinkel, propellstigning og fartøyets bevegelser (dvs. hiv, stamping og rulling). Endringer i disse driftstilstandene vil medføre tverrettede og innrettede koordinatendringer for slepepunktene bak fartøyet 11.

Et annet sett av driftstilstander relaterer seg til styreinnretningene 17, 22 og 38, og beskriver vannhastigheten over et løftelegeme så som en deflektorvinge. Sensorene gir innretningens 22 orientering, eksempelvis relativt en virkelig kurs og vannhastighet forbi løftelegemene. Sensorene indikerer videre vingevinkler og endringer av disse i forhold til vannstrømmen.

Disse driftstilstander kan transplanteres til krefter som virker på styreinnretningene. Summen av disse kreftene, fordelt over lengden til en seismikkabel 18 eller forbundet med stedene i kildesettet, og i opposisjon til de vanninduserte krefter på det slepte legemeoverflateareal (kanonsettflottører som eksempelvis også kalles pølser), gir:

1. seismikkabelform med start ut fra slepepunktet (begynnelsen),

2. kildesenter, og

3. individuelle kildesettposisjoner relativt deres fartøy-slepepunkter.

Spenninger i slepekablene er en annen vesentlig driftstilstand som, i én utførelse, legges inn i en hydrodynamisk modell. De vil i overveiende grad være en funksjon av vannhastigheten relativt de legemer som er tilknyttet strekkmålerne, og av motstanden. I tillegg benyttes spenningene for å bestemme hvorvidt slepelinene nærmer seg sine begrensninger, og for begrensning av den styrekraft som utøves av styreinnretningene.

Vinsjtellere leverer opplysning vedrørende den benyttede slepekabellengde, og slike opplysninger vil kombinert med SFED-kreftene bestemme orienteringen av spredningens frontende.

Disse og andre driftstilstander kan kombineres i kraftmodellen for tilveiebringelse av de kreftevektorer som bestemmer formen til spredningskomponentene under slep. Dette beskrives nærmere nedenfor i forbindelse med spredningsmodeller så som kraftmodellen.

Omgivelsesdata

Omgivelsesdata 118 som innsamles med inngangsdataene, innbefatter én eller flere datatyper vedrørende strøm, saltinnhold, temperatur, trykk, lydhastighet, bølgehøyde, bølgefrekvens, vindhastighet og vindretning. De innsamlede data innbefatter data vedrørende tidligere og foreliggende undersøkelse.

Tidevannsstrømmer i området kan anslås ved hjelp av tidevannsstrømtabeller som publiseres av ulike myndigheter. Slike myndigheter innbefatter det britiske admiralitet, National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA), Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM). For områder hvor det antas å forefinnes kraftige tidevannsstrømmer, kan undersøkelseslinjene tilpasses slik at de stemmer overens med perioder med lave strømmer. Perioder med høye strømmer vil, i den grad det er mulig, bli benyttet for andre undersøkelsesmanøvre så som dreininger og innkjøringer.

Videre kan en undersøkelseshistorikk for området ses på nytt for derved å identifisere den historiske avviksgrad som man kan forvente i undersøkelsesområdet. Avviksstatistikk kan arkiveres i en database for senere bruk. Avvik er et indirekte mål for strømmene i et undersøkelsesområde. Målingen kan benyttes for å indikere størrelsen, retningen og temporære og romlige endringer i området. Romlig frekvens relaterer seg til seismikkabellengden. Avvik kan gi en indikasjon på den romlige frekvens ved å relatere seismikkabelens hastighet til avviksendringen. Avviksendringer vil gi undersøkelsesplanleggerne en oppfatning av den responstid som kreves for det spredningsstyresystem som spesifiseres.

Tidsenheter i forbindelse med innhentingen av seismikkdata, er typiske skuddverdier. En lang periode kan da defineres som et antall skuddverdier inn i fremtiden, i samsvar med den tidslengde hvor de foreliggende omgivelsestilstander vil foreligge.

Som et eksempel skal nevnes at ved tidevannsskyting vil syklustidene for tidevannsstrømmene være kjent. Seismikklinjer har i de siste femten år vært planlagt for å gi den samme strøm- eller temporære strømgradient langs hosliggende linjer, for derved å kunne redusere infiltrering. Flere programvarer for seismikkundersøkelser innbefatter planlegging av undersøkelseslinjer for derved å kunne forutsi tids- og rom- strømendringer under innhentingen av seismikkdataene.

I tillegg kan alle tilgjengelige historiske strømdata studeres for å identifisere retningen til de sterkeste strømmene. Dersom de geofysiske forhold tillater det kan linjeretningene fortrinnsvis planlegges slik at de er parallelle med den fremherskende strømretning. Dette vil gi de minste avvik og de retteste seismikkabler. Slike data er tilgjengelige i utviklede oljeproduserende områder, fordi man der har hatt et behov for kjennskap til strømmen i forbindelse med rigger og lasting på feltet (FPSO - floating production storage offloading).

For målinger i løpet av en undersøkelse finnes det flere tilgjengelige målekilder for strømdata. Fartøyskrog-monterte akustiske Doppler-strømprofiltagere (ADCP - Acoustic Doppler Current Profilers) måler strømmer noen hundre meter før kildesettet og spredningens frontende. Strømmålere som er montert på halvpermanente eller faste strukturer i undersøkelsesområdet (eksempelvis bunnmonterte rigger og FPSO) kan rapportere lokale strømmer via en telemetrilink til fartøyet 11 i sanntid. Arbeids- eller forfølgelsesbåter, eller enhver annen mobil plattform som innbefatter fjernstyrte fartøyer (ROV), med strømmåleinnretninger om bord, kan gå foran spredningen 10 langs slepekursen og måle det strømregimet som spredningen vil møte. Satellittbilder vil gi kunnskap til makroskala-strømmer og varmtvann-massevirvler.

Samtlige strømkilder lagres i en GIS-database (Geographic Information System) med en tidsangivelse. Denne systemtypen benyttes vanligvis for å behandle romlig fordelte data. Et eksempel på denne type databehandlingssystem er det som benyttes av Horizon Marine. For kortere perioder kan dataene anses å være gyldige (eksempelvis 1 time eller mindre). Lengre periodetrender kan utledes basert på de historiske endringer som observeres under datainnhentingen og kan benyttes for å forutsi tilstander i hosliggende linjer. Videre kan den tidevannsdrevne komponenten til strømmen som ble prediktert som beskrevet ovenfor, kalibreres basert på in situ målinger. Når frekvensinnholdet til tidevannssignalet er kjent, kan amplituden og faseforskyvningene som er prediktert på basis av tabeller, justeres for tilpasning til det nøyaktige undersøkelsessted.

In situ vindmåledata, oppnådd fra målere eller sensorer plassert på de samme plattformer som nevnt ovenfor for strømninger, kan behandles på nøyaktig samme måte som strømmålingsdata. Hensikten med disse data er selvfølgelig å kunne modellere krefter som forventes å virke på gjenstander på havoverflaten. I tillegg kan overflatevannlag beveges som følge av luftfriksjon og bevirke vinddrevne overflatestrømmer. Virkningen til vinddrevne overflatestrømmer kan gå ned til flere meter, hvilket for tiden er en sone hvor seismikkabler slepes.

Dynamiske oceanografiske modeller av oceankuber, eksempelvis slike som tilbys av Horizon Marine, kan benyttes for prediktering av ulike oceanfenomen. Disse modeller er grovt sett ekvivalente med værprediksjonsmodeller og er analoge med hensyn til deres prediksjonsnøyaktighet som en funksjon av tiden. Disse modeller krever inngangsverdier så som strømmålinger, og vind, for kalibrering og fastlegging av grensebetingelser. To av hovedverdiene i slike modeller er vanntetthetsforskjeller og jordbevegelse (dvs. korioliskrefter). Tetthetsforskjeller utledes fra temperatur-, trykk (dybde)- og saltinnhold-data som samles inn horisontalt over undersøkelsesområdet og vertikalt i vannkolonnen ved hjelp av sonder som kan være av engangstypen eller som kan anvendes om igjen. Disse data kartlegger tetthetsgr ens esj iktene, som sammen med jordrotasj onen, vind- og andre krefter vil bevirke at vannlegemer med ulike tettheter beveger seg i forhold til hverandre. Den vertikale tetthetsgradient er størst i de øvre lag på grunn av soloppvarmingen og nær land hvor vann fra land går ut i sjøen og hvor vertikale landmasser vil gi endringer av dybden som følge av ulike tettheter (eksempelvis kystbølgeslag).

Dynamiske oceanografiske modeller er velkjente, men foreligger ofte i makroskala (dvs. områder som er flere ganger større enn et undersøkelsesområde). Senere tids utvikling av regnemaskinkraft har ført til en utvikling av modeller som egner seg for en meningsfylt prediktering av vannlegemebevegelser i områder i samme skala som et undersøkelsesområde. Typiske nummeriske modeller beskrives i Introductory Dynamical Ocenaography av Pickard og Pond. Bruken av modeller for prediktering av strømmer som en spredning vil møte i forbindelse med en seismisk undersøkelse, kan anvendes in situ for antisipering av strømninger. In situ strøm- og vindmålinger blir også benyttet for kalibrering av oceanografimodellprediksj onene. Større frekens- og horisontal utvidelse av tetthetsmålingene vil gi bedre oppløsning for vannmassegrensene og bedre modellering og kalibrering.

Ethvert subsett av de ovenfor beskrevne strømbestemmelsesmetoder, med enhver grad av kalibrert modellering, eller en ikke-kalibrert modellering, så vel som direkte målinger, er verdifulle i forbindelse med datainnhentingen fordi slike subsett kan redusere innhentingstiden ved å øke produksjonstiden. Jo eldre dataene er, desto mindre verdifulle er de. Nettopp innhentet informasjon (nær sanntid og/eller sanntid) vil bli benyttet for estimering av krefter som man forventer å møte i innhentingslinjen.

Den foran beskrevne innsamling av vanntetthetsdata blir i dag og vil fortsatt bli benyttet for estimering av akustiske bølgefrontforplantninger mellom kilde- og mottakersteder definert som navigasjonsnoder i spredningen.

Bølgehøydemålinger kan skje ved hjelp av satellittbilder så vel som in situ ved hjelp av høydemålere og høyfrekvent GPS-vertikalhastighetestimering. Endringer i vannsøyleposisjonen vil ha en innvirkning på de seismiske registreringer og dette faktum er grunnen til dybdeholdekravet som ligger på SSD'ene. Vingevinkelendringer i den hensikt å kunne styre dybden, vil påvirke en styreinnretnings evne til sideveis styring. For tiden kombinerer en Q-FIN™ SSD-kontroller horisontale og vertikale posisjoneringer. Kjennskap til bølgehøyden bidrar til å kunne bestemme den tilgjengelige siderettede styring under manøvreringen av seismikkabelen. Bølgehøyden vil være et mål på vannpartikkelbevegelsen i tre dimensjoner i vannsøylen. Dette er i virkeligheten en strømning i en liten skala. Bølgehøydeamplituden vil bestemme hvorvidt strømmen er en signifikant kraft på det dyp hvor seismikkabelen befinner seg.

Inngangsdatainnsamling

Data vedrørende en tidligere undersøkelse, innsamlet blant inngangsdataene, innbefatter fortrinnsvis omgivelsessensordata. Den delen av inngangsdataene 110 som innhentes som sanntid-undersøkelsesdata, kan innbefatte én eller flere datatyper vedrørende kabelspenning, vannstrømningshastighet, inklinasjon, orientering, akselerasjon, hastighet, posisjonering, spredningsstyreelement-innstillinger, omgivelsesdata, seismikksignal- og støydata og operatør-input. De innsamlede posisjoneringsdata kan innbefatte data fra én eller flere sensorer fra gruppen som innbefatter GPS-mottakere, ekkolodd, dybdesensorer, akustiske avstandsmålesystemer, magnetkompass, gyrokompass, radiolokaliseringssystemer, akselerometere og treghetssystemer. Spredningsstyreelement-innstillingsdata kan innbefatte én eller flere inngangsverdier fra gruppen som innbefatter thrusterinnstilling, propellstigning, propellrotasjonshastighet, rorvinkel, slepekabelstrekkspenning, vinsj stilling, deflektororientering, deflektorvinkel, deflektorvannhastighet, seismikkabelstyreinnretningsorientering og seismikkabelstyreinnretningsvingevinkel. Operatør-input-data kan innbefatte spredningsparameterinnstillinger og omgivelsesdata.

De simulerte undersøkelsesdata kan innbefatte én eller flere datatyper vedrørende simulert tidligere undersøkelse, simulert operatør-input, simulert nåværende undersøkelse, simulert nær-sanntid-, simulert sanntid-undersøkelse og simulerte omgivelsesdata.

Seismikksensor-rådata som innhentes under den seismiske undersøkelsen, kan også betegnes som inngangsdata. I samsvar med et utførelseseksempel innbefatter fremgangsmåten således bruk av seismikksensor-rådata for tilveiebringelse av kvalitetsindikatorer for den estimerte lokale vannstrøm ved seismikkabeloverflaten. Slike rådata er nyttige for verifisering av kraftmodell- og strømforventninger. Målt omgivelsesstøy sammenlignes med prediktert eller forventet omgivelsesstøy, gitt den forventede vannstrøm langs seismikkabelens overflate. Større forskjeller mellom forventet og registrert støy indikerer enten at registreringssystemet er beheftet med feil eller at strømmen er annerledes enn forutsett. Endringer i omgivelsesstøyen langs seismikkabelen vil gi den romlige strømgradient. Kvalitetsindikatorene kan innbefatte binning-datasett, absolutte støydata, signal-støy-forhold og seismikksignalfrekvens. Kvalitetsindikatorene kan benyttes for validering av sanntid-undersøkelsesdataene.

Undersøkelses-design

Undersøkelses-designdata 120 som innsamles i inngangsdataene, innbefatter én eller flere datatyper vedrørende område, dybde, skuddorientering, linjekoordinater, kilde-og mottakerposisjoner, nødvendig dekning, begrensninger, optimaliseringsfaktorer og historiske data. En fagperson vil forstå at undersøkelses-designdataene videre innbefatter spredningsoppførselsspesifikasjoner 114, som beskrevet nedenfor. Undersøkelses-designdataene kan også være kjennetegnet ved undersøkelseshensikter og -begrensninger, og kan i hovedsaken defineres som informasjon vedrørende en tidligere undersøkelse.

Undersøkelses-design er relevant fordi geofysiske tilstander representerer begrensninger for alle seismikkundersøkelser. En generell undersøkelses-design og innbefatter alle aspekter vedrørende en undersøkelse. Visse av de geofysiske tilstander vil påvirke innhentingen av data. Slike tilstander innbefatter:

1. antall og lengden til seismikkablene,

2. avstanden mellom seismikkablene,

3. kildesettdimensjoner,

4. skuddpunktavstander, og

5. linjeretning.

Så snart den eller de geofysiske tilstander for undersøkelses-designen er bestemt, vil det være viktig å kunne identifisere de faktorer som vil kunne vanskeliggjøre seismikkdata-innhentingen, og å forsøke å redusere disse. Dersom eksempelvis en hensikt med undersøkelsen er tidsrom (4-D), så vil en faktor som gjør innhentingen vanskelig være en ikke-rett tidligere eller basis undersøkelsesbane. Kunnskap vedrørende banen oppnås ved utlesing av de "P190"-data som er oppnådd i den tidligere undersøkelse. Disse banene kan så sammenlignes med den bane som forventes under hensyn til den valgte innhentingsmaskinvare. Dersom imidlertid en prinsipal hensikt er konvensjonell dekning, vil preplottede linjer bestemme undersøkelseskursen. For alle geofysiske tilstander vil imidlertid lokale obstruksjoner og batimetri representere begrensninger med hensyn til de planlagte kurser.

Den foran omtalte bruk av undersøkelses-designdata,

spredningsstyreelementspesifikasjoner, omgivelsesdata og driftstilstander gjelder særlig (uten å være begrenset) målinger som tas under den foreliggende undersøkelse. Disse data representerer inngangsverdier for en generell transformeringsfunksjon 121 som gir et sett av ønskede utgangsverdier, slik det er vist i fig. 2 og slik det er beskrevet nærmere nedenfor.

De spredningsstyreelementer som velges for undersøkelses-designen, velges for å møte de forutsatte seismikkdata-innhentingskrav. I tillegg vil fartøykursen være begrenset av undersøkelseshensiktene. Obstruksjoner i undersøkelsesområdet, og batymetridata blir overvåket med hensyn til nærhet relativt spredningen under undersøkelsen.

Oppførselsspesifikasjoner

Oppførselsspesifikasjonene 114 som er innsamlet blant undersøkelses-designdataene 120, er typisk hydrodynamiske, og kan innbefatte fartøysprofil og

-karakteristika, fartøymanøvreringsbegrensninger, motstand i de slepte kabler og andre fysiske karakteristika, karakteristika for de styrbare kabelinnretninger, kilemotstand og andre fysiske karakteristika, karakteristika vedrørende styrbare kildeinnretninger og deflektorer, flottørinnretningsmotstand og andre fysiske karakteristika, og vinsjdriftkarakteristika. Slike spesifikasjonsdata for de enkelte innretninger er vanligvis tilgjengelig fra fremstilleren og/eller ut fra historiske data. Disse inngangsverdier kan, blant annet, kombineres med de geofysiske undersøkelsesbegrensninger for gjennomføring av en simulert undersøkelse som er nyttbar i forbindelse med undersøkelses-designen og som kan gi en midlertidig spesifikasjon vedrørende oppførselen til det kombinerte slepesystem. Således kan eksempelvis ulike spredningskrav og -spesifikasjoner fastlegges før undersøkelsen finner sted, så som spatialfrekvensen til seismikkabelstyreinnretningene langs

seismikkabelen, antall styrbare frontendedeflektorer som skal settes ut, antall kilde-styredeflektorer som skal settes ut og en beregning av den energi eller kraft som er nødvendig for de forventede syklustider (relatert til strømgradienten). Videre kan slike simuleringer benyttes for designing av spredningskomponenter for oppnåelse av bedre styring. Eksempler på parametere som kan varieres i simuleringer er kabeldiameteren, kabeltettheten, flere hydrodynamiske kabellegemeformer og styreinnretninger.

Posisj onsestimering

Etter innsamlingen av inngangsdataene blir posisjonene til kildene og mottakerne estimert ved hjelp av navigasjonsdataene 112, driftstilstandene 116 og omgivelsesdataene 118. Mer særskilt gjelder at posisjonene estimeres i samsvar med en spredningsmodell 123 i transformeringsfunksjonen 121. Spredningsmodellen beregner et første sett estimerte posisjoner ved hjelp av inngangsverdier som innbefatter i det minste driftstilstandene 116 og omgivelsesdataene 118. Omgivelsesdataene benyttes som vist i fig. 9 for å gi det naturlige avvik. Til det naturlige avvik legges en viss mengde styrt avvik, beordret fra SSD 38. Et eksempel på en driftstilstand som bidrar til en posisj onsestimering er en styring/korreksjon for oppnåelse av en ønsket avviksvinkel. Styrt avvik oppnås ved utøvelse av krefter på tvers ved hjelp av SSD'ene langs seismikkabelen 18. Den ligning som bestemmer den utøvede kraft, baserer seg på vingeløftformelen:

hvor:

Ci = løftkoeffisent,

A = vingeoverflateareal,

V = vannhastighet med hensyn til innfallsvinkelen for vingen, og

p - vanntettheten.

Innfallsvinkelen kan endres og representerer derfor en driftstilstand. Endringer i innfallsvinkelen medfører en akselerering eller endring av den kraft som utøves av de SSD'ene som er integrert eller koblet til seismikkablene.

De innsamlede navigasjonsdata 112 innbefatter et andre sett av estimerte posisjoner. Et subsett av de seismiske hydrofoner 21 langs seismikkabelen betegnes som akustiske posisjoneringsmottakere. Disse mottar et unikt akustisk signal fra innrettede sendere som typisk er anordnet for hver 400 meter langs seismikkabelen. Kombinert vil senderen og mottakerne gi akustiske referansepunkter (dvs. navigasjonsnoder), typisk fordelt for mindre enn hver 100 meter langs enhver seismikkabel, slik det er beskrevet i US patent 5 668 775. Endepunktene til seismikkablene styres av GPS-referansepunkter som knytter de akustiske navigasjonsnoder til ECEF-koordinatsystemet (Earth Centerede Earth Fixed). Forbindelsen mellom GPS-referansene og de akustiske noder skjer ved hjelp av en kombinasjon av kjente avstander, akustisk målte avstander og kompassmålte retninger. Samlet benyttes disse målinger for oppnåelse av koordinatestimater (det andre settet av posisjonsestimater) for hver navigasjonsnode i en sistepotens-justering som beregnes for hvert skuddsted om bord på fartøyet.

De første og andre sett av estimerte posisjoner kombineres (se node 122) i transformeringsfunksjonen for å tilveiebringe de (kombinerte) estimerte kilde- og mottakerposisjoner og de predikterte rester (se boks 122a). De predikterte rester representerer forskjellen mellom de første og andre sett av estimerte posisjoner, og benyttes for estimering av et sett av parametere som kjennetegner spredningsmodellen 123. Spredningsmodellparameterne benyttes for kalibrering av spredningsmodellen. De predikterte rester kan videre benyttes for estimering av feiltilstander i de sensorer som benyttes for innsamling av omgivelsesdataene.

Bestemmelse av optimal slepekurs

De optimale slepekurser bestemmes i 124 i samsvar med en vektingsfunksjon 125 i transformeringsfunksjonen 121. Vektingsfunksjonen mottar som inngangssignaler undersøkelses-designdataene 120 og de siste estimerte posisjoner for kildene og mottakerne (se boks 122a). Inngangen fra undersøkelses-designdataene kan innbefatte oppførselsspesifikasjoner for spredningsstyreelementene, så som styringsbegrensninger. Andre undersøkelses-designkriterier innbefatter geofysiske og driftsmessige krav. De geofysiske krav kan eksempelvis innbefatte en oppnåelse av ønsket dekning av et underjordisk område, eller en duplisering av de seismiske signalstrålebaner fra en tidligere undersøkelse, og en styring av seismikksensorstøyen. Driftsmessige krav kan eksempelvis innbefatte en definering av én eller flere sikre passasjer for spredningen gjennom farlige områder, bestemmelse av en optimal tid for gjennomføring av én eller flere undersøkelseslinjer, og en redusering av den ikke-produktive tid. Vektingsfunksjonen 125 benyttes for oppnåelse av relative vektingskoeffisienter for inngangsverdiene for beregning av optimale slepekurser for spredningen ved hjelp av transformeringsfunksjonen. "Optimal slepekurs"-bestemmelse innbefatter en bestemmelse av den optimale spredningslegemeform og den korresponderende formendring langs en slepekurs.

For å kunne oppnå hensiktene med en seismisk undersøkelse, må noen koordinatsett (dvs. en "slepekurs") inntas. Det første estimatet av en ønsket eller "optimal" undersøkelseskurs skjer i den ovenfor beskrevne undersøkelses-designfase. In situ blir denne slepekursen beregnet på nytt ved en eller annen frekvens, avhengig av de herskende krefter og av oppdateringsfrekvensen for navigeringen. Selv om en slik nyberegning av den optimale slepekurs skjer med en høy frekvens blir responstiden til systemet tatt hensyn til ved utstedelsen av drivkommandoer for optimal realisering av den optimale slepekurs. I området med små strømmer kan undersøkelses-designkursen eller pre-undersøkelseskursen oppnås med liten eller ingen anstrengelser hva angår spredningsstyresystemet. I andre områder kan det kreves en høyfrekvent re-beregning av den beste-kostnad slepekurs. Re-beregningen kan bare foretas dersom det forefinnes en navigasjonsoppdatering som viser en vellykket modelldrevet spredningsprediksjon. Re-beregningen er bare nødvendig dersom navigasjonsoppdateringen viser at den predikterte bane har avveket fra slepekursen utenfor de sannsynlige, innstilte feilgrenser (også betegnet som en fast korridor).

I praksis vil de naturlige fysiske begrensninger kombinert med styresystemets begrensninger sannsynligvis hindre at den beregnede pre-undersøkelseskurs følges i en viss utstrekning. Banebestemmelsen skjer under hensyntagen til målkoordinatene og under hensyntagen til evnen til oppnåelse av koordinatene, gitt et potensial for spredningsstyring.

I én utførelse av beregningen 124 for en optimal slepekurs, benyttes en beste-kostnad-kartleggingsmetode som er beskrevet i US patent 6 629 037 tilhørende søkeren. De suksessive kandidatceller (kursegmenter) vektes med en funksjon som innbefatter en kombinasjon av faktorer som generelt kan karakteriseres som styrebegrensninger. Disse faktorer innbefatter:

1. pre-undersøkelseskurs for samtlige spredningskomponenter,

2. en separasjon av betydning for spredningskomponenter, analogt med offsetvektingen i Nyland,

3. det tilgjengelige styrepotensial,

4. systemets responstid,

5. systemets stabilitet, og

6. systemets fysiske grenser.

Den optimale slepekurs undersøkes først med hensyn til kollisjonspotensialet, for både spredningselementer og eksterne obstruksjoner, før den legges inn i spredningsmodellen for transformering til de drivkommandoer som vil realisere den optimale slepekurs. Sikkerhetskriterier i forbindelse med slepekursoptimaliseringen innbefatter en verifisering (se boks 127) av at banen til spredningselementer ikke utgjør noen kollisjonsfare. Et "nei"- resultat vil gi tilbakemelding gjennom GUI til brukeren om at enten er styrebegrensningsparameterne ikke riktig innstilt eller at optimaliseringsalgoritmen inneholder feil. Brukeren har da en mulighet for å overta en manuell kontroll av styresystemet eller å modifisere styrebegrensningene. En styrebegrensningsmodifikasjon er eksempelvis, dersom seismikkabel-avstandsgrensene overskrides. Brukeren kan da velge å tillate at seismikkablene ligger nærmere hverandre. Dersom, som et annet eksempel, et spredningselement (eksempelvis en endebøye) vil passere for nært inntil en obstruksjon så som en FPSO (Floating Production Operation), kan brukeren velge å endre posisjonen til FPSO'en og legge den endrede posisjon inn i undersøkelses-designdatastrømmen slik at den optimale slepekurs kan realiseres på en sikker måte.

Et "ja"-resultat i sikkerhetssjekken vil føre til levering av de bestemte optimale slepekurser til spredningsmodellen 123, for bruk ved beregning av nye driftstilstander (dvs. drivkommandoer) for spredningsstyreelementene.

Beregningen av optimale drivkommandoer vil gi et sett av drivkommandoer - primære styrekommandoer - som vil medføre endringer i posisjonene til spredningskomponentene som del av transformeringsfunksjonen 121. Drivkommandooptimaliseringene begrenses av de anslåtte omkretsbetingelser og av de styreinnretninger som er tilgjengelige for styringen. Defineringen av optimaliseringen bestemmes av den optimale slepekurs.

Drivkommandoberegn inger

Drivkommandoer (her også betegnet som nye driftstilstander som følge av en optimal slepekursbestemmelse) beregnes i spredningsmodellen 123 for i det minste to av spredningsstyreelementene, idet man benytter de bestemte optimale slepekurser (fra boks 124) som er validert (i 127). Spredningsresponstidene estimeres i spredningsmodellen og tas hensyn til ved bergningen av drivkommandoene. Drivkommandoene blir også regulert for oppnåelse av stabilitet for spredningen, og de valideres (i 128) før de sendes til spredningsstyreelementene.

Hver av de drivkommandoer som beregnes med fremgangsmåten kan benyttes for styring av i det minste én av faktorene posisjon, hastighet og retning for én eller flere komponenter i spredningen. Typisk vil drivkommandoene innbefatte kommandoer for styring av i det minste én av faktorene fartøyspropell, fartøythruster, spredningskomponentstyreinnretninger og fartøykabelvinsjer. Særlig gjelder at fartøykabelvinsjene kan styres dynamisk.

Optimaliseringsberegningen vil gi et sett av drivkommandoer - primære styrekommandoer - som vil medføre endringer i posisjonene til spredningskomponentene som del av transformeringsfunksjonen 121. Drivkommandooptimaliseringene begrenses av de antatte omgivelsesbetingelser og av de styreinnretninger som er tilgjengelige for styring. Defineringen av optimaliseringen bestemmes av hensikten eller hensiktene med drivkommandoene.

Optimaliseringskriterier innbefatter verifisering (se boks 127) av at alle sett av mekanisk-induserte drivkommandoer eller krefteendringer som er nødvendig for oppnåelse av en bestemt optimal slepekurs, ligger innenfor undersøkelsens sikkerhetskrav. Typisk vil sikkerhetskravene innbefatte utstyrssikkerhetsbegrensninger og/eller menneskelige sikkerhetsbegrensninger. Et "ja"-resultat i sikkerhetssjekken vil medføre en sending av de bestemte optimale slepekurser til spredningsmodellen 123, for bruk der ved beregning av nye driftstilstander (dvs. drivkommandoer) for spredningsstyreelmentene. Således vil systemet eksempelvis etter en detektering at noen av spredningsstyreelementene har sviktet (så som fartøypropeller eller -ror, deflektorer, kilde- eller seismikkabelstyreinnretninger), gå til en "maksimal sikkerhef-modus som vil begrense drivkommandoene i den hensikt å beskytte utstyr og personell.

Potensialbestemmelse

Potensiale for spredningsstyringen måles med spredningsmodellen 123, som i en for tiden foretrukket utførelse er en hydrodynamisk kraftmodell som bestemmer mengden av de krefter som er tilgjengelige etter en fratrekking av den allerede konsumerte kraft i den foreliggende skuddsyklus fra den totale potensielle kraft. Styringspotensialet, utledet fra de tilgjengelige krefter, kan uttrykkes i enheter av avviksvinkelen (eksempelvis grader eller andre vinkelmål). Avhengig av undersøkelses-designen, herunder innhentingshensiktene, foretas det en analyse for å bestemme hvorvidt drivkommandoendringer er nødvendige og dersom så er tilfelle, hvilke endringer som egner seg. Kraft har pr. definisjon en akselerasjonskomponent. Systemets oppførselskapasitet, herunder det tilgjengelige styrepotensialet, bestemmes med den teoretiske kreftedrevne modell og de spredningsstyreelementdrivkommandoer som vil gi de nødvendige akselerasjoner.

Forsinkelse, systemrespons og posisjonshistorierelasjoner og feiltilstander Som nevnt blir posisjonshistoriene (første estimerte posisjonssett) som prediktert med spredningsmodellen 123, sammenlignet med posisjonshistorieestimater som stammer fra navigasjonsløsninger (andre estimerte posisj onssett), med tilveiebringelse av de predikterte rester. De predikterte rester blir så relatert til feiltilstander som definert i kraftmodellinngangen, kraftmodellparameterne, og spredningsstyreelement-oppførselsspesifikasjonene. I en feilfri modell vil de predikterte responser skje som fastlagt, eller med andre ord, systemforsinkelser blir tatt hensyn til i den predikterte respons. Før modellen lærer ut fra navigasjonsløsningen hva systemresponsene er, via kalibrering, vil modellanslag ha en viss feilgrad. Feilstørrelsen vil være avhengig av kvaliteten til modellen og inngangsverdiene.

Før en sammenligningshistorikk er tilgjengelig vil de navigasjonsløsningsbaserte historier (andre estimerte posisj onssett) bli uendelig høyere vektet sammenlignet med de kraftmodellbaserte posisjonshistorier. I praksis betyr dette at de kombinerte navigasjons- og predikterte modellposisjonsestimater er lik navigasjons estimatet, med så godt som alle de predikterte rester tildelt spredningsmodellen. Etter at modellen er kalibrert vil kraftmodellforventningen vedrørende posisjonshistorien i stor grad stemme overens med den navigasjonsbaserte målte historie, innenfor feilforventningen i de målte, eller navigasjonsløsning, posisjonsestimater.

Drivkommandoberegn inger

Drivkommandoer (her også betegnet som nye driftstilstander som stammer fra bestemmelsen av optimal slepekurs) beregnes i spredningsmodellen 123 for i det minste to av spredningsstyreelementene ved hjelp av de bestemte optimale slepekurser (fra boks 124) som er validert (i 127). Spredningsresponstidene estimeres med spredningsmodellen og tas hensyn til ved beregningen av drivkommandoene. Drivkommandoene blir også regulert for opprettholdelse av spredningsstabiliteten, og de valideres (i 128) før de gis til

spredningsstyreelementene.

Hver av drivkommandoene som beregnes med den beskrevne fremgangsmåten kan benyttes for styring av i det minste én av faktorene posisjon, hastighet og retning for én eller flere komponenter i spredningen. Typisk vil drivkommandoene innbefatte kommandoer for styring av i det minste én av faktorene fartøyspropell, fartøy-thruster, spredningskomponent-styringsinnretninger og fartøy-kabelvinsjer. Særlig gjelder at fartøy-kabelvinsjene kan styres dynamisk.

Drivkommandoene blir typisk bestemt i samsvar med geofysiske og driftsmessige krav. Geofysiske krav kan eksempelvis innbefatte en oppnåelse av en ønsket dekning av et undergrunnsområde, eller en duplisering av seismikksignal-strålebanene for en tidligere undersøkelse, og en styring av seismikksensorstøy. Driftsmessige krav kan eksempelvis innbefatte én eller flere faktorer blant sikker passasje for spredningen gjennom farlige områder, bestemmelse av en optimal tid for gjennomføring av én eller flere undersøkelseslinjer, og reduksjon av ikke-produktiv tid. Alternative drivkommandoer kan derfor beregnes for gjennomføring av en sikker passasje mellom to eller flere definerbare steder.

Anvendelse av den beskrevne løsningen på andre felt enn sanntidundersøkelse En ekstra hensikt med det som er beskrevet, er å gi operatøren "intelligent avslutning" eller scenario-planlegging. Operatøren uttrykker basisintensjoner i transformeringsfunksjonen 121 for en rute mellom to eller flere steder, og modulen evaluerer mulige sikre alternative passasjer for hele spredningen innenfor spredningens styremuligheter. Disse alternative passasjer forelegges operatøren slik at vedkommende kan ha et valg. Slike opplysninger kan benyttes når en ankomst på et bestemt sted til en bestemt tid kreves. En annen mulig bruk vil være når det av driftsmessige grunner kreves en sikker og lukket passasje med hensyn til en permanent eller halvpermanent struktur eller trekk i undersøkelsesområdet.

Intelligent avslutning benytter den samme ekstrapolering inn i fremtiden, men de benyttede grenser for løsningene atskiller seg fra de som benyttes i en undersøkelsesomgivelse. I et slikt tilfelle vektlegges sikkerhet og reisetid istedenfor sikring av at hvert enkelt element i spredningen følger en nøyaktig på forhånd definert bane. Forholdene kan være slik at ekskluderingssoner bestemmer områder som individuelle elementer ikke skal gå inn i. Ekstrapoleringstiden vil normalt være lengre og usikkerhet i systemet som kan aksepteres, vil være større. I et slikt tilfelle vil operatøren velge hvilket scenario vedkommende skal akseptere.

En annen anvendelsesmulighet for det som er beskrevet, gjelder utviklingssimulering. Aktuelle inngangsdata kjøres gjennom

transformeringsfunksjonen 121 med styringsinnretninger som er under utvikling.

Anslåtte bedringer i oppførselen benyttes for å bestemme utviklingsverdien av styreinnretning-forbedringene.

Basert på hensiktene med styresystemet, kan en fartøykurs, en seismikkabel-frontendekurs, en kildekurs og et seismikkabelavvik beregnes for derved å oppnå den beste posisjoneringen for spredningen, påvirket av spredningsstyreelementene. Dette vil bli beskrevet nærmere nedenfor ved hjelp av en kraftmodell som en eksemplarisk spredningsmodell 123.

Anvendelsesoversikt

Den nedenfor angitte tabell viser typiske eksempler på optimaliseringskriterier ifølge bredt definerte undersøkelsesperioder:

I samsvar med dette kan alternative drivkommandoer beregnes for gjennomføring av ulike spredningsbaner.

Transformeringsfunksjon

Som nevnt foran benyttes transformeringsfunksjonen 121 for posisj onsestimering, bestemmelse av optimal slepekurs og for gjennomføring av drivkommandoberegningstrinnene 122, 124, 126 ifølge den inventive fremgangsmåte. Spredningsmodellen 123, basert på tidligere nevnte inngangsverdier, genererer et første sett av predikterte posisjonsestimater og/eller spredningslegemeformer frem til neste navigasjonsoppdatering. Dette sett av predikteringer kombineres med navigasjonssystemposisjonsestimatene (et andre sett) for tilveiebringelse av det kombinerte kilde- og mottakerposisjon- og/eller formestimat. De predikterte rester (forskjellen mellom første og andre sett) benyttes for estimering av visse nøkkel-spredningsmodellparametere og feiltilstander som assosieres med omgivelsesmålinger, så som strøm eller vind. De kombinerte posisj onsestimater legges inn i algoritmen 124 for estimering av optimal slepekurs og i en vektingsfunksjon 125.

De resulterende spredningsmodellparametere sendes tilbake til spredningsmodellalgoritmen 123. Videre blir estimater av

omgivelsesmålingsfeiltilstandene ført tilbake som kalibreringsverdier til omgivelses-måleinnretningene (se boks 118).

Den optimale slepekurs blir fortrinnsvis bestemt i 124 i samsvar med en vektingsfunksjon 125 i transformeringsfunksjonen. I en særlig utførelsesform vil vektingsfunksjonen motta undersøkelses-designdata 120 (herunder oppførselsspesifikasjoner), så vel som de kombinerte posisjonsestimater. Vektingsfunksjonen legger relativ vekt på hvert av de kombinerte posisjonsestimater og på undersøkelses-designdataene 120 (herunder særlig styringsbegrensningene) for utledning av en optimal slepekurs eller form for spredningen.

"Optimal" betyr her at man så godt som mulig tilfredsstiller både styrebegrensninger og undersøkelseshensikter, gitt de foreliggende spredningsposisjonsestimater.

I tillegg til den foran nevnte kraftmodell kan spredningsmodellen drives med en ren stokastisk modell av spredningskomponentene, eksempelvis et lukket styresystem som beskrevet i den internasjonale patentsøknad WO 00/20895 (PID-kontroller basert på en kraftmodell), et nervenettverk, eller bruk av ett av L-normen tilpassede kriterier for estimering av spredningsoppførselen. I hovedsaken kan enhver estimeringsteorimetode som egner seg for optimalisert koordinering av flere spredningsstyreelementer benyttes for oppnåelse av en ønsket kurs for hele eller deler av spredningen. I tilfelle av et nervenettverk baserer spredningsmodellen seg på den lære som finnes i US patent 6 418 378 (treningsmodell hvor det brukes "snapshof-spredningskoordinater).

Dersom transformeringsfunksjonen bestemmer (boks 124) at det er ønskelig eller nødvendig med en i hovedsaken annen spredningsform eller -kurs, så sjekkes eller valideres denne spredningsendring ved hjelp av en intern sikkerhetssjekk (se boks 127).

Fastslår sikkerhetssjekken at den nye kursen eller formen er sikker ("ja"), så leveres det koordinatsett eller den formbeskrivelse for spredningsstyreelementene som innbefatter den nylig estimerte optimale kurs, til spredningsmodellen 123 for oppnåelse av de egnede drivkommandoendringer. Som et optimalisert neste trinn bør det skje en bestemmelse av hvilken eller hvilke styrbare innretninger som skal gis en kommando. Det foretas et initielt søk basert på prinsippet om at den innretning som gis en kommando, er den som befinner seg nederst i den kjede som kan påvirke samtlige tilstander som er uønsket eller ligger utenfor grensene. Dersom seismikkabelsettet 19 og kildesettet 16 befinner seg ute av posisjon i samme retning, så vil en endring av fartøyets 11 posisjon, dvs. en endring av "foreldre"-slepeinnretningen, være det som best mulig tilfredsstiller den optimale strategi. Befinner seismikkabelsettet 19 og kildesettet 16 seg ute av posisjon i motsatte retninger, så vil en endring av individuelle styringer i hvert subsystem kunne være det optimale. En optimal endring beregnes, med bruk av de tidligere etablerte forhold, slik at eksempelvis én grad rorendring vil kunne endre fartøyets sidebevegelse med gjennomsnittelig 0,1 meter i 5 sek.

For validering blir en slik endring ekstrapolert forover i tid for derved å kunne sjekke de virkninger som foreligger for hele spredningen over en tidsperiode som i det minste svarer til den neste oppdateringssyklus. Dersom virkningene er uønskede etableres en annen kombinasjon av styreendringer og ekstrapoleringen gjentas. Uavhengig av hvilke begrensninger som den for spredningen tilgjengelige styring er underkastet, vil det foreligge et definerbart og optimalt styrekommandosett. Forholdene kan være slik at det ikke er mulig med noen endringer som vil kunne gi en initiell definisjon av det optimale eller det ønskede resultat i den foroverrettede ekstrapoleringsperiode. I et slikt tilfelle modifiseres optimum-definisjonen slik at man søker etter endringer for oppnåelse av de ønskede resultater over den lengste tidsperiode.

Dersom den interne sikkerhetssjekk 127 fastslår at den beregnede optimale kurs ikke er sikker, så føres denne "nei"-respons tilbake til operatøren via en GUI (Graphical User Interface). Operatøren får da beskjed om kurskomponenter som går utenfor sikkerhetsgrensene og anmodes derved om å modifisere undersøkelses-designen for fjerning av sikkerhetsbruddet. Dette vil kunne innbefatte en re-vekting av visse målpunkter i basisundersøkelsen. Operatøren har mulighet for å ta kontroll over systemet og styre manuelt i feilstyringsperioden, for derved å sikre at det ikke skjer noen uhell.

Generelt, når en korreksjon er nødvendig, vil det alltid være to korreksjonstyper: én som fjerner feilkilden ved å foreta en styreendring ved eller foran (oppstrøms) et problemområde, og én som fjerner forplantningen av en feil eller et problem ved at det foretas styreendringer etter (nedstrøms) problemområdet.

Når drivkommandoene velges av spredningsmodellen 123 for realisering av den som sikker bedømte optimale kurs, blir selve drivkommandoene validert ved 128. Dette er en feilsikringsmekanisme for algoritmen for valg av drivkommando. Dersom drivkommandoene valideres ("ja"), så leveres de til

spredningsstyreelementene for gjennomføring (se 130).

Dersom drivkommandoene ikke tilfredsstiller valideringstrinnet ("nei"), så varsles operatøren igjen om at det foreligger en algoritmefeil, og operatøren har da mulighet for å overta manuell styring eller modifisere én av de parameterne som utgjør styrebegrensningene.

Transformeringsfunksjonssyklusen kan forekomme like ofte som navigasjonsdata er tilgjengelige og regnekraften tillater. Alternativt kan syklusen gjennomføres mindre ofte, og spredningsmodellen vil hele tiden på nytt sende ut drivkommandoer som vil bevirke at spredningen tilpasser seg den nyeste bestemte og optimale form eller

kurs.

Over tid utvikles en optimal spredningsmodell ved hjelp av kalibrering, i hovedsaken en læringsprosess, med sammenligning av målt posisjonshistorie med forventede modellresultater. Denne modellen vil variere i samsvar med utstyret i spredningen og de herskende sjø- og værforhold. Spredningsmodellen 123 primes med et koordinatsett for spredningskomponentene for derved å bestemme startpunktet i modellen. Det bygges da opp en dynamisk modellbetraktning av spredningskomponentene, basert på de herskende forhold i sjøen så som strømmer og tidevann og virkningene til spredningsstyreelementene, blant annet som er nevnt her, og det foregår en kalibrering eller på annen måte retting av spredningsmodellen. Systemkalibrering oppnås ved å etablere forholdet mellom systemparameterne og de predikterte rester. Årsaken til de predikterte spredningskomponent-koordinatendringer vil alltid være spredningsstyreelementenes driftstilstandsendringer, havstrømmer og/eller vind nær overflaten. De naturlige krefter kan bestemmes ved at det foretas direkte måling ved hjelp av strøm- og vindmålere, ved hjelp av spredningselementendringer som målt med navigasjonsløsningen, eller ved hjelp av modellprediksjon i en ocean- eller værprediksjonsmodell, så som de modeller som er tilgjengelige fra Horizon Marine.

Langtids planlegging

I områder hvor de mest signifikante innvirkninger genereres av sterkt deterministiske og predikterbare fenomen så som tidevannstrømmer, kan slike inngangsverdier benyttes for tilveiebringelse av et optimalt sett av styrekommandoer opptil måneder før den virkelige undersøkelsestid. Spredningsmodellen 123 kan da ekstrapolere forover under utnyttelse av de kalibrerte spredningsmodellparametere.

Sanntid-justeringer av den planlagte optimale slepekurs

Under gjennomføringen av undersøkelsen kan den optimale slepekurs, basert på tidevann- eller andre strømmer, justeres basert på de virkelige posisjoner som realiseres langs undersøkelseslinjen. Et ikke-endringsscenario oppstår når den virkelige realiserte banen ligger innenfor de grenser som er satt for den planlagte kurs. Ikke-endring-korridoren har grenser som utledes fra de feilestimater som er tilordnet de kombinerte kilde- og mottakerposisjonsestimater og de styringsbegrensninger som antas å gi et optimalt resultat. En slik sjekk kan foretas for hver syklus av transformeringsfunksjonen.

Dersom banen ligger utenfor ikke-endring-korridoren, så er det nødvendig med en korreksjon og prosessen går da over til det neste trinnet. Dette neste trinn består i å re-innta ikke-endring-korridoren eller en annen korridor, eventuelt en smalere, men sentrert i ikke-endring-korridoren. Et eksempel på en metodologi for å holde seg i ikke-endring-korridoren er å benytte PID-styring av spredningsstyreelementene. Dersom ikke-endring-scenariet oppnås, så foretas det en analyse av hvordan scenariet endrer seg mot grensene, for derved å finne ut hvorvidt en korreksjon vil være ønskelig. Den ideelle løsning er et scenario som holder seg midtveis mellom de akseptable toleransegrenser.

Transformeringsfunksjon-oppsummering

Enkelt sagt er transformeringsfunksjonens 121 hovedrolle å ta samtlige tilgjengelige inngangsdata 110 og transformere disse til de nødvendige drivkommandoer for samtlige spredningsstyreelementer, for derved å kunne oppnå en valgt undersøkelseshensikt. Selv om det vil kunne forefinnes flere mulige løsninger for oppnåelse av en nesten-momentan tilfredsstillelse av kravene, vil transformeringsfunksjonen beregne løsningen slik den er projisert inn i fremtiden, for derved å sikre at styrekommandoene som nå foretas ikke vil bevirke uønskede virkninger for en tid i fremtiden. Denne tiden kan eksempelvis være tidsvarigheten for hele spredningen i forbindelse med en passering over et gitt sted. Under hver syklus blir inngangsverdier gitt inn i transformeringsfunksjonen 121, som reevaluerer driftstilstandene og ethvert behov for et nytt optimert sett av driftstilstander, herunder, uten begrensning styrekommandoer, og beregner justeringer i den grad dette måtte være nødvendig.

Kalibrering

Som nevnt blir spredningsmodellen 123 fortrinnsvis kalibrert ved hjelp av spredningsmodell-parameterestimater som baserer seg på de predikterte rester og/eller målt oppførsel, basert på navigasjonsdataene 112. Kalibreringen trekker således fordel av tilgjengelige målte verdier, så som oppnådde posisjoner eller posisjoner som er estimert ved hjelp av andre metoder, så som akustiske nettverk eller GPS, for derved å påvirke spredningsmodellen før og etter individuelle eller rekker av ukalibrerte transformeringsfunksjonssykler.

Kalibreringstrinnet innbefatter fortrinnsvis en minimering av forskjellen mellom de predikterte rester, ved estimering av spredningsmodellparametere som resulterer i overenstemmelse med posisj onsestimatet. På denne måten blir det mulig å føre tilbake posisjonerings-kvalitetsinformasjon, for ytterligere bedring av nøyaktigheten til de spredningsstyrekomponenter som bidrar til posisjonsprediksjonsprosessen. Spredningsstyremodell-parametere som kan kalibreres innbefatter slepelegeme-motstandskoeffisienter, løft-koeffisienter, strømmålefeil, vindmålefeil, driftstilstand-påvirkninger. Kalibrering av disse parametere vil redusere forskjellen mellom slepekurs (pre-designert) og bane (virkelig)-koordinater.

Minimeringen kan oppnås ved å relatere de hydrodynamiske eller andre modelltypeparametere matematisk til de observasjoner som driver modellen. Strømkrefter i sjøen og vindkrefter på vannoverflaten er et miljø- eller naturlig krefteregime mens mekaniske motkrefter som generert av spredningsstyreelementene benyttes for posisjonering av spredningen på en optimal måte.

Et eksempel på en spredningsoppførsel-kalibrering ved hjelp av målt oppførsel er et oppnådd styrt avvik. Gitt området til forlangte sidekrefter fra SSD 38, kan et område av styrte avviksvinkler måles som et resultat. Dette resultatet vil være unikt for det lokale strømregimet og spredningen som befinner seg under slep. Ulike seismikkabel-styrte avviksvinkler kan predikteres og oppnås som de var i nylig fortid, og på den måten kalibreres SSD-responsen. Tilsvarende kan den tid som medgår for oppnåelse av ulike styrte avvik måles og benyttes for prediktering av de avviksendringer som er nødvendig for oppnåelse av optimale seismikkabel-målformer.

Området for krevde sidekrefter som er mulige fra spredningsstyreelementene er begrenset, særlig innenfor rammen av normal datainnhenting (nesten rett sleping). Derfor behøver man bare et lite subsett av den totale funksjon som beskriver totalsystemets temporære og spatiale respons, for prediksjon av de små trinn endringer som kreves ved normal operasjon.

Alternativt kan den matematiske modell innbefatte en ren stokastisk modell av spredningskomponentene. Andre eksempler på passende trinn i den matematiske modell kan innbefatte L-norm-kriterier, PID-kontrollere, Kalmanfiltre og/eller et nervenettverk eller en kombinasjon av disse.

System

Ifølge et annet aspekt tilveiebringes det et system for styring av den seismiske undersøkelsesspredning 10. Systemet er fortrinnsvis anordnet om bord på fartøyet 11, men en fagperson vil forstå at én eller flere komponenter kan være plassert et annet sted, så som på et annet fartøy eller på land, som ved fjernovervåking av en undersøkelse fra et landbasert sted, med noen eller samtlige av transformeringsfunksjonsberegningene, avhengig av de tilgjengelige dataoverføringshastigheter. Systemet innbefatter en database for mottak av inngangsdata 110, og et sett av datamaskinlesbare medier med datamaskineksekverbare instruksjoner som kollektivt kan utgjøre den her beskrevne transformeringsfunksjon 121. Således har et første datamaskinlesbart medium datamaskineksekverbare instruksjoner for estimering av posisjonene til kildene 16 og mottakerne 21, med bruk av navigasjonsdata 112, driftstilstandene 116 og omgivelsesdataene 118. Et andre datamaskinlesbart medium har datamaskineksekverbare instruksjoner for bestemmelse av optimale kurser for kildene 16 og mottakerne 21, idet det benyttes en del av de inngangsdata 110 som innbefatter i det minste undersøkelses-designdataene 120. Et tredje datamaskinlesbart medium har datamaskineksekverbare instruksjoner for beregning av drivkommandoer for minst to av spredningsstyreelementene, med bruk av minst ett av de bestemte optimale slepekurser. Disse datamaskinlesbare medier kan kombineres eller konsollideres på velkjent måte, eksempelvis ved å anordne de respektive datamaskineksekverbare instruksjoner på én enkelt kompaktskive. Drivkommandoene tar fortrinnsvis hensyn til tidsforsinkelser i spredningens 10 respons, som beskrevet foran.

Validering

En viktig komponent i det inventive sprednings styresystem er en uavhengig validering (trinnene 127, 128) av de optimale slepekurser som beregnes i trinnet 124, og av de drivkommandoer som beregnes i trinnet 126. Valideringen er viktig av flere grunner, herunder:

1. sikre sikkerheten til fartøyet 11 og andre fartøyer i nærheten,

2. sikre at spredningsstyreelementene drives med produsentens toleranser, og 3. sikre at individuelle feil hindres i å forplante seg og bevirke dyre utstyrstap eller skader.

Validering skjer på flere nivåer og i flere moduser av operasjonen. De ulike valideringsnivåer innbefatter: 1. intern overenstemmelse med optimal slepekurs for samtlige spredeelementer i spredningen 10,

a. predikterte posisjonsendringer i spredningen relativt nærhetsgrenser?

b. predikterte hastighetsendringer i spredningen relativt hastighetsgrenser? c. predikterte posisj onsendringer innenfor obstruksjon-nærhetsgrenser?

d. predikterte hastighetsendringer innenfor obstruksjon-relativhastighet-grenser? e. predikterte resulterende strekkspenninger innenfor tillatte spenningsgrenser? 2. drivkommando-parametere skal være innenfor grenser som egner seg for spesielle operasjonsmoduser,

a. prediktert resulterende strekkspenning innenfor tillatte spenningsgrenser? b. samtlige deflektor-angrepsvinkler innenfor stallingsgrenser?

c. samtlige vinge-angrepsvinkler innenfor stallingsgrenser?

d. samtlige fartøy-styreanordninger innenfor grenser for begrensning av

retningsendring?

3. drivkommandoer til innretninger med høy koblingsgrad undersøkes med hensyn til antagonisme (eksempelvis styring av hosliggende seismikkabler mot hverandre når de allerede befinner seg for nært hverandre).

Operasjonsmoder som det tas hensyn til, innbefatter:

1. rett-linje-produksjon - kjennetegnet ved små endringshastigheter for drivkommandoparam etere, 2. ikke-rett-linje-produksjon - kjennetegnet ved medium endringshastigheter, 3. dreiing ved ikke-produksjon - kjennetegnet av høyere endringshastigheter, 4. utsetting -karakterisert vedhøye endringshastigheter og at noen grenser ikke observeres, og 5. nødtilstand - kjennetegnet av færrest styringer med drivkommando-parametere.

Validering innbefatter videre en sjekking av systemgrenser, så som:

1. spredningsstyreelement-styregrenser ikke overskredet - eksempelvis endestoppere på ror, 2. omgivelses-sensorgrenser ikke oversteget - eksempelvis slepestrekk, neddykkende seismikkabler i grunne områder, 3. responshastighet med hensyn til spredningsstyreelement-styreinnstillingsendringer - eksempelvis en styreendring kan ha en liten innvirkning på et fartøy dersom vinden er imot, men en større innvirkning dersom vinden er med, og 4. posisjonen til en spredningskomponent ikke utenfor et aksepterbart område (eller inne i et uaksepterbart område).

Ved normal drift vil valideringen muliggjøre at de sjekkede innstillinger går til de respektive spredningsstyreelementkontrollere etter en positiv validering. Dersom anmodningen avvises, sendes et varsel til operatøren og anmodningen blokkeres. Operatøren vil da foreta overstyring i nødvendig grad, for kontrollering og korrigering av situasjonen.

Eksempel på en minimumskoblingsmodell

En særlig utførelse hvor det benyttes en hydrodynamisk modell i transformeringsfunksjonen, skal nå beskrives under henvisning til fig. 3-13. Spredningsstyreelementene påvirkes så uavhengig som mulig, eller de kan koordineres manuelt av en operatør. Innenfor fartøy-referanserammen behandles spredningsstyreelementene så uavhengig som mulig. I en annen utførelse blir samtlige spredningsstyreelementer styrt av et sterkt integrert styresystem med en omfattende koblet modell.

Fartøystyring

Den rolle fartøystyringen har i forbindelse med spredningsstyringen er å posisjonere slepepunktene til de slepede spredningslegemer slik at de kan manøvreres til en optimal posisjon for hvert seismisk skudd. De reaktive karakteristikkene til et undersøkelsesfartøy (dvs. dets oppførselsspesifikasjoner) må utgjøre en del av den algoritme som planlegger fartøystyringen. Ved beregning av avstanden inn i fremtiden, for projisering av fartøyets bane, må man ta hensyn til kjennskap til krefter som fartøyet 11 vil møte i den fremtidige bane.

Den styring som er nødvendig for påvirkning av kilde- og mottakerposisjoner, kan påvirkes av basisundersøkelsen. Dersom basisundersøkelsen ble gjennomført for optimalisering av dekning, vil strømkrefter med en tverrkomponent kunne ha bevirket at spredningen svinger langs skuddlinjen. Spesielt ved konvensjonelle undersøkelseskonfigurasjoner vil fartøystyringen være den mest anvendte metode for redusering av feil. Dersom imidlertid basisundersøkelsen ble gjennomført for optimalisering av sannsynligheten for vellykket gjentakelse av den samme seismikkenergi-strålebane ved fremtidige undersøkelser, så kan fartøyet ha vært styrt rett langs den preplottede linje.

Avhengig av undersøkelsens hensikt skal én eller flere av spredningskomponentene innta et målrom langs undersøkelseslinjen. Fartøyets bane som vil tillate dette, kan beregnes ved hjelp av en beste-kostnad-metode som beskrevet i US patent 6 629 037. Denne fremgangsmåten er utviklet videre nedenfor.

Avkobling av spredningsstyreelementene fra hverandre

Som nevnt ovenfor kan, innenfor fartøyets referanseramme, tverrkrefter virke på spredningsstyreelementene som slepes. Fartøyet kan derfor anses å være koblet til den slepte spredning, men spredningsstyreelementene kan anses som uavhengige innenfor fartøyets referanseramme. Koblingen til fartøyet vektes for ett eller flere av de slepte spredningselementer, avhengig av hensikten med systemet. En avkobling av spredningsstyreelementene i spredningsstyremodellen antas for tiden å gi den beste løsningen (selv om det eksisterer andre) for bestemmelse av hvordan elementene samvirker og påvirker fartøyets bane.

Dersom spredningsstyreelementene i en adekvat grad kan styre spredningen 10 for å tilfredsstille posisjoneringshensiktene, uten tverrpåvirkning fra fartøyet 11, vil spredningsstyreelementene i en stor grad være praktisk eller konseptuelt avkoblet fra fartøyet.

Kildesettet

Linjebevegelsen til kildesettet 16 bestemmes av fartøyet 11. Avstanden på tvers som kildesettet kan tilbakelegge, begrenses av slepekonfigurasjonen (eksempelvis trosser eller kabler 20). Dersom kildesettet kan styres innenfor en slik tverrlinje-begrensningskorridor, og målet ligger innenfor denne korridoren, kan det oppnås en optimal kildeplassering. Det finnes flere mulige mekanismer for plassering eller posisjonering i denne korridoren. Slike mekanismer innbefatter: 1. ekstra parallelle kanonstrenger som kan kombineres dynamisk for påvirkning av kildesettet i samsvar med nærheten til den ønskede tverrposisjon, 2. vinsj systemer som styrer slepekonfigurasjonen relativt til ytre seismikkabel-slepetrosser, og

3. deflektorer på kildesettet, med styrbare innfallsvinkler.

Ved hjelp av disse mekanismer kan kildeposisjonen påvirkes på tvers for oppnåelse av den best mulige posisjon, med, avhengig av den anvendte mekanisme, liten eller ingen hensyntagen til andre spredningsstyreelementer. Dette forutsetter at fartøyet 11 ikke har avveket på tvers fra den preplottede linje i større grad enn kilde-styringsinnretningene 17 kan korrigere (dvs. avkobles) og at tverrlinjekrefter på kildesettene 16 kan motvirkes av den anvendte styringsinnretning 17.

Styrbar seismikkabel-frontendedeflektor (SFED)

SFED 22, som er utviklet for tidsavstandsanvendelser, kan påvirke seismikkabelens 18 frontende på tvers av linjen. Avhengig av lengden til slepekablene 20 vil en tverrbevegelse endre den innrettede komponenten til de enkelte seismikkabler, slik at den kollektive frontende får en skjevstilling, også benevnt seismikkabel-frontendeskjevhet. Her foreligger en kobling mellom linje og tverrlinje, men koblingen er svak.

Det finnes flere grunner for styring av seismikkablenes 18 frontender. En er å hindre at de ytre seismikkabel-frontender roterer (frontendeskjevhet). En av de mest forekommende årsaker til frontendeskjevhet er fartøysstyringen. SFED-styring kan også benyttes for å forskyve fronten til seismikkablenes tverrlinje. SFED'ene styrer også avstanden mellom seismikkablene. Samtlige av disse styringer bidrar til en posisjonering av seismikkabelens frontende, som er referansepunktet for den nedenfor beskrevne seismikkabel-styrealgoritme.

Seismikkabel-styreinnretninger (SSD)

Den globale SSD-kontroller har flere moduser i den hensikt å kunne levere en anmodet individuell eller kollektiv seismikkabelform. Konstant avvik og konstant avsnitt er to eksempler her.

Avviksmodus

I avviksmodusen kan SSD-kontrolleren benytte seismikkabelens frontende som et referansepunkt (srp), dvs. et utgangspunkt, hvorfra en ideell seismikkabelform kan beregnes i forhold til en referanseretning, eksempelvis den preplottede linjeretning. En slik form er en seismikkabel 18 med konstant avvik, dvs. at i hovedsaken hele seismikkabelen har samme avvik, som vist i fig. 3. Et ønsket avvik på 0° oppnås ved å styre mot en virtuell seismikkabel som er beregnet ved å trekke en rett linje fra seismikkabelens frontreferansepunkt og parallelt med en referanseretning, så som den preplottede linjeretning.

Her foreligger en kobling eller et samvirke mellom SFED og den globale SSD-kontroller. Som nevnt foran er styring for oppnåelse av et riktig referansepunkt for seismikkabelens frontende en annen hensikt med SFED-styringen.

Konstant-avstand modus

Denne modus, vist i fig. 4, virker ved å sammenligne avstanden fra SSD'en på den hosliggende seismikkabel og den ønskede avstand. Hensikten med SSD'en er å holde samtlige seismikkabler i en av brukeren bestemt innbyrdes avstand. I skjevhetsperioder blir avstandens tverrlinjekomponent benyttet for sammenligningen.

Styrebegrensninger

De forventede krefter, særlig tverrkrefter som skyldes strømmer, vil bestemme hvilke drivkommandoer (eksempelvis styring) som vil gi det beste resultat. Imidlertid vil en styring av spredningsstyreelementene ikke nødvendigvis overvinne samtlige av de tverrlinjekrefter som spredningen måtte møte. Når spredningens styregrense er nådd, vil transformeringsfunksjonen 121 optimere spredningens 10 form for å tilpasse den til undersøkelsens hensikt eller hensikter. Den optimale seismikkabelform kan være rett, med en ønsket avviksvinkel (se eksempelvis fig. 3), den kan ha lokale avviksvinkler for segmenter langs seismikkabelen for oppnåelse av en beste tilpasning til en tidligere seismikkabelundersøkelsesform (se eksempelvis fig. 5), eller seismikkablene kan være jevnt avstandsplassert (se eksempelvis fig. 4) for derved å muliggjøre en bedre interpolering under seismikkdatabehandlingen.

Strømmodell i transformeringsfunksjonen

Den samme enkle strømmodell som er beskrevet i forbindelse med kildesettavvik og som er vist i fig. 9, gjelder også for seismikkablene 18. Så lenge strømmen er noenlunde konstant over seismikkabelens lengde, vil den samme modellen og tilhørende evne til prediktering av fremtidige naturlige avviksvinkler, være gyldig. Den kalibrerte spredningsmodells evne til oppnåelse av styrt avvik kan adderes til det naturlige avvik, for derved å få en ønsket seismikkabelform.

Kraftmodell i transformeringsfunksjonen

Ønskede hydrodynamiske kraftmodeller kan utledes fra: P.P. Krail og H. Brys, "The Shape of a Marine Streamer in a Cross-Current", bind 54, nr. 3 i Journal of the Society of Exploitation Geophysicists; Ann P Dowling, "The Dynamics of Towed Flexible Cylinders", del 1: Neutrally Buoyant Elements, og del 2: Negatively Buoyant Elements, 187 Journal of Fluid Mechanics, sidene 507-532, 533-571

(1988); CM. Ablow og S. Schechter "Numerical Simulation of Undersea Cable Dynamics", Ocean Engineering, 10: 443-457 (1983). Den algoritme som benyttes for predikering av seismikkabelens oppførsel i transformeringsfunksjonen baserer seg på disse vitenskapelige opplysninger og gir en signifikant bedring av en prediksjon av en seismikkabeloppførsel når den kombineres med modeller av spredningsstyreelementer koblet med seismikkabelen. Et eksempel på en kommersiell implementering av seismikkabelformer ut fra den foran refererte kraftmodellteori, og med SSD, er Orcinas OrcaFlex™ kabelmodellprogramvare.

Formler for optimerte slepekurser

Disse formlene baserer seg på en optimering av forskjellene mellom ønskelige og virkelige posisjoner og/eller former langs en skuddlinje for de individuelle spredningslegemer, og forutsetter avkobling som beskrevet foran. En av de fremtredende begrensninger er reaksjonstiden til de ulike styreinnretninger. Reaksjonstiden kan måles med enhver frekvens, avhengig av navigasjonsløsningshastigheten. Reaksjonstidene ligger praktisk i samme størrelsesorden som skuddene, dvs. at det typisk dreier seg om 10-sekunder. Styringen vil planlegge skudd fremover og vil som regel være avhengig av fartøy og spredning.

I kalibreringsberegningene vil spredningsstyreelement-reaksjonstiden bli estimert, basert på den siste historikken til reaksjonstidene, ut fra navigasjonsdatainngangen 112. Disse reaksjonstid-estimater for ulike spredningsstyreelementer blir så benyttet ved estimeringen 124 av den optimale slepekurs, for derved å muliggjøre en beregning av realistiske drivkommandoer (i 126).

Fartøysbane

Fartøyets bane kan planlegges for å holde slepepunktet for de slepede spredningsstyreelementer i den begrensningskorridor som muliggjør at den for spredningen tilgjengelige styring kan oppnå målformen og -kursen. Gitt en bestemt form som kan oppnås med de slepte spredningsstyreelementer, kan således en optimal kurs for slepepunktene estimeres, dvs. en kurs som gir en adekvat tverrlinjekomponent i forhold til den optimale kursen for den slepte spredning. Den optimale kursen for den slepte spredning utledes fra hensikten med den foreliggende driftsfase. Det kan her dreie seg om en tidsavstandundersøkelse, og hensikten kan være at en viss forskjøvet gruppe skal kunne gjeninnta den samme kurs som under basisundersøkelsen. Det kan dreie seg om en tett passering av en produksjonsplattform hvor hensikten er at det nærmeste slep, eksempelvis seismikkabelenden, skal holde en avstand på 50 meter fra plattformen. Er en slik kurs realisert, så vil den slepte spredning være avkoblet i den forstand at den kan manøvreres på adekvat måte innenfor fartøyets referanseramme.

Den algoritme som muliggjør en slik slepepunktkurs er en beste-kostnad-metode som er beskrevet i US patent 6 629 037. Her er et element i spredningen, en forskjøvet gruppe av seismikkabler eller eksempelvis sentret til kildesettet, gitt en høyere vekt i søket etter den beste fartøyskurs. Koblingsmodellen kan eksempelvis være en rett linje mellom fartøy-slepepunktet og de høyt vektede spredningselementer, og vil være like nøyaktig som spredningsstyresystemets evne til å kunne realisere denne formen. Hensikten med estimeringen av fartøyets slepepunktkurs er å kunne bestemme tverrlinjeforskyvningen mellom slepepunktet og det eller de kritiske spredningselementer. Kursen kan beregnes om igjen så ofte som den tilgjengelige regnekraft tillater. Slik re-komputering av kursen krever ingen høy frekvens, fordi fartøyets slepepunkt i den områderelative referanseramme, og de slepte spredningselementer relativt fartøyets slepepunkt, endrer seg langsomt i tverrlinjeretningen under en typisk undersøkelse.

Dette kursestimatet kan beregnes i et planleggingstrinn med et pre-undersøkelsesestimat for spredningslegemestyrt avvik og for undersøkelses-spredningsmål. Denne planlagte kurs kan benyttes i den nedenfor angitte algoritme for å forutse av den mengde styring som vil være nødvendig for en spesiell undersøkelse.

Så snart kursen er beregnet, med et startpunkt i den foreliggende fartøy-slepepunktposisjon, blir en plan for realisering av denne kursen beregnet. Her vil fartøyets responstid være en begrensningsfaktor. Den beste-kostnad-beregnede kurs må realiseres på en stabil måte som minimerer overstyring.

En glatt fartøyskurs for holding av den optimale kurs kan beregnes med følgende algoritme. Den områderelative koordinatramme benyttes for denne utviklingen. I denne referanserammen er y linjeaksen mens x er tverrlinjeaksen.

Man har således:

AVesx<=>X8pi-X8pi+nLign. 2

AVeSy = X8pi-X8pi+nLign. 3

hvor:

sp, er skuddpunkt nr. /'.

sp,+„ er skuddpunkt nr. /' pluss n skudd i fremtiden.

AVesxer forskjellen mellom fartøyets tverrlinjekoordinat og tverrlinjekoordinaten n skudd forover fra den tidligere undersøkelse.

AVeSy er skuddpunktavstanden.

Den i fig. 6 viste styremodell er en rett linje:

(AVesx)8tyrt<=>/w(AVesy)8tyrt + P Lign. 4

hvor:

m er den estimerte skjevhet eller tverrlinjeendring å styre mot med i linjen-bevegelse.

P er tverrlinjekoordinaten.

Styreplanen baserer seg på det beste tilpasningslinje-beste kostnads-sporestimat som er beskrevet foran.

Observasjonsligningene skrives i et matrisesystem:

Ax=b + v Lign. 5

hvor:

1

<A>"

lj

Lign. 6

x = m, skjevestimatet

b = (AVesx/AVeSy) målt

v er tilpasningsresten.

Sistepotensløsningen av denne ligningen kan skrives:

x = (A^)"1^ Lign. 7

Den enkle ^-matrisen som er vist ovenfor, vil ha større signifikans i den vektede løsning. Det viste eksempel projiserer fire skuddpunkt fremover, som representert med de fire observasjonsligninger som er indikert i ^-matrisen.

For å begrense den mengde av styring som skyldes ett eller flere fremtidige skuddpunkter og som er resultatet av dårlig styring og ikke er indikativt for trenden, kan man introdusere dynamisk vekting. Den vektede L2-løsning skrives:

x = (A^AV^Pé Lign. 8

hvor:

"PiiOOO"

OP.,0 0

P = OOPffO

0 0 0 Ps

Lign. 9

med iterasjonen (/'/' = 1).

Restene beregnes med iterasjonen (/'/' =1) med:

V(,,=i) = Ax- b Lign. 10

Hver individuell rest sammenlignes med standardavviket til samtlige rester. Den største resten som altså er større enn en grense som vil gi for store retningsendringer: eksempelvis |v|„ > 2 a„, kan nedvektes som en funksjon av resten og linjetilpasningen, med:

P(ii + i) = f(|v|)hvis| v|ii>2aii Lign. 11

og

P(ii + i) = Piihvis|v|ii<2aiiLign. 12

Re-vektinger fortsetter helt til retningsendringen er akseptabel med hensyn til de hensikter som er innstilt for de slepte spredestyrekomponenter.

Alternativt kan verdien n økes helt til langtidstrenden gir en akseptabel retningsendring. Det benyttes et minste antall som er avhengig av den mulige fartøysrespons. Dersom den resulterende retningsendring er større enn denne grensen kan linjen beregnes på nytt basert på en beste tilpasning for n+ 1 og så videre, helt til retningsendringen ligger under grensen.

Denne komputeringen eller beregningen av fartøyets kurs gjenstås for hver skuddsyklus basert på den virkelige posisjon som inntas på skuddtidspunktet. I en pre-undersøkelsesanvendelse antas posisjonen for hvert skudd å være den posisjon som ville ha vært nådd etter en bevegelse langs den rette linjen helt til neste skuddsted nås. Ved hvert skudd blir en ny linje, som gir en ny retning, fulgt.

Et studium av den beste styringsstrategi på planleggingstrinnet, vil muliggjøre en bedre forståelse av hvor langt forover linjetilpassingen kan strekkes ved hjelp av forsøk og feil. I tillegg vil navigatøren få en oppfatning av den tilnærmede styring som kan forventes. Styringen kan beregnes på nytt online for oppnåelse av den krevde styring, in situ, men med begrensninger og vanskelige perioder som identifisert i undersøkelses-designfasen.

Den maksimale retningsendring bestemmes på basis av et antall betraktninger som innbefatter: 1. fartøyets 11 evne til å bevege spredningselementenes slepepunkter på tvers, 2. den slepte sprednings evne til å bevege seg på tvers i et skudd (ett spredningsstyreelement vil begrense resten), 3. vekting basert på hvor mange skudd som vil være utenfor spesifikasjonen (dvs. vil avvike fra den optimale kurs) med lengre fremoverrettede projiseringer, 4. verdien av undersøkelsessonen, hvor noen områder eller soner i det totale undersøkelsesområdet kan være av mindre interesse enn andre, som følge av de underjordiske mål som antas å foreligge der, og

5. spredningselementvekting, re-beregning av beste-kostnad-kurs.

Den normale fartøy-skuddhastighet vil gi adekvat innretningsrelativ vannstrøm for betjening av passive styreinnretninger så som SFED. Krefter som skyldes endringer i de slepte spredningsstyreelementer, må ikke ha en signifikant innvirkning på fartøyets retning. Et eksempel er en raskt endret, signifikant ulik strekkspenning fra babord til styrbord slepepunkter som vil bevirke at fartøyet beveger seg sideveis. Spenningen bør derfor overvåkes ved slepepunktene, for å sikre at den ikke er for stor og at den er i balanse i forhold til fartøy.

Fig. 6 viser en rett beste tilpassede linje ifølge en fremoverprojisering av 4 skuddpunkter, hvor restprojeksjonene re-komputeres basert på lokaliseringen etter hvert skuddpunkt. Antall skudd i fremtiden som definerer linjen, bestemmer hvor drastisk styringen vil være, idet ett skuddpunkt er det mest drastiske.

Fig. 7 viser en kombinasjon av suksessive rette foroverlinjer med beste tilpasning, tilsvarende den i fig. 6. Den resulterende segmenterte fremmadrettede bane er en glattere og mer realistisk fartøysbane sammenlignet med den tidligere undersøkelseslinje. En fagperson vil forstå at den foran beskrevne rette linjebane bare er én av flere modeller som med fordel kan benyttes i samsvar med foreliggende fremleggelse.

Kilden

Oppførselen til kildesettene kan måles som en funksjon av en retningsendring. Kildesettene følger stort sett fartøyets kurs, men kan også bevege seg på tvers påvirket av bølger, og i en mindre grad påvirket av vind. En kilde-styreinnretning 17 kan bare i begrenset utstrekning kompensere tverrforskyvninger. Så snart styregrensen er overskredet er det fartøystyringen som er det eneste verktøy som kan benyttes for å bringe kilden til den ønskede posisjon.

Kildekalibrering for styring

Kildesett-posisjonen kan ved hjelp av en kalibrert modell av kildesett-oppførselen relativt fartøyet 11, predikteres i forhold til fartøyet langs en undersøkelseslinje. Faktorer som kan tilføres prediksjonsmodellen er forventede strømmer og vind langs linjen.

Målinger av linje- og tverrlinjeendringer leveres av GPS-mottakere på kildesett-flottører. Plasseringen av GPS-mottakerne på kildesettet vil gi kanonstrengsett-koordinatenes endringshastighet i forhold til retningsendringene. For hver ny fartøysretning vil den tid og den bane som kildesettet 16 krever før en stabilisering bak fartøyet 11, være et mål for systemreaksjonen.

Strøminnvirkning på kildesett og strømkalibrering

I tillegg til innvirkningen på fartøyets retningsendringer, kan en kildeoppførsel som skyldes andre relevante krefter så som vind, måles. En strømindusert kilde-tverrforskyvning kan uttrykkes som en kilde-avviksvinkel og beskrives med den enkle sammenligning som er vist i fig. 8A og 8B. Resultanten av fartøybevegelses-og vannstrømvektorene i den områderelative referanseramme, vil gi kilde-avviksvinkelen. Gitt verdien til R (avstanden fra kilde-slepepunktet på fartøyet og til et punkt på kanonstrengen), og avviksvinkelen, kan kildesett-koordinatene predikteres. Fordi forholdet mellom avviksvinkel og strøm er kjent, vil den målte avviksvinkel, i fravær av signifikant tverrvind, gi strømretningen og kan benyttes for kalibrering av alle strøminformasjonskilder.

Fig. 8B viser rent skjematisk en oppløsning av strøm- og fartøyshastighetsvektorer. Luftstrømmer med en tverrlinjekomponent, vind, mot kanonsett-overflateflottører, vil forskyve kildesettet på tvers dersom den utøvede kraft er stor nok. For å kunne estimere tverrlinjeforskyvningen, må det benyttes en aerodynamisk modell av flottør-overflatearealet.

SFED'er

SFED'ene kan reagere på posisj onsestimatene for seismikkabel-retningsreferansepunktene slik de i dag benyttes for drift av SSD-avviksmodusen i den globale kontroller. SFED'enes forventede nærhet til pre-plottet eller base-undersøkelseskoordinatene basert på estimert fartøy-slepepunktposisjon, vil utgjøre basisen for beregningen av SFED-driv (styre) kommandoer. Hensikten med SFED'ene er å påvirke seismikkablene til den optimale posisjon, slik at SSD'ene kan lokalisere seismikkabellengden på en optimal måte. I tillegg bør SFED'ene stabilisere seismikkablenes frontender, noe som er særlig viktig for SSD'ene i avviksmodusen, fordi avviket beregnes ut fra frontende-referansepunktet.

På samme måte som i forbindelse med fartøystyringen baseres drivkommandoene på SFED'enes reaksjonstid. SFED-reaksjonstiden måles kontinuerlig under undersøkelsen og føres tilbake til transformeringsfunksjonen for bedømmelse av fremover-perioden. Den samme modell som beskrevet foran for fartøystyringen - en rett linje tilpasset noen antall foranliggende skuddpunkter - er et eksempel på hvordan drivkommandoene kan beregnes for SFED'ene.

En nominell orientering, perpendikulært på eksempelvis pre-plottet, kan være den ønskede orientering av spredningen under basisundersøkelsen. En registrering av basisundersøkelsesorienteringen inneholdende hvert skudd i basisundersøkelsen, blir anvendt under den gjentatte undersøkelse for å gi SFED-målorienteringen. I tillegg til orienteringen kan en tverrlinje-posisjonering oppnås ved hjelp av SFED'en.

Basisundersøkelsesposisjoner for seismikkabel-frontende vil bli benyttet for å bestemme hvilken seismikkabel-frontendeorientering som vil gi de optimale gjentagelsesposisjoner. Gjentatt eller i tidsavstand foretatte undersøkelsesspredninger kan ha det samme antall eller flere seismikkabler enn i basisundersøkelsen. Tidsavstandspredninger kan ha de samme eller mindre avstander mellom seismikkablene. I alle tilfeller er hensikten å kunne tilfredsstille seismikkabel-frontendekoordinater både på tvers og i linjen.

Fig. 9 viser en korreksjon eller endring av en seismikkabel-frontende ved hjelp av drivkommandoer som gis til SFED'ene. Korreksjonen resulterer i at seismikkabel-frontenden forskyves i en vinkel i forhold til kursen, idet den strøminduserte sidevinkel 9 overvinnes.

I tillegg til orienteringen kan en gjennomsnittelig tverrlinje-koordinat beregnes i den fartøysrelative koordinatramme for styreformål. Dette betyr at seismikkabel-frontenden kan benyttes som et mål. Fig. 10 viser således seismikkabel-frontendesenteret som er tilpasset en ønsket styrekurs.

Oppførselen til sprednings-frontenden relativt fartøyets retning kan estimeres på tilsvarende måte som beskrevet foran for kildesettet. Rotasjonen av slepepunktene kan enten måles direkte ved hjelp av GPS-antenner på dem, eller indirekte gjør endringen i seismikkabel-frontendekoordinatestimatendringen som en funksjon av fartøyets retningsendringer. Som i tilfellet med kildesettet, vil strømmer som er kraftigere enn SFED'ens evne til styring, drive frontenden ut av likevekttilstanden. Videre kan SSD'ene assistere SFED'ene ved å antisipere endringen i fartøysretningen og estimatet av innvirkningen som følge av en endring av seismikkabel-frontendens retning.

Styrbare endebøyer

Fordi seismikkablene ikke styres etter den siste SSD, kan endebøyene benyttes for å bringe haleendene på plass. En posisjonering i avviksmodusen vil være fortsettelsen av den av SSD'en tilveiebrakte rette avvikslinje, parallelt med seismikkabelens fulle lengde. For oppnåelse av større forskyvninger kan styrbare endebøyer benyttes for å bringe haleenden til seismikkabelen mot målet.

Estimering av en optimal avviksvinkel

Avkobling av kildesettkursen og, forutsatt en rett seismikkabel, tilpassing av en linje til det koordinatsett som de tidligere mottakere langs en seismikkabel inntar, er en løsning som avkobler kildestyringen fra seismikkabel-styringen. Fartøyet og SFED'ene vil samvirke for å bringe seismikkabel-frontenden seismikkabel-referansepunktet (srp), i posisjon. Både for pre-undersøkelse-planlegging og i sanntid benyttes srp'ens koordinatprediksjon i den globale kontroller som startpunktet for seismikkabelen. Fra dette predikterte seismikkabel-startpunkt kan en rettlinje-sistepotens-tilpasning til målene langs basisundersøkelse-seismikkablene beregnes for hvert skudd. En slik tilpasning vil gi en optimal tilpassing til seismikkabel-avviksvinkelen.

For seismikkablene kan det beregnes en global eller en individuell avviksvinkel. Den globale kontroller vil instruere SSD'ene til å anta denne avviksvinkel for styringen. Avviksvinklene som kreves må ikke endre seg raskere fra ett skudd og til det neste enn en spesifikk satt grense. Denne kan være begrenset som i rettlinje-tilpassingen for fartøysbanen ved å isolere målet eller målene som er ansvarlig for krav om raske avviksvinkelendringer. Denne beregningen kan foretas før undersøkelsen og med begrenset fjærvinkelhastighet, dvs. at de ytterste skudd nedv ektes.

Optimal avviksvinkel for samtlige seismikkabler

Den optimale avviksvinkel kan beregnes basert på basis-undersøkelseskoordinatene. Også her er de mengder som driver de optimale avviksvinkelendringer som kreves av transformeringsfunksjonen, de rester som dannes ved å differensiere de virkelige og ønskede mottakerkoordinater.

For hvert skudd, gitt de predikterte koordinater for srp'en, foreligger det en linje som starter ved srp(x,y) og som projiseres akterover en avstand Rstr lik seismikkabellengden, ved en avviksvinkel relativt referanseretningen så som skyteretningen, som i en viss grad (så som minste potens) best er tilpasset det sett mottakerkoordinater som skal inntas igjen i forbindelse med en tidsavstandsundersøkelse.

Den vertikale aksen er perpendikulær på referanseretningen, og srp'ene befinner seg på denne linjen. Den horisontale aksen går gjennom fartøysreferansepunktet, lokalisert midtskips, og er ikke relatert til fartøysretningen unntatt når fartøyet befinner seg nøyaktig parallelt med referanseretningen, eksempelvis skyteretningen. Utgangspunktet ligger i snittet mellom de to aksene. Alle srp'ene kan normaliseres til systemutgangspunktet for dannelse av en observasjonsligning som gir en felles vinkel. Som vist i fig. 11 og 12 kan den felles vinkel for de "best tilpassede" linjer BF for samtlige basisundersøkelsesseismikkabler 18 estimeres og konverteres til en felles avviksvinkel <E> for samtlige seismikkabler ved hvert skudd. srp'ene vil gi y-kryssingen for disse linjer.

Konverteringen fra skjevstillingen til avviksvinkel er en overgang fra kartesiske til polarkoordinater. Dersom for ethvert Ree (x,y)-par x/y=m, for de beste tilpasningslinjer, så får man:

For enhver mottaker /' (Rec,(x,y)) på enhver seismikkabel j, gitt en lengdeavstand relativt et felles utgangspunkt, en tverrlinjeverdi, normalisert med tverrlinjekomponenten til srp'en for seismikkabelen, kan det tilveiebringes en observasjon som gir en vinkel eller skjevstilling.

Disse observasjoner kan formuleres for å gi de observasjonsligninger som vist i ligning 5, (dvs. Ax = b+v) hvor antall observasjonsligninger er lik antall mottakere på samtlige seismikkabler, n = ( J* i).

Lign. 15-18

Den enkle løsningen på ligning 6 er altså ligning 8, og den vektede minste potensløsning er ligning 9.

Som i ligning 9 kan skjevvinkelen og derfor avviksvinkelendringen begrenses med nedvekting av meget store observasjons verdier. Videre kan skjevhetsestimatet begrenses for å favorisere forskjøvne grupper, idet man da gir denne gruppen en høyere vekting relativt mindre viktige forskjøvne grupper.

Anvendelsen av denne estimeringen er fordelaktig for redusering av innfyllingen i en nær-sanntid-situasjon langs rette preplottede linjer hvor strømmer forekommer, men er kanskje mest anvendbar for gjentatt inntaging av mottakerposisjoner som er skutt i en tidligere undersøkelse hvor det forelå vanskeligheter med hensyn til oppnåelse av dekning ved å følge den rette pre-plottede linje. Selv om det for tiden ikke er vanlig praksis for srp'ene å følge en ikke-rett pre-plottet linje i favør av en kurs som gir de beste gjentatte posisjoner (dvs. tidsavstandsundersøkelse), vil en slik estimering lette repeteringen av mottakerposisjoner.

Optimal avviksvinkel for individuelle seismikkabler

Fig. 13 viser at den foran beskrevne estimering av den optimale vinkel og således avviket for samtlige seismikkabler kan benyttes for estimering av en optimal vinkel for de individuelle seismikkabler 18 (se de beste tilpasningslinjer BFiog BF2for seismikkablene Si og S2). En optimering av vinkelen med en "beste tilpassing"-linje for hver enkelt seismikkabel har den fordel at det oppnås en bedre tilpassing til basisundersøkelsesmottakerkoordinatene. Denne fordel medfører en viss grad av vanskeligheter ved at avviksvinkelen fra seismikkabel til seismikkabel ikke kan oppvise for store forskjeller før det foreligger en fare for kollisjon. Fordi seismikkabler vanligvis ikke vil innta en farlig ikke-parallell innbyrdes stilling selv uten hjelp av styreinnretningene i en konvensjonell spredning, er det grunn til å anta at risikoen vil være liten.

Den enkleste måte å behandle denne risiko på er helt enkelt å benytte den estimerte endring i avviket for de individuelle seismikkabler for angivelse av den relative nærhet og hastighet som slike endringer vil gi. Dersom på forhånd definerte grenser overskrides, så er det nødvendig med visse vektingskriterier for koordinering av de enkelte avvik. Fordi basisundersøkelseskoordinatene kan gjøres tilgjengelige før sanntidfaren møtes, kan situasjoner hvor man risikerer å nærme seg risikogrensen, håndteres før risikoene møtes. I tillegg benyttes programvare-sjekker i sanntid for å eliminere faren for seismikkollisjon som følge av sammenstøtende avviksvinkler for de enkelte seismikkabler.

Strøm og vind

Her benyttes uttrykket "naturlig avvik" for å betegne den kombinerte virkningen som strøm og vind har på overflategjenstander, for å bevege disse på tvers. Fartøyets retning, kildesettavvik og halebøyeavvik skyldes, i fravær av tverr linjestyring, innvirkningen fra overflatestrøm og vind (også dønninger). Når disse langperiodebevegelser observeres i posisjonsestimatene, blir en trend identifisert. Dersom trenden romlig sett er kort i forhold til spredningens utstrekning identifiseres en lokal trend som kan forutses av de etterfølgende spredningsstyreelementer. Dersom trenden er varig tidsmessig, kan den huskes i systemet og kan forventes å tilbakevende når spredningen passerer dette området hvor det hersker tverrlinjekrefter.

Kalibrering

Mange målinger av en kvantitet kan kombineres for oppnåelse av et bedre estimat for kvantiteten enn ved bare én måling. Dette prinsipp benyttes i det her beskrevne spredningsstyresystem. Det faktum at spredningen dekker et større horisontalt rom og kan forsynes med måleinnretninger over hele sin vertikale utstrekning, gir en mulighet for å måle kvantiteter som er relevante for spredningsstyringen over signifikante tidsavsnitt og rom. I tillegg kan feiltilstandene til en måleinnretning estimeres basert på andre målinger fra andre uavhengige kilder.

Strømmåler-feilkilder

Kalibrering av målinger som bidrar til måling av strømhastighet og -retning, gjennomføres i sanntid. Skrogmonterte strømmålere vil ofte gi unøyaktige målinger av strømmer, avhengig av målernes plassering i forhold til propellstrømmen og andre forstyrrelser. Videre rapporterer de strøm på det dyp hvor de er plassert, og denne strømmen må ikke nødvendigvis gjelde for overflaten eller seismikkabeldybden.

Strømmålerkalibrering med en minste potens tilpassingsmodell

Som beskrevet foran kan den resulterende strømretning mot det slepte kildesett måles ved hjelp av responsen fra utstyr i sjøen. Data fra strømmålere anordnet på samme dyp som slikt utstyr kan sammenlignes med kraftmodellberegnede verdier, funnet ved hjelp av avviksvinklene som beregnes basert på koordinatestimater. T, forskjellen mellom de observerte strømmåleravlesninger og beregnet strøm, kan tilpasses en feilmodell i transformeringsfunksjonen.

Den beste modell for en slik relasjon vil være avhengig av instrumentfeilene og andre feilkilder. Selv om det foreligger nærmest et uendelig antall matematiske funksjoner som beste anvendelsesmulighet, kan det eksempelvis benyttes en enklere lineær modell.

Linjemodellen har en konstant komponent som er analog med en spenningspåkjenning og en skalakomponent som kan beskrive en endring av noen variabler, så som strømstørrelsen eller responstiden for utstyret i sjøen. Rester i beregnet og målt strøm tilpasses linjemodellen.

Målinger av strøm som påvirker overflateinnretninger så som fartøyet, kildesett, SFED'er og halebøyer, kan kombineres for oppnåelse av det beste estimatet for overflatestrømmer. I tillegg til strømmålere kan fartøyets retning og kildesett, korrigert for vind og bølger i en kraftmodell, gi informasjon vedrørende overflatestrømmer. Trender i tverrlinjebevegelsen som ikke kan forklares med fartøysbevegelsen eller innretningsstyringene, kan også benyttes som mål for tverrlinjestrøm på overflaten.

På seismikkabeldypet vil strømmåleinnretninger langs seismikkabelen gi en indikasjon på den strøm som hersker der. Ved rett ikke-assistert sleping, så som når spredningen går gjennom en strømsone, vil hver seismikkabelmontert strømmåler angi samme strøm på et gitt punkt langs banen som foregående måler, med unntagelse for eventuelle tidsavhengige endringer mellom passeringene. Tilpassing av en funksjon for beskrivelse av en endringstrend (tidsvariabel antatt når strøm - romutstrekningen er større enn det horisontale og vertikale avvik til den etterfølgende seismikkabelmonterte innretning), vil vise en spenningspåkjenning som skyldes en strømmåler, sammenlignet med alle de andre. I tilfeller hvor strøm-romutstrekningen er mindre enn spredningsstørrelsen, kan lokale strømtrender estimeres.

Kalibrering av tverrlinjehastighet

I sanntid kan tverrlinjeresponsen på styreinnretningene estimeres. Den tid som medgår for oppnåelse av målavviket, gitt en avviksendringskommando, bestemmer responstiden til de enkelte spredningsstyreelementer på drivkommandoer i det sanntid-området de forekommer. Denne informasjon føres tilbake til beregningene av optimale drivkommandoer.

Eksempelvis kan måling av tverrlinjekomponenten til fartøyshastigheten versus retningsendringen tilpasses en funksjon som beskriver forholdet. Den matematiske beskrivelse av de forventede små endringer ved styring langs en tidsavstand-undersøkelseslinje, antas ikke å komplisere forholdene. Grunnen til dette er det lille området hvor funksjonen vil være relevant. En sekvensestimeringsformel kan benyttes for oppdatering av styreinnretning-responstiden så ofte som posisjoneringsoppdateringer er tilgjengelige.

Strekkspenningskalibrering

Strekkspenningsmålinger kan kalibreres med hensyn til innrettede vannhastighetsmålinger, som er relaterte. Når en strekkspenning ut fra en hydrodynamisk motstandsmodell ikke stemmer overens med det som måles, vil enten strekkspenningsmålingen eller en parameter i den hydrodynamiske modell være årsaken til den predikterte rest. Parametere så som vannhastighet og legememotstand-koeffisient, basert på det effektive overflateareal til det legemet som utsettes for motstanden, vil gi strekkspenningsforventningen. Korrigering av disse for oppnåelse av bedre samsvar med nøyaktige spenningsmålere, vil gi en bedre avstemt hydrodynamisk modell.

Styrelegeme-kalibrering

Navigasjonsløsningen bidrar til en bedret hydrodynamisk modell. Kjennskap til orienteringen til SSD-legemene og strømvektoren, gir den kraft som er tilgjengelig for styringen. Slik orientering kan beregnes basert på navigasjonsløsningen. Med denne informasjonen kan SSD-vingeangrepsvinkelen translateres til en mer nøyaktig kraftvektor slik at det oppnås en bedre styring av spredningen, som beskrevet i den internasjonale patentsøknad WO 00/20895.

Validering

Når et sett av optimale skuddpunkt-målkoordinater og/eller seismikkabelformendringer estimeres, gjennomføres en sikkerhetssjekk for å fastslå sannsynligheten for en kollisjon mellom spredningselementer. Dersom denne sjekken fastslår at den beregnede optimalisering ligger over målrisikogrensen, så rapporteres dette til brukeren online. Brukeren blir da tilbudt et sett alternative styringsbegrensningsvalg for oppnåelse av et annet resultat av optimaliseringsberegningen.

Etter at de optimale skuddpunkt-målkoordinater og/eller seismikkabelformendringer er bedømt som aksepterbare, benyttes de i spredningsmodellen for generering av optimale spredningsstyreelement-drivkommandoer. Disse kommandoer blir så simulert i spredningsmodellen for tilveiebringelse av driftstilstandene. Disse driftstilstander blir også sjekket mot grenser, utenfor hvilke feil vil kunne oppstå. Dersom det fastslås at noen av grensene må overskrides for å kunne realisere de ønskede optimale skuddpunkt-målkoordinater og/eller seismikkabelformendringer, så begrenses spredningsstyreelementet og et alternativt sett drivkommandoer blir beregnet. Det antall alternativ som kan benyttes, vil være avhengig av den beregnbare hastighet som er tilgjengelig innenfor driftoppdateringssyklusen. Parallelt kan et alternativt sett av optimale skuddpunkt-målkoordinater og/eller seismikkabelformendringer beregnes, hvilket sett vil stille mindre krav til spredningsstyreelementet for oppnåelse av et akseptabelt sett av drivkommandoer. Dersom et sikkert sett av drivkommandoer ikke er tilgjengelig, vil online-operatøren overta manuell kontroll ved hjelp av en intelligent GUI, med føring basert på spredningselement-driftstilstandsinformasjon og spredningselement-bevegelseshistorikk, med klart angitt prediksjon.

Spredningsstyreelement-nærhetssjekk

Posisjonsestimatforskjeller som er større enn definerte grenser for alle separat styrte legemer på samtlige steder på legemet når det finnes et tilgjengelig posisjonsestimat, vil resultere i en beregning av ulike drivkommandoer. Nærhetsgrenser baserer seg på posisjonsestimatenes kvalitet.

Spredningsstyreelement-hastighetssjekk

Alle punkt-relative hastighets estimater for samtlige punkter på separat styrte spredningslegemer må være lavere enn grensen. Grensen baserer seg på tiden frem til neste sjekk og på kvaliteten av hastighetsestimatet. Dersom det i løpet av tiden frem til neste sjekk vil skje en kollisjon eller en nesten-kollisjon, så er det nødvendig med drivkommandoer for unngåelse av slik kollisjon. Denne grensen er en funksjon av feilestimater av hastigheten.

Nærhetssjekk av spredningsstyreelement-obstruksjoner

Avstanden mellom posisjonsestimatet for et punkt i spredningen relativt samtlige obstruksjoner, må ligge under en viss grense. Denne grensen er en funksjon av kvaliteten til posisj onsestimatet.

Spredningsstyreelement-obstruksjon-hastighetssjekk

Hastighetsestimater kan ikke resultere i en nærhet som går ut over en grense i løpet av tiden før neste hastighetsestimatsyklus. Denne grensen vil være en funksjon av kvaliteten til hastighetsestimatet.

Sjekk av mekanisk integritet

Blant de mekaniske integritetssjekker er: ingen kabelspenninger utenfor gitte grenser; og ingen styreinnretning-vingevinkler som nærmer seg stallingstilstand.

Av foregående beskrivelse vil det gå frem at ulike modifikasjoner og endringer kan gjøres i de foretrukkede og alternative utførelseseksempler av oppfinnelsen, uten at man derved går utenfor oppfinnelsens ramme.

Beskrivelsen er beregnet bare som et eksempel og skal ikke anses som begrensende på noen måte. Oppfinnelsens ramme bestemmes bare av patentkravene. Uttrykket "innbefattende" som brukes i patentkravene, er ment å bety "i det minste innbefattende" slik at en gitt opplisting av elementer i et krav ikke er ment å være begrensende. Uttrykk som "en", "et" og andre singularisuttrykk er ikke ment å utelukke plurale former, med mindre det er uttrykkelig angitt at så er tilfelle.

Claims (24)

1. Fremgangsmåte, omfattende trinnene: innsamling av inndata fra en seismisk undersøkelsesspredning (10) med et antall spredningsstyreelementer, et antall navigasjonsnoder, og et antall kilder (16) og mottakere (21), innbefattende navigasjonsdata (112) for navigasjonsnodene, driftstilstander (116) fra sensorer tilordnet spredningsstyreelementene, omgivelsesdata (118) for undersøkelsen, og undersøkelses-designdata (120),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter estimering av posisjoner for kildene og mottakerne ved hjelp av navigasjonsdataene (112), driftstilstandene (116) og omgivelsesdataene (118), bestemmelse av optimale slepekurser for kildene (16) og mottakerne (21) ved hjelp av de estimerte posisjoner og en del av inndataene som innbefatter i det minste undersøkelses-designdataene (120), og beregning av drivkommandoer for i det minste to av spredningsstyreelementene ved hjelp av i det minste de bestemte optimale slepekurser.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat estimeringen, bestemmelsen og beregningene gjennomføres ved hjelp av en transformeringsfunksjon (121).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat posisjonene estimeres i samsvar med en spredningsmodell (123) i transformeringsfunksjonen (121) og de optimale slepekursene er inndata for spredningsmodellen (123) for beregning av drivkommandoer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat spredningsmodellen (123) beregner et første sett av estimerte posisjoner ved hjelp av inndata som innbefatter i det minste driftstilstandene og omgivelsesdataene, at navigasjonsdataene innbefatter et andre sett av estimerte posisjoner, og at det første og det andre sett av estimerte posisjoner kombineres med transformeringsfunksjonen for tilveiebringelse av de estimerte kilde- og mottakerposisjoner og predikterte rester (residualer).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat de predikterte rester benyttes for estimering av et sett av parametere som kjennetegner spredningsmodellen (123), og spredningsmodellparameterne benyttes for kalibrering av spredningsmodellen (123).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat de predikterte rester benyttes for estimering av feiltilstander i sensorer som benyttes for innsamling av omgivelsesdataene.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat de optimale slepekurser bestemmes i samsvar med en vektingsfunksjon (125) i transformeringsfunksjonen (121), hvor vektingsfunksjonen (125) mottar som inndata undersøkelses-designdataene og de estimerte posisjoner.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter en validering av de beregnede drivkommandoer og sending av de validerte drivkommandoene til spredningsstyreelementene, for oppnåelse av en ønsket undersøkelseshensikt.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat drivkommandoene innbefatter kommandoer for styring av i det minste én av faktorene fartøyspropell, fartøy-posisjoneringspropell, spredningskomponent-styreinnretninger og fartøy-kabelvinsjer.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat sensorene som er tilordnet spredningsstyreelementene, innbefatter én eller flere sensortyper vedrørende strekkspenning, vannstrømningshastighet, inklinasjon, orientering, akselerasjon, hastighet og posisjon.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat de innsamlede omgivelsesdata innbefatter én eller flere datatyper vedrørende strøm, saltinnhold, temperatur, trykk, lydhastighet, bølgehøyde, bølgefrekvens, vindhastighet og vindretning.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat undersøkelses-designdataene velges blant spredning-slepekurs, oppførselsspesifikasjoner og undersøkelseshensikter, hvor oppførselsspesifikasjonene velges blant motstand- og manøvreringskarakteristika for fartøyet, styrbare kabelinnretninger, styrbare kildeinnretninger og deflektorer, motstandskarakteristika for de slepte kabler, kilder og flottørinnretninger, og vinsj-drivkarakteristika.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat undersøkelsesdesigndataene innbefatter én eller flere datatyper vedrørende område, dybde, områderotasjon eller skuddorientering, linjekoordinater, kilde- og mottakerposisjoner, ønsket dekning, lokale begrensninger, optimaliseringsfaktorer, historiske data, og hvor de innsamlede inngangsdata innbefatter én eller flere datatyper vedrørende pre-undersøkelse, operatør-input, foreliggende undersøkelse, nær sanntid-, sanntidundersøkelse, og simulert undersøkelse.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedat operatør-inputdata innbefatter spredningsparameterinnstillinger og omgivelsesdata, og hvor pre-undersøkelsesdataene omfatter omgivelses-sensordata.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedat sanntid-undersøkelsesdataene innbefatter én eller flere datatyper vedrørende kabel-strekkspenning, vannstrømhastighet, inklinasjon, orientering, akselerasjon, hastighet, posisjonering, spredningsstyreelementinnstilling, omgivelsesdata, seismikksignal- og støydata, og operatør-input.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedat de simulerte undersøkelsesdata innbefatter én eller flere datatyper vedrørende simulert pre-undersøkelse, simulert operatør-input, simulert strømundersøkelse, simulert nær sanntid-, simulert sanntidundersøkelse, og simulerte omgivelsesdata.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedat de innsamlede inngangsdata videre innbefatter seismikksensor-rådata, og seismikksensor-rådataene benyttes for å tilveiebringe kvalitetsindikatorer for de estimerte posisjoner, hvor kvalitetsindikatorene er valgt blant binning-datasett, absolutt støy-data, signal/støy-forhold og seismikksignalfrekvensinnhold.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat spredningsmodellen (123) er en hydrodynamisk kraftmodell av spredningskomponentene, en rent stokastisk modell av spredningskomponentene som benytter ett av de kriterier som tilfredsstiller L-normen eller et nevralt nettverk.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat kraftmodellen omfatter marinstrømningsdata.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat spredningsmodellen (123) er en ren stokastisk modell av spredningskomponentene.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat spredningsmodellen (123) benytter ett av de kriterier som tilfredsstiller L-normen.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert vedat spredningsmodellen (123) er et nevralt nettverk.

23. System, innbefattende en seismisk undersøkelsesspredning (10) ved gjennomføring av en seismisk undersøkelse, hvilken spredning har et antall spredningsstyreelementer, et antall navigasjonsnoder, og et antall kilder (16) og mottakere (21), en database for mottak av inndata for styring av den seismiske undersøkelsesspredningen som innbefatter navigasjonsdata (112) for navigasjonsnodene, driftstilstander(l 16) fra sensorer tilordnet spredningsstyreelementene, omgivelsesdata (118) for undersøkelsen, og undersøkelses-designdata (120), karakterisert vedat systemet omfatter et datamaskinlesbart medium som har datamaskineksekverbare instruksjoner for estimering av posisjonene til kildene (16) og mottakerne (21) ved hjelp av navigasjonsdataene (112), driftstilstandene (116) og omgivelsesdataene (118), et datamaskinlesbart medium som har datamaskineksekverbare instruksjoner for bestemmelse av optimale slepekurser for kildene (16) og mottakerne (21) ved bruk av de estimerte posisjoner og en del av de inndata som innbefatter i det minste undersøkelses-designdataene, og et datamaskinlesbart medium som har datamaskineksekverbare instruksjoner for beregning av drivkommandoer for i det minste to av spredningsstyreelementene ved hjelp av i det minste de bestemte optimale slepekurser.

24. System ifølge krav 23, karakterisert vedat det er innrettet for å utføre en fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-22.