NO881240L - Marin seismisk hydrofonkabel med gjennomstroemningsskillere som har variabel apertur. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører marin seismisk undersøkelse og nærmere bestemt en marin seismisk hydrofonkabel som er utformet til å redusere slepestøy på de registrerte seismiske data ved å anvende skillere med variable aperturer, langs lengden av hydrofonkabelen.

Ved utførelse av en marin seismisk undersøkelse, blir en seismisk energikilde anvendt av et undersøkelsesfartøy til å generere et seismisk signal, betegnet som en seismisk trykkbølge, som overføres gjennom vannlaget inn i forma-sjonene over overflaten. En del av signalet reflekteres fra de reflekterende grenseskikt under overflaten tilbake til vannlaget hvor den mottas av en seismisk hydrofonkabel som slepes bak undersøkelsesfartøyet. Hydrofonkabelen består av en flerhet av hydrofoner som regenererer elektriske signaler som reaksjon på de mottatte seismiske signaler. Hydrofonene er spredt langs lengden av hydrofonkabelen og er elektrisk koblet gjennom hydrofonkabelen til seismiske registrerings-instrumenter ombord på undersøkelsesfartøyet. En slik marinseismisk undersøkelse kan typisk utføres med under-søkelsessystemene av den type som ere beskrevet i US patentene nr. 4.146.870 og 4.581.724, hvor en seismisk energikilde og seismisk hydrofonkabel slepes gjennom vannet langs en undersøkelseslinje.

Ved seismiske marine operasjoner påtreffes tallrike problemer ved registreringen av seismiske data som ikke påtreffes under operasjoner på land. Et primært av disse problemer er slepestøy som genereres av både bevegelsen av fartøyet og hydrofonkabelen gjennom vannet ettersom de beveger seg lang undersøkeslesi injen.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en seismisk hydrofonkabel som som diskriminerer mot slik slepestøy, og derved gir seismiske signaler med mindre forvrengning, mer dynamisk område og bredere frekvensspektrum enn det som tilveiebringes ved konvensjonelle seismiske hydrofonkabler. Seismiske signaler med lavere forvrengnign og bredere dynamisk område vil oppløse tynne leier og stratigrafiske lommer langt lettere. Reduksjon av støy vil tillate deteksjon av dypere forekomster og bedre oppløsning av forekomster på samtlige nivåer.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse omfatter en fluidumsfylt marin seismisk hydrofonkabel en flerhet av hydrofoner som er adskilt langs lengden av hydrofonkabelen for detektering av seismiske refleksjonssignaler fra formasjoner under overflaten under et vannlag ettersom hydrofonkabelen beveger seg langs en undersøkelseslinje gjennom vannlaget. En flerhet av fluidumsblokkerende elementer, slik som skottkoblingsorganer eller fyllmaterlale skillere er også adskilt langs hydrofonkabelen. Når disse fluidumsblokkerende elementer vibrerer på grunn av langsgående mekanisk eksitering, kan de bevirke trykkpulser i fyllfluidumet som er av tilstrekkelig størrelse til å bli detektert av hydrofonene som slepestøy. En flerhet av gjennomstrømningsskillere er plassert mellom et slikt fluidumsblokkerende element og en hosliggende hydrofon for å dempe disse trykkpulser.

Den relative størrelsen av gjennomstrømningsaperturene for skillerne øker i en retning som leder fra det fluidumsblokkerende elementet mot hydrofonen.

I et mere bestemt henseende er en første gjennomstrømnigns-skiller plassert nærmere til det fluidumsblokkerende elementet enn til hydrofonen. En andre gjennomstrømnings-skiller som har en gjennomstrømningsapertur som er større enn i den første skilleren, er plassert nærmere til hydrofonen enn til det fluidumsblokkerende elementet. En flerhet av ytterligere gjennomskillere er anbragt ved adskilte posisjoner mellom nevnte første og andre skillere og har gjennomstrømningsaperturer som øker i størrelse fra den for den første skilleren til den for den andre skilleren ettersom de ytterligere skillere tiltar i posisjon fra den første skilleren til den andre skilleren. Slik økning i aperturstørrelse kanenten være lineær eller ulineær. På denne måte vil de skillere som er nærmest det f luidumsblok-kerende elementet reflektere eller dempe fluidumstrykkpulser som genereres av det fluidumsblokkerende elementet under langsgående vibrasjon av hydrofonkabelen, mens de skillere som er nærmest hydrofonen minimaliserer eventuell generering av fluidumstrykkpulser i den umiddelbare nærhet av hydrofonen.

På tegningene viser fig. 1 et marint seismisk undersøkelses-system med hvilket den marine seismiske hydrofonkabelen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes. Fig. 2 illustrerer den modulære konfigurasjon av den marine seismiske hydrofonkabelen ifølge den foreliggende oppfinnelse . Fig. 3 er en grafisk fremstilling over gjennomstrømnings-skillerkonfigurasjonen ifølge den foreliggende oppfinnelse innenfor modulene av den marine seismiske hydrofonkabelen ifølge fig. 2. I fig. 1 er vist et marint seismisk under-søkelsessystem med hvilket den marine seismiske hydrofonkabelen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes. Det seismiske marine undersøkelsesfartøyet 10 beveger seg langs en undersøkesleslinje. Fartøyet 10 sleper en eller flere seismiske energikilder 11 og en seismisk hydrofonkabel 12 som anvender en flerhet av hydrofoner som er adskilt langs lengden av hydrofonkabelen. Seismisk energi genereres i vannet av kilden 11 og refleksjoner 16 av slik energi fra formasjoner under overflaten, slik som betegnet med 14 under havbunnen 15, detekteres av flerheten av hydrofoner langs hydrofonkabelen 12 som seismiske refleksjonssignaler. Disse seismiske signaler overføres til dataregistrerings- og behandlingsutstyr 17 på fartøyet 10 ved hjelp av elektriske lednigner gjennom hydrofonkabelen 12 og opp langs hydrofon kabelens slepekabel 18. Flg. 1 viser ikke konvensjonell mekaniske trekk eller mekaniske trekk i henhold til teknikkens stand for en hydrofonkabel, slik som deformasjonselementer, elektriske kabler, skillere, eller endog selve hdyrofonene. Disse trekk er klart omhandlet i tallrike US patenter, eksempelvis US patentene nr. 3.299.397, 3.319.734, 3.371.739 og 4.204.188. Hydrofonkabelen 12 kan i tillegg forsynes med en eller flere dybdekontrollanordninger 13 og en halebøye 19. En typisk seismisk energikilde 11 som anvendes i marin seismisk undersøkelse kan omfatte en eller flere luftkanoner av den type som er beskrevet i US patent nr. 3.506.085. Et typisk dataregistrerings- og behandlignssystem 17 er Texas Instruments, Model DFS-V Digital Field Recorder.

Idet det er blitt beskrevet et typisk marint seismisk undersøkelsessystem, skal der nå beskrives i nærmere detalj en typisk marin seismisk hydrofonkabel.

Fig. 2 viser en slik hdyrofonkabel 12 oppdelt i en flerhet av hydrofonkabelseksjoenr 20 som er sammenkoblet ved hjelp av skott-koblingsorganer 23. Hver hydrofonkabelseksjon 20 er oppdelt i en flerhet av moduler av passende enhetslengder, slik som terminalmoduler 21 og mellomliggende moduler 22. Hver seksjon er identisk slik at de kan ombyttes etter behov for reparasjon eller utskiftning. I en foretrukket utfør-elsesform vil disse seksjoner være ca. 100 meter lange og en typisk hydrofonkabel kan omfatte 35 slike seksjoner for en total lengde av ca. 3500 meter. Hver seksjon omfatter en flerhet av moduler. Hver modul omfatter en flerhet av hydrofoner som er adskilt langs modulens lengde. Disse hydrofoner i hver modul er sammenkoblet til å gi en enkelt seismisk signalutmatning for derved å øke signalstyrken og diskriminere mot direktiv støy. Dessuten er en flerhet av skillere anbragt langs lengden av hver modul for å under-støtte den sylindriske ytre slangen av den seismiske hydrofonkabelen. Slike skillere har sylidrisk form, slik som vist i US patentene nr. 3.518.677 og 3.696.329.

Hydrofonene langs hydrofonkabelen 12 er særlig følsom overfor slepestøy. En slik slepestøy er i form av en langsgående vibrasjon som beveger seg langs lengen av hydrofonkabelen. Vibrasjonen når hydrofonene som trykkbølger indusert ved full eller delvis blokkering av strømmen av flyllfluidum innenfor hydrofonkabelen. en slik full blokkering tilveiebringes ved hjelp av både konvensjonell skott-koblingsorganer mellom de seismiske hydrofonkabelseksjonene og ved hjelp av fyll-materialeskillere nær endene av de seismiske hydrofonkabelseksjonene. Slike fyllmaterialskillere og skottkoblingsorganer er i realiteten støykilder som omdanner deformasjon i hydrofonkabelen til hydrokenetisk energi ifyllfluidumet i terminalmodulene. Således virker skottkoblingsorganene og fyllmaterialskillerne som stempler til generering av trykkpulser med kort varighet i fyllfluidumet i den umiddelbare nærhet av terminalmodulene. En slik delvis blokkering tilveiebringes ved hjelp av gjennomstrømnigsskillerne langs hver hydrofonkabelmodul. En skiller med en liten apertur for fyllfluidumsstrøm kan generere trykkpulser av kort varighet i fyllfluidumet. Det er et særlig trekk ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en marin seismisk hydrofonkabel som er utpekt til å redusere virkningen av slike trykkpulser i fyllfluidumet langs den seismiske hydrofonkabelen. Dette oppnås vedå endre den konvensjonelle gjennomstrømnings-skillers utformning av jevne aperturer fra en ende av hver hydrofonkabelseksjon til den andre enden.

Idet det vises til fig. 3, er der vist en skjematisk fremstilling av en hydrofonkabelmodul som anvender skillere med varierende aperturer for fyllfluidumsstrøm i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figurene er ikke beregnet til å vise konvensjonelle mekanisek trekk eller mekaniske trekk i henhold til teknikkens stand for en hydrofonkabel, slik som deformasjonselementer, elektriske ledere, hydrofoner eller endog selve skillerne. Disse trekk er klart omhandlet i tallrike US patenter, eksempelvis US patentene 3.299.397, 3.319.734, 3.371.739 og 4.204.188.

Fig. 3 viser en flerhet av gjennomstrømningsskillere 25-32 som er jevnt adskilt langs modulen 21. Aperturene 35-42 hos henholdsvis skillerne 25-32 er vist gradvis økende i gjennomstrømnignsdimensjon fra del 21A mot del 21B av modulen 21. Dette vil være den foretrukne skillekonfigurasjonen for en hydrofonkabelmodul med et fluidumsblokkerende leement 45, slik som et skottkoblingsorgan, eller en fyllmateriale-skiller, ved enden av del 21A, og en hydrofon 46 hosliggende del 21B. Nærmere bestemt er en gjennomstrømnigsskiller slik som skilleren25 med en relativt liten apertur 35 plassert hosliggende det fluidumsblokkerende elementet innenfor moduldelen 21A i den hensikt å reflektere trykkpulser i fyllfluidumet som genereres av det fluidumsblokkerende elementet 45 som reaksjon på langsgående vibrasjon i modulen 21 ettersom hydrofonkabelen beveger seg gjennom vannet. På denne måte blir trykkpulser som ellers ville bevege seg langs modulen 21 fra blokkeringelementet 45 til hydrofonen 46 i stor grad dempet.

En gjennomstrømnignsskiller slik som skiller 32 med et relativt større gjennomstrømnigsdimensjonsareal 42, er plassert hosliggende hydrofonen 46 innenfor moduldelen 21B i den hensikt å minimalisere genereringen av eventuell trykkpulser i fyllfluidumet ved hjelp av slik skiller 32 i den umiddelbare nærhet av hydrofonen 46.

Ettersom skilleren 25 tilveiebringer delvis blokkering overfor strømning av fyllfluidum kan den imidlertid derfor også være en trykkpulsgenerator, selvom ikke i samme grad som det fluidumsblokkerende elementet 45. Følgelig har hosliggende skiller 26 et tverrsnittsareal som er stort nok til å reflektere trykkpulser fra skilleren 25, eller det som kan ha passert gjennom apertur 35 hos skilleren 25, men samtidig har en større gjennornstrømnignsapertur enn den for skilleren 25, slik at den genererer ennu mindre trykkpulser i fyll-fluidumet. Likeledes er skillerne 27-32 forsynt med økende gjennomstrømningsaperturer. Denne øknig i aperturstørrelse for skillerne 25-32 i en retning vekk fra det fluidumsblokkerende elementet 45 og mot hydrofonen 46 muliggjør maksimal dempning av trykkpulser innenfor fyll-fluidumet ved hjelp av de skillere som er nærmest det fluidumsblokkerende elementet og for minimumgenerering av trykkpulser ved hjelp av skilleren som er nærmes hydrofonen. slik økning i aperturstørrelse kan være enten lineær eller ulineær fra skiller-til-skiller så lenge som økningen er totalt sett progressiv fra skilleren nærmest det fluidumsblokkerende elementet til skilleren nærmes hydrofonen. Skillerne kan eksempelvis blokkeres i par, eller mer, av samme størrelse for derved å redusere antallet av skillere av forskjellig størrelse som behøves langs lengden av hydrofonkabelen.

Selvom en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet her, vil det forstås av fagfolk at forskjel-lige endringer og modifikasjoner kan foretas i den marine seismiske hydrofonkabelens hydrofonkonfigurasjon ifølge den foreliggende oppfinnelse uten å avvike fra oppfinnelsens idé og omfang som angitt i de vedlagte patentkrav. Eventuelle slike endringer og modifikasjoner som kommer innenfor omfanget av slike vedlagte patentkrav er tilsiktet å skulle inngå her.

Claims (7)

1. Fluidumsfylt seismisk marin hydrofonkabel, karakteri- sert ved a) en flerhet av hydrofoner som er adskilt langs lengden av nevnte hydrofonkabel for deteksjonen av seismiske refleksjonssignaler fra formasjoner under overflaten under et vannlag ettersom hydrofonkabelen beveger seg langs en undersøkelseslinje gjennom vannlaget, b) en flerhet avfluidumsblokkerende elementer som er adskilt langs nevnte hdyrofonkabel, og c) en flerhet av gjennomstrømnignsskillere som er plassert mellom en hydrofon og et fluidumsblokkerende element som genererer trykkpulser i fyllfluidumet som reaksjon på langsgående vibrasjon av nevnte hydrofonkabel som er av tilstrekkelig størrelse til å kunne detekteres av nevnte hydrofon som slepestøy, idet gjennomstrømningsaperturene hos nevnte skillere øker i størrelse i en retning som fører fra nevnte fluidumsblokkerende element mot nevnte hydrofon.

2. Seismisk marin hydrofonkabel som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte gjennomstrømnigns-aperturer hos nevnte skillere øker lineær retnign som fører fra nevnte fluidumsblokkerende element mot nevnte hydrofon.

3. Seismisk marin hydrofonkabel som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte gjennomstrømnigns-aperturer hos nevnte skillere øker ulineært i en retning som fører fra nevnte fluidumsblokkerende element mot nevnte hydrofon.

4. Seismisk marin hydrofonkabel som angitt i krav 3, karak- terisert ved at minst visse av nevnte skillere er gruppert i minst par som har samme størrelse av gj ennomstrømningsaperturer.

5 . Fluidumsfylt seismisk marin hydrofonkabel, karakteri- sert ved a) en flerhet av hydrofoner som er adskilt langs lengden av nevnte hydrofonkabel for deteksjonen av seismiske refleksjonssignaler fra formasjoner under overflaten under et vannlag ettersom hydrofonkabelen beveger seg langs en undersøkelseslinje gjennom vannlaget, b) en flerhet av fluidumsblokkerende elementer som er adskilt langs nevnte hydrofonkabel, og c) første og andre gjennomstrømningsski1lere som er anbragt mellom en hydrofon hosliggende et fluidumsblokkerende element som genererer trykkpulser i flyllfluidumet som reaksjon på langsgående vibrasjon av nevnte hydrofonkabel, idet nevnte første skillere er plassert nærmere nevnte fluidumsblokkerende element enn nevnte hydrofon, idet nevnte andre skiller har en gjennomstrømnigsapertur som er større enn den for nevnte første skiller og er plassert nærmere nevnte hydrofon enn nevnte fluidumsblokkerende element.

6. Seismisk marin hydrofonkabel som angitt i krav 5, karakterisert ved dessuten å innbefatte minst en ytterligere skiller som er anragt mellom nevnte første og andre skillere og som har en gjennomstrømningsapertur som er større enn den for den nevnte første skilleren og er mindre enn den for den andre skilleren.

7. Seismisk marin hydrofonkabel som angitt I krav 5, karakterisert ved dessuten å innbefatte en flerhet av ytterligere gjennomstrømnigsskillere som er anbragt ved adskilte posisjoner mellom nevnte første og andre skillere og som har gjennomstrømningsaperturer som øker I størrelse fra den for nevnte første skiller til den for nevnte andre skiller ettersom nevnte ytterligere skillere tiltar fra nevnte første skiller til nevnte andre skiller.