NO881257L - Marin seismisk hydrofonkabel som har variabel hydrofontetthet. - 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 variabel hydrofontetthet langs hydrofonkabelens lengde.

Når en marin seismisk undersøkelse utføres, 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 formasjonene under overflaten. En del av signalet reflekteres fra de reflek-terende 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 genererer elektriske signaler som reaksjon på de mottatte seismiske signaler. Hydrofonene er spredt langs lengden av hyrofonkabelen og er elektrisk forbundet gjennom hydrofonkabelen med seismiske registrerings-instrumenter ombord på undersøkelsesfartøyet. En slik marin seismisk undersøkelse kan typisk utføres med undersøkelses-systemer av den type som er beskrevet i US patentene 4.146.870 og 4.581.724, hvor en seismisk energikilde og seismisk hydrofonkabel sipes gjennom vannet langs en undersøkelseslinje.

Innenfor seismiske marine operasjoner påtreffes tallrike problemer ved registreringen av seismiske data som ikke påtreffes under operasjoner på land. Et primært av disse problemer er slepestøyen som genereres av bevegelsen av bæde fartøyet og hydrofonkabelen gjennom vannet ettersom de beveger seg langs undersøkelseslinjen.

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

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot en marin seismisk hydrofonkabel som omfatter en flerhet av seksjoner som er sammenkoblet ved hjelp av fluidumsblokkerende elementer, idet hver seksjoner oppdelt i enflerhet av hydrofon-inneholdende moduler. Hydrofonavstandene i de to terminalmodulene some r nærmest de fluidumsblokkerende elementene er av ujevne og usymmetriske tettheter i motsetning til de Jevne eller symmetriske tettheter som anvendes i de mellomliggende moduler.

I et aspekt av oppfinnelsen inneholder en første del langs enden av hver terminalmodul som er hosliggende et fluidum-blokkerende koblingsorgan ingen hydrofoner og en andre del langs den motsatte enden av slik terminalmodul inneholder likt adskilte hydrofoner.

I nok et ytterligere aspekt er en tredje del av hver terminalmodul plassert mellom nevnte første og andre deler og inneholder likt adskilte hydrofoner med en tetthet som er større enn den for slik andre del. Antallet av hydrofoner i nevnte andre og tredje deler kan velges til å gi effektive senter-til-senter avstander for terminalmodulene relativt de mellomliggende moduler som er omtrentlig de samme som senter-til-senter avstanden mellom ver av de mellomliggende moduler.

I et ennu mer bestemt aspekt er slike første og tredje deler av lik lengde og slik andre del er to ganger slik lengde. I tillegg inneholder nevnte andre og tredje deler et likt antall av hydrofoner, hvorved tettheten av hydrofoner i slike tredje deler er to ganger den for den andre delen.

På tegningene viser fig. 1 et marint seismisk undersøkelses-system med hvilket den marine seismiske hydrofonkabelen ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes. Fig. 2 illustrerer den modulære konfigurasjon av den marine seismiske hydrofonkabelen ifølge den foreliggende oppfinnelse . Fig. 3 er en grafisk illustrasjon av hydrofonavstandene innenfor hver av modulene i den marine seismiske hydrofonkabelen ifølge fig. 2. Fig. 1 viser et marint seismisk undersøkelsessystem med hvilket den marine seismiske hydrofonkabelen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes. Det seismiske marine undersøkelsesfartøyet 10 beveger seg langs en undersøkelses-linje. Fartøyet 10 sleper en eller flere seismiske energi-kilder 11 og en seismisk hydrofonkabel 12 som anvender en flerhet av hydrofoner som er adskilt langs hydrofonkabelens lengde. Seismisk energi genereres i vannet av kilden 11 og refleksjoner 16 av slik energi fra formasjoner under overflaten, slik som illustrert med 14 under havbunnen 15, detekteres av flerheten av hydrofoner langs hydrofonkabelen 12 som seismiske refleksjonssignaler. disse seismiske signaler overføres til dataregistrering og behandlings-utstyret 17 på fartøyet 10 ved hjelp av elektriske ledninger gjennom hydrofonkabelen 12 og opp langs hydrofonkabelens slepekabel 18. Fig. 1 viser ikke konvensjonelle mekaniske trekk ellere mekaniske trekk i henhold til teknikkens stand for en hydrofonkabel, slik som deformasjonselementer, elektriske kabler, skillere, eller endog selve hydrofonene. 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. Hydrofonkabelen 12 kan i tillegg forsynes med én eller flere dybdekontrollanordninger 13 og en halebøye 19. En typisk seismisk kilde 11 som anvendes ved marin seismisk undersøkelse kan omfatte én eller flere luftkanoner av den type som er beskrevet i US patent nr. 3.506.085. Et typisk dataregistrering og behandlingssystem 17 er Texas Instruments Model DFS-V Digital Field Recorder.

Idet det er beskrevet et typisk marint seismisk under-søkelsessystem, skal det nå beskrives i nærmere detalj én typisk marin seismisk hydrofonkabel.

Fig.2 viser en slik hydrofonkabel 12 oppdelt i en flerhet av hydrofonkabelseksjoner 20 som er sammenkoblet ved hjelp av skottkoblingsorganer 23. Hver hydrofonkabelseksjon 20 er oppdelt i en flerhet av moduler av passende enhetslenger, 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 m lange og en typisk hydrofonkabel kan omfatte 35 slike seksjoner for en total lengde av ca. 3500 meter. Hver modul i en seksjon omfatter en flerhet av hydrofoner som er adskilt langs lengden av modulen. Disse hydrofoner i hver modul er sammenkoblet til å gi en enkel seismisk signalutmatning for derved å øke signalstyrken og diskriminere mot direktivstøy.

Hydrofonene langs hydrofonkabelen 12 er særlig følsom overfor slepestøy. En slik slepestøy er i form av en langsgående vibrasjon som beveger seg langs lengden av hydrofonkabelen. Vibrasjonen når hydrofonene som trykkbølger indusert ved vibrasjonen eller ved bevegelsen av komponenter som enten fullstendig eller delvis blokkerer strømmen av fyllfluidum innenfor hydrofonkabelen.

En slik blokkering er den som tilveiebringes av konvensjonelle skottkoblingsorganer mellom de seismiske hydrofon-kabelseksjonene. Slike koblingsorganer er i realiteten støykilder som omdanner langsgående vibrasjoner i deforma- sjonselementene i hydrofonkabelen til hydrokinetlsk energi i fyllfluidumet i terminalmodulene. Søledes virker koblingsorganene som stempler ved å generere trykkpulser av kort varighet i fyllfluidumet i den umiddelbare nærhet av terminalmodulene. Det er et bestemt trekk ved den foreliggende oppfinnelse å tilveibringe en marin seismisk hydrofonkabel som er utformet til å redusere virkningen av slike trykkpulser i fyllfluidumet særlig i nærheten av et skottkoblingsorgan. Dette skjer ved å endre den konvensjonelle hydrofonkabelens utformning av fasen mellom hydrofoner Jevnt fra en ene av hver hydrofonkabelseksjon til den andre enden og å flytte hydrofonene som ellers ville være i den umiddelbare nærhet av skottkoblingsorganene.

Idet der vises til figur 3, er der vist en skjematisk fremstilling av en flerhet av hydrofonkabelmoduler som anvender variabel hydrofonavstand i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figuren er Ikke tilsiktet å vise konvensjonelle mekaniske trekk eller mekaniske trekk i henhold til teknikkens stand for en hydrofonkabel, slik som deformasjonselementer, elektriske ledere, skillere, eller endog selve hydrofonene. Disse trekk er klart omhandlet i tallrike US patenter, eksempelvis US patentene 3.299.391, 3.319.734, 3.371.739 og 4.204.188.

Fig. 3 viser en ende av hydrof onkabel seksjonen 20 i fig. 2 omfattende skottkoblingsorgan 23 som typisk er et elektro-mekanisk koblingsorgan med slang-blokkerende skott, og henholdsvis terminal og mellomliggende moduler 21 og 22. Hver modul 21 og 22 ihydrofonkabelseksjonen 20 viser en 16-hydrofongruppering. Den mellomliggende modulen 22 viser en typisk hydrofongruppering med like hydrofonavstander. Terminalmodulen 21 viser en 16-hydrofongruppe hosliggende koblingsorganet 23 modifisert i tetthet gjennom variable hydrofonavstander i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Hydrofoner som ville ha opptatt de fire rommen a-d nærmest koblingsorganet 23 er blitt flyttet for derved å doble antallet av hydrofoner i de neste hosliggende fire rom e-h, hvorved hydrofontettheten økes i rommene e-h. De gjenværende hydrofonrom i-p i modul 21 er likt anbragt til enden av slik modul, men med mindre tetthet enn i rommene e-h. Den andre enden av hydrofonkabelseksjonen 20 (ikke vist) hosliggende det neste etterfølgende skottkoblingsorganet 23 er utformet på lignende måte. Med slik variabel hydrofonplassering er der ingen hydrofoner i den umiddelbare nærhet av skott-kobl ingsorganet 23 til å detektere slepestøyen som genereres av slik koblingsorgan. Følgelig blir den totale gruppeut-matningen fra terminalmodulene 21 i hydrofonkabelen vesentlig forbedret hva angår signal/støyforhold. Dessuten, ved å flytte hydrofoner i terminalmodulen 21 fra den umiddelbare nærhet av skottkoblingsorganene 23 og plassere dem mellom eksisterende hydrofonsteder lenger fra skottet i stedet for bare å eliminere dem fullstendig, blir et konstant antall av hydrofoner opprettholdt i hver modul 21. På denne måte blir de elektriske karakteristika på hver terminalmodul 21 holdt like og den effektive senter-til-senter avstand mellom hver av modulene i hydrofonkabelseksjonen opprettholdes omtrentlig den samme. Det vil derfor sees at hydrof ontettheten kan varieres langs hydrofonkabelseksjonen i henhold til den foreliggende oppfinnelse for å redusere slepestøy bevirket av skott-koblingsorganene uten i vesentlig grad å endre de elektriske eller senter-til-senter avstandskarakteristika for hydrofonkabelen.

Selvom en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet her, vil det være åpenbart for fagfolk at forskjellige endringer og modifikasjoner kan foretas i den marine seismiske hydrofonkabels hydrofonkonfigurasjon ifølge den foreliggende oppfinnelse uten å avvike fra oppfinnelsens idé og omfang som angitt i de etterfølgende patentkrav. Hvilke som helst slike endringer og modifikasjoner som faller innenfor omfanget av slike etterfølgende patentkrav er tilsiktet å skulle inngå her.

Claims (7)

1. Marin seismisk hydrofonkabel som er beregnet til å bli slept bak et marint fartøy langs en undersøkelseslinje, karakterisert ved : a) en flerhet av seksjoner sammenkoblet sekvensmessig ved hjelp av fluidumsblokkerende koblingsorganer, idet hver seksjon har en flerhet av grupperinger av hydrofoner med hver av grupperingene sammenkoblet til å gi en enkelt seismisk signalutmatning for grupperingen, b) at de to terminalgrupperingene i hver av seksjonene har variabel hydrofontetthet langs sine lengder for derved å diskriminere mot støy som genereres i terminalen ved virkningen av de fluidumsblokkerende koblingsorganer til å frembringe trykkbølger i fyllfluidumet Innenfor terminalgrupperingene, og c) at de gjenværende mellomliggende grupperinger av hver av seksjonene har jevn hydrofontetthet langs sine lengder.

2. Marin seismisk hydrofonkabel som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver av terminalgrupperingene omfatter: a) en første del som er anbragt langs enden av terminalgrupperingen hosliggende det f luidumsblokkerende koblingsorganet og ikke har noen hydrofoner, og b) en andre del som er plassert langs den motsatte enden av terminalgrupperingen, hor hydrofoner er likt adskilt til å gi en jevn hydrofontetthet.

3. Marin seismisk hydrofonkabel som angitt i krav 2 innbefat-tende en tredje del som er plassert mellom nevnte første og andre deler, karakterisert ved at hydrofonene er likt adskilt til å gi en jevn hydrof ontetthet som er større enn den for den andre delen.

4 . Marin seismisk hydrofonkabel som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver av terminalgrupperingene omfatter: a) en første del som er plassert langs enden av terminalgrupperingen hosliggende det fluidumsblokkerende koblingsorganet og består av tomme hydrofonrom, b) en andre del som er plassert langs den motsatte enden av terminalgrupperIngen med hydrofoner likt adskilt til å gi en jevn hydrof ontetthet lik den i hver av de mellomliggende grupperinger, og c) en tredje del mellom nevnte første og andre deler hvor hydrofoner er adskilt til å gi en hydrof ontetthet som økes med et antall av hydrofoner lik antallet av tomme hydrofonrom i den første delen.

5. Marin seismisk hydrofonkabel som angitt i krav 4, karakterisert ved at hydrofontettheten i den tredje delen er to ganger en i den andre delen.

6. Marin seismisk hydrofonkabel som angitt i krav 4, karakterisert ved at antallet av hydrofoner i nevnte andre og tredje deler velges til å gi effektiv senter-til-senter avstander for terminalgrupperingene med hensyn til de hosliggende mellomliggende moduler som er omtrentlig de samme som senter-til-senter avstandene mellom hver av de mellomliggende grupperinger.

7. Marin seismisk hydrofonkabel, karakterisert ved a) en flerhet av seksjoner som er sammenkoblet ved hjelp av fluidumsblokkerende koblingsorganer, hor hver seksjon er oppdelt i en flerhet av hydrofongrupperinger med n hydrofoner sammenkoblet i hver gruppering til å gi en enkelt seismisk signalutmatning for grupperingen, b) idet de to terminalgrupperingene for hver seksjon omfatter: (i) en første del som er hosliggende et f luidumsblokkerende koblingsorgan og ikke har noen hydrofoner, (ii) en andre del på den motsatte enden av terminalgrupperingen fra det fluidumsblokkerende koblIngsorganet, og som haar 1/2 n hydrofoner adskilt langs en lengde som to ganger den for den første delen, og (ili) en tredjedel anbragt mellom nevnte første og andre deler og som har 1/2 n hydrofoner adskilt langs en lengde lik den for en første delen.