NO344592B1

NO344592B1 - System og fremgangsmåte for å bruke biocidbelegg til å hindre marin groing på geofysisk utstyr

Info

Publication number: NO344592B1
Application number: NO20120020A
Authority: NO
Inventors: Andre Stenzel; Bruce William Harrick; Steven Michael Roberts
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2020-02-03
Also published as: US9116253B2; AU2012200118A1; NO20120020A1; US20120176860A1; GB201404972D0; GB201200235D0; BR102012000716A2; GB2509421A; GB2509420A; FR2970340B1; GB2487291B; GB2509421B; GB2487291A; AU2012200118B2; GB201200345D0; FR2970340A1; GB201404971D0; GB2509420B

Description

begroing oppviser følgelig et betydelig problem for en geofysisk fartøyoperasjon på grunn av dødtid forårsaket av et behov for fjerning av veksten, skade på utstyr, redusert seismisk datakvalitet på grunn av økt støy, økt drivstofforbruk og eksponering av mannskapet for skader i forbindelse med rengjøringsoperasjoner av streamere.

Den amerikanske patentsøknaden US 2010020644 A1 «Seismic streamer formed of sections comprising a main sheath covered with an external sheath formed using a thermoplastic material loaded with a biocide material” beskriver en seismisk streamer dannet av seksjoner som innbefatter en hovedmantel dekket av en ytre mantel dannet ved å bruke et termoplastisk materiale med et biocidmateriale.

Patentsøknaden US 2009238811 A1 «Enzymatic antimicrobial and antifouling coatings and polymeric materials” vedrører belegningsmaterialer og beskriver N-Methyl-2-pyrrolidon som løsemiddel for diverse polymerer og biocider med kobber og kobberløsninger.

Søknaden US 2009159204 A1 «Moisture-hardended polyurethane compositions containing compounds comprising aldimine» beskriver blandinger som er stabile under lagring, og som herder raskt under påvirkning av fuktighet.

Det er følgelig behov for et system og en fremgangsmåte for å beskytte geofysisk utstyr i marine geofysiske undersøkelser, spesielt sensorkabler, fra marin begroing.

Kort beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen og dens fordeler vil lettere bli forstått under henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse og de vedføyde tegningene, hvor:

Fig.1 er en skjematisk planskisse av utstyr for marine seismiske undersøkelser som brukes i forbindelse med slepte seismiske streamere;

Fig.2 er et skjematisk sideriss av marint, geofysisk undersøkelsesutstyr brukt i forbindelse med slepte seismiske streamere;

Fig.3 er et skjematisk planriss av en seismisk streamer beskyttet fra marin begroing ifølge oppfinnelsen;

Fig.4 er et skjematisk sideriss av en seismisk streamer som er beskyttet fra marin begroing ifølge oppfinnelsen; og

Fig.5 er et flytskjema som viser en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å beskytte marint geofysisk utstyr fra marin begroing.

Selv om oppfinnelsen vil bli beskrevet i forbindelse med sine foretrukne utførelsesformer, vil det bli forstått at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse. Oppfinnelsen er tvert imot ment å dekke alle alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter som kan innbefattes innenfor oppfinnelsens ramme slik den er spesifisert i de vedføyde patentkravene.

Detaljert beskrivelse

Marin vekst eller begroing er et problem for alt som neddykkes i eller beveger seg gjennom sjøvann over lengre tidsperioder, innbefattende marint geofysisk utstyr. Det er følgelig ønskelig å feste materialer med biocidegenskaper («biocider») til overflatene av marint geofysisk utstyr. Det er spesielt velkjent på området at kobber har grohemmende egenskaper mot marin begroing ved neddykking i sjøvann.

Oppfinnelsen omfatter forskjellige utførelsesformer av et system og en fremgangsmåte for å beskytte geofysisk utstyr fra marin begroing. Den følgende diskusjon av utførelsesformer av oppfinnelsen vil bli illustrert uttrykt ved ytre kapper for sensorkabler, men dette er ikke noen begrensning av oppfinnelsen. Enhver form for geofysisk utstyr som kan bli eller er anordnet i en vannmasse, er sårbar for marin begroing. Alt slikt utstyr med et polyuretanbasert ytre deksel er likeledes ansett egnet for anvendelse av foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen kan for eksempel anvendes på innføringer dekket med polyuretanbaserte materialer. Oppfinnelsen kan for eksempel videre anvendes i forbindelse med sensorkabler som bærer elektromagnetiske mottakere.

I en utførelsesform innbefatter oppfinnelsen et system og en fremgangsmåte for påføring av et belegg som omfatter en blanding av suspensjonsmedium og biocid på overflater av geofysiske utstyrskomponenter dekket av polyuretanbaserte materialer. Biocidbelegget kan i stor grad redusere eller kanskje også eliminere problemer i forbindelse med marin begroing.

I en spesiell utførelsesform omfatter biocidet partikler av kobber eller partikler av en legering som inneholder en betydelig mengde kobber. Kobberlegeringer innbefatter, men er ikke begrenset til, messing, kobberoksid, kobbertiocyanat, kobberbronse, kobbernaphtenat, kobberresinat, kobbernikkel og kobbersulfid.

En utførelsesform av oppfinnelsen omfatter påføring av biocidet som er suspendert i et suspensjonsmedium, på den ytre overflaten av en ytre polyuretankappe. Suspensjonsmediet er valgt slik at det reagerer med polyuretanmaterialet og får det til å bli «klebrig». Biocidet klebes dermed til overflaten av den ytre kappen. I en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen omfatter biocidet kobber- eller kobberlegeringspartikler. I en annen utførelsesform omfatter biocidet en kombinasjon av kobbereller kobberlegeringspartikler og andre biocidmaterialer. I noen utførelsesformer er suspensjonsmediet en oppløst polyuretan. Suspensjonsmediet kan for eksempel være en blanding av N-Methyl-2-pyrrolidon («NMP») og polyuretan. Som det vil være opplagt for en vanlig fagkyndig på området som har kunnet sette seg inn i denne beskrivelsen, kan suspensjonsmediet oppvise en viskositet som er høy nok til å gjøre det mulig for biocidpartiklene å forbli en suspensjon, mens vekselvirkning med overflatene av det geofysiske utstyret for å skape en adherens mellom biocidpartiklene og det geofysiske utstyret, også opprettholdes.

En viktig betraktning er å begrense inntrengningen av suspensjonsmediet inn i polyuretanet ved å stoppe ytterligere reaksjon mellom suspensjonsmediet og polyuretanet og derved forhindre irreversibel skade på polyuretanoverflaten. En kort herdetid kan også frembringes ved å stoppe reaksjonen, noe som tillater den behandlede overflaten av streamerkabelen i sensorkabelen å bli håndtert hurtig og lagret på en lagringstrommel. Et herdemiddel kan følgelig påføres det geofysiske utstyret. Påføring av vann (eller en vannbasert væske, gel eller skum) på en polyuretanoverflate behandlet med blandingen av suspensjonsmedium og biocid i form av en tåkestrøm, får for eksempel suspensjonsmediet til å herde hovedsakelig øyeblikkelig, og danne en godt forbundet film som inneholder biocidet. I en annen utførelsesform kan biocidet, spesielt hvis det er i form av partikler, påføres (blåst, sprinklet) til en overflate som er «fuktet» med suspensjonsmediet eller som kan være sprayet eller børstet som en blanding av suspensjonsmedium og biocid. I nok en annen utførelsesform kan suspensjonsmediet omfatte et løsemiddel slik som NMP, fortynnet med et annet, mindre aggressivt løsemiddel for å hindre overreaksjon med det polyuretanbaserte dekkmaterialet, spesielt når temperaturen blir høyere.

Det kan være ønskelig å øke tykkelsen av filmen med suspensjonsmediet og biocidet som er frembrakt, og å forbedre biocidsuspensjonen i blandingen. I dette tilfellet kan viskositeten til suspensjonsmediet justeres ved å oppløse en bestemt mengde med ubehandlet polyuretanmateriale i suspensjonsmediet. En slik blanding kan så børstes, rulles eller sprayes over overflaten til en kappes ytre overflate for å muliggjøre automatisering av prosessen.

Figurene 1 og 2 viser eksempler på typer geofysisk utstyr som kan beskyttes fra marin begroing ved hjelp av forskjellige utførelsesformer av anordningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Som allerede diskutert, er oppfinnelsen ikke begrenset til slepte seismiske streamere som bare er benyttet her på figurene for å illustrere de tilsiktede formålene. Figur 1 er et skjematisk planriss (ikke tegnet i målestokk) av marint, geofysisk undersøkelsesutstyr som kan brukes i forbindelse med slepte seismiske streamere.

Det marine seismiske utstyret er generelt betegnet med henvisningstall 10. Et seismisk fartøy 11 sleper seismiske kilder 12 og seismiske streamere 13. Selv om bare to seismiske kilder 12 og tre seismiske streamere 13 er vist, er dette antallet bare ment for illustrasjonsformål. Det kan typisk være flere seismiske kilder 12 og mange flere seismiske streamere 13. Disse seismiske kildene 12 og de seismiske streamerne 13 er forbundet med det seismiske fartøyet 11 ved hjelp av kabler (innføringer) 14. Kablene 14 er typisk også forbundet med anordninger slik som reflektorer 15 som sprer de seismiske streamerne 13 fra hverandre. Figur 1 viser at de seismiske streamerne 13 kan ha utstyr festet på linje med eller omkring streamerne 13. Det tilfestede utstyret kan som et eksempel være posisjonsstyreanordninger 16 montert i linje, slik som dybdestyringsanordninger eller lateralstyringsanordninger så vel som akustiske enheter og opphentingsenheter (ikke vist). Det tilfestede utstyret kan også for eksempel være sensorer av forskjellige typer, slik som dybdesensorer.

Figur 2 er et skjematisk sideriss (ikke tegnet i målestokk) av marint, geofysisk undersøkelsesutstyr som innbefatter slepte seismiske streamere. Siderisset på figur 2 svarer til planrisset av det marine, seismiske utstyret som er vist på figur 1.

Det seismiske fartøyet 11 sleper seismiske kilder 12 og seismiske streamere 13 under vannoverflaten 20. De seismiske kildene 12 omfatter primært flottører 21 og luftkanoner 22, men kan også ha utstyr slik som for eksempel nærfeltsensorer (hydrofoner) 23 festet i nærheten av luftkanonene 22. Figur 2 viser at de seismiske streamerne 13 kan ha ytterligere utstyr festet under streamerne 13. Det tilfestede utstyret kan som et eksempel være opphengte posisjonsstyreanordninger 24 og opphengte sensorer 25 så vel som akustiske enheter og opphentingsenheter (ikke vist).

Figurene 3 og 4 viser nærskisser av det seismiske utstyret som er festet til de seismiske streamerne på henholdsvis figurene 1 og 2. Figur 3 er et skjematisk planriss (ikke tegnet i målestokk) av en seismisk streamer beskyttet fra marin begroing ved hjelp av oppfinnelsen.

Et belegg 30 som omfatter en blanding av et suspensjonsmedium og biocid, dekker de ytre delene av det slepte, marine seismiske utstyret 10 som er dekket av et polyuretanbasert ytre belegg. I en utførelsesform er belegget 30 en blanding av et suspensjonsmedium og biocid som vist, som dekker en del av den seismiske streameren 13. Belegget 30 som er vist her på figurene 3 og 4, er kun for illustrerende formål og er ikke ment å begrense oppfinnelsen. Belegget 30 kan for eksempel også dekke slepte, marine streamere som brukes i forbindelse med elektromagnetiske undersøkelser, en havbunnskabel eller en innføringskabel. Belegget 30 kan ifølge oppfinnelsen være påført for å dekke en hvilken som helst del av det marine, seismiske utstyret som er dekket av en polyuretanbasert ytre kappe.

Figur 4 er et skjematisk sideriss (ikke tegnet i målestokk) av en seismisk streamer beskyttet fra marin begroing ved hjelp av oppfinnelsen. Som på figur 3 ovenfor er belegget 30 en blanding av et suspensjonsmedium og et biocid som, som vist, dekker den ytre kappen til den slepte seismiske streameren 13.

Figur 5 er et flytskjema som viser en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å beskytte marint, geofysisk utstyr fra marin begroing. Oppfinnelsen er her illustrert ved den utførelsesformen som benytter kobber- eller kobberlegeringspartikler som biocid. Dette er ikke ment å begrense oppfinnelsen hvor andre materialer som har biocidiske kvaliteter, kan anvendes eller være innbefattet i kobberet eller kobberlegeringene. Oppfinnelsen er her illustrert ved en utførelsesform påført en ytre kappe. Dette er ikke ment å begrense oppfinnelsen som kan være påført en hvilken som helst overflate som er dekket av et polyuretanbasert materiale.

Ved blokk 50 blir den ytre kappen fremskaffet. Den ytre kappen er det ytre beskyttende dekslet til det marine, geofysiske utstyret, slik som en havbunnskabel eller en slept seismisk eller elektromagnetisk streamer. Den ytre kappen omfatter eller er i det minste belagt med et polyuretanbasert materiale. I en utførelsesform omfatter den ytre kappen polyuretan.

Ved blokk 51 blir kobber- eller kobberlegeringspartikler valgt ut. Kobber- eller kobberlegeringspartiklene omfatter partikler av kobber eller partikler av kobberlegeringer som inneholder en betydelig mengde med kobber. Valget av kobber- eller kobberlegeringspartikler er igjen ment for illustrerende formål og er ikke ment å begrense valg av biocid.

Ved blokk 52 blir et suspensjonsmedium valgt. Suspensjonsmediet blir valgt for å reagere med den ytre kappen som er fremskaffet i blokk 50, for å gjøre den ytre kappen klebrig nok til å holde på kobber- eller kobberlegeringspartiklene som er valgt i blokk 51. I en utførelsesform er suspensjonsmediet NMP. I en annen utførelsesform blir NMP fortynnet med et annet mindre aggressivt løsemiddel for å hindre overreaksjon med det polyuretanbaserte dekkmaterialet. En vanlig fagkyndig på området som har hatt fordelen med å sette seg inn i denne beskrivelsen, vil være i stand til å velge et passende suspensjonsmedium for de tilsiktede driftsbetingelsene.

Ved blokk 53 blir eventuell ubehandlet polyuretanmateriale oppløst i det suspensjonsmediet som er valgt i blokk 52. Dette vil øke viskositeten til suspensjonsmediet før kobber- eller kobberlegeringspartiklene blir kombinert med suspensjonsmediet i enten blokk 54 eller 57 nedenfor. Dette vil øke tykkelsen av filmen med suspensjonsmedium og kobber- eller kobberlegeringspartikler som frembringes, og forbedrer kobberpartikkel-suspensjonen i blandingen. En slik blanding kan så børstes, valses eller sprayes over en ytre kappes ytre overflate for å besørge automatisering av prosessen. Prosessen fortsetter så enten til blokk 54 eller 56.

Ved blokk 54 blir de kobber- eller kobberlegeringspartiklene som er valgt i blokk 51 og det suspensjonsmediet som er valgt i blokk 52, kombinert til en blanding.

Ved bokk 55 blir den blandingen som er kombinert i blokk 54, påført overflaten til den ytre kappen som er fremskaffet i blokk 50. Prosessen fortsetter så til blokk 58.

Ved blokk 56 blir det suspensjonsmediet som er valgt i blokk 52, påført overflaten til den ytre kappen som er fremskaffet i blokk 50.

Ved blokk 57 blir de kobber- eller kobberlegeringspartiklene som er valgt i blokk 51, påført overflaten til den ytre kappen som er fremskaffet i blokk 50.

Ved blokk 58 blir vann påført som et herdemiddel til overflaten av den ytre kappen som er fremskaffet i blokk 50. Påføring av vann (eller en vannbasert væske, gel eller skum) til en polyuretanoverflate behandlet med suspensjonsmediet og kobber- eller kobberlegeringspartikkelblandingene får suspensjonsmediet til å herde omtrent umiddelbart. Dette danner en godt forbundet film som inneholder og sikrer kobber- eller kobberlegeringspartiklene. Vannet kan for eksempel påføres i form av en strøm eller en tåke. Herding av suspensjonsmediet gjør det i tillegg mulig for den ytre kappen eller den fullstendige streamerseksjonen å bli håndtert hurtig og lagret på en lagringstrommel. Valg av vann (eller en vannbasert væske, gel eller skum) som herdemiddel, er igjen ment som en illustrasjon og ikke som noen begrensning av valget av herdemiddel.

Den prosessen som er beskrevet ovenfor på figur 5, må reguleres for å hindre permanent skade på substratet, det polyuretanbaserte beleggsmaterialet. Faktorer som må reguleres, innbefatter, men er ikke begrenset til, konsentrasjonen av suspensjonsmediet (NMP og andre), mengden av suspensjonsmedium og biocid, slik som kobber- eller kobberlegeringspartikler som illustrert, påføringstilstander slik som temperatur og tid mellom påføring av suspensjonsmediet og herdebehandlingen. En vanlig fagkyndig på området som har kunnet sette seg inn i foreliggende beskrivelse, vil være i stand til å velge passende faktorer for de tilsiktede operasjonstilstandene.

Biocidbelegget ifølge oppfinnelsen kan hindre avsetning av virvelløse larver (makrogroing), alger og bakterier (mikrogroing) som kan forårsake marin begroing. I et system og en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan følgelig avsetning av biocid på polyuretanbaserte materialoverflater for geofysisk utstyr, slik som ytre kapper for sensorkabler, hindre eller i sterk grad redusere avsetning av virvelløse dyr, alger og bakterier. Reduksjon av marin begroing på marint, geofysisk utstyr vil resultere i flere fordeler, innbefattende de følgende.

Reduksjon av marin begroing kan redusere virveldannelse ved overflatene av geofysisk utstyr, noe som kan gi en reduksjon av støy forårsaket av turbulent strømning. Den roligere slepingen kan forbedre signal/støy-forholdet, en stor fordel i forbindelse med geofysiske undersøkelser.

Reduksjonen av marin begroing kan redusere slepemotstand for en slept streamer, noe som gjør det mulig å slepe utstyr gjennom vannet med høyere energieffektivitet. Denne høyere effektiviteten kan frembringe reduksjon i drivstoffkostnader for den samme undersøkelseskonfigurasjonen. Alternativt kan den høyere effektiviteten muliggjøre høyere slepekapasitet (slik som en økning i antallet streamere, lengden av hver streamer eller slepehastigheten) ved de aktuelle drivstoffkostnadene og slepekraften til det seismiske fartøyet.

Reduksjonen av den marine begroingen kan redusere produksjonstidskostnadene for å rengjøre eller skifte ut geofysisk utstyr. Dette kan også redusere arbeid med rensing av utstyr og eksponeringstimer for mannskapet. Reduksjonen av den marine begroingen kan redusere slitasje og forlenge levetiden til det geofysiske utstyret.

Ifølge systemet og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan biociddensiteten justeres for å frembringe et beskyttende belegg som tilveiebringer de fordelene som er beskrevet ovenfor og samtidig er passende for den seismiske eller elektromagnetiske kabelanvendelsen. I en spesiell utførelsesform kan et kobbereller kobberlegeringsbelegg velges for ikke å være så tykt eller inneholde så mye kobber at det interfererer med de akustiske egenskapene til sensorene i streamerne, slik som hydrofoner og geofoner, eller egenskapene til de elektromagnetiske sensorene.

Det skal bemerkes at det foregående bare er en detaljert beskrivelse av spesielle utførelsesformer av oppfinnelsen, og at mange endringer, modifikasjoner og alternativer til de beskrevne utførelsesformene kan foretas i samsvar med det som er beskrevet her, uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Den foregående beskrivelse er derfor ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen. Omfanget av oppfinnelsen skal i stedet bare bestemmes av de vedføyde patentkravene og deres ekvivalenter.

Claims

Patentkrav

1. System for marine, geofysiske undersøkelser, omfattende:

marint geofysisk utstyr (10); og

et polyuretanbasert materiale som i det minste delvis dekker en overflate av det marine geofysiske utstyret (10);

karakterisert ved at systemet videre omfatter:

et suspensjonsmedium og et biocid som i det minste delvis dekker den belagte overflaten, hvor biocidet klebes til det polyuretanbaserte materialet ved en reaksjon av suspensjonsmediet med det polyuretanbaserte materialet som forårsaker at det polyuretanbaserte materialet blir klebrig.

2. System ifølge krav 1, hvor overflaten omfatter en ytre kappe for en sensorkabel (13).

3. System ifølge krav 2, hvor sensorkabelen (13) omfatter minst én kabel valgt fra den gruppen som består av: en slept marin seismisk streamer, en slept marin elektromagnetisk streamer, en seismisk havbunnskabel, en elektromagnetisk havbunnskabel, og en hvilken som helt kombinasjon av disse.

4. System ifølge krav 1, hvor biocidet omfatter kobber- eller kobberlegeringspartikler.

5. System ifølge krav 1, hvor suspensjonsmediet omfatter N-Methyl-2-pyrrolidon.

6. Fremgangsmåte for å beskytte marint, geofysisk utstyr (10) fra marin begroing, omfattende:

å i det minste delvis dekke en overflate av det marine, geofysiske utstyret (10) med et polyuretanbasert materiale; og

karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter følgende trinn:

å belegge i det minste delvis den dekkede overflaten med et suspensjonsmedium og med et biocid, hvor suspensjonsmediet reagerer med det polyuretanbaserte materialet for å forårsake at det polyuretanbaserte materialet blir klebrig slik at biocidet klebes til det polyuretanbaserte materialet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, videre omfattende å påføre et herdemiddel på den belagte og dekkede overflaten.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor herdemiddelet er vann.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor overflaten omfatter en ytre kappe for en sensorkabel (13).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, hvor sensorkabelen (13) omfatter minst én kabel valgt fra den gruppe som består av: en slept marin seismisk streamer, en slept marin elektromagnetisk streamer, en seismisk havbunnskabel, en elektromagnetisk havbunnskabel og en hvilken som helst kombinasjon av disse.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor den minst delvise belegningen av den dekkede overflaten omfatter:

å kombinere suspensjonsmediet og biocidet til en blanding; og

å påføre blandingen på den dekkede overflaten.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor blandingen videre omfatter et polyuretanmateriale.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor den minst delvise belegningen av den dekkede overflaten omfatter:

å påføre suspensjonsmediet på den dekkede overflaten for å skape en overflate belagt av suspensjonsmedium; og

å påføre biocidet på den suspensjonsmedium-belagte overflaten.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor biocidet omfatter kobber- eller kobberlegeringspartikler.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor suspensjonsmediet omfatter N-Methyl-2-pyrrolidon.