NO339102B1 - System for å redusere slepestøy i marine seismiske lyttekabler - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Teknisk område

Oppfinnelsen vedrører generelt det området som gjelder anordninger og fremgangsmåter for marine, seismiske under-søkelser. Mer spesielt angår oppfinnelsen konstruksjoner eller strukturer for marine seismiske streamere som har redusert indusert støy fra effekter ved sleping av slike streamere i vannet.

Teknikk bakgrunn

Under en marin seismisk undersøkelse seiler et seismikkfartøy på overflaten av en vannmasse slik som en innsjø eller havet. Seismikkfartøyet inneholder typisk seismisk innsamlingsstyreutstyr som innbefatter anordninger slik som navigasjonsstyrings-, seismikk-kildestyrings-, seismikksensorstyrings- og signalregistreringsanordninger. Det seismiske innsamlingsstyringsutstyret får en seismisk kilde som slepes i vannmassen av seismikkfartøyet eller et annet fartøy, til å bli aktivert ved valgte tidspunkter. Den seismiske kilden kan være av en hvilken som helst type som er velkjent på det området som gjelder seismisk innsamling, innbefattende luftkanoner eller vannkanoner, eller det som er vanligst, grupper av luftkanoner. Seismiske streamere, også kalt seismiske slepekabler, er langstrakte, kabellignende strukturer som blir slept i vannmassen av det seismiske undersøkelsesfartøyet eller av et annet fartøy. Et antall seismiske streamere blir vanligvis slept bak seismikkfartøyet lateralt atskilt fra hverandre. De seismiske streamerne inneholder sensorer for å detektere de seismiske bølgefeltene som innledes av den seismiske kilden og reflektert fra akustiske impedansgrenser i undergrunnsformasjoner under

bunnen av vannet.

Konvensjonelt inneholder seismiske streamere trykk-reagerende sensorer slik som hydrofoner, men det er også blitt foreslått seismiske streamere som inneholder partikkelbevegelsessensorer slik som geofoner, i tillegg til hydrofoner. Sensorene er typisk plassert med jevne mellomrom langs lengden av de seismiske streamerne.

Seismiske streamere innbefatter også elektroniske komponenter, elektriske ledninger og kan innbefatte andre typer sensorer. Seismiske streamere er vanligvis sammensatt av seksjoner, der hver seksjon har en lengde på omkring 75 meter. Et antall slike seksjoner er forbundet ende mot ende, og den sammensatte streamere kan ha en total lengde på mange tusen meter. Posisjonsstyringsanordninger, slik som dybde-regulatorer, paravaner og endebøyer er festet til streameren ved valgte posisjoner og blir brukt til å regulere og overvåke bevegelsen av streameren i vannet. Under drift er de seismiske kildene og streamerne typisk neddykket til en valgt dybde i vannet. De seismiske kildene blir typisk operert ved en dybde på 5-15 meter under vannoverflaten, og de seismiske streamerne blir typisk operert ved en dybde på 5-40 meter.

En typisk streamerseksjon består av en ytre kappe, koblingsanordninger, avstandsholdere og forsterkningsorganer. Den ytre kappen er laget av et fleksibelt, akustisk transparent materiale slik som polyuretan og beskytter innsiden av streamerseksjonen fra vanninntrengning. Koblingsanordningene er plassert ved endene av hver streamerseksjon og forbinder seksjonene mekanisk, elektrisk og/eller optisk med tilstøtende streamerseksjoner og forbinder den dermed til slutt til det seismiske slepefartøyet. Det er minst en, og vanligvis to eller flere slike

forsterkningsorganer i hver streamerseksjon som strekker seg over lengden av hver streamerseksjon fra en endekoblings-

anordning til den andre. Forsterkningsorganene gir streamerseksjonen evne til å tåle aksial mekanisk belastning. En ledningsbunt strekker seg også over lengden av hver streamerseksjon og kan inneholder elektriske kraftledere og elektriske datakommunikasjonsledninger. I noen tilfeller er optiske fibere for signalkommunikasjon innbefattet i ledningsbunten. Hydrofoner eller grupper med hydrofoner er plassert inne i streamerseksjonen. Hydrofonene har noen ganger blitt plassert inne i tilsvarende avstandsholdere for beskyttelse. Avstanden mellom avstandsholderne er vanligvis omkring 0,7 meter. En hydrofongruppe, typisk omfattende 16 hydrofoner, strekker seg dermed over en lengde på omkring 12,5 meter.

Innsiden av de seismiske streamerne er fylt med et tomromsfyllende materiale for å tilveiebringe oppdrift og ønskede akustiske egenskaper. De fleste seismiske streamere er blitt fylt med et flytende kjernemateriale slik som olje eller parafin. Slike væskefylte streamerkonstruksjoner har vist seg velegnet og er blitt brukt på området i lang tid. Det er imidlertid ulemper i forbindelse med bruk av væske som et kjernefyllmateriale. Den første ulempen er lekkasje av væsken inn i det omgivende vannet i tilfelle av at en streamerseksjon blir skadet. Slike lekkasjer utgjør selvsagt et alvorlig miljøproblem. Skade kan inntreffe mens streameren blir slept gjennom vannet eller den kan inntreffe mens streameren blir utplassert fra eller hentet opp på en streamervinsj hvor streamere vanligvis blir lagret på seismikkfartøyet.

En annen ulempe ved å bruke væskefylte streamerseksjoner er støy indusert i hydrofonene, generert av vibrasjoner når streameren blir slept gjennom vannet. Slike vibrasjoner utvikler interne trykkbølger som forplanter seg gjennom væsken i streamerseksjonene, og slike bølger blir ofte kalt "bulingsbølger" eller "pustebølger". Den foregående støyen er for eksempel beskrevet i S.P. Beerens m.fl., Flow noise Analysis of Towed Sonar Arrays, UDT 99 - Conference Proceedings Undersea Defense Technology, 29. juni-1. juli 1999, Nice, Frankrike, Nexus Media Limited, Swanley, Kent.

I en streamer som beveges med konstant hastighet beveger ideelt alle komponentene innbefattende kappen, koblingsanordningene, avstandsholderne, forsterkningsorganene, ledningsbunten, sensorene og væskefyllmateriale seg alle med samme konstante hastighet og beveger seg ikke i forhold til hverandre. Under virkelige bevegelsesforhold finner imidlertid transient bevegelse av streamerne sted, idet slik transient bevegelse blir forårsaket av hendelser slik som stamping og heving av det seismiske fartøyet, bevegelse av paravanene og endebøyene som er festet til streamerne, klimpring av slepekablene som er festet til streamerne forårsaket av virvelløsning på kablene og betjening av dybdestyringsanordninger plassert på streamerne. En hvilken som helst transient bevegelse av forannevnte type kan forårsake transient bevegelse (strekking) av forsterkningsorganene .

Transient bevegelse av forsterkningsorganene forskyver avstandsholderne eller koblingsanordningene og forårsaker trykksvingninger i det flytende tomromsfyllingsmaterialet, som blir detektert av hydrofonene. Trykksvingninger som stråler bort fra avstandsholderne eller koblingsanordningene får også den fleksible ytterkappen til å bli trykt inn og bule ut i form av en vandrende bølge, noe som gir fenomenet "utbulingsbølger" sitt navn.

I tillegg er det andre typer støy, ofte kalt "strømningsstøy" som kan påvirke kvaliteten av det seismiske signalet som detekteres av hydrofonene. Vibrasjoner i den seismiske streameren kan for eksempel forårsake strekkbølger i den ytre kappen og resonanstransienter som forplanter seg ned langs forsterkningsorganene. Et turbulent grenselag frembrakt omkring den ytre kappen til streameren av virkningen av sleping av streameren kan også forårsake trykksvingninger i det flytende fyllmaterialet. I væskefylte streamerseksjoner er strekkbølgene, resonanstransientene og den turbulensinduserte støyet vanligvis meget mindre i amplitude enn utbulingsbølgene, men de eksisterer og påvirker kvaliteten av de seismiske signalene som detekteres ved hjelp av hydrofonene. Utbulingsbølger er vanligvis den største kilden til vibrasjonsstøy fordi disse bølgene forplanter seg i det flytende kjernefyllingsmaterialet i streamerseksjonene og dermed virker direkte på hydrofonene.

Flere konsepter er blitt foreslått for å redusere slik støy i streamerseksjoner. Det er for eksempel kjent på området å innføre kammerblokkeringer i væskefylte streamerseksjoner for å stoppe utbulingsbølger fra å forplante seg kontinuerlig langs hele lengden av streameren. Det er også kjent på området å innføre skum med åpne celler i det indre av streamerseksjonen. Skummet med åpne celler begrenser strømningen av væskefyllingsmateriale som reaksjon på transient bevegelsesinduserte trykkendringer og får energien til å bli spredt inn i den ytre kappen og skummet over en kortere aksial avstand. En annen løsning som er kjent på området for å ta seg av slik støy, er å kombinere flere hydrofoner i en seriekoblet gruppe for å dempe virkningene av en bølge som forplanter seg langsomt på det detekterte seismiske signalet. En slik løsning er typisk implementert ved å posisjonere et likt antall seriekoblede hydrofoner mellom eller på begge sider av valgte avstandsholdere slik at par med hydrofoner avføler like og motsatte trykkendringer. Summering av hydrofonsignalene fra en slik gruppe kan dermed hovedsakelig kansellere slik støy.

En annen løsning for å eliminere utbulingsbølger er å eliminere væsken fra innsiden av streamerseksjonene slik at det ikke finnes noe medium som utbulingsbølger kan forplante seg i. Denne løsningen er eksemplifisert ved bruken av såkalte massive streamere som benytter streamerseksjoner fylt med et fast kjernemateriale. I enhver type fast materiale vil det imidlertid utvikles skjærbølger som kan øke den støyen som detekteres av hydrofonene. Skjærbølger kan ikke utvikle seg i væskefylte streamere fordi væsker ikke har noen skjærmodulus. Mange konvensjonelle fastkjernematerialer er i tillegg ikke akustisk transparente for trykkbølgene som hydrofonene er ment å detektere.

En annen løsning på støyproblemet er å erstatte det flytende kjernematerialet i en streamerseksjon med et mykt, fleksibelt, fast kjernemateriale, slik som en gel. Innføringen av et mykere, fleksibelt fast materiale kan blokkere utviklingen av utbulingsbølger sammenlignet med et flytende kjernemateriale. Et mykt fleksibelt fast materiale kan også dempe overføringen av skjærbølger sammenlignet med et hardere materiale. Det kan imidlertid fremdeles være en betydelig overføring av skjærbølger gjennom et slik mykt, fleksibelt fast materiale.

Bruk av et mykt fleksibelt materiale vil eliminere en betydelig del av problemet med "utbulingsbølger", men den såkalte Poisson-effekten fra forsterkningsorganet kan øke. På grunn av den forholdsvis høye strekkstivheten til forsterkningsorganene forplanter transienter seg vanligvis langs forsterkningsorganene ved hastigheter nær eller større enn lydhastigheten i vann, idet slike hastigheter typisk er i området fra 1000 til 1500 meter pr. sekund. Den aktuelle hastigheten til transienter langs forsterkningsorganene er hovedsakelig avhengig av elastisitetsmodulen til forsterk-ningsorganmaterialet og det strekket som påføres streameren når den blir slept i vannet. Jo lavere elastisitetsmodul, jo mer ettergivende vil streameren være, og dermed vil den spre mer transient energi i form av varme og mindre vil passere gjennom forsterkningsorganet. Spesielle elastiske seksjoner blir vanligvis plassert ved hver ende av en streamerkabel for å redusere virkningene av transienter.

En streamer som føres gjennom vannet, kan anses å ha en treg masse representert ved M som blir utsatt for viskøs dempning representert ved c. Hvis fjærkonstanten til de elastiske seksjonene er k, så kan den forenklede overførings-funksjonen for de elastiske seksjonene utledes ved å løse bevegelsesligningen som: hvor con = V (k/M) og 5 = c/2con. Denne overf øringsfunks j onen har form av et mekanisk høygrensefilter over resonansfrekvensen for co = Gon. Elastisitetsmodulen til enhver type seksjon bestemmer også transientbølgehastigheten. Transientbølge-hastigheten kan representeres ved hjelp av uttrykket:

hvor C er den hastighet som en transient vil forplante seg med i forsterkningsorganet, E er elastisitetsmodulen og M er masse pr. lengdeenhet. For et spesielt forsterkningsorganmateriale vil stivheten normalt øke med styrken mer enn masse pr. lengdeenhet, og hastigheten vil også øke. Kjennskap til denne hastigheten kan være nyttig ved formulering av konstruksjonen til streamerhydrofongruppen med hensyn på støyforkastelse.

En relatert egenskap er den mekaniske impedansen. Impedansen Z kan bestemmes ved hjelp av uttrykket:

Endringer i impedansen kan påvirke den relative graden av forplantning og refleksjon av transiente bølger langs streameren.

Det er likevel behov for ytterligere forbedring av dempningen av langsgående bølger som overføres gjennom forsterkningsorganene i marine seismiske streamere.

Oppsummering av oppfinnelsen

Et aspekt ved oppfinnelsen er en seismisk streamer. En seismisk streamer i henhold til dette aspekt ved oppfinnelsen innbefatter en kappe som dekker en utside av streameren. Minst et forsterkningsorgan strekker seg langs lengden av kappen. Forsterkningsorganet er plassert inne i kappen. Minst en seismisk sensor er plassert i en innside av kappen. Et akustisk transparent materiale fyller tomrommet i innsiden av kappen. Det akustisk transparente materialet er introdusert i kappen i flytende form og har deretter endret tilstand til hovedsakelig fast form. Minst et langsgående komprimerbart element er plassert ved en valgt posisjon langs streameren. Elementet fyller hovedsakelig alt tomrom inne i et tverrsnitt av innsiden av kappen for å separere materiale i to tilstøtende kamre for dermed å dempe overføring av akustiske bølger i materialet over elementet. Det langsgående komprimerbare elementet omfatter en ramme konstruert for hovedsakelig å motstå kompresjon i en retning på tvers av en lengde av streameren. Skum med lukkede celler fyller tomrommet i rammen for å tilveiebringe betydelig komprimerbarhet i en retning langs lengden av streameren.

Andre aspekter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse og de vedføyde patentkrav.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 viser en typisk marin seismisk datainnsamlings-operasjon ved bruk av en streamer i henhold til utførelsesformer av oppfinnelsen. Fig. 2 viser en skisse med bortskårne deler av en utførelsesform av et streamersegment i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser en tidligere kjent montering av en seismisk

sensor til en avstandsholder.

Fig. 4 viser en utførelsesform av montering av en seismisk sensor til en avstandsholder i henhold til oppfinnelsen. Fig. 5 viser en annen utførelsesform av en montering av en seismisk sensor til en avstandsholder i henhold til oppfinnelsen. Fig. 6 viser en utførelsesform av en streamer med et langsgående komprimerbart element inne i streamer-kappen. Fig. 7 viser en utførelsesform av et langsgående

komprimerbart element.

Detaljert beskrivelse

Fig. 1 viser et eksempel på et marint, seismisk datainnsamlingssystem slik det vanligvis brukes ved innsamling av seismiske data. Et seismikkfartøy 14 beveger seg langs overflaten av en vannmasse 12, slik som en innsjø eller havet. Den marine seismiske undersøkelsen er ment å detektere og registrere seismiske signaler relatert til struktur og sammensetning av forskjellige undergrunnsformasjoner 21,23 under vannbunnen 20. Seismikkfartøyet 14 innbefatter kildeaktiverings-, dataregistrerings- og navigasjonsutstyr, vist generelt ved 16, referert til som et

"registreringssystem" for enkelhets skyld. Seismikkfartøyet 14

eller et annet fartøy (ikke vist) kan slepe en eller flere seismiske energikilder 18 eller grupper med slike kilder i vannet 12. Seismikkfartøyet 14 eller et annet fartøy sleper minst en seismisk streamer 10 nær overflaten av vannet 12. Streameren 10 er koblet til fartøyet 14 ved hjelp av en innføringskabel 26. Et antall sensorelementer 24 eller grupper med slike sensorelementer er anordnet ved atskilte posisjoner langs streameren 10. Streamerelementene 24 som vil bli forklart mer detaljert nedenfor under henvisning til fig. 4, er formet ved å montere en seismisk sensor inne i en sensoravstandsholder.

Under drift får visse anordninger (ikke vist separat) i registreringssystemet 16 kilden 18 til å bli aktivert ved valgte tidspunkt. Når den aktiveres, frembringer kilden 18 seismisk energi 19 som forplanter seg hovedsakelig utover fra kilden 18. Energien 19 forplanter seg nedover, gjennom vannet 12 og passerer i det minste delvis gjennom vannbunnen 20 og inn i formasjonene 21,23 under denne. Seismisk energi 19 blir i det minste delvis reflektert fra en eller flere akustiske impedansegrenser 22 under vannbunnen 20, og forplanter seg oppover slik at den kan detekteres av sensorene i hvert sensorelement 24. Strukturen til formasjonen 21,23 blant andre egenskaper ved jordens undergrunn, kan utledes fra forplantningstiden til energien 19 og av karakteristikker ved den detekterte energien, slik som dens amplitude og fase.

Når nå den generelle fremgangsmåten for drift av en marin seismisk streamer er forklart, vil et eksempel på en utførelsesform av en streamer i henhold til oppfinnelsen bli forklart under henvisning til fig. 2. Fig. 2 er en skisse med bortskårne deler av en del (segment) 10A i en typisk marin seismisk streamer (10 på fig. 1). En streamer som vist på fig. 1, kan strekke seg bak seismikkfartøyet (14 på fig. 1) over flere kilometer, og er typisk laget av et antall streamersegmenter 10A som vist på fig. 2, koblet ende mot ende bak fartøyet (14 på fig. 1).

Det seismiske segmentet 10A i den foreliggende utførelsesformen kan være omkring 75 meter langt. En streamer slik som vist ved 10 på fig. 1, kan derved være sammensatt ved å forbinde et valgt antall slike segmenter 10A ende mot ende. Segmentet 10A innbefatter en kappe 30 som i den foreliggende utførelsesform kan være laget av transparent polyuretan med tykkelse 3,5 mm og har en nominell diameter på omkring 62 mm. I hvert segment 10A kan hver aksial ende av kappen 30 være avsluttet med en koblings/termineringsplate 36. Koblings/termineringsblokken 36 kan innbefatte ribbe-elementer 36A på en ytre overflate av koblings/termineringsblokken 36, som er innsatt i enden av kappen 36 for å tette mot den indre overflaten til kappen 30 og for å gripe koblings/termineringsblokken 36 til kappen 30 når kappen 30 er festet ved hjelp av en ytre spennanordning (ikke vist). I den foreliggende utførelsesformen er to forsterkningsorganer 42 koblet til innsiden av hver koblings/termineringsblokk 36 og strekker seg over lengden til segmentet 10A. I en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen kan forsterkningsorganene 42 være laget av et fiberrep fremstilt av en fiber solgt under varemerket VECTRAN, som er et registrert varemerke for Hoechst Celanese Corp., New York, NY. Forsterkningsorganet 42 overfører aksial belastning langs lengden av segmentet 10A. Når et segment 10A blir koblet ende mot ende med et annet slik segment (ikke vist på fig. 2), blir koblings/- termineringsblokkene 3 6 koblet sammen ved å bruke en hvilken som helst egnet koblingsanordning, slik at den aksiale kraften blir overført gjennom koblings/termineringsblokkene 36 fra forsterkningsorganene 42 i et segment 10A til

forsterkningsorganet i det tilstøtende segmentet.

Segmentet 10A kan innbefatte et antall oppdrifts avstandsholdere 32 anordnet i kappen 30 og koblet til forsterkningsorganene 42 ved atskilte posisjoner langs deres lengde. Oppdriftsavstandsholderne 32 kan være laget av polyuretanskum eller et annet egnet materiale med valgt densitet. Oppdriftsavstandsholderne 32 har en densitet valgt for å gi segmentet 10A hovedsakelig tilnærmet samme totale densitet som vannet (12 på fig. 1), slik at streameren (10 på fig. 1) vil ha hovedsakelig nøytral oppdrift i vannet (12 på fig. 1). I praksis gir oppdriftsavstandsholderne 32 segmentet 10A en total densitet som er litt mindre enn densiteten til ferskvann. Passende total densitet kan så justeres under aktuell bruk ved å tilføye valgte oppdriftsavstandsholdere 32 og fyllmedia med egnet spesifikk vekt.

Segmentet 10A innbefatter en vanligvis eksternt plassert lederkabel 40 som kan innbefatte et antall isolerte elektriske ledere (ikke vist separat), og kan innbefatte en eller flere optiske fibere (ikke vist). Kabelen 40 overfører elektriske og/eller optiske signaler fra sensorene (som nærmere forklart nedenfor under henvisning til fig. 3 og 4) til registreringssystemet (16 på fig. 1). Kabelen 40 kan i noen implementeringer også overføre elektrisk kraft til forskjellige signalbehandlingskretser (ikke vist separat) anordnet i ett eller flere av segmentene 10A, eller anordnet andre steder langs streameren (10 på fig. 1). Lengden av lederkabelen 40 inne i et kabelsegment 10A er vanligvis større enn den aksiale lengden til segmentet 10A under den størst forventede aksiale strekkpåkjenningen av segmentet 10A slik at de elektriske lederne og de optiske fiberne i kabelen 40 ikke vil bli utsatt for betydelig aksial spenning når streameren 10 slepes gjennom vannet av et fartøy. Lederne og de optiske fibrene kan være terminert i en forbindelsesanordning 38 som er anordnet i hver koblings/termineringsblokk 36 slik at når segmentene 10A blir koblet ende mot ende, kan tilsvarende elektriske og/eller optiske forbindelser opprettes mellom de elektriske lederne og de optiske fibrene i lederkabelen 40 i det tilstøtende segmentet 10A.

Sensorer som i foreliggende utførelsesform kan være hydrofoner, kan være anordnet inne i sensoravstandsholdere, vist på fig. 2 generelt ved 34. Hydrofonene i den foreliggende utførelsesformen kan være av en type som er kjent for vanlig fagkyndige på området, innbefattende, men ikke begrenset til de som er solgt under modell nummer T-2BX av Teledyne Geophysical Instruments, Houston, TX. I den foreliggende utførelsesformen kan hvert segment 10A innbefatte 96 slike hydrofoner anordnet i grupper på 16 individuelle hydrofoner koblet elektrisk i serie. I en spesiell implementering av oppfinnelsen er det dermed seks slike grupper atskilt fra hverandre med omkring 12,5 meter. Avstanden mellom enkelthydrofoner i en slik gruppe bør velges slik at det aksiale spennet til gruppen høyst er lik omkring halvparten av bølgelengden til den seismiske energien med høyest frekvens som er ment å bli detektert ved hjelp av streameren (10 på fig. 1). Det skal tydelig bemerkes at den type sensorer som brukes, de elektriske og/eller optiske forbindelsene som brukes, antallet slike sensorer og avstanden mellom slike sensorer bare er brukt for å illustrere en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen og ikke er ment å begrense omfanget av foreliggende oppfinnelse. I andre utførelsesformer kan sensorene være partikkelbevegelsessensorer slik som geofoner eller akselerometere. En marin seismisk streamer med partikkelbevegelsessensorer er beskrevet i US-patentsøknad nr. 10/233.266, inngitt 30. august 2002 med tittel Apparatus and Method for Multicomponent Marine Geophysical Data Gathering, som er overført til et søsterselskap av søkeren av foreliggende oppfinnelse og som herved inkorporeres ved referanse.

Ved valgte posisjoner langs streameren (10 på fig. 1) kan en kompassanordning 44 være festet til den ytre overflaten av kappen 30. Kompassanordningen 44 innbefatter en retningssensor (ikke vist separat) for å bestemme den geografiske orienteringen av segmentet 10A ved posisjonen til kompassanordningen 44. Kompassanordningen 44 kan innbefatte en elektromagnetisk signaltransduser 44A for å kommunisere signaler til en tilsvarende transduser 44B inne i kappen 30 for kommunikasjon langs lederkabelen 40 til registreringssystemet (16 på fig. 1). Målinger av retning blir brukt på den måte som er kjent på området, til å utlede posisjonen av de forskjellige sensorene i segmentet 10A og dermed langs hele lengden av streameren (10 på fig. 1). En kompassanordning vil typisk være festet til streameren (10 på fig. 1) omkring hver 300 meter (hvert fjerde segment 10A). En type kompassanordning er beskrevet i US-patent nr. 4.481.611 utstedt til Burrage og som herved inkorporeres ved referanse.

I den foreliggende utførelsesformen kan det indre rommet i kappen være fylt med et materiale 4 6 slik som "BVF"

(Buoyancy Void Filler) som kan være en herdbar, syntetisk uretanbasert polymer. BVF 4 6 tjener til å utelukke fluid (vann) fra innsiden av kappen 30 for elektrisk å isolere de forskjellige komponentene inne i kappen 30, for å tilføye oppdrift til en streamerseksjon og for å overføre seismisk energi fritt gjennom kappen 30 til sensorene 34. BVF 4 6 er i sin uherdede tilstand hovedsakelig i væskeform. Ved herding eller størkning flyter BVF ikke lenger som en væske, men blir i stedet hovedsakelig fast. BVF 46 beholder imidlertid ved herding en viss fleksibilitet for bøyingspåkjenninger, betydelig elastisitet og overfører fritt seismisk energi til sensorene 34. Man vil forstå at BVF som brukes i foreliggende utførelsesform, bare er et eksempel på en gel-lignende substans som kan brukes til å fylle innsiden av streameren.

Andre materialer kan også brukes. Oppvarming av en valgt substans, slik som for eksempel en termoplast, til over dens smeltepunkt og innføring av den smeltede plasten i innsiden av kappen 30, og deretter avkjøle den, kan også brukes i en streamer i henhold til oppfinnelsen. Olje eller et lignende materiale kan også brukes til å fylle innsiden av streameren.

Sensoravstandsholderne 34 som forklart foran, er typisk støpt av en stiv, tung plast for bedre å beskytte de seismiske sensorene fra skade under håndtering og bruk. Selv om de er effektive når det gjelder å redusere skadetilfeller på de seismiske sensorene, kobler den stive plasten som brukes i sensoravstandsholderne 34 også effektivt støy fra forsterkningsorganene 42 til den seismiske sensoren. Som forklart foran er også en kilde for støy Poisson-effekten hvor strekking av forsterkningsorganene 42 under aksialt strekk får dem til å gjennomgå en reduksjon i diameter. Når det aksiale strekket blir redusert på forsterkningsorganet 42, øker de i diameter. Forsterkningsorganet 42 er typisk tett innpasset i og klebende forbundet med gjennomgående passasjer (52 på fig. 3 og 4) i sensoravstandsholderne 34, og diameterendringer i forsterkningsorganene 42 blir dermed effektivt overført til sensoravstandsholderne 34, for derved å tilveiebringe en kilde for støy som kan detekteres av de seismiske sensorene.

Fig. 3 illustrerer en måte som er kjent på området, hvor seismiske sensorer er montert i sensoravstandsholderne. Avstandsholderne 34 innbefatter en åpning 50 formet for å motta en seismisk sensor 56. Sensoren 56 i denne utførelses-formen kan være modell nummer T-2BX hydrofoner fremstilt av Teledyne Geophysical Instruments, som forklart ovenfor i forbindelse med fig. 2. Huset til sensoren 56 innbefatter ribber 56A på dens laterale kanter, slik at når sensoren 56 er innsatt i åpningen 50, blir sensoren 56 holdt på plass i åpningen 50 ved hjelp av en interferenspasning. Avstands holderen 34 innbefatter også gjennomgående passasjer 52 gjennom hvilke forsterkningsorganene (42 på fig. 2) er innsatt. En klebemiddelåpning 54 er anordnet på avstandsholderen 34 og som klebemiddel (ikke vist) blir injisert gjennom etter at forsterkningsorganene (42 på fig. 2) er innsatt i de gjennomgående passasjene 52.

En utførelsesform av en streamerseksjon i henhold til oppfinnelsen er vist med bortskårne deler på fig. 4. Streamerseksjonen på fig. 4 innbefatter hovedsakelig alle komponentene i streamerseksjonen som er vist på fig. 2. I den foreliggende utførelsesformen innbefatter imidlertid sensoravstandsholderen 34 et indre hulrom 50 som er dimensjonert for hovedsakelig å eliminere enhver direkte kontakt mellom avstandsholderen 34 og sensoren 56. Det indre hulrommet 50 kan være fylt med et mykt skum med lukkede celler, en gel eller et annet materiale som effektivt isolerer sensoren 56 akustisk fra avstandsholderen 34.

I en annen utførelsesform som er vist på fig. 5, er sensoren 56 montert inne i et stivt før 62 som kan være laget av polyvinylklorid eller lignende plast, eller et annet stivt materiale. Det indre hulrommet 50 i sensoravstandsholderen 34 er dimensjonert slik at røret 62 ikke er i kontakt med veggen til hulrommet 50. Røret 62 kan være opphengt inne i hulrommet 50 ved hjelp av o-ringer 60 eller en lignende elastisk anordning som effektivt isolerer røret 62 akustisk fra avstandsholderen 34.

Det vises til fig. 6 hvor fyllmaterialet (46 på fig. 2) i det indre av kappen 30 kan være atskilt i diskrete kamre ved å innsett ett eller flere langsgående komprimerbare elementer 64 ved valgte posisjoner langs lengden av hver streamerseksjon. Det langsgående komprimerbare elementet 64 fyller hovedsakelig fullstendig tverrsnittet til innsiden av kappen 30, bortsett fra den delen som opptas av komponentene, slik som forsterkningsorganet eller organene 42 og kabelen 40. Det langsgående komprimerbare elementet 64 tjener til å dempe bevegelse av trykkbølger langs lengden av streameren på grunn av dets forholdsvis høye kompressibilitet i den langsgående retningen. I noen utførelsesformer er et antall slike langsgående komprimerbare elementer innbefattet i streameren ved atskilte posisjoner fra hverandre for å atskille innsiden av streameren i et antall kamre. Et slikt komprimerbart element kan for eksempel være innbefattet for hver avstandsholder, enten en sensoravstandsholder eller en oppdriftsavstandsholder. I en utførelsesform kan det langsgående komprimerbare elementet 64 være laget av skum med lukkede celler slik som polyuretan. Densitet og kompressibiliteten til slikt skum med lukkede celler er et fagmessig valg for konstruktøren av streamerseksjonen, men det er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse at skummet har en kompressibilitet på minst ti, og fortrinnsvis 100 eller flere ganger kompressibiliteten til tomromsfyllmaterialet (46 på fig. 2) slik at kompresjonsbølger i det tomromsfyllende materialet (46 på fig. 2) forårsaket av relativ bevegelse av avstandsholderne, hovedsakelig blir absorbert av de langsgående komprimerbare elementene 64. Uttrykket "langsgående komprimerbart element" blir brukt i foreliggende beskrivelse for å indikere at en foretrukket mekanisk egenskap ved elementet 64 er at det har den beskrevne kompressibiliteten langs lengderetningen til streameren, mens det fortrinnsvis har forholdsvis lavere kompressibilitet i alle retninger på tvers av streamerens lengderetning for ikke å ødelegge styrken til streamerseksjonen.

Et eksempel på en struktur for et langsgående komprimerbart element som har de foregående mekaniske egenskapene, vil bli forklart under henvisning til en tverrsnittsskisse på fig. 7. Det langsgående komprimerbare elementet 64 kan innbefatte en ramme 66 som kan være laget av stål, aluminium eller et annet materiale med høy styrke. Rammen 66 kan innbefatte en ekstern sylinder 66A, radialt innadvendte ribber 66B og en indre sylinder 66C hovedsakelig som vist på fig. 7. Hele tomrommet mellom sylinderne 66A, 66C og ribbene 66B kan være fylt med et skum 68 med lukkede celler som beskrevet ovenfor. Sylinderne 66A, 66C og ribbene 66B kan strekke seg i en langsgående retning over en lengde som hovedsakelig er den samme som lengden av skummet 68, som kan være i størrelsesorden 5 til 20 cm for hvert slikt langsgående komprimerbart element 64. Andre strukturer eller konstruksjoner kan tenkes som har lignende mekaniske egenskaper, nemlig at det langsgående komprimerbare elementet 64 tilveiebringer en kompressibilitet som minst er den samme som for tomromsfyllmaterialet (46 på fig. 2) på tvers av lengden av streameren, og tilveiebringer hovedsakelig mer kompressibilitet i en retning langs lengden av streameren. For det utførelseseksemplet som er vist på fig. 7, blir det foretrukket at dimensjonene til komponentene i rammen 66 ikke opptar mer enn en liten brøkdel, for eksempel 3 til 5 prosent, av tverrsnittsarealet til streameren, for å gi skummet 68 mulighet til å oppta hovedsakelig hele tverrsnittsarealet. Ved å velge slike rammedimensjoner vil rammen 66 hovedsakelig ikke oppvise noen motstand mot bevegelse av fluidbølger i tomromsfyllmaterialet (46 på fig. 2), for derved ikke å ødelegge ytelsen til det langsgående komprimerbare elementet 64 .

En streamer laget som beskrevet her, kan tilveiebringe betydelig redusert effekt av "v-bølger"- i forhold til streamere laget i henhold til strukturer som er kjent på området forut for foreliggende oppfinnelse.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med et begrenset antall utførelsesformer, vil fagkyndige på området som har hatt fordelen ved å sette seg inn i denne fremstillingen, forstå at andre utførelsesformer kan tenkes, som ikke avviser fra rammen for foreliggende oppfinnelse slik den er beskrevet her. Omfanget av oppfinnelsen skal følgelig bare begrenses av de vedføyde patentkrav.

Claims (9)

1. Seismisk streamer, omfattende: en kappe (30) som dekker utsiden av streameren (10); minst et forsterkningsorgan som strekker seg langs lengden av kappen (30), hvor forsterkningsorganet (42) er anordnet inne i kappen (30); minst en seismisk sensor (56) anordnet inne i kappen (30); et akustisk transparent materiale (46) som fyller tomrommet i innsiden av kappen (30); ogkarakterisert veddet akustisk transparente materialet (4 6) som er introdusert i kappen (30) i flytende form og deretter har endret tilstand til hovedsakelig fast form, minst et langsgående komprimerbart element (64) anordnet ved en valgt posisjon langs streameren (10), hvor elementet (64) hovedsakelig fyller alle tomrom inne i et tverrsnitt av innsiden av kappen (30) for å separere tomromsfyllmaterialet i to tilstøtende kamre for å dempe overføring av akustiske bølger i materialet over elementet (64), hvor det langsgående komprimerbare elementet (64) omfatter en ramme (66) konstruert for hovedsakelig å motstå kompresjon i en retning på tvers av en lengde av streameren (10), og hvor skum med lukkede celler fyller tomrommet i rammen (64) for å tilveiebringe betydelig komprimerbarhet i en retning langs lengden av streameren (10).

2. Streamer ifølge krav 1, hvor kappen (30) omfatter polyuretan.

3. Streamer ifølge krav 1, hvor det minst ene forsterkningsorganet (42) omfatter fiber-rep.

4. Streamer ifølge krav 3, videre omfattende to forsterkningsorganer (42).

5. Streamer ifølge krav 1, videre omfattende oppdriftsavstandsholdere (32) anordnet langs forsterkningsorganet (42) og inne i kappen (30) ved atskilte posisjoner, hvor avstandsholderne (32) har en densitet valgt for å gi streameren (10) en valgt total densitet.

6. Streamer ifølge krav 5, hvor oppdriftsavstandsholderne (32) omfatter polyuretanskum.

7. Streamer ifølge krav 1, videre omfattende en kabel (40) anordnet inne i kappen (30), hvor kabelen (40) har minst en av elektriske ledere og optiske fibre, hvor kabelen (40) er innrettet for å overføre signaler fra den minst ene seismiske sensoren (56) til et registreringssystem (16).

8. Streamer ifølge krav 1, hvor den minst ene sensoren (56) omfatter en hydrofon.

9. Streamer ifølge krav 1, videre omfattende en terminer-ingsplate koblet til hver aksial ende av kappen (30), hvor termineringsplatene hver er koblet til forsterkningsorganet ved en aksial ende av dette, idet termineringsplatene er innrettet for å bli koblet til en tilsvarende terminerings-plate i et annet segment av streameren (10) for å overføre aksial kraft gjennom denne.