JP3027004B2 - 地震ケーブル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、請求の範囲の独立形式の項の前段部分に記
載されているタイプの探査を行なうための装置および方
法に関する。本発明は、基本的には、沖合の下層からの
圧力波とせん断波（shear wave）が圧力および／または
せん断波エネルギの解放に応答して測定される沖合下層
の地震探査に関する。

背景技術 海洋の地震探査は、通常、所定の深度で引っ張られて
いる幾つかのハイドロホンが装着された地震ケーブルに
より行なわれる。圧力波は、幾つかの態様でケーブル付
近で解放される。これは通常、エアガンを用いて行なわ
れる。圧力波エネルギは、下層を介して下方へ移動する
が、圧力波の一部は下層の音響インピーダンス特性があ
る領域で反射される。ハイドロホンは、水中の反射圧力
波を記録し、この情報を、ケーブルを曳航する地震探査
船（seismic ship）で検出されて処理される電気信号に
変換する。この方法によると、反射されおよび／または
変換されたせん断波乃至圧力波エネルギだけが記録され
る。しかしながら、下層の下方では、圧力波とせん断波
の双方が反射することが知られている。せん断波は水中
では移動せず、従って、ハイドロホンのケーブルでは検
出することができない。更にまた、測定された信号の方
向を検出することは現在のハイドロホン技術では不可能
であり、従って、三次元データ記録を行なうのが困難で
ある。

発明の開示 本発明の目的は、下層を移動する三次元圧力波および
せん断波を記録する新規かつ改良された装置および方法
を提供することにある。

本発明の新規性と進歩性とを備えた構成は、請求の範
囲の２つの独立形式の項の特徴部分に開示されている。
別の有利な構成は、請求の範囲の従属形式の項に開示さ
れている。

図面の簡単な説明 以下、本発明を添付図面に関してより詳細に説明する
が、図面において、 第１図は、地震機器を備えるとともにメインケーブル
に接続されたポールを示す概略図である。

第２図は、ポールを略示する斜視図である。

第３図は、地震探査において海底にケーブルを敷設し
た潜水艦を示す概略図である。

第４図は、地震探査の海面制御操作を示す概略図であ
る。

発明を実施するための形態 第１図には、海底２に挿着されたポール（pole）１が
図示されている。ポールは、分枝ケーブル３を介して、
例えば、潜水艦または水上艦艇のような地震探査船へ延
びるメインケーブル４に接続されている。分枝ケーブル
３とメインケーブル４はいずれも、実施例においては、
データケーブルおよび１つ以上の引張りケーブルからな
る。以下、海底でのポールの設置を詳細に説明する。

第２図には、ポールの概略構成が拡大して示されてい
るが、ポールは、円筒部６と、下部円錐形端部即ち尖頭
端部７と、上部８とを備えている。上部８は、ポールを
海底に挿着するための機器を収容するように形成されて
いる。図示の実施例においては、上部はフランジ部９を
有するように構成されているが、別のタイプの構成とす
ることもできる。このような構成にすると、ポールを海
底に挿着する際の打当て手段としてフランジ９を利用す
ることができるので有利である。第２図に示すように、
上部８は更に、中央に配置された、分枝ケーブル３に対
する水蜜出口10を備えている。上部８は、ねじが形成さ
れている接続部12によりポールの円筒部６のフランジ11
に連結される。分枝ケーブルは、水密であるように挿通
される。

ポールの尖頭端部７は、振動吸収スペーサ14によりポ
ールの他の部分から絶縁されている。好ましい実施例に
おいては、スペーサ14は、エラストマから形成されてい
る。

実際の尖頭端部が第２図に示されており、ポールが海
底に一層容易に突き刺さることができるように、完全な
円錐形をなしている。別の形態の構成とすることもで
き、例えば、尖頭端部を２つに分割し、下方の円錐部を
肩部で終端させるとともに、第１図に示すような別の円
錐部に続けることができる。他の形態に構成される尖頭
端部も、本発明の範囲に含まれるものである。

ポールの円筒部６は、ポールの本体部を構成し、装置
全体の実質的な部分を含む。実際のポールは、金属、例
えば、アルミニウム合金から形成すべきである。

ポールの尖頭端部は、好ましい実施例においては、
ｘ、ｙおよびｚの三次元方向に配設された３つのジオホ
ン15乃至17を備えている。ジオホン15乃至17は、基本的
には公知のタイプのものであり、商業的に入手すること
ができるので、これ以上の説明は省略する。ジオホン15
乃至17は、ジオポール（geo-pole）の尖頭端部７と所定
の良好な接触を行なうことが重要であり、これは、ジオ
ホン15乃至17をポリマ材料を用いて尖頭端部に固着する
ことにより行なうことができる。

図示の実施例においては、電気または電子角度ゲージ
18が尖頭端部７に配置されており、この角度ゲージは重
力に基づき、ポールの垂直軸線の角度を得るように作用
する。尖頭端部には更に、平面内でのポールの回転を読
み取ることができるコンパス19を備えている。これらの
機器を使用することにより、記録されるべき反射圧力波
およびせん断波の配向を測定するのに必要なポールの正
確な向きを測定することができる。コンバス19と角度ゲ
ージ18はまた、円筒部６に配置することができる。

ポールの円筒部６は、その他の機器構成素子を含む。
種々の構成素子の配設は、幾つかのファクタにより決め
られる。重要なファクタの１つに、重心を尖頭端部７に
できるだけ接近させることがある。互いに直接接触する
構成素子は互いに接近して配置されるのが好ましい。

図示の実施例においては、バッテリ20が円筒部の底部
に配置され、他の構成素子に電力を提供することができ
るようにしている。再充電性のリチウム電池を使用する
のが好ましい。当然のことであるが、種々の構成素子に
メインケーブルを介して電力を供給することもできる
が、ケーブルに沿って多数のポールが配設されている場
合には、種々のポールに許容することができない電圧変
動が生ずる場合がある。

電池の上方には、ジオホン７乃至９と電気角度ゲージ
19/コンパス18とからの信号を少なくとも処理する別の
ユニットであるプロセッサ21が配置されている。全ての
信号を未処理のまま地震探査船に送って、中央装置にお
いて処理することができるので、プロセッサ21は、ポー
ルの機器の不可欠の部分を構成するものではない。しか
しながら、多数のポールを使用する場合にはおびただし
い数のデータが蓄積するので、各ポールから伝送される
情報の量を少なくするために、各ポールにおいて前処理
を行なうのが好ましい。ポールは更に、電力を各ユニッ
トに分配する電源装置22を備えている。

ポール内の上部ユニットは、圧力波の変換器であるハ
イドロホン23である。堆積物から反射した圧力波および
せん断波は、ポールの下部尖頭端部７に取着された三次
元ジオホンにより検出され、一方、ハイドロホン23は水
層の圧力波を検出するだけである。ハイドロホンおよび
三次元ジオホン15乃至17からの記録を相関させ、かつ、
ハイドロホン23とジオホン15乃至17との間の距離を考慮
すれば、反射して上方へ移動する圧力波とせん断波を、
海面で反射して下方へ移動する圧力波から分離すること
ができる。

ポールの一般的な寸法は、長さを約1m、直径を約10cm
とすることができるが、本発明は、このような寸法に限
定されるものではない。

ポールは、使用中は、尖頭端部７が情報と良好な接触
を行なうことができるように海底に十分に押し込まれ
る。上記したポールの寸法の場合には、ポールは、海底
中に約20乃至40cm押し込まれる。押込みの深さは、海底
の状態によって大きく変わる。海底が軟質である場合に
は、一層深く押し込むことが必要である。

次に、沖合の下層の地震探査において幾つかのケーブ
ルに接続されたポールを利用する好ましい実施例につい
て、第３および４図に関して説明する。

この好ましい実施例においては、ポールは、第３図に
示すように、探査に先立ち、例えば遠隔制御される潜水
艦29により、海底２に挿着される。各ポール１は、第３
図において、潜水艦29として図示されている地震探査船
へ延びるメインケーブル４に接続されている。

実施例においては、ケーブル４だけを使用することが
できるのは当然であるが、ほとんどの場合には、２本以
上の平行なメインケーブル４を使用するのが好ましい。
ポール21を海底に配置して押し込んでから、地震探査を
開始することができる。

地震探査船には、ポール21に近接して波エネルギを発
生させる発生源24が設けられている。波エネルギ発生源
は、それ自身が公知の数多くの発生器から構成すること
ができる。海面地震学において最も一般的な波エネルギ
発生源である空気砲（air cannon）は、水深に伴って大
きくなる「二次源」（“secondary sources"）（泡効
果）を発生するが、この目的に使用するのに適してい
る。爆発源が、著しく良好な結果をもたらす別の十分に
試用されたエネルギ源である。爆薬は、海底に置くか、
海底を掘削して数メートルのところに埋めることができ
る。

潜水艦29を使用する場合には、海洋海底バイブレータ
24が特に有利である。海底に押圧され、作動の際に陸地
震バイブレータ（land seismic vibrator）として機能
する従来のバイブレータを修正して使用することができ
る。

バイブレータを海底に置く場合には、エネルギの大部
分を海底に通すことができ、しかも伝送源標示（transm
itted source signatures）の制御と融通性を一層高め
ることができるという利点が得られる。

次に、本発明に係る地震探査を詳細に説明する。

圧力波または圧力波とせん断波との組合わせが源から
発生され、海底から下層へ伝搬する。下層構造の層間に
音響インピーダンスの分離が生じている領域、例えば、
ポイント25と26においては、エネルギの一部が圧力波と
せん断波の組合わさったものとして上方へ反射される。
これらは、第３図において、ポイント25および26からの
波25aおよび26aとして示されており、これらの波はポー
ルのジオホンおよびハイドロホンで検出される。せん断
波は水中を移動せず、海底２で止まるが、圧力波は第３
図において25b、26bとして図示されるように、更に上方
へ移動して海面27に到達し、ここで波の一部は反射し
て、波25c、26cとして海底に戻される。ポールのハイド
ロホンは、ジオホンとともに、海面で反射して海底に戻
る波を、上方へ反射する波とともに検出することができ
る。ジオホンとハイドロホンの配向および両者間の深さ
距離を知ることにより、上方へ移動する波と下方へ移動
する波とを分けることができる。

このような分離は、海面で反射した幾つもの波が時間
内に種々のポイントに到達するので必要であり、従来の
収集技術によるよりも多くの測定を行なうことができ
る。

地震探査船は、ある地点で波エネルギを発生してか
ら、（ポールが所定の位置にある間）位置を変え、新し
い波エネルギを発生する。波エネルギが発生されるたび
に、地震探査船の位置の変更が所定のパターンで行なわ
れる。これを行なうために、ある長さのケーブルをリー
ルに巻回しておく。

第４図には、第１の水上艦艇31がメインケーブル４に
接続された地震探査船となっている、水上艦艇を使用し
た等価地震探査（equivalent seismic exploration）が
示されている。第２の水上艦艇32がメインケーブルのポ
ールに対して種々の場所で圧力波を発生する。

掘削が行なわれる沖合の施設に近接して地震探査が行
なわれる場合には、掘削による波エネルギが重要な地震
探査源となる。

地震探査において水上艦艇を使用する場合、ポールを
海底に接地するのにROV35を使用するのが最も簡単であ
る。

第４図においては、メインケーブル４は１本だけが図
示されているが、幾本かの平行なケーブル４および種々
の長さのケーブルを使用することができるのは当然であ
る。

第４図には、メインケーブル４の上方の所定の距離の
ところに、該ケーブルと平行するように浮いているハイ
ドロホンケーブル33が図示されている。この実施例は、
ポールの上部にハイドロホンが配置されている実施例に
代わるものである。この種のハイドロホンケーブルは現
在商業的に入手することができるので、かかる実施例を
構成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−4585（ＪＰ，Ａ) 米国特許4134097（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 1/38 G01V 1/16

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】沖合での地震探査において信号を収集して
   記録する機器を備えた装置であって、該装置は海底に押
   し込めることができるように構成され、かつ、尖頭下端
   部（７）と、中間に位置する略円筒形の本体部（６）と
   を備えたポールとして形成され、中間の本体部（６）の
   上端は装置の取着／引張その他の取扱いのために配設さ
   れた頂部（８）に連結され、機器はせん断波および圧力
   波の両方を測定し、しかも装置は地震探査船（29、31）
   へ延びるメインケーブル（４）に接続されている装置に
   おいて、 尖頭下端部はｘ、ｙおよびｚ方向に配設された３つのジ
   オホン（15-17）を備え、 ハイドロホン（23）が装置の上端に近接して配置され、 装置は垂直軸線に対する装置の角度を示す電子角度ゲー
   ジ（19）を備え、 装置は平面内でのポールの回転を示すコンパス（18）を
   備え、 中間の本体部（６）はジオホン（15-17）からの信号を
   少なくとも処理するプロセッサ（21）と、角度ゲージ
   （19）と、コンパス（18）およびハイドロホン（23）と
   を備えていることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】装置はエラストマから形成され尖頭端部
   （７）と中間本体部（６）との間に配置された振動吸収
   スペーサ（14）を備えていることを特徴とする請求の範
   囲第１項に記載の装置。
3. 【請求項３】装置はこれら種々のユニットに電力を分配
   する電源ユニット（22）を備えていることを特徴とする
   請求の範囲第１項に記載の装置。
4. 【請求項４】分枝ケーブル（３）用の水密出口（10）が
   頂部（８）に配設されていることを特徴とする請求の範
   囲第１項に記載の装置。
5. 【請求項５】ポールの上部には、ポールを海底へ押し込
   むように配設されたフランジ部（９）とポールを海底
   （２）から引き上げる打当て手段として作用する下部フ
   ランジ（11）とが設けられていることを特徴とする請求
   の範囲第１項に記載の装置。