NO343921B1 - System for lokalisering og posisjonering av akustiske lineære slepeantenner som integrerer midler for lokale tilbakemeldingsstyringsmidler - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører feltet seismisk datafangst. Mer spesifikt vedrører den utstyr for havbunnsanalyse.

Oppfinnelsen vedrører særlig industrien med oljeutvinning ved hjelp av den seismiske metode, men kan anvendes på et hvilket som helst felt, som implementerer et nettverk for seismisk datafangst i en marin omgivelse. Innenfor feltet for oppfinnelsen bruker operasjonene for fangst av geofysiske data på stedet konvensjonelt sensornettverk (referert til som ”hydrofoner” når det gjelder datafangst i en marin omgivelse).

For å samle inn geofysiske data i en marin omgivelse blir én eller flere nedsenkede seismiske kilder aktivert for forplanting av rundtstrålende seismiske bølgetog.

De kilder som for det inneværende er implementert for å utføre seismiske studier er luftkanoner.

De bølgetog som genereres fanges opp av hydrofonene nevnt ovenfor, som er fordelt langs kabler for å danne akustiske lineære antenner, vanligvis referert til som "streamere".

Fangsten av seismiske data i omgivelsen blir konvensjonelt utført ved bruk av en serie av streamere som slepes av et fartøy.

NO 20061596 A1 beskriver et system for marine seismiske undersøkelser omfattende en gruppe av grunne streamere og dypere streamere i en over/underkonfigurasjon. Fjernstyrte orienteringselementer, slik som for eksempel fugler, kabelkontrollere, streamerkontrollinnretninger, avbøyende elementer, er festet til steamerne for uavhengig kontrollering av den horisontale og den vertikale posisjonen til streamerne. Orienteringselementene kan være løsbart innfestet til streamerne.

Hver streamer kan inkludere en hodebøye og en halebøye, som globale satelittposisjoneringsmidler er tilknyttet for nøyaktig å lokalisere hver streamer.

Denne lokaliseringen av streamere er viktig, særlig for:

- overvåking av posisjonen til hydrofonene for å fremskaffe en tilfredsstillende presisjon av avbildningen av havbunnen;

- detektering av bevegelsene til streamerne i forhold til hverandre;

- overvåke navigasjonen av streamere, særlig i en situasjon med omgåelse av en hindring, så som en oljelekter.

Det legges merke til at streamere utgjøres av en sammenstilling av seksjoner, som generelt har en lengde på rundt 150 meter, og at streamere i stand til å ha en total lengde på flere km (konvensjonelt 6 til 7 km).

I praksis er det ønskelig å utføre analysen av en havbunn med et minimum antall av passasjer av fartøyet over det berørte område. Av denne årsak er bredden av sensornettverket økt så mye som mulig, hvilket involverer implementering av et stort antall streamere.

Problemet med lokalisering av streamere er derfor særlig vanskelig sett i lys av deres lengde og antall.

Streamerne utsettes faktisk for forskjellige eksterne restriksjoner av forskjellig størrelse fra naturens side, så som vind, bølger, strømmer, osv.

Disse restriksjoner fører regelmessig til relative bevegelser av streamerne, med fare for at de blir sammenfiltret, hvilket kan forårsake mer eller mindre betydelig skade på streamerne. For det inneværende ligger en løsning på å forsøke å styre de respektive posisjoner av streamerne i implementering av navigasjonsstyringsinnretninger (vanligvis referert til med det flytekniske uttrykk ”fugler”), så som de som er beskrevet i det patentdokument som er publisert under nummer FR-2-870509.

Disse innretninger inkluderer et legeme som er utstyrt med dreibare vinger som gjør det mulig å modifisere posisjonen til streamerne i sideretning.

I tillegg kan ”fugler” være forsynt med trykksensorer for å detektere variasjonene i dybde og for å bringe streameren til en forhåndsbestemt dybde.

Dessuten, sammenstillingen av fugler styres av et sentralisert system, så som det som er beskrevet i patentdokumenter som er publisert under ”O-02103393.

I henhold til denne teknikk er aktive kontrollere (akustiske transdusere) GPS innretninger, osv.) regelmessig fordelt langs streamere, og de signaler som tilveiebringes av disse kontrollere sendes til en hovedkontroller, som befinner seg på forskningsfartøyet.

Hovedkontrolleren sentraliserer og behandler dataene for å sammenlikne dem med en forhåndsbestemt konfigurasjon. I henhold til resultatet av denne sammenlikning, sender hovedkontrolleren instruksjoner til fuglene som er fordelt langs streameren for å modifisere deres posisjoner.

Den teknikken involverer, på grunn av den sentraliserte databehandling, enn rekke ulemper, inkludert de følgende:

- flere dataelementer behandles og krever derfor kostbare behandlingsmidler (hovedkontroller) med høy ytelse;

- tiden for datauthenting og behandling så vel som tiden for instruksjonsruting kan føre til sanntids forsinkelser mellom den detekterte posisjon og den virkelige posisjon på tidspunktet for oppfanging av instruksjonen;

- hvis det er en feil i hovedkontrolleren, er det ikke lenger mulig å utøve noen styring av posisjonen i streamerne.

Oppfinnelsen er særlig tiltenkt å overvinne disse fordelene ved de kjente teknikk.

Mer spesifikt er oppfinnelsen tiltenkt å foreslå en teknikk for lokalisering og posisjonering av streamere, hvilken er mer effektiv enn de teknikker som er kjent fra den kjente teknikk.

I denne forstand er oppfinnelsen særlig tiltenkt å tilveiebringe en slik teknikk som er merkbart mer reaktiv mellom deteksjonen av en streamerposisjon og den faktiske utføring av en streamerposisjoneringsinstruksjon.

Oppfinnelsen er også tiltenkt å tilveiebringe en slik teknikk som involverer implementering av databehandlingsmidler som er mindre komplekse og/eller mindre kostbare enn de som er ifølge kjent teknikk.

Oppfinnelsen er også tiltenkt å tilveiebringe en slik teknikk som gjør det mulig å spore posisjoneringen av visse streamere i tilfelle av en lokal svikt i systemet.

Hensiktene, så vel som andre, som vil fremkomme nedenfor, oppnås ved hjelp av oppfinnelsen. Hovedtrekkene ved den foreliggende oppfinnelse fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. Oppfinnelsen vedrører et system for lokalisering og posisjonering av slepede akustiske lineære antenner, hvilke lineære antenner hver for seg har midler for måling av avstanden til minst én nærliggende antenne, med navigasjonsstyringsmidler fordelt over lengden av de lineære antenner, tilknyttet med hver lineære antenne, for å virke i det minste i sideretning på posisjonen av de lineære antenner, kjennetegnet ved at det inkluderer, for hver lineære antenne, midler for tilbakemeldingsstyring av styringsmidlene, som er fordelt over lengden av de lineære antenner og som er tiltenkt å kommunisere lokalt med avstandsmålemidlene for å samle inn og behandle data som er tilveiebrakt av avstandsmålemidlene, og for, i henhold til dataene, å styre styringsmidlene.

Med oppfinnelsen er det således mulig å fremskaffe et system for lokalisering og posisjonering av slepede lineære antenner (streamere) som er merkbart mer reaktivt enn teknikkene ifølge kjent teknikk. Fordelingen av tilbakemeldingsstyringsmidlene langs streamerne gjør det faktisk mulig å plassere disse midler direkte i nærheten av avstansmålemidlene og navigasjonsstyringsmidlene.

Tiden for ruting av data mellom avstandsmålemidlene og tilbakemeldingsstyringsmidlene er således betydelig begrenset, det er samme er tiden for ruting av instruksjoner mellom tilbakemeldings-styringsmidlene og avstandsmålemidlene.

Med andre ord, den detekterte posisjon til en streamer er den samme som posisjonen til streameren når instruksjonen som er sendt til styringsmidlene utføres, hvilket sørger for pålitelig posisjonering av streamerne.

I tillegg sørges behandlingen av data for ved hjelp av en flerhet av tilbakemeldingsstyringsmidler som er fordelt langs streamerne, hvilket gjør det mulig:

- å unngå bruken av tyngende og kostbare sentraliserte behandlingsmidler på slepefartøyet;

- å fortsette styring av visse streamere selv i tilfelle av en feil i én eller flere av tilbakemeldingsstyringsmidlene.

I henhold til en foretrukket løsning bruker avstandsmålemidlene et akustisk målesystem, hvor den akustiske måling fortrinnsvis er toveis.

I henhold til en foretrukket utførelse inkluderer avstandsmålemidlene en flerhet av akustiske signaltransdusere, hvilke akustiske transdusere fortrinnsvis er designet til å sende og motta akustiske signaler.

På denne måte er antallet av komponenter som befinner seg langs streamerne begrenset, og med relativt billig teknologi.

I henhold til et fordelaktig trekk inkluderer hver av de lineære antenner en flerhet av seksjoner, hvorav noen er forbundet til hverandre ved hjelp av forbindelseselementer som inkluderer tilbakemeldingsstyringsmidlene.

I dette tilfelle inkluderer forbindelseselementene med fordel styringsmidlene.

Det legges merke til at tettheten av tilbakemeldingsstyringsmidlene i streamernettverket fortrinnsvis er det samme som for forbindelseselementene.

Systemet inkluderer med fordel midler for måling av dybden av forskjellige punkter av de lineære antenner og midler for behandling av data, som er tilveiebrakt av dybdemålemidlene, for å projisere dataene som er tilveiebrakt av avstandsmålemidlene i et hovedsakelig horisontalt plan.

I dette tilfelle er dybdemålemidlene med fordel integrert med forbindelseselementene.

I henhold til et annet trekk inkluderer systemet midler for synkronisering av avstandsmålemidlene.

Systemet inkluderer i tillegg retningsmålemidler for å optimere lokaliseringen og posisjoneringen av settet av streamere.

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil bli klarere ved lesing av den følgende beskrivelse av en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, gitt som et illustrativt og ikke-beregnende eksempel, og de vedføyde tegninger, hvor:

- fig.1 viser skjematisk et nettverk av streamere i en rettlinjet konfigurasjon;

- fig.2 viser skjematisk et nettverket av streamere i en buet konfigurasjon.

Som angitt ovenfor ligger prinsippet ifølge oppfinnelsen i den kjensgjerning at midler for behandling av data som er tilveiebrakt av midlene for måling av avstander mellom streamerne er fordelt i streamernettverket, for å korrigere posisjonene til streamerne ved hjelp av midler for styring av deres navigasjon.

I den følgende beskrivelse brukes uttrykket ”streamer” til å betegne en slepet akustisk lineær antenne.

Fig. 1 viser et nettverket av streamere i en konfigurasjon hvor de navigerer parallelt i forhold til hverandre i en rett linje. Hver streamer inkluderer, på en regelmessig fordelt måte (for eksempel for hver 300 m (eller hver 2 seksjoner)) avstandsmålemidler T og navigasjonsstyringsmidler B, hvor de sistnevnte i henhold til denne utførelse er ”fugler”, så som for eksempel de som beskrevet i det patentdokument som er publisert under nummer FR-2870 509.

Avstandsmålemidlene bruker et akustisk målesystem. Dette akustiske målesystem er toveis.

I henhold til denne utførelse er målemidlene akustiske transdusere som kommuniserer med hverandre, slik at hver av transduserne Tn-1, m-1; Tn-1, m; Tn-1, m+1 i en streamer n-1 og transduserne Tn+1, m-1; Tn+1, m; Tn+1 i en streamer n+1 sender et signal ved forskjellige tidspunkter i den tid som mottas av transduseren Tn, m i en streamer n.

Av denne årsak inkluderer hver transduser midler for sending og midler for mottaking av et akustisk signal.

Målingen av avstanden mellom utstyret utføres av et hvilket som helst akustisk målemiddel, som er kjent for en person med fagkunnskap innen teknikken.

Målingen av detektorposisjoner i forhold til hverandre utføres således nærmere og nærmere, på en synkronisert måte, over hele streamernettverket.

Det legges merke til at systemet kan involvere å utpeke en referansestreamer i forhold til hvilken de andre streamerne reposisjoneres med regelmessige intervaller.

I tillegg, i tilfelle av en synkronisering av de forskjellige komponenter i systemet, kan denne synkroniseringen sørges for ved hjelp av en kontroller ombord i det slepende fartøy.

Mer spesifikt, en synkroniseringsordre sendes til alle transduserne T, h hvilken ordre kan bestå av en sendeordre, en mottaksordre eller en inaktivitetsordre.

Avstandsmålinene utføres for de berørte transdusere, idet de korresponderende data lagres av de transdusere som har mottatt en mottaksordre.

Syklusen gjentas med andre transdusere inntil alle transduserposisjonene har blitt avbildet.

I henhold til prinsippet ifølge oppfinnelsen har hver streamer også tilbakemeldingsstyringsmidler A, som er fordelt over lengden av streameren og plassert i nærheten av en "fugl", slik at tilbakemeldingsstyrings-midlene An, m-1; An, m; An, m+1 i en streamer A kommuniserer lokalt, respektivt, med "fuglene" Bn, n-1; Bn, m; Bn, m+1 i den samme streamer, etter behandling av de data som er overført av nettverket av nabotransdusere.

Det forstås at, i henhold til oppfinnelsen, transduserne E kommuniserer med hverandre, for å bestemme de respektive posisjoner, og sender deretter de data som vedrører deres posisjon til de tilbakemeldingsstyringsmidler A som lokalt korresponderer til dem (An, m+1 for transduseren Tn, m+1; An, m for Tn, m; osv.) hvor den sistnevnte sender en instruksjon til den korresponderende fugl (Bn, m+1 for tilbakemeldingsstyringsmidlene An, m+1; Bn, m for An, m; osv.).

På denne måte kan streamerne holdes i den ønskede avstand fra hverandre, idet tilbakemeldingsstyringsmidlene A er konfigurert til å opprettholde denne avstand i en rettlinjet konfigurasjon, som vist på fig.1, så vel som i en buet konfigurasjon, som vist på fig.2.

I praksis er det ønskelig å opprettholde en innbyrdes avstand på ca 25 meter mellom streamerne.

Det legges merke til at streamerne utgjøres av sammenstillingen av seksjoner 1, idet enkelte av disse seksjonene er forbundet til hverandre ved hjelp av forbindelseselementer 2.

I henhold til en foretrukket løsning inkluderer hvert forbindelseselement et innebygd elektronisk system som inkluderer tilbakemeldingsstyringsmidler A, og har en fugl.

I tillegg er transduserne T montert på naboseksjonene til hvert forbindelseselement (som i henhold til et mulig alternativ svært tilsvarende kan være integrert direkte i forbindelseselementene).

I henhold til den foretrukne utførelse inkluderer forbindelseselementene trykksensorer, for å måle dybden av streameren i lokaliseringen til den fugl som betraktes.

De data som korresponderer til dybden overføres til behandlingsmidler på streamerne, hvilke behandlingsmidler gjør det mulig, med en passende algoritme, å utføre en projeksjon av transduserposisjonen i et horisontalplan.

I henhold til en foretrukket utførelse er disse midlene for behandling av data som korresponderer til dybden integrert i det innebygde elektroniske system i forbindelseselementene.

I tillegg har hvert av forbindelseselementene (eller kun noen av dem har) et kompass som gjør det mulig å fremskaffe retningsdata. Disse dataene, kombinert med de som er for transduserposisjonene, kan gjøre det mulig å optimere reposisjoneringen av streamerne ved detektering av konfigurasjonen av streamerne i forhold til hverandre (i en rett eller buet linje).

Claims (7)

PATENTKRAV

1. System for lokalisering og posisjonering av slepede akustiske lineære antenner, hvilke lineære antenner hver har midler for måling av avstanden (T) til i det minste én nærliggende lineær antenne, med navigasjonsstyringsmidler (B) fordelt over lengden av de lineære antenner, tilknyttet hver lineære antenne, for å virke i det minste i sideretning på posisjonen av de lineære antenner,

hvor det, for hver lineære antenne, inkluderer midler for tilbakemeldingsstyring (A) av styringsmidlene (B) som er fordelt over lengden av de lineære antenner og innrettet til å kommunisere lokalt med avstandsmålemidlene for å samle inn og behandle data som er tilveiebrakt av avstandsmålemidlene (T), og for å styre, i henhold til dataene, styringsmidlene (B),

hvor avstandsmålemidlene (T) er innrettet til å bruke et akustisk målesystem som inkluderer en flerhet av akustiske signaltransdusere som er designet til å sende og motta akustiske signaler, og

hvor transduserne er konfigurert til å kommunisere med hverandre, for å bestemme deres respektive posisjoner, og til å sende deretter dataene som vedrører deres posisjoner til tilbakemeldingsstyringsmidlene (A) som lokalt korresponderer til dem, idet tilbakemeldingsstyringsmidlene (A) er konfigurert til å sende en instruksjon til de korresponderende styringsmidlene (B).

2. System for lokalisering og posisjonering av slepede akustiske lineære antenner som angitt i krav 1, hvor hver av de lineære antenner inkluderer en flerhet av seksjoner hvorav noen er forbundet til hverandre ved hjelp av forbindelsesmidler eller -elementer som inkluderer tilbakemeldingsstyringsmidlene.

3. System for lokalisering og posisjonering av slepede akustiske lineære antenner som angitt i krav 2, hvor forbindelseselementene har styringsmidler (B).

4. System for lokalisering og posisjonering av slepede akustiske lineære antenner som angitt i ethvert av kravene 1 til 3, hvor det inkluderer midler for måling av dybden av forskjellige punkter av de lineære antenner og midler for behandling av data, som er tilveiebrakt av dybdemålingsmidlene, for å projisere de data som er tilveiebrakt av avstandsmålemidlene (T) i et hovedsakelig horisontalt plan.

5. System for lokalisering og posisjonering av slepede akustiske lineære antenner som angitt i krav 4, hvor dybdemålemidlene med fordel er integrert i forbindelseselementene.

6. System for lokalisering og posisjonering av slepede akustiske lineære antenner som angitt i ethvert av kravene 2 til 5, hvor forbindelsesmidlene har midler for fangst av retningsdata.

7. System for lokalisering og posisjonering av slepede akustiske lineære antenner som angitt i ethvert av kravene 1 til 6, hvor det inkluderer midler for synkronisering av avstandsmålemidlene (T).