NO341945B1 - Fremgangsmåte og system for bestemmelse av geodetiske posisjoner til komponenter i marine sensoroppstillinger - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for å bestemme posisjoner av geofysiske sensorstreamere innbefattende å slepe lateralt atskilte streamere opprettholdt i relativt forhold mellom seg ved hjelp av paravaner i nærheten av sine fremre ender. Streamerne innbefatter atskilte akustiske sendere og akustiske mottakere. Paravanene innbefatter hver en akustisk sender eller mottaker. Signalene blir sendt fra de akustiske senderne og blir mottatt ved de akustiske mottakerne. Geodetiske posisjonssignaler blir detektert ved hver paravane. Identitetene til senderne av de mottatte akustiske signalene blir bestemt for å bestemme forplantningstider av de mottatte akustiske signalene. Forplantningstidene blir omformet til avstander mellom de identifiserte senderne og mottakerne.Relative posisjoner av streamerne blir bestemt fra avstandene. De relative posisjonene til streamerne blir kombinert med de detekterte geodetiske posisjonssignalene for å bestemme geodetiske posisjoner av streamerne.

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt det området som gjelder geofysiske undersøkelser. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen innsamling av marine, geofysiske data.

Teknisk bakgrunn

For å utføre en tredimensjonal (3D) marin, geofysisk undersøkelse slik som en seismisk undersøkelse, blir et antall marine, seismiske streamere slepet ved en forutbestemt dybde, typisk mellom 4 og 25 meter, bak et undersøkelsesfartøy på overflaten. Hver streamer, også kalt slepekabel eller streamerkabel, er vanligvis flere tusen meter lang og inneholder en rekke seismiske sensorer og tilhørende analog/digital-signalomformingselektronikk fordelt langs streamerens lengde. Streamerkablene omfatter en rekke individuelle segmenter, kalt streamerseksjoner, som hver typisk har en lengde på fra 75 til 200 meter. Undersøkelsesfartøyet sleper også én eller flere seismiske kilder, for eksempel luftkanoner eller vannkanoner, men består vanligvis av grupper med luftkanoner. Akustiske signaler generert av de seismiske kildene, blir sendt ned gjennom vannsøylen og flere kilometer lenger inn i undergrunnsformasjonene. Deler av signalene blir reflektert fra grenseflatene mellom forskjellige lag på grunn av forskjeller i den akustiske impedansen mellom forskjellige bergartsformasjoner. De akustiske signalene som er reflektert fra undergrunnsformasjonene, blir detektert ved hjelp av seismiske sensorer plassert inne i streamerne. De innsamlede seismiske signalene blir digitalisert og sendt via en hovedtelemetriforbindelse til undersøkelsesfartøyet for databehandling om bord eller senere behandling på land. De behandlede dataene blir brukt til å estimere undergrunnsformasjonens struktur og eventuelt hydrokarboninnhold.

Fig. 1A illustrerer et skjematisk toppriss av et ideelt tilfelle uten tverrstrømmer, av en tredimensjonal, marin, seismisk undersøkelse ved bruk av slepte streamere. Et seismisk undersøkelsesfartøy 1 tauer et forholdsvis lite seismisk slepesystem som omfatter en aktiv kilde bestående av tre luftkanongrupper 2, og en spredning av fire streamerkabler 3. Streamerkablene 3 strekker seg fra paravaner 4 ved fronten av spredningen til endebøyer 5 ved akterenden. I dette ideelle tilfellet strekker streamerkablene 3 seg alle bak fartøyet 1 i urealistisk rette og likt atskilte linjer parallelle med fartøyets kurs og hverandre. Fig. 1B illustrerer et skjematisk toppriss av et mer realistisk tilfelle for en tredimensjonal marin, seismisk undersøkelse ved bruk av slepte streamerkabler, som viser de typiske virkningene av tverrstrømmer på streamerspredningen. Avstandene mellom streamerne 3 er ikke lenger konstant og posisjonene til endesegmentene avviker fra fartøyets kurs. Dette avviket blir kalt ”vifting”. Endesegmentene til streamerne kan i noen undersøkelsesområder avvike betydelig fra fartøysporet på grunn av tverrstrømmer langs slepet.

For korrekt seismisk avbildning av undergrunnen under undersøkelsesområdet, er det viktig å bestemme nøyaktig posisjonen til både luftkanonkildene og de seismiske mottakerne. De seismiske kildene blir slept forholdsvis tett bak undersøkelsesfartøyet og er lettere å kontrollere enn streamersamlingen. Streamersamlinger består vanligvis av 8 til 12 uavhengige slepte streamerkabler, hvor hver streamer er 3 til 8 kilometer lang. Tendensen er imidlertid å utplassere enda flere og lengre streamere, slik som opptil 20 streamere med en lengde på omtrent 12 kilometer. Nøyaktig bestemmelse av streamerposisjonene er også viktig for å unngå driftsmessige situasjoner med høy risiko, slik som sammenfiltring av streamere. Sammenfiltringen kan forårsakes av sterke vannstrømmer i sjøen når flere enn én kabel blir hektet på og tilkoblet. Oppløsningen av slike sammenflokede senarier er kompleks og kan utsette seismikkmannskapet for farlige operasjoner i sjøen, i tillegg til å være ganske kostbare. US-patent søknad med publikasjonsnummer 2007/0091719 inngitt av Falkenberg m.fl., hvor søknaden er overdratt til søkeren av foreliggende oppfinnelse, beskriver et system for å bestemme relative posisjoner av geofysiske sensorstreamere ved bruk av akustiske anordninger for å bestemme relative avstander mellom streamerne i en på-linje og tverrlinjeretning. Fremgangsmåter for å bestemme geodetiske streamerposisjoner som er kjent på området, innbefatter bruk av anordninger slik som signalmottakere for globale posisjonsbestemmelsessystem-satellitter (GPS) og magnetiske kompass (også referert til som magnetiske kurssensorer eller ”kompassfugler”). En geodetisk posisjon blir typisk bestemt ved en valgt posisjon i innsamlingssystemet, slik som om bord i undersøkelsesfartøyet. En annen valgt posisjon kan være på en flottør som brukes til å henge opp en seismisk luftkanongruppe i vannet. Den geomagnetiske kursen til streamerne målt ved hjelp av kompassanordningene blir kombinert med de geodetiske posisjonsmålingene og de relative posisjonsmålingene for å fremskaffe et estimat av den geodetiske posisjonen til alle sensorene i streamerne. De foregående teknikkene kan være forholdsvis unøyaktige på grunn av feil i bestemmelsen av geomagnetisk deklinasjon, vanskeligheten ved å måle relative avstander mellom undersøkelsesfartøyet og streamerne, og på grunn av ukontrollerte posisjonsforskyvninger mellom den målte geodetiske posisjonen til luftkanonflottøren og posisjonen til en akustisk transduser som brukes til relativ avstandsbestemmelse. Som fagkyndig på området vil forstå, er seismiske luftkanoner typisk opphengt fra flottøren ved hjelp av kjettinger eller kabler, og kan dermed bevege seg i forhold til posisjonen til flottøren på en ukontrollert måte.

Alle de foregående forklaringene gjelder også marine geofysiske avfølingssystemer hvor sensorer andre enn seismiske sensorer er anordnet i lateralt atskilte og slepte streamere, for eksempel elektroder for elektromagnetiske undersøkelser, temperatursensorer, magnetometre, osv.

Det er derfor behov for en forbedret fremgangsmåte til å bestemme geodetiske posisjoner av slepte marine geofysiske streamere under undersøkelsesoperasjoner.

Oppsummering av oppfinnelsen

Et system for å bestemme geodetiske posisjoner av et antall lateralt atskilte marine geofysiske sensorstreamere ifølge et aspekt ved oppfinnelsen, innbefatter et antall sensorstreamere som hver ved en fremre ende er koblet til et slepefartøy. En paravane er anordnet lateralt utover på hver side av antallet streamere, og hver paravane er utformet for å opprettholde lateral separasjon av streamerne. Et antall akustiske sendere er anordnet ved atskilte posisjoner langs streamerne. Senderne er innrettet for å utsende signaler som gjør det mulig å identifisere hver av senderne som signalene stammer fra. Et antall akustiske mottakere er anordnet ved atskilte posisjoner langs streamerne. Mottakerne er innrettet for å motta signalene fra senderne. En geodetisk posisjonssignalmottaker og minst én akustisk mottaker er anordnet på hver paravane. Minst en prosessor er innrettet for å bestemme identiteter for senderne av mottatte akustiske signaler og forplantningstider for de mottatte akustiske signalene.

Prosessoren er videre innrettet for å omforme forplantningstidene til avstander i både en på-linje-retning langs streamerne mellom sendere og akustiske mottakere i den samme streameren, og i en tverrlinjeretning mellom sendere og akustiske mottakere i forskjellige streamere. Prosessoren er også innrettet for å bestemme relative posisjoner av streamerne fra avstandene. Prosessoren er innrettet for å bestemme geodetiske posisjoner for streamerne ut fra de relative posisjonene og signalene som er detektert av den geodetiske posisjonssignalmottakeren på hver paravane.

En fremgangsmåte for å bestemme posisjonene av to slepte marine, geofysiske sensorstreamere i henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen, innbefatter å slepe et antall lateralt atskilte streamere. Streamerne blir holdt i relative laterale forhold mellom seg ved hjelp av paravaner i nærheten av en fremre ende av streamerne. Streamerne innbefatter akustiske sendere anordnet ved atskilte posisjoner. Senderne er innrettet for å utsende signaler som gjør det mulig å identifisere den ene av senderne hvorfra signalene blir utsendt. Streamerne innbefatter et antall akustiske mottakere anordnet ved atskilte posisjoner langs disse. De akustiske mottakerne er innrettet for å motta signalene fra senderne. Paravanene innbefatter hver minst én akustisk mottaker.

Signaler blir sendt fra de akustiske senderne og blir mottatt ved de akustiske mottakerne. Geodetiske posisjonssignaler blir detektert ved hver paravane. Identitetene til senderne av de mottatte akustiske signalene blir bestemt for å bestemme forplantningstider for de mottatte akustiske signalene.

Forplantningstidene blir omformet til avstander mellom de identifiserte senderne og mottakerne. Relative posisjoner for streamerne blir bestemt ut fra disse avstandene. De relative posisjonene for streamerne blir kombinert med de detekterte geodetiske posisjonssignalene for å bestemme geodetiske posisjoner av streamerne.

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

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1A er et skjematisk toppriss av et ideelt tilfelle uten tverrstrømmer, over en tredimensjonal marin geofysisk undersøkelse ved bruk av slepte streamere.

Fig. 1B er et skjematisk toppriss av et mer realistisk tilfelle med tverrstrømmer, av en tredimensjonal, marin geofysisk undersøkelse ved bruk av slepte streamere.

Fig. 1C er et mer detaljert planriss av en marin, seismisk innsamling slik som vist på fig. 1A og 1B.

Fig. 2 er et skjematisk toppriss av et system for å bestemme posisjoner av slepte marine geofysiske streamere, i henhold til et eksempel på oppfinnelsen.

Fig. 2A viser et eksempel på en paravane i henhold til ett aspekt ved oppfinnelsen.

Fig. 3 er en skjematisk perspektivskisse av en del av en streamerseksjon med seismiske innsamlingsmottakere, i henhold til et eksempel på oppfinnelsen.

Fig. 4 er en skjematisk perspektivskisse av en streamerseksjon med streamerposisjonsbestemmende sendere og mottakere, i henhold til et eksempel på oppfinnelsen.

Fig. 5A er et flytskjema som illustrerer behandlingstrinnene i en hovedprosessor i et eksempel av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å bestemme de relative posisjonene av de slepte marine geofysiske streamerne.

Fig. 5B er et flytskjema som illustrerer behandlingstrinnene for en valgt mottakerprosessor i et eksempel på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, for å bestemme forplantningstider for mottatte signaler som er utsendt av sendere til de posisjonsbestemmende mottakerne under styring av den valgte mottakerprosessoren.

Fig. 5C er et flytskjema som illustrerer behandlingstrinnene i en mottakerprosessor for et eksempel på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, for å bestemme en riktig kompenserende Doppler-forkyvning, kildesenderidentitet og forplantningstid for et mottatt signal ved en posisjonsbestemmende mottaker under styring av mottakerprosessoren.

Fig. 5D er et flytskjema som illustrerer behandlingstrinnene i en mottakerprosessor for et eksempel på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for beregning av en valgt Doppler-forskyvning og en resulterende forplantningstid for et valgt mottatt signal fra en valgt sender for en posisjonsbestemmende mottaker under styring av mottakerprosessoren.

Fig. 6A er et skjematisk sideriss av en bredbåndet sender som er montert i en streamer, i henhold til et eksempel på oppfinnelsen.

Fig. 6B er et sideriss i tverrsnitt av senderen på fig. 6A. Fig. 6C er en perspektivskisse fra siden av det beskyttelsesrøret som brukes i senderen på fig. 6B. Fig. 7A er et sideriss i tverrsnitt av en bredbåndsmottaker i henhold til et eksempel på oppfinnelsen.

Fig. 7B er en tverrsnittsskisse av mottakeren på fig. 7A. Fig. 7C er et skjematisk sideriss av mottakeren på fig. 7A og 7B, montert i en streamer.

Detaljert beskrivelse

Oppfinnelsen er et system og en fremgangsmåte for å bestemme de geodetiske posisjonene for datainnsamlingsutstyr, spesielt de sensorene som brukes i flerstreamerkabler i et tauet, marint, geofysisk innsamlingssystem. Et eksempel på et slikt system er et seismisk undersøkelsessystem for avbildning av undergrunnsformasjoner.

Innsamlingssystemet omfatter generelt et antall sensorstreamere slept av et undersøkelsesfartøy. Streamerne er lateralt atskilt fra hverandre. Ifølge et eksempel er akustiske sendere og akustiske mottakere fordelt langs lengden av streamerne. De akustiske senderne og mottakerne i streamerne kan innbefatte tilsvarende kraft- og styringselektronikk i hver av streamerne.

Minst én akustisk sender eller mottaker er anordnet på hver av to paravaner. Som forklart ovenfor under henvisning til fig. 1A, blir paravanene brukt til å opprettholde den laterale spredningen av det slepte utstyret som kobler streamerne til undersøkelsesfartøyet. De akustiske senderne eller mottakerne på hver paravane blir brukt til å bestemme streamerposisjonene i forhold til paravanene. Den geodetiske posisjonen til paravanene blir bestemt ved å detektere geodetiske posisjonssignaler ved hver av paravanene. Hver paravane innbefatter derfor en geodetisk posisjonssignalmottaker. De geodetiske posisjonene som er bestemt fra de geodetiske posisjonssignalene, og de relative posisjonene som er bestemt fra akustiske forplantningstidsmålinger, blir så kombinert for å bestemme geodetiske posisjoner ved et hvilket som helst punkt langs hver av streamerne.

I ett eksempel kan den geodetiske posisjonssignalmottakeren på hver paravane og den tilhørende akustiske senderen og/eller mottakeren være lokalt energisert ved hjelp av en elektrisk generator innrettet for å bli drevet av bevegelse av paravanen gjennom vannet. Paravaneslepetau som ikke bruker elektriske ledere, er vanligvis brukt til å koble paravanene til systemslepeutstyret. I andre eksempler hvor en lokal generator på hver paravane ikke blir brukt, kan instrumenteringen på paravanene drives ved hjelp av en elektrisk kabel som strekker seg til hver paravane fra den lateralt nærmeste streameren.

I noen eksempler kan akustiske signaler fra senderne som befinner seg i en seksjon av en streamerkabel, detekteres ved hjelp av et antall utpekte mottakere plassert i andre seksjoner av en streamerkabel. De akustiske mottakerne kan være plassert både inne i den samme streameren som senderen for linjeavstandsberegning og i andre streamere for volumetrisk bestemmelse. Behandling av de innsamlede signalene gir forplantningstidene mellom kombinasjoner av sendere og mottakere og dermed avstandene mellom disse sender- og mottakerkombinasjonene. Disse avstandene kan så i sin tur brukes til å beregne de relative posisjonene av senderne og mottakerne i streamerne. Lignende anordninger og fremgangsmåter kan brukes til å bestemme relative posisjoner av paravanene i forhold til streamerne.

En mer detaljert oversikt over et typisk marint, seismisk innsamlingssystem er vist på fig. 1C, hvor undersøkelsesfartøyet 1 sleper et antall lateralt atskilte streamerkabler 3. Streamerkablene 3 er ved sine respektive fremre ender forbundet med fartøyet 1 ved hjelp av en tilsvarende innføringskabel 3A. Den laterale avstanden mellom streamerne 3 blir opprettholdt ved hjelp av sprederep 3B anordnet mellom de fremre endene av tilstøtende streamere 3 på hver side av midtlinjen til innsamlingssystemet. Den laterale kraften som genereres av hver av paravanene 4, blir ledet til den tilsvarende lateralt ytterste streameren 3 ved å bruke en respektiv stikkline 4A. Paravanene 4 er koblet til fartøyet 1 ved bruk av paravaneslepetau, også referert til som ”superbredderep”, vist ved 4B på fig. 1C. Bare en kilde 2 er vist på fig. 1C på grunn av illustrasjonens klarhet.

Når systemet nå er generelt forklart, vil et spesielt eksempel nå bli forklart. Fig. 2 illustrerer en skjematisk skisse sett ovenfra av et eksempel på et system for å bestemme posisjoner av slepte marine, seismiske streamere. Et geofysisk fartøy 1 sleper et geofysisk sensorsystem. I det foreliggende eksemplet innbefatter systemet en geofysisk energikilde, for eksempel tre seismiske luftkanongrupper 2, og en samling på fire sensorstreamerkabler (eller streamere for enkelhets skyld) 3. Streamerkablene 3 strekker seg fra streameravstandsdeflektorer 4 i nærheten av fronten av systemet til endebøye 5 ved den aktre enden av hver streamer. Geodetiske posisjonssignalmottakere, for eksempel for det globale posisjonsbestemmelsessystemet (GPS), Glonass, Gallileo eller en hvilken som helst annen geodetisk signalmottaker (vist skjematisk på fig. 2A) kan være plassert på fartøyet 1, på luftkanongruppene 2 og på endbøyene 5, og motta signaler fra for eksempel navigasjonssatellitter 6 i jordbane og tilveiebringe nøyaktige geodetiske posisjoner ved stedene for slike mottakere.

I det foreliggende eksemplet innbefatter paravanene 4 hver også en geodetisk posisjonssignalmottaker. Som forklart nedenfor under henvisning til fig. 2A, kan i noen tilfeller den geodetiske posisjonsinformasjonen som detekteres av GPS-mottakerne, brukes sammen med en hovedsakelig samlokalisert, neddykket akustisk sender (eller mottaker) i hver paravane 4 for å bidra til å bestemme de geodetiske posisjonene langs hver streamer 3. Streamerne 3 innbefatter et antall geofysiske sensorer (ikke vist) slik som seismiske sensorer, elektroder og/eller magnetometre for avfølging av forskjellige geofysiske parametre som er gjenstand for den undersøkelsen som utføres ved hjelp av innsamlingssystemet.

Det streamerposisjonsbestemmende systemet kan også innbefatte et antall akustiske sendere 9 og akustiske mottakere 11 montert inne i seksjoner (ikke vist på fig. 2) i streamerne 3. Senderne 9 og mottakerne 11 kommuniserer med en hovedprosessor 16 via en elektrisk bunt (vist på fig. 3 som 14) inne i streamerne 3. Hovedprosessoren 16 er typisk plassert om bord i undersøkelsesfartøyet 1, selv om denne posisjonen ikke skal betraktes som noen begrensning av oppfinnelsen. En sender 9 og en mottaker 11 kan være kombinert i en sender/mottaker-enhet selv om denne kombinasjonen ikke skal anses som en begrensning av oppfinnelsen. Hvis senderen 9 og mottakeren 11 er kombinert i en sender/mottaker-enhet, så kan denne sender/mottaker-enheten virke som enten en sender 9 eller en mottaker 11 eller også begge deler (men ikke samtidig).

I ett eksempel sender det akustiske systemet for å bestemme relative streamerposisjoner signaler innenfor frekvensområdet fra 10 kHz til 40 kHz. Dette frekvensbåndet er valgt for å unngå signalforringelse i de ugunstige akustiske omgivelsene som oppstår når høyere ultralydfrekvenser blir benyttet og den minskede signaloppløsningen som inntreffer når lavere frekvenser blir benyttet. Senderne 9 avgir et akustisk signal i vannet, og mottakerne 11 mottar disse utsendte signalene. Flere sendere 9 kan sende samtidig, men forskjellige sendere 9 sender ut forskjellige signaler. De forskjellige signalene fra forskjellige sendere har lav krysskorrelasjon slik at en mottaker 11 kan skjelne mellom de forskjellige sendersignalene selv om signalene ankommer samtidig.

En fremgangsmåte for å generere et signal med bred båndbredde og med fleksibilitet til å generere et antall forskjellige senderbølgeformer med lav krysskorrelasjon, er å bruke pseudo-tilfeldige støykoder. To eksempler på pseudotilfeldige støysekvenser som er egnet for oppfinnelsen, er Gold-sekvensen og Kasami-sekvensen. Direkte spredt spektrum sekvensteknikker kan brukes til å modulere en enkelt bærefrekvens med disse pseudo-tilfeldige støysekvensene for å generere et spredt signal. To forskjellige modulasjonsteknikker kan anvendes. I den første teknikken modulerer den pseudo-tilfeldige støysekvensen direkte bærefrekvensen og gjennomfører den fullstendige båndspredningen. I den andre teknikken representerer lineært sveipede frekvenssveipesignaler tilstandene til den pseudo-tilfeldige støysekvensen, og båndspredningen ligger hovedsakelig i frekvenssveipesignalene. Denne andre modulasjonsteknikken kan benytte mindre pseudo-tilfeldige støysekvenser til å generere forskjellige senderbølgeformer med rimelig små krysskorrelasjoner. En slik løsning kan gi bedre korrelasjonsresultater enn bruk av modulasjonsfunksjoner med null krysskorrelasjon.

Senderne 9 og mottakerne 11 er tidssynkronisert fra hovedprosessoren 16 som sender ut et tidssynkroniseringssignal mottatt av alle senderne 9 og mottakerne 11. Hver sender 9 sender et unikt akustisk signal i henhold til en forutbestemt utløsningsplan for utsendelser for vedkommende sender 9. Minst en mottaker 11 detekterer det utsendte signalet i løpet av en forutbestemt tidsplan for lyttetidsvinduer for vedkommende mottaker 11. Forplantningstiden mellom senderen 9 og mottakeren 11 blir bestemt basert på tidsdifferansen mellom den kjente utløsningstiden for senderen 9 og den beregnede ankomsttiden ved mottakeren 11 av det utsendte signalet fra senderen 9. Avstanden mellom senderen 9 og mottakeren 11 kan så beregnes basert på kjennskap til lydhastigheten i vannet. Mottakeren 11 kan lytte etter akustiske signaler fra flere sendere 9 samtidig og dermed bestemme avstanden til flere sendere 9 i systemet samtidig.

Ifølge ett eksempel blir lydhastigheten i vannet målt ved hjelp av lydhastighetssensorer 17 plassert langs streamerne 3.

Lydhastighetssensorene 17 som er velkjente på området, måler typisk lydhastigheten i vann direkte, vanligvis ved hjelp av en akustisk flytidsmåling, eller ved å beregne lydhastigheten i vann indirekte fra andre sensormålte parametre, typisk konduktivitet (for å bestemme saltholdighet), temperatur og dybde (for å bestemme trykk). I andre utførelsesformer kan imidlertid hastighetssensorene 17 være plassert andre steder, slik som for eksempel i separate moduler innsatt mellom streamerseksjonene 15, i slepeapparatur ved fronten av streamerne 3, i styringsapparatur langs streamerne 3 eller i ende- eller halebøyer ved den bakre enden av streamerne 3. Bruken av hastighetssensorer 17 er dessuten ikke ment å være en begrensning av oppfinnelsen ettersom lydhastigheten i vannet kan bestemmes ved hjelp av andre midler som er kjent på området.

Det systemet som er presentert på fig. 2, kan brukes for avstandsbestemmelse i linje langs lengden av en streamer 3, som for eksempel kan gi en måling av størrelsen på strekk i en streamer 3 på grunn av spenningen ved å bli slept. Det akustiske signalet fra en sender 9 blir bestemt av én eller flere mottakere 11 anordnet inne i den samme streameren 3. Avstanden mellom en sender 9 og en mottaker 11 blir sammenlignet ved å bruke den estimerte forplantningstiden av signalet og lydhastigheten i vann. Som før kan lydhastigheten i vannet måles ved å bruke hastighetssensorer 17 plassert langs streamerne 3 eller ved hjelp av andre midler som er kjent på området.

Fig. 2A viser et tverrsnitt gjennom et eksempel på en paravane som har både en geodetisk posisjonsmottaker og enten én av en akustisk sender eller mottaker som forklart ovenfor. Paravanen 4 innbefatter flere hovedkomponenter, innbefattende en flottør eller bøye 40 som hovedsakelig strekker seg horisontalt og som holder paravanen 4 i en valgt posisjon i forhold til vannoverflaten og som med oppdriften understøtter resten av komponentene i paravanen 4. Flottøren 40 kan for eksempel være tilkoblet ved hjelp av klammere, braketter eller bånd 42 til en øvre deflektorramme 52A. Den øvre deflektorrammen 52A kan utgjøre montering og understøttelse for de øvre endene av et antall hovedsakelig vertikalt ragende avledere eller deflektorer 44, der hver av disse har en valgt form og orientering i forhold til den langsgående aksen til paravanen 4 for å omdirigere bevegelse av vannet når paravanen 14 blir slept av fartøyet (1 på fig. 2). Slik omdirigering av vannbevegelsen resulterer i lateral kraft (dvs. på tvers av bevegelsesretningen til fartøyet) som blir generert av paravanen 4. I det foreliggende eksemplet er deflektorene 44 understøttet omtrent i sitt langsgående midtpunkt ved hjelp av en senterdeflektorramme 52B, og ved sine nedre langsgående ender ved hjelp av en nedre deflektorramme 52C.

Deflektorrammene 52A, 52B, 52C opprettholde kollektivt posisjonen til og orienteringen av deflektorene 44 i forhold til flottøren 40. Deflektorene 44 kan være stivt montert i rammene 52A, 52B, 52C.

Hver deflektorramme 52A, 52B, 52C kan innbefatte respektive fremre foranringskabelkoblinger, slike koblinger som er vist ved 56A, 56B, 56C, og akterforankringskabelkoblinger, slike koblinger som er vist ved 54A, 54B, 54C.

I det foreliggende eksemplet kan en geodetisk posisjonssignalmottaker 48 (slik som en GPS-mottaker eller enhver annen type geodetisk posisjonssignalmottaker som forklart ovenfor) være montert på en passende del av flottøren 40 slik at den geodetiske posisjonssignalmottakeren 48 blir i stand til å detektere signaler fra satellitten (6 på fig. 2). Elektrisk kraft for å drive forskjellige elektroniske komponenter (ikke vist på fig. 2) i den geodetiske posisjonssignalmottakeren 48 kan leveres av en turbindrevet elektrisk

vekselstrømsgenerator, vist generelt ved 50, og som kan være festet til den nedre deflektorrammen 52C. Generatoren 50 omdanner strømmen av vannet forbi paravanen 4 til rotasjonsenergi for å drive en elektrisk dynamo eller generator (ikke vist separat) anordnet der. Kollektivt kan det foregående refereres til som en ”generator”, og kan innbefatte batterier og effekttilpasningskretser (ikke vist separat) for å opprettholde kraft under langsom bevegelse eller stans av undersøkelsessystemet, og for å omforme utgangen fra generatoren til en passende form for bruk i mottakeren 48 og tilhørende kretser. Den nøyaktige konstruksjonen og plasseringen på paravanen 4 som er valgt for generatoren 50, kan velges av konstruktøren og er ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen. En mulig fordel ved å tilveiebringe en vanndrevet generator 50 på paravanene 4 som vist på fig. 2A, er at de elektroniske komponentene (den geodetiske posisjonssignalmottakeren 48 og en akustisk sender 9 eller mottaker 11 som forklart nedenfor) på paravanen 4, kan drives uten behov for spesielle kraftkabler som for eksempel er koblet til en nærliggende streamer.

Det eksemplet på paravane 4 som er vist på fig. 2A, kan også innbefatte en akustisk sender 9 eller en akustisk mottaker 11 som forklart ovenfor under henvisning til fig. 2. Den geodetiske posisjonen til senderen 9 eller mottakeren 11 er dermed hovedsakelig den samme som eller kan bestemmes direkte fra den geodetiske posisjonen av paravanen 4 som målt ved hjelp av den geodetiske posisjonssignalmottakeren 48.

I det foreliggende eksemplet kan hver paravane 4 innbefatte de ovennevnte komponentene. Fordi den geodetiske posisjonen av hver paravane 4 kan bestemmes fra signalene som er detektert ved hjelp av den geodetiske posisjonssignalmottakeren 48, blir det så mulig å bestemme relative avstander ved å bruke den akustiske senderen 9 eller mottakeren 11, til å estimere den geodetiske posisjonen av alle de andre komponentene i streamerne (3 på fig. 2).

Det er flere mulige fordeler ved å bruke både paravanene 4 som plattformer for å tilveiebringe geodetisk posisjonsinformasjon og bestemme streamerposisjoner ut fra disse.

Posisjonen til den neddykkede, akustiske senderen 9 eller mottakeren 11 i forhold til posisjonen av den geodetiske posisjonssignalmottakeren 48, blir først fastsatt. Ingen posisjonsfeil blir dermed innført som et resultat av relativ bevegelse mellom den akustiske senderen eller mottakeren og den geodetiske posisjonssignalmottakeren. Til tross for relativ lateral bevegelse av paravanene og streamerne i forhold til midtlinjen for fartøyet, er for det andre den relative posisjonen av den fremre ende av hver streamer i forhold til posisjonen av paravanene forholdsvis stabil fordi sammenkoblingen av paravanene ved hjelp av sprederkabler blir holdt under betydelig strekk ved bevegelsen av paravanene gjennom vannet. Endelig resulterer paravanestrukturen i forholdsvis liten stampe- eller rullebevegelse når paravanen beveger seg gjennom vannet. Relativ posisjonsvariasjon mellom paravanene og de fremre endene av streamerne blir følgelig minimalisert. Fordi det er en forholdsvis stor avstand mellom de to paravanene, kan de geodetiske posisjonene til en hvilken som helst innretning refereres til paravanens geodetiske posisjon som kan bestemmes mer nøyaktig enn for eksempel ved å bruke en enkelt geodetisk posisjonsreferanse slik som fartøyet eller den seismiske luftkanongruppen. Bruk av to, rommessig atskilte geodetiske posisjonsmottakere kan også eliminere behovet for å måle den geomagnetiske kursen langs streamerne (for eksempel ved å bruke kompassmoduler) for å finne ut geodetiske posisjoner fra en enkelt geodetisk posisjonsreferanse og relative posisjonsdata.

Resten av beskrivelsen som følger, angår visse eksempler på implementeringer av anordninger og fremgangsmåter for å bestemme relative posisjoner mellom akustiske sendere og akustiske mottakere anordnet langs streamerne. Slike anordninger og fremgangsmåter kan ha fordeler fremfor andre anordninger og fremgangsmåter som er kjent på området for å bestemme relative posisjoner. Som forklart ovenfor kan relative posisjonsdata som for eksempel er bestemt som forklart nedenfor, kombineres med den geodetiske posisjonsinformasjonen som er bestemt ved hver av paravanene for å bestemme geodetiske posisjoner langs hver av streamerne.

Fig. 3 illustrerer en skjematisk perspektivskisse av en del av en streamerseksjon med geofysiske sensorer slik som seismiske mottakere, i henhold til et eksempel på oppfinnelsen. Den del av streamerseksjonen 15 som er vist, inneholder seismiske mottakere 12, som typisk vil være trykkfølsomme sensorer slik som hydrofoner. De seismiske mottakerene 12 er som forklart ovenfor, fordelt ved kjente posisjoner langs streamerseksjonene 15. En rekke seismiske mottakere 12 kan være forbundet med hverandre for å gi et gruppeutgangssignal, eller signalene fra hver av de seismiske innsamlingsmottakerne 12 kan registreres individuelt. De seismiske mottakerne 12 kan være forbundet via en elektrisk bunt 14 til mottakerprosessorer 13 som, sammen med de seismiske innsamlingsmottakerne 12, er forbundet via den elektriske bunten 14 med hovedprosessoren 16 (vist på fig. 2). Mottakerprosessorene 13 kan være elektronikkmoduler som utfører mange oppgaver som er velkjent på området, slik som omforming av analoge elektriske signaler som genererer av mottakerne, til digitalt format. Selv om mottakerprosessorene 13 er illustrert på fig. 3 som innebygd i streamerseksjonen 15, er denne plasseringen ikke ment å være en begrensning av oppfinnelsen. Mottakerprosessorene 13 kan for eksempel være plassert i separate moduler (ikke vist) innskutt mellom streamerseksjonene 15.

Fig. 4 er en skjematisk perspektivskisse av en streamerseksjon med streamerposisjonsbestemmende sendere og mottakere i henhold til et eksempel på oppfinnelsen. Senderen 9 som er introdusert på fig. 2, og en senderprosessor 22 er montert inne i huden 23 til streamerseksjonen 15 og bruker ledninger i den elektriske bunten 14 i streamerseksjonen 15 til å motta kraft og for kommunikasjon med hovedprosessoren 16 (fig. 2). Senderprosessoren 22 er en elektronikkmodul som typisk omfatter en signalgenerator og et drivtrinn (ingen er vist separat). Senderprosessoren 22 og dermed senderen 9, kan omprogrammeres av hovedprosessoren 16 via den elektriske bunten 14. Senderprosessoren 22 mottar et tidssynkroniseringssignal og en utløsningsplan fra hovedprosessoren 16.

Senderprosessoren 22 benytter utløsningsplanen til å fortelle senderen 9 når signaler skal sendes til mottakerne 11 i forhold til tidssynkroniseringssignalet fra hovedprosessoren 16.

Ifølge ett eksempel er mottakerne 11 utpekt til å bestemme posisjonen av streameren 3 og er atskilt fra de geofysiske signalmottakerne 12, for eksempel seismiske mottakere for å detektere seismiske undersøkelsessignaler. I dette eksemplet vil mottakerne 11 bli referert til som posisjonsbestemmende mottakere 11 for å skjelne dem fra de seismiske innsamlingsmottakerne 12.

Den posisjonsbestemmende mottakeren 11 og mottakerprosessoren 13 som er introdusert på fig. 3, er montert inne i huden 23 til streamerseksjonen 15 og benytter ledninger i den elektriske bunten 14 i streamerseksjonen 15 til å motta kraft og for kommunikasjon med hovedprosessoren 16. Mottakerprosessoren 13 og dermed den posisjonsbestemmende mottakeren 11, kan omprogrammeres av hovedprosessoren 16 via den elektriske bunten 14. Mottakerprosessoren 13 mottar et tidssynkroniseringssignal og et sett med tidsvinduer fra hovedprosessoren 16. Mottakerprosessoren 13 benytter tidsvinduet til å fortelle den posisjonsbestemmende mottakeren 11 når den skal motta signaler fra senderne 9, i forhold til tidssynkroniseringssignalet fra hovedprosessoren 16.

Senderprosessoren 22 kommuniserer via den elektriske bunten 14 med hovedprosessoren 16 (fig. 2) og mottar tidssynkroniseringssignalene og den forutbestemte utløsningsplanen fra hovedprosessoren 16. Senderprosessoren 22 benytter utløsningsplanen til å bestemme når en sender 9 skal sende ut signaler, i forhold til mottakelsestiden av tidssynkroniseringssignalene som er mottatt fra hovedprosessoren 16. Ved det bestemte tidspunktet genererer signalgeneratoren i senderprosessoren 22 sendersignalet, som så bli forsterket i drivertrinnet i senderprosessoren 22. Til slutt sender senderprosessoren 22 det forsterkede sendersignalet via den elektriske bunten 14 til senderen 9 for utsendelse til de posisjonsbestemmende mottakerne 11.

Når én av de posisjonsbestemmende mottakerne 11 mottar det utsendte akustiske signalet fra én av senderne 9, blir det mottatte signalet sendt via den elektriske bunten 14 til mottakerprosessoren 13 som er tilknyttet mottakeren 11.

Mottakerprosessoren 13 leverer vanligvis foreløpig signaltilpasning til det mottatte signalet før ytterligere behandling. Denne signaltilpasningen kan innbefatte, men er ikke begrenset til, forforsterkning, filtrering og digitalisering. Digitaliseringen blir bare anvendt på den del av det mottatte signalet som ankommer ved den posisjonsbestemmende mottakeren 11 under ett av dens forhåndsbestemte tidsvinduer for derved å begrense de mottatte signalene til tidsvinduene. De utsendte signalene blir derfor bare utsendt i henhold til utløsningsplanene for hver sender 9 og bare mottatt under tidsvinduer for hver posisjonsbestemmende mottaker 11, alt koordinert og tidssynkronisert av hovedprosessoren 16.

Et tidsvindu for lytting etter signaler ved en spesiell posisjonsbestemmende mottaker 11 svarer til et forplantningsavstandsområde for et signal utsendt mellom en sender 9 og den spesielle posisjonsbestemmende mottakeren 11. Denne koordineringen av utløsningsplaner og tidsvinduer fra hovedprosessoren 16 styrer dermed hvilke posisjonsbestemmende mottakere 11 som mottar signaler fra hvilke sendere 9. Denne koordineringen begrenser spesielt eventuelle sendere 9 som hver av de posisjonsbestemmende mottakerne 11 kan motta signaler fra. Hver av de posisjonsbestemmende mottakerne 11 kan i virkeligheten være begrenset til å motta signaler fra bare én mulig sender 9. Den mulige senderen eller de mulige senderne 9 som en spesiell posisjonsbestemmende mottaker 11 kan motta signaler fra, kan videre endres i tid under styring av hovedprosessoren 16.

Det digitaliserte, mottatte signalet blir videre behandlet av mottakerprosessoren 13 som er tilknyttet den posisjonsbestemmende mottakeren 11. Mottakerprosessoren 13 bekrefter mottakelse av det mottatte signalet ved den posisjonsbestemmende mottakeren 11 fra en spesiell sender 9. Denne bekreftelsen på overføring av det mottatte signalet fra senderen 9 blir gjennomført, i henhold til foreliggende oppfinnelse, ved krysskorrelasjon av det mottatte signalet fra den posisjonsbestemmende mottakeren 11 med kopier (dubletter) av det utsendte signalet fra de mulige senderne 9. I tillegg bestemmer mottakerprosessoren 13 ankomsttiden for det mottatte signalet ved den posisjonsbestemmende mottakeren 11. Denne ankomsttidsbestemmelsen blir også utført i foreliggende oppfinnelse ved hjelp av den samme krysskorrelasjonen av det mottatte signalet med en overført signalkopi. Før prosessen fortsetter, blir videre en annen mulig kilde for signalforringelse kompensert for. Siden den relative avstanden mellom en sender 9 og en posisjonsbestemmende mottaker 11 varierer, kan det mottatte signalet forskyves, enten komprimert eller ekspandert, i forhold til det utsendte signalet på grunn av Doppler-effekter. Mottakerprosessoren 13 må derfor bestemme den riktige Doppler-forskyvningen som kompenserer for disse Doppler-effektene før ytterligere behandling av det mottatte signalet kan foretas. Denne bestemmelsen av Doppler-forskyvning blir igjen utført i den foreliggende oppfinnelse ved hjelp av den samme krysskorrelasjonen av et mottatt signal med en utsendt signalkopi som før. Disse krysskorrelasjonene behøver dermed bare å bli beregnet en gang for hver mulig kombinasjon av mottatt signal, utsendt signalkopi og Doppler-forskyvning for å bestemme den riktige Doppler-kompensasjonen for det mottatte signalet, identiteten til senderen 9 av det mottatte signalet og ankomsttiden til det mottatte signalet. Denne beregningsmessige besparelsen gir økt effektivitet for fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Når mottakerprosessoren 13 bekrefter overføringen av det mottatte signalet fra en spesiell sender 9 til den posisjonsbestemmende mottakeren 11, anvender mottakerprosessoren 13 utløsningsplanen for vedkommende sender 9 til å innhente overføringstiden for det mottatte signalet. Mottakerprosessoren 13 kan så beregne differansen mellom utsendelsesog ankomsttidene for det mottatte signalet. Denne tidsdifferansen gir forplantningstiden mellom dette spesielle paret av sender 9 og posisjonsbestemmende mottaker 11 ved dette spesielle tidspunktet. Med kjennskap til denne forplantningstiden og den aktuelle lydhastigheten i vannet kan avstanden mellom senderen 9 og den posisjonsbestemmende mottakeren 11 beregnes. Denne beregningen blir typisk utført i hovedprosessoren 16 selv om denne tildelingen ikke er ment å være en begrensning av oppfinnelsen. Forplantningstiden blir således sendt via den elektriske bunten 14 fra mottakerprosessoren 13 til hovedprosessoren 16.

I en foretrukket utførelsesform utfører mottakerprosessoren 13 krysskorrelasjonene av det mottatte signalet med kopier av mulige sendersignaler 9 på en iterativ måte. For et spesielt mottatt signal med en spesiell posisjonsbestemmende mottaker 11, bestemmer mottakerprosessoren 13 et sett med mulige sendere 9 som kan være kilden for det mottatte signalet. Denne bestemmelsen kan for eksempel utføres ved å sammenligne utløsningsplanene for senderne 9 med tidsvinduet til den posisjonsbestemmende mottakeren 11 under hvilket det mottatte signalet ankom. Denne sammenligningen kan utføres av enten mottakerprosessoren 13 etter å ha mottatt den nødvendige informasjon (utløsningsplaner og tidsvinduer) fra hovedprosessoren 16, eller av hovedprosessoren 16 før sending av resultatet (mulige sendere 9) til mottakerprosessoren 13.

Det iterative skjemaet begynner med iterativt å kontrollere hvert av settene med mulige sendere 9 som er bestemt ovenfor. Mottakerprosessoren 13 velger en sender 9 fra settet med mulige sendere 9. Mottakerprosessoren 13 leverer en kopi av det unike utsendte signalet for den senderen 9 som mottakerprosessoren 13 ser på. I en utførelsesform blir kopier av de forskjellige sendersignalene lagret i mottakerprosessoren 13. I en annen utførelsesform blir kopiene av sendersignalene generert av mottakerprosessoren 13.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til disse to spesielle utførelsesformene ettersom andre fremgangsmåter som er kjent på området, kan anvendes.

Mottakerprosessoren 13 bestemmer deretter et sett med mulige Doppler-forskyvninger for å kompensere det mottatte signalet for Doppler-effektene som kan forutsettes på grunn av undersøkelsesforholdene, slik som størrelsen og retningen av strømmer i nærheten av senderen 9 og den posisjonsbestemmende mottakeren 11 som undersøkes. Doppler-kompensasjon blir utført ved å fjerne datasampler fra eller addere datasampler til det mottatte signalet i henhold til om det mottatte signalet er blitt komprimert eller ekspandert av Doppler-effektene. Det iterative skjemaet ifølge oppfinnelsen vil så iterativt kontrollere hvert av dette settet med mulige Dopplerforskyvninger. Mottakerprosessoren 13 velger en Dopplerforskyvning fra settet med mulige Doppler-forskyvninger og anvender denne Doppler-forskyvningen på det mottatte signalet.

Mottakerprosessoren 13 beregner krysskorrelasjonen for det Doppler-kompenserte mottatte signalet med kopien av det utsendte signalet for den senderen 9 som kontrolleres.

Mottakerprosessoren 13 beregner omhyllingen av krysskorrelasjonen og bestemmer så den første toppen i korrelasjonsomhyllingen for å ha et tilstrekkelig korrelasjonssignal til at korrelasjonsstøy-forhold kan bestemmes signifikant over korrelasjonsstøyen. Mottakerprosessoren 13 kan anvende en toppdeteksjonsalgoritme til å bestemme den første toppen eller anvende en hvilken som helst annen fremgangsmåte som er velkjent på området. Mottakerprosessoren 13 beregner korrelasjonssignalet for korrelasjonsstøy-forholdet til og tiden for denne detekterte korrelasjonstoppen og lagrer både toppkorrelasjonssignalet til korrelasjonsstøy-forholdet og topptidspunktet i et lager for senere fremhenting. Uttrykket korrelasjonssignal for korrelasjonsstøy-forhold vil her bli brukt i betydningen forholdet mellom signalet i korrelasjonsomhyllingen og støyen i korrelasjonsomhyllingen, målt ved den første detekterbare toppen i korrelasjonsomhyllingen.

Den iterative metoden ifølge oppfinnelsen kontrollerer hver av de gjenværende Doppler-forskyvningene i settet med mulige Doppler-forskyvninger. Mottakerprosessoren 13 gjentar de krysskorrelasjonene som er beskrevet ovenfor for alle de mulige Doppler-forskyvningene. Doppler-forskyvningen som gir de beste signal/støy-forholdene for den lagrede korrelasjonstoppen for det mottatte signalet blir utpekt som Dopplerforskyvningskompensasjonen for den spesielle kombinasjonen av senderen 9 og den posisjonsbestemmende mottaker 11. Den lagrede topptiden for den detekterte korrelasjonstoppen for den utpekte Doppler-kompensasjonen vil bli utpekt som den estimerte ankomsttiden for det mottatte signalet fra vedkommende sender 9.

Den iterative metoden ifølge oppfinnelsen kontrollerer hver av de gjenværende senderne 9 i settet med mulige sendere 9. Mottakerprosessoren 13 gjentar de ovennevnte trinn for å finne Doppler-kompensasjonen og den estimerte ankomsttiden som er beskrevet i foregående avsnitt, for alle mulige sendere 9. De utsendte signalene fra forskjellige sendere 9 blir utpekt i oppfinnelsen med lave krysskorrelasjoner. De beregnede krysskorrelasjonene for det mottatte signalet med kopier av de utsendte signalene fra forskjellige sendere 9, bør således være lav for alle senderne 9 bortsett fra den spesielle senderen 9 for det mottatte signalet. Den første posisjonen til en korrelasjonstopp med tilstrekkelig korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forhold som skal være signifikant detekterbart i tidsvinduet til en posisjonsbestemmende mottaker 11, blir brukt til å bestemme ankomsttiden for det mottatte signalet fra kildesenderen 9.

Mottakerprosessorene 13 gjentar den ovenfor beskrevne iterative metoden ifølge oppfinnelsen for alle mottatte signaler og deres tilsvarende posisjonsbestemmende mottakere 11 for å identifisere kildesenderne 9 for, og estimere ankomsttidene for alle mottatte signaler ved alle posisjonsbestemmende mottakere 11.

Mottakerprosessorene 13 kan så bestemme forplantningstider mellom parene av sendere 9 og posisjonsbestemmende mottakere 11 som er bestemt i den foran beskrevne iterative krysskorrelasjonsmetoden. Mottakerprosessoren 13 beregner tidsforskjellene mellom starttiden og ankomsttiden for det tilsvarende mottatte signalet. Mottakerprosessoren 13 kjenner starttiden til det mottatte signalet fra utløsningsplanen for kildesenderen 9, bekreftet av krysskorrelasjonsresultatene. Mottakerprosessoren 13 kjenner ankomsttiden for det mottatte signal fra den detekterte første korrelasjonstoppen i det mottatte signalet, som bestemt fra krysskorrelasjonsresultatene. Mottakerprosessorene 13 gjentar denne beregningen for alle mottatte signaler for å gi forplantningstidene mellom par av sendere 9 og posisjonsbestemmende mottakere 11.

Mottakerprosessorene 13 sender forplantningstidene til hovedprosessoren 16. Alternativt kan forplantningstidene måles og sendes som antall klokkeperioder i stedet for aktuell tid. Temperaturkompenserte kvartskrystalloscillatorer kan brukes som klokker i mottakerprosessorene 13 for å gi tilstrekkelig nøyaktighet og stabilitet sammen med minimal størrelse og minimalt kraftforbruk. Hovedprosessoren 16 benytter disse forplantningstidene multiplisert med den lokale lydhastigheten i vannet til å beregne forplantningsavstanden mellom senderne 9 og de posisjonsbestemmende mottakerne 11. Den lokale lydhastigheten i vann kan estimeres, måles ved hjelp av lydhastighetssensorer plassert langs de seismiske streamerne eller fremskaffet på en hvilken som helst annen måte som er kjent på området.

Hovedprosessoren 16 kombinerer forplantningsavstandene mellom parene av sendere 9 og posisjonsbestemmende mottakere 11 i et trilaterasjonsnett som representerer senderne 9 og de posisjonsbestemmende mottakerne 11 i de slepte, marine seismiske streamerne 3. Et trilaterasjonsnett er en todimensjonal modell som bruker trekantformede elementer til å representere de kjente relative avstandene mellom posisjonene (nodene) til den ukjente senderen 9 og den posisjonsbestemmende mottakeren 11. Vanlige matematiske teknikker er kjent på området for å løse med hensyn på nodene eller knutepunktene i et trilaterasjonsnett. Hovedprosessoren 16 kan derfor bestemme de relative posisjonene til de slepte marine seismiske streamerne 3 ut fra de beregnede posisjonene til senderne 9 og de posisjonsbestemmende mottakerne 11 på streamerne 3.

Fig. 5A, 5B, 5C og 5D viser en rekke flytskjemaer som illustrerer trinnene i et eksempel på fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for å bestemme de relative posisjonene til de slepte marine seismiske streamerne. Oppfinnelsen er illustrert ved hjelp av et eksempel hvor behandlingsenhetene omfatter et nett med en hovedprosessor plassert om bord i det seismiske letefartøyet og et antall fordelte mottakerprosessorer plassert i de seismiske streamerne. Prosessorenhetene kan imidlertid være fordelt over en hvilken som helst type nett ved en hvilken som helst passende posisjon eller en kombinasjon av posisjoner, innbefattende, men ikke begrenset til, det seismiske undersøkelsesfartøyet, andre fartøyer, de slepte streamerne og en hvilken som helst annen del av slepesystemet. Antallet, typene, posisjonen eller forholdet mellom medlemmene av behandlingsnettet er ikke noen begrensning av oppfinnelsen.

Fig. 5A er et flytskjema som illustrerer behandlingstrinnene i en hovedprosessor for et eksempel på fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for å bestemme de relative posisjonene til slepte marine seismiske streamere.

Ved trinn 101 blir et antall marine seismiske streamere slept, typisk av et seismisk undersøkelsesfartøy. Et antall sendere og et antall mottakere er montert i streamerseksjoner i de slepte marine seismiske streamerne. En hovedprosessor er plassert om bord i undersøkelsesfartøyet. Senderprosessorer og mottakerprosessorer er montert i streamerseksjonene i de slepte marine seismiske streamerne. Antallet sendere omfatter akustiske transdusere utpekt for den oppgave å bestemme posisjonene av streamerne. Antallet mottakere omfatter to sett med mottakere. Det første settet med mottakere omfatter konvensjonelle seismiske mottakere innrettet for den oppgave å samle inn seismiske data. Disse seismiske innsamlingsmottakerne er typisk trykksensorer slik som hydrofoner, men kan også innbefatte partikkelbevegelsessensorer slik som geofoner eller akselerometre, eller en hvilken som helst annen seismisk detektor som er kjent på området. Det andre settet med mottakere omfatter akustiske transdusere utpekt for den oppgave å bestemme posisjonene av streamerne.

Ved trinn 102 sender hovedprosessoren tidssynkroniseringssignaler til alle senderprosessorene og mottakerprosessorene i trinn 101.

Ved trinn 103 sender hovedprosessoren utløsningsplaner for hver sender til senderprosessorene i trinn 101 som styrer disse senderne til mottakerprosessorene i trinn 101 som styrer de posisjonsbestemmende mottakerne som kan motta signaler fra disse senderne. Hovedprosessoren sender også sett med tidsvinduer for hver posisjonsbestemmende mottaker til mottakerprosessorene i trinn 101 som styrer disse mottakerne.

Ved trinn 104 sender hovedprosessoren identiteten til og en kopi av det utsendte signalet som er brukt av vedkommende sender, til mottakerprosessorene i trinn 101.

Ved trinn 105 velger hovedprosessoren en mottakerprosessor fra antallet mottakerprosessorer i trinn 101.

Alternativt kan mottakerprosessorene innlede de følgende trinn under egen styring istedenfor under styring under hovedprosessoren. Kilden for styring av mottakerprosessorene er ikke noen begrensning av oppfinnelsen. Dette trinnet er en formalprosedyre for å ta i betraktning alle mottakerprosessorene og deres behandlingsresultater på en systematisk måte, kun som en illustrasjon.

Ved trinn 106 bestemmer hovedprosessoren forplantningstider for mottatte signaler utsendt fra (kilde) sendere til de posisjonsbestemmende mottakerne under styring av mottakerprosessoren som er valgt i trinn 105. I det eksemplet som er illustrert, mottar hovedprosessoren disse forplantningstidene for mottatte signaler mellom sender/mottaker-par fra den valgte mottakerprosessoren, hvor forplantningstidene blir kalkulert.

I det illustrerte eksemplet blir denne beregningen av forplantningstidene som er illustrert i den behandlingen som utføres i flytskjemaet på fig. 5B. Det vil si at prosessen går til begynnelsen, trinn 201, på fig. 5B med identiteten til den valgte mottakerprosessoren og returnerer her til trinn 106 fra slutten, trinn 209, av fig. 5B med de beregnede forplantningstidene for mottatte signaler mellom sender/-mottaker-par for alle mottakere under styring av den valgte mottakerprosessoren. Prosessen returnerer spesielt med identiteten til kildesenderne utpekt i trinn 207, de forskjellige forplantningstidene som er hentet inn i trinn 208, og den posisjonsbestemmende mottakeren som er bestemt i trinn 201, for hvert mottatt signal som er valgt i trinn 202 på fig. 5B.

Ved trinn 107 bestemmer hovedprosessoren den lokale lydhastigheten i vannet i nærheten av parene med kildesendere og posisjonsbestemmende mottakere som svarer til de mottatte signalene, som bestemt i trinn 106.

Ved trinn 108 beregner hovedprosessoren forplantningsavstandene mellom parene med kildesendere og posisjonsbestemmende mottakere som svarer til de mottatte signalene, som bestemt i trinn 106. Hovedprosessoren beregner forplantningsavstandene ved å multiplisere forplantningstidene for de mottatte signalene, som bestemt i trinn 106, med den lokale lydhastigheten i vann som er bestemt i trinn 107.

Ved trinn 109 bestemmer hovedprosessoren om det er noen gjenværende mottakerprosessorer å kontrollere blant antallet mottakerprosessorer i trinn 101. Hvis svaret er ja, er det mottakerprosessorer tilbake som skal kontrolleres, så prosessene returnerer til trinn 105. Hvis svaret er nei, er det ingen flere mottakerprosessorer som skal kontrolleres, så prosessen fortsetter til trinn 110.

Ved trinn 110 kombinerer hovedprosessoren forplantningsavstandene som er beregnet i trinn 108 mellom par av sendere og posisjonsbestemmende mottakere for å konstruere en trilaterasjonsnettrepresentasjon av avstandene mellom alle parene av sendere og posisjonsbestemmende mottakere i de slepte, marine seismiske streamerne.

Ved trinn 111 løser hovedprosessoren det trilaterasjonsnettet som er konstruert i trinn 110 for å fremskaffe de relative posisjonene til senderne og de posisjonsbestemmende mottakerne i de slepte, marine seismiske streamerne. Matematiske standardteknikker er kjent på området for å løse et trilaterasjonsnett. Posisjonene til senderne og de posisjonsbestemmende mottakerne, hvis de er tilstrekkelig fordelt langs streamerne, gir formen og de relative posisjonene til de slepte, marine seismiske streamerne.

I flytskjemaet på fig. 5A bestemmer derfor hovedprosessoren forplantningstidene for alle mottatte signaler som er utsendt fra senderne til de posisjonsbestemmende mottakerne og benytter disse forplantningstidene til å bestemme de relative posisjonene av de slepte, marine seismiske streamerne. Det neste flytskjemaet på fig. 5B viser en del av iterasjonstabellen som hver mottakerprosessor anvender for å bestemme forplantningstidene for de mottatte signalene ved de posisjonsbestemmende mottakerne under sin styring.

Fig. 5B er et flytskjema som illustrerer behandlingstrinnene for en valgt mottakerprosessor i et eksempel på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å bestemme forplantningstid for mottatte signaler utsendt av sendere til de posisjonsbestemmende mottakerne under styring av den valgte mottakerprosessoren.

Ved trinn 201 bestemmer den mottakerprosessoren som er valgt av hovedprosessoren i trinn 105 på fig. 5A, et sett med mottatte signaler for hver av de posisjonsbestemmende mottakerne under styring av den valgte mottakerprosessoren. De mottatte signalene er de signalene som er utsendt av de posisjonsbestemmende senderne og mottatt av de posisjonsbestemmende mottakerne. Den posisjonsbestemmende mottakeren som styres av mottakerprosessoren vil vanligvis være plassert i den samme streamerseksjonen som mottakerprosessoren, men denne posisjonen er ikke ment å være noen begrensning av oppfinnelsen.

Ved trinn 202 velger mottakerprosessoren et mottatt signal og den tilsvarende posisjonsbestemmende mottakeren som mottok det mottatte signalet fra settet med mottatte signaler og tilsvarende posisjonsbestemmende mottakere bestemt i trinn 201.

Ved trinn 203 bestemmer mottakerprosessoren et sett med mulige kildesendere for det mottatte signalet som er mottatt ved den tilsvarende posisjonsbestemmende mottakeren som er valgt i trinn 202. Mottakerprosessoren bestemmer settet med mulige kildesendere for det mottatte signalet ved sammenligning med utløsningsplanene for senderne og det for tiden undersøkte tidsvinduet for den tilsvarende posisjonsbestemmende mottakeren, utsendt fra hovedprosessoren i trinn 103 på fig. 5A.

Ved trinn 204 velger mottakerprosessoren en sender fra settet med mulige kildesendere for det mottatte signalet, som bestemt i trinn 203.

Ved trinn 205 innhenter mottakerprosessoren fra lageret korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forhold til korrelasjonstoppen for det mottatte signalet som er valgt i trinn 202 for den senderen som er valgt i trinn 204. I det illustrerte eksemplet er dette korrelasjonssignal/korrelasjonsstøyforholdet fremskaffet fra den behandlingen som er utført i flytskjemaet på fig. 5C. Det vil si at prosessen går til begynnelsen, trinn 301, på fig. 5C med identiteten til det valgte mottatte signalet og den valgte mulige kildesenderen, og returnerer så hit fra slutten, trinn 306, på fig. 5C med det innhentede korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forholdet. Korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forholdet for korrelasjonstoppen som svarer til Doppler-forskyvningen for det valgte mottatte signalet fra den valgte senderen, blir spesielt lagret i lageret i trinn 306 på fig. 5C.

Ved trinn 206 bestemmer mottakerprosessoren om det er noen gjenværende sendere tilbake å kontrollere blant settet med mulige senderkilder som bestemt i trinn 203. Hvis svaret er ja, er det sendere tilbake å kontrollere, så prosessen returnerer til trinn 204. Hvis svaret er nei, er det ingen sendere tilbake å kontrollere, så prosessen fortsetter til trinn 207.

Ved trinn 207 bestemmer mottakerprosessoren hvilken valgt sender som svarer til hver av korrelasjonssignal/-korrelasjonsstøy-forholdene for korrelasjonstopper innhentet i trinn 205, og utpeker hver av disse valgte senderne som kildesendere for det mottatte signalet som er valgt i trinn 202.

Ved trinn 208 innhenter mottakerprosessoren fra lageret de tilsvarende forplantningstidene for Doppler-forskjøvne, mottatte signaler mellom kildesenderne som er utpekt i trinn 207 og den tilsvarende posisjonsbestemmende mottakeren som er valgt i trinn 202. Disse forplantningstidene blir alle utpekt som mulige forplantningstider for det mottatte signalet som er valgt i trinn 202. I det illustrerte eksemplet blir disse forplantningstidene fremskaffet fra den behandlingen som blir utført i flytskjemaet på fig. 5D. Spesielt blir de tilsvarende forplantningstidene for de Doppler-forskjøvne, mottatte signalene for kildesenderne lagret i et lager i trinn 410 på fig. 5D.

Ved trinn 209 bestemmer mottakerprosessoren om det er noen gjenværende mottatte signaler og tilsvarende posisjonsbestemmende mottakere å kontrollere fra settet med mottatte signaler og tilsvarende posisjonsbestemmende mottakere i trinn 201. Hvis svaret er ja, er de mottatte signaler og tilsvarende posisjonsbestemmende mottakere tilbake å kontrollere, så prosessen returnerer til trinn 202. Hvis svaret er nei, er det ingen mottatte signaler og tilsvarende posisjonsbestemmende mottakere tilbake å kontrollere, så prosessen returnerer til trinn 106 på fig. 5A. Prosessen returnerer med identiteten til de kildesenderne som er utpekt i trinn 207, de tilsvarende forplantningstidene som er innhentet i trinn 208 og den tilsvarende posisjonsbestemmende mottakeren som er bestemt i trinn 201, for hvert mottatt signal som er valgt i trinn 202.

I flytskjemaet på fig. 5B bestemmer så mottakerprosessoren identitetene til alle mulige kildesendere og de tilsvarende forplantningstidene for alle de mottatte signalene som er mottatt av alle posisjonsbestemmende mottakere under styring av den valgte mottakerprosessoren. Det neste flytskjemaet på fig. 5C viser en gjenværende del av iterasjonstabellen som hver mottakerprosessor anvender for å bestemme forplantningstidene for de mottatte signalene ved sine posisjonsbestemmende mottakere.

Fig. 5C er et flytskjema som illustrerer behandlingstrinnene i en mottakerprosessor for et eksempel på fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for å bestemme en riktig kompenserende Doppler-forskyvning, kildesenderidentitet og forplantningstid for et mottatt signal ved en posisjonsbestemmende mottaker under styring av mottakerprosessoren.

Ved trinn 301 bestemmer mottakerprosessoren et sett med mulige Doppler-forskyvninger for å kompensere for Dopplereffekter på det mottatte signalet som er valgt i trinn 202 på fig. 5B.

Ved trinn 302 velger mottakerprosessoren en av Dopplerforskyvningene fra settet med mulige Doppler-forskyvninger som er bestemt i trinn 301.

Ved trinn 303 henter mottakerprosessoren fra lageret korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forholdene for korrelasjonstoppene for alle Doppler-forskyvningene som er valgt i trinn 302 for et mottakersignal valgt i trinn 202 på fig. 5B for en sender valgt i trinn 204 på fig. 5B. I det illustrerte eksemplet blir disse korrelasjonssignal/korrelasjonsstøyforholdene fremskaffet fra den behandlingen som utføres i flytskjemaet på fig. 5D. Korrelajsonssignal/korrelasjonsstøyforholdene til korrelasjonstoppene for alle Dopplerforskyvningene er spesielt lagret i lagere i trinn 406 på fig.

5D.

Ved trinn 304 bestemmer mottakerprosessoren om det er noen gjenværende Doppler-forskyvninger å kontrollere fra settet med mulige Doppler-forskyvninger som er bestemt i trinn 301. Hvis svaret er ja, så er det Doppler-forskyvninger tilbake å kontrollere, så prosessen returnerer til trinn 302. Hvis svaret er nei, er det ingen Doppler-forskyvninger tilbake å kontrollere, så prosessen fortsetter til trinn 305.

Ved trinn 305 bestemmer mottakerprosessoren hvilke av korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forholdene til korrelasjonstoppene fra trinn 303 som er de beste. Den Dopplerforskyvningen som gir dette beste signal/støy-forholdet for korrelasjonstoppen blir utpekt som den riktige kompenserende Doppler-forskyvningen for det mottatte signalet fra den valgte senderen.

Ved trinn 306 lagrer mottakerprosessoren korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forholdet for den korrelasjonstoppen som er bestemt i 305 som svarende til det riktig Dopplerforskjøvne, mottatte signalet fra den valgte senderen. Den valgte senderen som svarer til dette lagrede korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forholdet blir bestemt i trinn 207 på fig. 5B og utpekt som en mulig kildesender for det mottatte signalet som er valgt i trinn 202 på fig. 5B. Denne senderen blir kombinert med alle andre sendere som er utpekt som mulige kildesendere for det valgte mottatte signalet i trinn 207 på fig. 5B, etter at senderne er bestemt å svare til korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forholdene i trinn 305.

I flytskjemaet på fig. 5C bestemmer derfor den valgte mottakerprosessoren den riktig kompenserende Dopplerforskyvningen for det ene valgte mottatte signalet fra en valgt sender til en valgt posisjonsbestemmende mottaker. Det siste flytskjemaet på fig. 5D demonstrerer hvordan mottakerprosessoren beregner denne informasjonen i det samme iterasjonstrinnet.

Fig. 5D er et flytskjema som illustrerer behandlingstrinnene til en mottakerprosessor for et eksempel på fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for beregning av en valgt Doppler-forskyvning og en resulterende forplantningstid for et valgt mottatt signal fra en valgt sender til en posisjonsbestemmende mottaker under styring av mottakerprosessoren.

Ved trinn 401 anvender mottakerprosessoren den Dopplerforskyvningen som er valgt i trinn 302 på fig. 5C til det mottatte signalet som er valgt i trinn 202 på fig. 5B.

Mottakerprosessoren anvender den valgte Doppler-forskyvningen ved å fjerne datasampler fra eller tilføye datasampler til det mottatte signalet, i henhold til om det mottatte signalet henholdsvis er blitt komprimert eller ekspandert av Dopplereffekter.

Ved trinn 402 beregner mottakerprosessoren en krysskorrelasjon mellom det Doppler-forskjøvne, mottatte signalet fra trinn 401 og kopien av det utsendte signalet som er mottatt i trinn 104 på fig. 5A for den senderen som er valgt i trinn 204 på fig. 5B.

Ved trinn 403 beregner mottakerprosessoren en omhylling for krysskorrelasjonen som er beregnet i trinn 402.

Ved trinn 404 bestemmer mottakerprosessoren en topp i korrelasjonsomhyllingen som er beregnet i trinn 403.

Mottakerprosessoren anvender fortrinnsvis en toppdeteksjonsalgoritme til å bestemme den første toppen med tilstrekkelig signal/støy-forhold til å være signifikant detekterbar i tidsvinduet til den posisjonsbestemmende mottakeren, mottatt fra hovedprosessoren i trinn 103 på fig. 5A.

Ved trinn 405 bestemmer mottakerprosessoren korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forholdet for den toppen som er bestemt i trinn 404. Uttrykket korrelasjonssignal/-korrelasjonsstøy-forhold blir her brukt i betydningen forholdet mellom signalet i korrelasjonsomhyllingen og støyen i korrelasjonsomhyllingen, som målt ved den første detekterbare toppen i korrelasjonsomhyllingen.

Ved trinn 406 lagrer mottakerprosessoren korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forholdet for den toppen som er bestemt i trinn 405, svarende til den valgte Dopplerforskyvningen for det mottatte signalet fra den valgte senderen. Dette lagrede korrelasjonssignal/korrelasjonsstøyforholdet blir sammenlignet i trinn 305 på fig. 5C med andre lagrede korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forhold som er bestemt i trinn 405, for å bestemme den riktig kompenserende Doppler-forskyvningen for det mottatte signalet fra den valgte senderen.

Ved trinn 407 bestemmer mottakerprosessoren en tid for korrelasjonstoppen som er bestemt i trinn 404. Tiden for toppen blir utpekt som ankomsttiden for det Dopplerforskjøvne, mottatte signalet som er beregnet i trinn 401 fra den valgte senderen.

Ved trinn 408 bestemmer mottakerprosessoren tiden for utsendelse av det Doppler-forskjøvne, mottatte signalet som er beregnet i trinn 401. Mottakerprosessoren bestemmer tiden for utsendelse av det Doppler-forskjøvne, mottatte signalet fra utløsningsplanen for den valgte senderen, mottatt fra hovedprosessoren i trinn 103 på fig. 5A.

Ved trinn 409 beregner mottakerprosessoren forplantningstiden for det Doppler-forskjøvne, mottatte signalet mellom den valgte senderen og den posisjonsbestemmende mottakeren.

Mottakerprosessoren beregner forplantningstiden ved å beregne differansen mellom ankomsttiden som er bestemt i trinn 407 for det Doppler-forskjøvne, mottatte signalet og utsendelsestiden som er bestemt i trinn 408 for det Doppler-forskjøvne, mottatte signalet.

Ved trinn 410 lagrer mottakerprosessoren den forplantningstiden som er beregnet i trinn 409 for det Dopplerforskjøvne, mottatte signalet mellom den valgte senderen og den posisjonsbestemmende mottakeren.

I det ovennevnte flytskjemaet på fig. 5D beregner derfor mottakerprosessoren og lagrer i lageret et korrelasjonssignal/korrelasjonsstøy-forhold og en resulterende forplantningstid for et valgt Doppler-forskjøvet, mottatt signal fra en valgt sender til en valgt posisjonsbestemmende mottaker.

De foregående flytskjemaene på fig. 5A til 5D illustrerer bare en detaljert beskrivelse av ett spesielt eksempel på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og denne illustrasjonen er ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen.

Fig. 6A, 6B og 6C illustrerer forskjellige skisser av en sender egnet for bruk i systemet ifølge oppfinnelsen. I en utførelsesform omfatter senderen ett eller flere senderringelementer av piezoelektrisk materiale. Hvis mer enn én ring blir brukt, så kan materialegenskapene være forskjellige slik at det totale frekvensområdet til senderen blir bredere enn for en enkelt senderring. Det spesielle med tre senderringelementer vil bli illustrert her.

Fig. 6A er et skjematisk sideriss av en bredbåndet sender som er montert i en streamer, i henhold til et eksempel på oppfinnelsen. Fig. 6A illustrerer en symmetrisk senderkonstruksjon basert på tre piezoelektriske rørelementer med omtrent like diametre, posisjonert kolineært inne i streamerhuden 23. Både diameterne til og lydhastigheten i de ytre rørene 31,33 er hovedsakelig like, noe som gir nære resonansfrekvenser. Diameteren til det midtre røret 32 er omtrent den samme som for de to ytre rørene 31,33. Lydhastigheten i det midtre røret 32 er imidlertid forskjellig fra lydhastigheten i de to ytre rørene 31,33 med 10% eller mer, noe som resulterer i mer enn 10% forskjell i resonansfrekvenser mellom det midtre røret 32 og de ytre rørene 31,33. De ytre rørene 31,33 blir operert sammen og brukt til utsendelse i et første frekvensbånd omkring deres resonansfrekvens. Det midtre røret 32 blir brukt til utsendelse i et annet frekvensbånd som er forskjellig fra det første frekvensbåndet til de ytre rørene 31,33. Denne utformingen resulterer i en kombinert båndbredde som er bredere enn båndbredden til et enkelt rør og med et strålemønster som har samme opphav for begge frekvensbåndene. Dette eksemplet på oppfinnelsen øker båndbredden til det utsendte signalet.

I en utførelsesform kan rørene 31,32,33 brukes til signalutsendelse i et frekvensbånd ved et tidspunkt, eller i en annen utførelsesform, brukt i begge frekvensbånd samtidig. Røret 32 med den høyeste resonansfrekvensen kan spesielt være plassert i midten, og rørene 31,33 med lavere resonansfrekvenser kan være plassert symmetrisk på hver side av røret 32 for å øke båndbredden til senderen. I ytterligere utførelsesformer kan ytterligere par med rør (ikke vist) der hvert par har en resonansfrekvens som er forskjellig fra de foregående rørene, være tilføyet symmetrisk, ett på hver side av den konstruksjonen som er beskrevet ovenfor, for å øke den kombinerte båndbredden ytterligere.

Fig. 6B er et sideriss i tverrsnitt gjennom den bredbåndede senderen som er vist på fig. 6A. Et beskyttende rør 44 perforert med hull 43, blir brukt til å beskytte de sprøe piezoelektriske senderrørene 31,32,33 når streameren blir påvirket av store eksterne krefter på grunn av håndtering på dekk eller i vannet. Disse eksterne kreftene oppstår for eksempel når streamerkabelen blir rullet over trinser eller hjul når streamerkabelen blir utplassert fra eller hentet inn på undersøkelsesfartøyet, eller lagret på streamervinsjer om bord i undersøkelsesfartøyet. Under normale driftsforhold er det beskyttende røret 44 i væske og er hovedsakelig frakoblet både akustisk og mekanisk fra den indre strukturen til den bredbåndede senderen. Når store radiale krefter blir påført streamerhuden 23, vil støtteelementer 41 og 42 stoppe beskyttelsesrøret 44 fra å nå de piezoelektriske senderrørene 31,32,33.

Fig. 6C er et sideriss av det beskyttende røret 44 som er vist i senderen på fig. 6B. Fig. 6C illustrerer at det beskyttende røret 44 kan være perforert med hull 43 som tillater fluidstrømning gjennom hullene 43 for å utjevne omgivelsestrykk på innsiden og utsiden av røret 44.

Beskyttelsesrøret 44 kan videre være perforert med slisser 45 parallelle med streameraksen slik at den radiale resonansmodusen til beskyttelsesrøret 44 blir flyttet ut av frekvensbåndet til senderne.

Fig. 7A, 7B og 7C illustrerer forskjellige skisser av en mottaker egnet for bruk i systemet i henhold til oppfinnelsen. I en utførelsesform kan mottakeren bestå av ett eller flere piezoelektriske ringelementer i likhet med konstruksjonen av senderen som er illustrert på fig. 6A, 6B og 6C ovenfor. Her vil det imidlertid bli illustrert et alternativt eksempel for utformingen av mottakeren, hvor en rekke transduser skiveelementer er plassert omkring omkretsen av en sirkulær mekanisk struktur. Hvis flere transduserelementer blir brukt, kan signalene fra disse legges sammen. Bruken av flere små transduserelementer plasserer resonansene til piezokeramiske elementer godt utenfor frekvensbåndet av interesse for mottakerne, som typisk er fra 10 kHz til 40 kHz.

Fig. 7A er et sideriss i tverrsnitt gjennom en bredbåndet, akustisk mottaker i henhold til et eksempel på oppfinnelsen. Fig. 7A illustrerer en all-rettet akustisk mottakerkonstruksjon som anvender én eller flere små piezokeramiske elementer 54 montert i kaviteter 60 i en hydrofonenhet 51. En høyfrekvent, bredbåndet hydrofon for montering i en streamer kan implementeres ved å plassere piezokeramiske elementer 54 ved et antall steder under omkretsen til streamerhuden 23 for å detektere omgivende trykk ved disse stedene. Signalene fra alle elementene blir addert for å danne et utgangssignal. Når dimensjonen til de piezokeramiske elementene 54 er liten, er det mulig å oppnå en nesten flat sensitivitetsrespons i frekvensbåndet av interesse, typisk fra 10 kHz til 40 kHz. Den elektriske bunten 14 og andre strukturelle streamerelementer slik som strekkrep kan være ført gjennom et sentralt hull 64 og gjennom ytterligere hull 61 i hydrofonenheten 51.

Fig. 7B er en tverrsnittsskisse av den akustiske mottakeren på fig. 7A. Fig. 7B illustrerer et eksempel hvor hvert piezokeramiske element 54 er montert i en kavitet 60 i hydrofonenheten 51. Lokale spennings- og bøyningskrefter blir dermed minimalisert når streameren 3 blir påvirket av sterke laterale krefter, slik som under håndtering i vannet eller om bord i fartøyet, som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 6B. Et piezokeramisk element 54 kan motstå høyt positivt trykk, men kan ikke håndtere negativt trykk så godt, og knekker dermed lett når bøyningskrefter blir påført. Hydrofonenheten 51 har hull 61 som er illustrert som sirkler her, men denne formen er ikke ment som en begrensning av oppfinnelsen. Hullene 61 tillater bevegelse i linje av hydrofonenheten 51 i streameren 3. Under normale driftsforhold er hydrofonenheten 51 hovedsakelig frakoblet, både akustisk og mekanisk, fra den indre strukturen til streameren 3.

Det vises igjen til fig. 7A hvor konsentrert spenning på et element 54 blir unngått ved å bruke ettergivende, ledende bånd 53,56 i stedet for konvensjonelle loddede ledningsforbindelser til elektrodene til de piezokeramiske elementene 54. Det ledende båndet 53,56 kan være laget av et hvilket som helst passende ettergivende materiale, slik som kobber, som deformeres svakt under trykk og dermed utjevner trykket over den piezokeramiske overflaten. Et lag med plastmateriale 55 dekker utsiden av det piezokeramiske elementet 54. Dette materialet 55 og streamerhuden 23 deformeres svakt under eksternt trykk og fordeler de eksternt påførte kreftene (73,74,75 på fig. 7C) over overflaten til det piezokeramiske elementet 54. Et mykt, ettergivende materiale 52 blir brukt for å gjøre det mulig for elementet 54 å ekspandere lateralt når trykk (71,72 på fig. 7C) blir påført elementets frontflate. Dette er en vanlig prosedyre som brukes for å øke sensitiviteten sammenlignet med det tilfellet som vanligvis refereres til som fastspent tykkelsesmodus hvor elementet 54 ikke tillates å ekspandere lateralt.

Fig. 7C er et skjematisk sideriss av den akustiske mottakeren på fig. 7A og 7B, montert i en streamer. Fig. 7C illustrerer et eksempel hvor hydrofonenheten 51 er plassert mellom to avstandsholdere 62, generelt sentrert på den elektriske bunten 14. Hydrofonenheten 51 har en mindre diameter enn avstandsholderne 62 som så vil bære mesteparten av de ytre kreftene 73,74,75 når streameren 3 ruller over hjul 63 under utsetting eller innhenting av streameren, for å beskytte de piezokeramiske elementene i kavitetene 60 i hydrofonenheten 51.

Systemet ifølge oppfinnelsen er en fremgangsmåte og et system for å bestemme streamerposisjoner. Bredbåndede akustiske signaler som opererer ved frekvenser ved den nedre del av det ultrasoniske båndet, typisk fra 10 kHz til 40 kHz, blir generert og utsendt i sekvensiell rekkefølge fra sendere i et delsett av streamerseksjoner i de parallelt slepte streamerne. De akustiske signalene kan detekteres ved hjelp av et annet delsett med mottakere, behandles og forplantningstidene mellom et stort antall akustiske sender- og mottakerkombinasjoner bestemmes. Nøyaktig tidsstyring er tilveiebrakt for å synkronisere alle sender- og mottakerhendelser. De tilsvarende avstandene mellom sender- og mottakerkombinasjonene blir beregnet, og en rommessig fordeling av den fullstendige seismiske streamersamlingen kan bestemmes. Relative posisjoner av det seismiske utstyret i de slepte streamerne blir så bestemt. Den geodetiske posisjonen til hver paravane blir bestemt ved å bruke den geodetisk posisjonssignalmottakeren på hver paravane. De relative posisjonene kan kombineres med den bestemte geodetiske posisjonen for å bestemme de geodetiske posisjonene til streamerne.

Bruk av paravaner som plattformer for å fiksere geodetiske posisjoner for deler av undersøkelsessystemet under drift, kan gi visse fordeler i forhold til andre teknikker for å bestemme geodetiske posisjoner av streamerne.

Posisjonsfiksering ved måling av geodetisk posisjon i nærheten av fronten av streamerne gir en geodetisk posisjon som er hovedsakelig uavhengig av slepefartøyets posisjon. Laterale forskyvninger av det slepte utstyret fra fartøyets senterlinje kan dermed ekskluderes fra streamerposisjonsbestemmelsen. Den laterale avstanden mellom paravaner gir en lang basislinje som forbedrer den tilgjengelige nøyaktigheten. Fremgangsmåter i henhold til oppfinnelsen innebærer ikke geomagnetiske kursmålinger fra kompass eller lignende magnetiske sensorer. Fremgangsmåter i henhold til oppfinnelsen krever ikke sleping av separate signalmottakerflottører eller lignende utstyr. Den geodetiske posisjonsmottakeren og de akustiske posisjonsbestemmelsessensorene er montert på en solid ramme for å minimalisere eventuelle horisontale forskyvningsfeil som kan inntreffe når det brukes en kildegruppe som en plattform for slike anordninger. Paravanene er også meget stabile flytende plattformer og gir minimal rulling og stamping av mottakerantenne og neddykket akustisk sensor.

Det skal klart forstås at selv om den foregående beskrivelse er foretatt under henvisning til slepte seismiske avfølingssystemer, kan oppfinnelsen like godt anvendes i forbindelse med et slept, marint avfølingssystem som gjør bruk av andre typer sensorer, for eksempel elektromagnetiske sensorer, temperatursensorer eller en hvilken som helst annen sensor som brukes til å ta rommessig fordelte målinger ved kjente relative og/eller geodetiske posisjoner. Alle referanser her til seismiske sensorer er følgelig ment å illustrere prinsippet bak oppfinnelsen og ikke å begrense dens omfang.

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 beskrivelsen, forstå at andre utførelsesformer kan tenkes som ikke avviker fra rammen for oppfinnelsen slik den er beskrevet her. Omfanget av oppfinnelsen skal følgelig bare begrenses av de vedføyde patentkravene.