NO340019B1 - Anordning og fremgangsmåte for marin seismisk undersøkelse i et isdekket sjøområde - Google Patents

Description

BAKGRUNN

Teknisk felt

Den foreliggende oppfinnelsen angår en anordning og en fremgangsmåte for undersøkelser til havs, særlig i et polarområde.

Kjent teknikk

Konvensjonelle seismiske undersøkelser til havs involverer å taue et array av kabler, kalt streamers, bak et skip. Streamerne er typisk innrettet parallelt med hverandre, for eksempel med en avstand 25, 50 eller 100 meter mellom hver streamer, og de omfatter minst én akustisk kilde i stand til å generere akustiske bølger innrettet til å forplante seg inn i en formasjon under havbunnen, hvor bølgene blir reflektert av forskjellige berglag ved ulike dybder. Den akustiske kilden er vanligvis én eller flere luftkanoner, men eksplosive ladninger eller andre signalkilder er også kjent på området.

Fig. 4 er et skjematisk riss av en akustisk signalkilde 120' med én eller flere luftkanoner 440 ordnet i klynger 44, som i sin tur er ordnet i et array 450. Luftkanonene 440 forsynes med trykkluft gjennom ledninger 420. Hver luftkanon kan typisk ha et volum på 0,3 - 9,8 liter (20-600 in<3>), og et typisk array kan ha inntil omkring 50 liter (3000 in<3>). Hver luftkanon i arrayet lades med trykkluft gjennom ledninger 420. Typiske trykk er i området 138 - 207 bar (2 000 - 3 000 psi). Luften frigjøres brått for å danne akustiske kildebølger. Karakteristikkene til kilden vil bli inndata til en matematisk modell på et senere stadium. Valgfrie skjold, f eks rustfrie stålplater, kan være tilveiebrakt for å beskytte et oppdriftselement 410 fra fullt påslag fra den kraftige impulsen som genereres når luftkanoner avfyres. Skjoldene 430 og/eller oppdriftselementet 410 må kunne motstå gjentatt belastning ettersom luftkanonene avfyres med forhåndsbestemte intervaller under en seismisk undersøkelse. Flere seismiske kilder med noen eller alle trekkene ovenfor er tilgjengelige. Velprøvde kilder er verdifulle på grunn av utforming, testing og tilpasninger som er påkrevet for å få dem til å virke ordentlig.

De reflekterte akustiske bølgene., eller ekkoene, mottas av akustiske mottakere og registreres for videre analyse. Fig. 3a viser skjematisk et nettverk på en havbunn, hvor målepunkter er plassert i avstand fra hverandre med en avstand X i én retning og Y i en vinkelrett retning. Innretningene 300 kan være enkle akustiske mottakere eller autonome noder, der hver node omfatter en mottaker, en regjstreringsenhet og/eller en effektkilde. En full node er dyrere enn en mottaker, og avstandene X, Y\ ' et array varierer i dag typisk fra 6,5 m mellom mottakere til 300 m mellom fulle noder. Fig. 4b er et sideriss av en kabel 301 på havbunnen. Mottakerne 302 er forbundet gjennom kabelen 301 til en felles regjstreringsenhet 303, og avstanden mellom mottakerne kan være så lite som 6,5 m ved bruk av dagens teknikker for seismiske undersøkelser. Flere alternative utførelsesformer er kjent, for eksempel mottakere på streamerne, forskjellige typer mottakere eller noder osv. Valg av utstyr og hvor det skal utplasseres overlates til den fagkyndige.

Arrayene i Fig. 3 er anbrakt på havbunnen av et fjernstyrt fartøy, en ROV (Remotely Operated Vehicle). Vanligvis er det minst to ROVer om bord på et undersøkelsesskip for dette formålet. En typisk ROV forsynes med effekt og/eller styres gjennom en kabel kalt et tjor (eng. 'tether'). Tjoret strekker seg fra et morfartøy gjennom et tjorhåndteringssystem (TMS - Tether Management System) til det indre av ROV en. ROV en kan for eksempel ha en eller to skruer eller propeller som kan rotere om en akse vinkelrett på skyvkraften, og derved frembringe en skyvkraft med justerbar vinkel i forhold til RO Vens skrog. En ROV er standard utstyr, og enhver egnet ROV kan brukes med den foreliggende oppfinnelsen.

I en helt annen type undersøkelser, batymetri, kan en sidefølende sonar brukes til å frembringe signaler som reflekteres fra havbunnen. Signalene blir typisk mottatt, registrert og analysert for å kartlegge havbunnens topografi. Videre kan signalkildene og/eller detektorene ha kjente egen-skaper tilpasset til de matematiske modellene som brukes i analysen.

I andre type undersøkelser, kan målinger foretas på kjente punkter i rommet for å avbilde elektromagnetisk resistans, salinitet, plassering og hastighet for en havstrøm eller enhver annen parameter av interesse.

Generelt er utvikling og testing av utstyr til bruk til havs relativt dyrt, og det er derfor ønskelig å velge velprøvde verktøy til bruk i en undersøkelse. Valg av det faktiske utstyret og teknikker for å måle parameterne av interesse overlates imidlertid til den fagkyndige.

Mange av de kjente fremgangsmåtene for undersøkelser omfatter å taue utstyr på havoverflaten, for eksempel ved å tilveiebringe et oppdriftselement slik som elementet 410 på Fig. 4a, med tilstrekkelig positiv oppdrift til å holde hele sammenstillingen 120' flytende. Å taue utstyr ved havoverflaten kan imidlertid være problematisk i et polart område, hvor vannet kan være dekket av is eller små og store stykker av is kan flyte i vannet. For dette formålet har det vært foreslått å bruke en isbryter i undersøkelsen. Dette gir nye problemer. For eksempel kan propellen(e) og/eller kontakten mellom isen og skroget innføre støy i de akustiske signalene i en seismisk eller batymetrisk undersøkelse.

For å forhindre at støy fra isbrytingen forstyrrer signalene, foreslår N0169743B å bruke en konvensjonell isbryter som slepefartøy for en streamerkabel og stoppe isbryteren under den aktive undersøkelsen. Streamerkabel en hales inn med en hastighet som tilsvarer den ønskede fremdriftsfarten til kabelen under deteksjon. Etter deteksjon gjenopptar isbryteren vanlig driftsfart og streameren mates ut med en fart som opprettholder den ønskede fremdriftsfarten til systemet.

Videre kan det å bruke en isbryter til å lage en passasje for en enkelt streamerkabel som slepes etter fartøyet kreve mange passeringer gjennom isen for å oppnå en ønsket oppløsning i undersøkelsen. Dette krever i sin tur energi for å bryte isen, og fører dermed til en dyrere undersøkelse. Å bryte is for et fartøy som sleper et array av flere, parallelle streamerkabler medfører tilleggskostnader på tilsvarende måte.

I tillegg kan tidsrommet som er tilgjengelig fra isen brytes til vannet fryser til igjen være kort, og derved begrense tiden som er tilgjengelig for en konvensjonell undersøkelse. Andre problemer forbundet med å slepe en kabel gjennom vann med delvis brutt is omfatter for eksempel risiko for at en kabel utilsiktet blir avbøyd fra sin tiltenkte kurs, eller endog ødelagt, av et flytende stykke is.

Tilsvarende problemer påtreffes i andre undersøkelser i polare strøk, for eksempel undersøkelser som bruker sidefølende sonar for batymetri eller elektromagnetiske resistansundersøkelser.

US 2010226204 Al beskriver en fremgangsmåte for seismisk undersøkelse hvor flere parallelle streamere slepes etter et morfartøy, hvor fjernstyrte fartøyer er festet til streamernes ytre ender slik at streamerne kan styres enkeltvis i forhold til de andre streamerne, bringes enkeltvis til overflaten for GPS-posisjonering og bringes enkeltvis inn til morfartøyet mens de øvrige streamerne forblir i vannet. Streamerne kan trekkes under is og gjenstander som flyter på overflaten. Trekk kjent fra US 2010226204 Al fremgår av ingressen til de selvstendige kravene. WO 9912055 Al og WO 9824685 Al beskriver andre anordninger og fremgangsmåter der streamere slepes etter et morfartøy.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er således å løse minst ett av problemene ovenfor med bruk av mest mulig velprøvd teknikk og utstyr.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Ifølge det vedføyde uavhengige krav 1, oppnås dette ved å frembringe en anordning for under-søkelse som omfatter en undersøkelseskabel med en indre ende festet i et morfartøy, en ytre ende koblet til minst ett slepende undervannsfartøy og minst én undersøkelsesinnretning koblet til undersøkelseskabel en mellom den indre enden og den ytre enden. Anordningen er kjennetegnet ved at den ytre enden av undersøkelseskabel en kan slepes i en sektor ved siden av morfartøyet ved bruk av det minst ene slepende undervannsfartøyet.

I et annet aspekt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for undersøkelse i samsvar med det uavhengige kravet 10. Nærmere bestemt omfatter fremgangsmåten trinnene å feste en indre ende av en undersøkelseskabel til et morfartøy, å koble en ytre ende av undersøkelseskabelen til et slepende undervannsfartøy og å koble minst én undersøkelsesinnretning til undersøkelseskabelen mellom den indre enden og den ytre enden. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved å slepe den ytre enden av undersøkelseskabelen i en sektor ved siden av morfartøyet ved bruk av det minst ene slepende undervannsfartøyet og å innhente en måling ved bruk av undersøkelses-innretningen.

Morfartøyet kan være en isbryter som bryter en relativt smal kanal gjennom et isdekke eller en undervannsbåt som beveges under isen. I begge tilfeller forventes vesentlig reduserte kostnader og problemer forbundet med isbryting når slepende undervannsfartøy sleper undersøkelses-kabelen under isen. Videre kan utstyr som allerede finnes på morfartøyet brukes uten modifika-sjoner eller enkelt tilpasses til bruk med den foreliggende oppfinnelsen. Dette kan omfatte bruk av én eller flere ROVer som allerede finnes på morfartøyet til å slepe undersøkelseskabelen og/eller å frembringe justerbar oppdrift på velprøvd utstyr. Slikt utstyr bør fortrinnsvis ha nær nøytral oppdrift for utplassering under vann, og positiv oppdrift for å flyte på overflaten ved undersøkelser i åpent vann.

Andre trekk og fordeler finnes i de vedføyde uselvstendige kravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Oppfinnelsen forklares nærmere i den følgende detaljerte beskrivelsen med henvisning til de vedføyde tegningene, hvor: Fig. 1 er et skjematisk riss over en anordning ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 er et skjematisk riss over et mulig undersøkelsesmønster; Fig. 3 er et skjematisk riss over seismiske detektorarrays anbrakt av en ROV;

Fig. 4 er et skjematisk riss over en konvensjonell signalkilde; og

Fig. 5 viser en alternativ utførelsesform der morfartøyet er en undervannsbåt.

DETALJERT BESKRIVELSE

Tegningene er kun ment å illustrere prinsippene bak oppfinnelsen. De er ikke i skala, og en rekke detaljer er utelatt av hensyn til klarhet. I patentkravene skal substantiver i entall, ubestemt eller bestemt form, tolkes som "minst én" eller "minst ett". For eksempel er "en undersøkelses-innretning" ment å bety "minst én undersøkelsesinnretning". Begrepet "minst én" er tatt med i patentkravevene kun for lesbarhet.

Det vises nå til tegningene, hvor Fig. 1 viser et morfartøy 100 som beveger seg langsomt langs sin lengdeakse 101 i retningen vist med en pil. Morfartøyet kan for eksempel være en isbryter som vist i Fig. 1 eller en undervannsbåt som vist i Fig. 5. Dagens isbrytere bryker gjerne propellene til å bryte isen, og morfartøyet er derfor fremstilt som om det beveger seg bakover, dvs med hekken først. Et morfartøy kan imidlertid selvsagt også bevege seg med baugen rettet i pilens retning.

To undersøkelseskabler 110, 111 forløper fra morfartøyet 100. én eller flere enn to kabler kan benyttes. Den maksimale utstrekkingen E bestemmes av lengden på undersøkelseskabalen og andre faktorer, for eksempel lengden på et tjor som forbinder en ROV med morkabelen. Dagens tjor er inntil 800m lange.

Minst én undersøkelsesinnretning 120, 121 er forbundet med hver undersøkelseskabel 110, 111. Undersøkelsesinnretningen kan være enhver signalkilde, mottaker, regjstreringsenhet eller annen detektor for å måle et signal eller en parameter av interesse. Et array av luftkanoner som vist i figurene 4a og 4b og drøftet over er kun ett eksempel. Som nevnt over, kan signalkilden alternativt være en sidefølende sonar for batymetri, en innretning brukt i en undersøkelse av elektromagnetisk resistans eller enhver annen signalkilde kjent på fagfeltet. Videre kan undersøkelsesinnretningen være en mottaker eller detektor for ethvert tenkbart signal, inkludert akustiske signaler og elektromagnetiske signaler i området fra gamma-bølgelengder gjennom synlig lys til mikrobølger og over. Begrepet "detektor" i patentkravene er ment å inkludere enhver innretning for å måle en parameter av interesse, for eksempel mottakere, regjstrerings-enheter, prøvetakere og innretninger for å måle trykk, temperatur, salinitet, pH, vannhastighet osv. Selve typen av undersøkelsesinnretningen, dvs signalkilden og/eller detektoren, er ikke en del av oppfinnelsen.

Den ytre enden av kabelen 110, dvs enden som er lengst unna morfartøyet 100 under drift, er forbundet med minst ett slepende undervannsfartøy 130. For eksempel kan det kreves to eller flere RO Ver til å håndtere kreftene fra én undersøkelseskabel 110 eller 111. For enkelhets skyld, benevnes den minst ene ROVEN eller annet slepende undervannsfartøy som "det slepende undervannsfartøyet" i det følgende. Det slepende undervannsfartøyet 130 virker ved å strekke kabalen 130 fra fartøyet, hvor kabelen er tilkoblet ved en indre ende.

I den skjematiske Fig. 1, er kabelen strukket i en første retning vinkelrett på lengdeaksen 101 til morfartøyet og bort fra fartøyet. Signaler frembringes eller målinger utføres ved forhåndsbestemte punkter 200. For konsistens med eksisterende undersøkelsesmodeller kan avstanden D mellom de horisontale radene av punkter 200 tilsvare avstanden mellom konvensjonelle parallelle streamere, f eks 25, 50 eller lOOm. Videre kan avstanden mellom punktene 200 tilsvare intervallene hvor luftkanonene ville blitt avfyrt i en konvensjonell undersøkelse.

I virkeligheten kan undersøkelseskabelen krummes på grunn av drag eller oppdrift, og den faktiske retningen kan meget vel avvike fra vinkelen på 90° vist på Fig. 1.1 prinsipp er kurvaturen og retningen på kabelen uviktig såfremt kildesignalene frembringes og/eller målingene foretas ved de forhåndsbestemte punktene 200. Av praktiske grunner kan det imidlertid være ønskelig å holde kabelen så rett som mulig og så nær vinkelrett på lengdeaksen som mulig. Det bemerkes også at enhver sideveis bevegelse fra morfartøyet vil ha en komponent i retningen vinkelrett på lengdeaksen. Begrepet "første retning" i de selvstendige kravene skal tolkes som denne vinkelrette komponenten, og derved omfatter enhver sideveis bevegelse bort fra morfartøyet. I isdekket vann er bevegelsen sideveis ment å bringe undersøkelseskabelen med sin undersøkelsesinnretning under et isdekke, for eksempel ved siden av en smal kanal opprettet av en isbryter.

På tilsvarende måte er retningen motsatt av den første retningen også vist i rett vinkel på lengdeaksen 101, og skal tolkes som komponenten vinkelrett på lengdeaksen til den faktiske bevegelsen.

For å hindre at kabelen påtrykker det slepende undervannsfartøyet en unødig eller for stor kraft, kan kabelen og dens undersøkelsesinnretning utstyres med nær nøytral oppdrift. Dette er drøftet nedenfor med henvisning til Fig. 4.

En nøytral kabel slept av to fartøy festet til motsatte ender av kabelen vil bues bakover på grunn av drag-krefter. Tilsvarende drag kan påtrykkes fra undervansstrømmer. Det overlates til den fagkyndige å tilveiebringe egnede midler for å redusere drag, for eksempel i form av et foilformet tverrsnitt på kabelen.

En andre kabel 111 er koblet på tilsvarende måte til et andre slepende undervannsfartøy 131, som kan arbeide på den andre siden av morfartøyet 100.

I én utførelsesform kan hver kabel være spolet på en roterende trommel, f eks en vinsjtrommel, på morfartøyet 100. Når det slepende undervannsfartøyet beveges bort fra morfartøyet, kan en

slik trommel roere langsomt i én rotasjonsretning og virke som en bremse for å holde kabelen så strukket som mulig uten risiko fro at kabelen ryker. Tilsvarende kan trommelen roteres i motsatt retning for å hale inn kabelen. I dette tilfellet virker det slepende undervannsfartøyet som bremse og frembringer et passende strekk i kabelen.

Undersøkelseskabelen 110, 111 kan omfatte en effektforsyningsledning for å frembringe effekt til utstyr koblet til kabelen, dvs undersøkelsesinnretninger 120, 121 og/eller slepende undervannsfartøyer 130, 131.

I én utførd sesform er effektforsyningsledningen en slange eller et rør brukt til fremføring av en komprimert gass, for eksempel høytrykksluft. Komprimert gass kan frigjøre en forholdsvis stor energimengde på relativt kort tid, hvilket per definisjon gir høy effekt. Derfor er en effektforsyningsledning for komprimert gass et foretrukket middel for å overføre effekt i enkelte anvendelser, for eksempel for å avfyre en luftkanon. En effektforsyningsledning brukt til å overføre komprimert gass kan lages av en forsterket polymer eller metall som kjent på fagfeltet.

I en annen utførelsesform er effektforsyningsledningen en slange eller et rør brukt til fremføring av en hydraulisk væske. Som kjent på fagfeltet, er hydraulisk effekt nyttig når en stor kraft er påkrevet. En hydraulisk effektforsyningsledning kan benyttes i stedet for eller i tillegg til en effektforsyningsledning for komprimert gass. En hydraulisk effektforsyningsledning kan også lages av en forsterket polymer eller metall som kjent på fagfeltet.

I enda en annen utførelsesform er effektforsyningsledningen en elektrisk leder brukt til å lede elektrisk effekt.

Enhver kombinasjon av effektforsyningsledninger som overfører komprimert gass, hydraulisk effekt eller elektrisk effekt foregripes av den foreliggende oppfinnelsen. Flere konstruksjoner, slanger og kombinasjoner er kommersielt tilgjengelig og kan brukes i den foreliggende oppfinnelsen. Valg av typer og kombinasjoner av effektforsyningslinjer avhenger av anvendelsen og overlates til den fagkyndige.

En kabel som omfatter én eller flere effektforsyningsledninger er kjent på fagfeltet som en navlestreng. Det er vel kjent hvordan en passende minste diameter på en trommel bestemmes for å forhindre at slanger og rør inne i navlestrengen begynner å flyte på grunn av for sterk bøyning.

En navlestrengkabel kan også omfatte en kommunikasjonslinje som frembringer kommunikasjon mellom morfartøyet 100 og utstyret 120, 121, 130, 131 koblet til kabalen. Typisk kommunikasjon overført over en kommunikasjonslinje inkluderer styresignaler for innretningene og/eller slepefartøyene og målesignaler eller tilbakekobling fra utstyret til morfartøyet 100.

Set slepende undervannsfartøyet kan våre et spesialkonstruert fartøy eller et konvensjonelt fjernstyrt fartøy (ROV). En typisk ROV styres gjennom en navlestreng kjent som et tjor, og brukes til å plassere hydrofoner og annet utstyr på havbunnen for seismiske undersøkelser og andre anvendelser. RO Ven og dens tjor er konstruert for å motstå trykk på havbunnen, og vil derfor trolig tåle sjokkbølgene fra en luftkanon. Tjoret kan ha nøytral oppdrift, jf. beskrivelsen ovenfor. ROVen kan typisk også frembringe tilstrekkelig kraft til å slepe en undersøkelseskabel slik det kreves i den foreliggende oppfinnelsen, og kan brukes som slepende undervannsfartøy som beskrevet her. Hvis én ROV kan brukes til begge formål, forventes reduserte driftskostnader.

For ordens skyld understrekes det at tjoret vanligvis er en separat kabel og forskjellig fra undersøkelseskabelen som er beskrevet over. Et standard tjor kan i dag være inntil 800m langt, og kan begrense den maksimale rekkevidden til undersøkelseskabelen tilsvarende.

Fremgangsmåten for bruk av utstyret beskrevet over er illustrert på Fig. 1. Prikk-streklinjen illustrerer bevegelsen til morfartøyet 100 og de stiplede linjene illustrerer mulige veier for de slepende undervannsfartøy ene 130 og 131.

På Fig. 1 har det slepende undervannsfartøyet 130 trukket undersøkelsesinnretningen 120 koblet til undersøkelseskabelen 110 sideveis bort fra morfartøyet 100. Under slepingen kan undersøkelsesinnretningen ha utført målinger kontinuerlig eller, som i seismiske undersøkelser, ved diskrete punkter 200. Når undersøkelseskabelen er strukket til sin maksimale lengde, som kan tilsvare eller ikke tilsvare tjorets lengde på 800m, beveges fartøyene en forhåndsbestemt distanse D, som kan tilsvare avstanden mellom streamere i en konvensjonell seismisk undersøkelse. Deretter trekkes det slepende undervannsfartøyet 130 tilbake mot morfartøyet 130 som antydet med den stiplede linjen 102.1 denne fasen kan det slepende undervannsfartøyet virke som en bremse, og undersøkelsesinnretningen 120 kan utføre et antall målinger som antydet med diskrete målepunkter 200.

Så snart det slepende undervannsfartøyet er trukket tilbake til en minste avstand fra morfartøyet 100, beveges begge fartøyer en forhåndsbestemt distanse i retningen antydet med pilen 101, og sekvensen repeteres. En tilsvarende stiplet linje med diskrete målepunkter illustrerer en vei for det andre slepende undervannsfartøyet 131 som frembringer en strekkraft på undersøkelseskabelen 111.

Drag på kablene vil generelt få den virkelige veien til å avvike fra de skjematiske veiene vist på

Fig. 1. Videre understrekes at målinger kan utføres mens morfartøyet 100 beveger seg fremover kontinuerlig, og således at stoppene som er antydet med de firkantede formene på de stiplede linjene er valgfrie.

Den oppfinneriske idé er å bruke slepende undervannsfartøy til å strekke en undersøkelseskabel fra et morfartøy. Dermed kan den ytre enden av en ytre enden av en undersøkelseskabel 110 slepes langs en ønsket vei omkring morfartøyet 100, for eksempel i sirkulære, rektangulære eller spiralformede former. Igjen kan fartøyene 100 og 130, 131 bevege seg stødig fremover eller stoppe med visse mellomrom for å innhente målinger.

Fig. 2 er et skjematisk riss av en vei 140 et morfartøy kunne følge ved bruk av fremgangsmåten drøftet over. Anta at morfartøyet 100 bryter en smal kanal gjennom et isdekke og sender et slepende undervannsfartøy til hver side under et isdekke. På det første legget, i retning mot toppen av tegningen, avfyrer en undersøkelseskabel en luftkanon eller den utfører en måling ved hvert diskret punkt 200 for å undersøke et felt 210.1 fortsettelsen av eksempelet med en ROV kjørt i tjor inntil 800 meter, kan det undersøkte feltet 210 på det første legget være inntil 1,6 km bredt.

Så snart feltet 210 er undersøkt, vender morfartøyet som illustrert med det horisontale legget av veien 140 på Fig. 2, for så å undersøke et andre felt 211 mens det beveger seg i motsatt retning av det første legget. Med det numeriske eksempelet over, kan det andre feltet også være 1,6 km bredt, og de første og andre leggene kan være parallelle, smale kanaler 1,6 km fra hverandre.

Som drøftet over, kan morfartøyene slepe undersøkelseskabelen i en hvilken som helst retning og følge enhver vei omkring skipet innenfor en avstand bestemt av undersøkelseskanalen og, i tilfellet med en ROV kjørt i tjoret sitt, lengden av tjoret. Med dagens tilgjengelige utstyr kan begge lengdene være kortere eller lenger enn de 800 meterne i eksempelet over.

Morfartøyet kan beveges kontinuerlig under undersøkelsen, eller det kan stoppes ved forhåndsbestemte intervaller, for eksempel for å få undersøkelseskabelen til å bevege seg så rett som mulig under en serie målinger. Dermed kan mønsteret av punkter 200 avvike fra det som vises på

Fig. 2.

I begge tilfeller er energien som kreves til å bryte smale kanaler i stor avstand fra hverandre vesentlig mindre enn den som kreves til å bryte all is i, for eksempel, feltene 210 og 211 på Fig. 2.

Videre kan de slepende undervannsfartøyene og undersøkelseskabelen senkes ned til en dybde hvor det er få eller ingen hindringer. Dermed løses problemene som skyldes sleping av kabler gjennom mer eller mindre brutt is.

Fig. 3 (kjent teknikk) er beskrevet i innledningen.

Fig. 4a viser en konvensjonell luftkanonsammenstilling 120' med en innretning 411 som tilveiebringer variabel oppdrift for oppdriftsstyring.

Typiske deler i en konvensjonell luftkanonsammenstilling er kort beskrevet i innledningen med henvisning til Fig. 4. Fig. 4a viser et oppdriftselement 410 med fast volum, som typisk er et plastrør med vegger som er tilstrekkelig tykke til å motstå sjokket fra luftkanonene. Ledninger 420 frembringer komprimert luft og styresignaler til luftkanonene, og skjold 430 kan valgfritt beskytte oppdriftselementene fra trykksjokket når luftkanonene avfyres. På Fig. 4a er ett skjold antydet med en stiplet linje for å illustrere at det er valgfritt. Skjold 430 kan tilveiebringes ved alle ledninger 420 eller langs hele arrayet om det er ønskelig.

Fig. 4b fremstiller et array av luftkanoner som sett fra planet B- B i retningen antydet med piler. Den skjematiske tegningen er ment å illustrere at individuelle luftkanoner kan sammenstilles i klynger 441, og at klyngene videre er gruppert i et array 450.

Det faste oppdriftselementet 410 er vanligvis konstruert for å holde luftkanon-arrayet flytende. I den foreliggende oppfinnelsen er imidlertid nøytral oppdrift ønskelig. For å illustrere, kan Arkimedes lov uttrykkes ved hjelp av krefter: Ethvert legeme som helt eller delvis er nedsenket i en væske, drives opp av an kraft lik vekten av væsken det fortrenger.

Med bruk av vanlige begreper på området, betyr "positiv oppdrift" at en netto kraft rettet oppover virker på et nedsenket legeme. Tilsvarende betyr "negativ oppdrift" at en netto kraft rettet nedover virker på legemet. Legemet har "nøytral oppdrift" eller er "nøytralt" hvis oppdriftskraften er lik vekten til legemet.

I den foreliggende oppfinnelsen er målet å frembringe et signal eller å utføre en måling på forhåndsbestemte steder 200 som drøftet med henvisning til Fig. 1. Hvis undersøkelseskabelen 110, 111 og/eller dens undersøkelsesinnretning har betydelig positiv eller negativ oppdrift, må det slepende undervannsfartøyet yte en ekstra kraft for å holde undersøkelsesinnretningens faktiske posisjon rimelig nær det forhåndsbestemte stedet 200, jf Fig. 1. Derfor bør kabelen med sin(e) undersøkelsesinnretning(er) fortrinnsvis ha nær nøytral oppdrift. For å oppnå dette, kan en konvensjonell flytende kabel eller utstyr, for eksempel undersøkelsesinnretningen 120, forsynes med ekstra vekt (ikke vist på Fig. 4) for å gjøre den eller det svakt negativt, og et variabelt gassfylt volum for oppdriftsstyring. I praksis kan en oppdriftsstyringsinnretning kobles til det variable volumet og variere volumet avhengig av et målt omgjvelsestrykk som representerer dybden og en forhåndssatt verdi for den ønskede dybden. En slik oppdriftsstyringsinnretning kan fordelaktig også læres å ikke kompensere for endringer i dyp umiddelbart etter at en luftkanon er avfyrt.

Oppdriftssystemet omfatter således et fast volum 410 som essensielt bærer vekten av luftkanonene pluss det meste av vekten som er tillagt for å fremskaffe en liten kraft rettet nedover eller negativ oppdrift. Oppdriftssystemet omfatter også elementet 411 som er justerbart enten ved fjernstyring fra en operatør eller automatisk av et deteksjons- og styresystem, for å kompensere for endring av krefter.

Fra det ovenstående er det klart at mye av det eksisterende og velprøvde utstyret brukt til undersøkelser kan tilpasses for undervannsanvendelser ved å legge til vekt inntil oppdriften er svakt negativ og et justerbart oppdriftsstyringssystem for å styre oppdriften, for eksempel til å nivellere en kabel på en forhåndsbestemt dybde.

Tilbake til eksempelet med seismiske undersøkelser, kan en konvensjonell streamer og luftkanon utstyres med ekstra vekt og justerbar oppdrift som beskrevet. Så snart morfartøyet er ute av isen, kan streamerne taues bak skipet og undersøkelsen fortsettes på konvensjonell måte. Tilsvarende overganger mellom en "overflatemodus" og en "undervannsmodus" kan selvsagt være praktisk for mange undersøkelser, ikke bare seismiske undersøkelser.

Fig. 5 viser en utførelsesform der morfartøyet 100 er en undervannsbåt. Generelt bryter undervannsbåten mindre is enn isbryteren på Fig. 1. Både undervannsbåten og isbryteren sparer også energi fordi ett eller flere mindre fartøy benyttes til mye av slepingen under en undersøkelse.

I det spesifikke eksempel med seismisk undersøkelse, kreves effekt for at de akustiske bølgene skal kunne, for eksempel, trenge noen få km inn i en underjordisk formasjon. Dette betyr at energien må frembringes fra morfartøyet i en form som muliggjør rask frigjøring og i til-strekkelige mengder til å tillate gjentatte skudd. Dynamitt eller andre eksplosive ladninger trenger spesiell håndtering, og de kan ha uheldige miljøeffekter, for eksempel ved å drepe fisk. Av disse og andre grunner er den foretrukne energikilden komprimert luft. På et overflatefartøy med rikelig plass på dekk og fri tilgang til atmosfæren, kan den komprimerte luften til lading av luftkanonene tilføres av store kompressorer når den trengs. Et overflatefartøy trenger derfor ikke et stort lageranlegg for komprimert luft.

Undervannsbåten vist på Fig. 5 har ikke fri tilgang til atmosfæren når den er neddykket. Den kan derfor måtte trenge gjennom isen 501 med en snorkel 510 med jevne mellomrom, og lagre luften i en lagertank 520 for senere bruk i luftkanonene.

Utførelsesformene over er eksempler ment å forklare oppfinnelsen, som er fullstendig definert i de etterfølgende patentkravene.

Claims (13)

1. Anordning for marin seismisk undersøkelse i et isdekket sjøområde som omfatter en undersøkelseskabel (110,111) med en indre ende festet i et ikke slepende morfartøy (100), en ytre ende koblet til minst ett slepende undervannsfartøy (130, 131) og minst én undersøkelses-innretning (120,121) koblet til undersøkelseskabelen (110,111) mellom den indre enden og den ytre enden, hvor anordningen erkarakterisert vedat den ytre enden av undersøkelseskabelen (110,111) er innrettet for å slepes ved bruk av det minst ene slepende undervannsfartøyet (130, 131) under isdekket hovedsakelig vinkelrett sideveis bort fra det ikke slepende morfartøy 100.

2. Anordning ifølge krav 1, hvor undersøkelseskabelen (110,111) har nær nøytral oppdrift.

3. Anordning et av de foregående krav, hvor undersøkelseskabelen (110,111) er tilpasset til å bli spolet opp på og ut av en egnet roterende trommel.

4. Anordning ifølge et av de foregående krav, hvor undersøkelsesinnretningen (120,121) er en signalkilde.

5. Anordning ifølge et av de foregående krav, hvor undersøkelsesinnretningen (120,121) er en detektor.

6. Anordning ifølge et av de foregående krav, hvor undersøkelseskabelen (110,111) omfatter en effektforsyningslinje for å frembringe effekt til utstyr (120, 121, 130, 131) koblet til kabelen (110, 111).

7. Anordning ifølge krav 6, hvor effektforsyningslinjen er valgt fra en gruppe omfattende en slange, et rør og en elektrisk leder.

8. Anordning ifølge et av de foregående krav, hvor undersøkelseskabelen omfatter en kommunikasjonslinje som tilveiebringer kommunikasjon mellom morfartøyet (100) og utstyr (120, 121,130,131) koblet til kabelen (110, 111).

9. Fremgangsmåte for marin seismisk undersøkelse i et isdekket sjøområde, omfattende trinnene: - å feste en indre ende av en undersøkelseskabel (110,111) til et ikke slepende morfartøy (100) , - å koble en ytre ende av undersøkelseskabelen (110,111) til minst ett slepende undervannsfartøy (130, 131) og - å koble minst én undersøkelsesinnretning (120, 121) til undersøkelseskabelen (110, 111) mellom den indre enden og den ytre enden, karakterisert ved- å slepe den ytre enden av undersøkelseskabelen (110, 111) ved bruk av det minst ene slepende undervannsfartøyet (130, 131) under isdekket hovedsakelig vinkelrett sideveis bort fra det ikke slepende morfartøy 100 , og - å innhente en måling ved bruk av undersøkelsesinnretningen (120, 121).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende trinnet - å frembringe effekt til undersøkelsesinnretningen og/eller det slepende undervannsfartøyet (130, 131) i en form valgt fra en gruppe omfattende komprimert gass, trykksatt væske og elektrisitet.

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9 til 10, hvor å slepe kabelen omfatter - å bevege det slepende undervannsfartøyet (130,131) bort fra morfartøyet i en første retning vinkelrett på morfartøyets fartsretning (101) en distanse (£), - å bevege fartøyene (100,130,131) en forhåndsbestemt distanse (D) i fartsretningen (101) og - å bevege det slepende undervannsfartøyet (130, 131) mot morfartøyet (100) i en retning motsatt av den første retningen.

12. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9 til 11, videre omfattende trinnet å stoppe fartøyene (100, 130, 131) før målingene utføres.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9 til 12, hvor det slepende undervannsfartøyet styres og/eller forsynes med effekt gjennom en separat navlestreng.