NO344684B1

NO344684B1 - Sensorarrangement for å detektere bevegelsesindusert støy i slepte, marine, elektromagnetiske sensorstreamere

Info

Publication number: NO344684B1
Application number: NO20120272A
Authority: NO
Inventors: Ulf Peter Lindqvist; Gustav Göran Mattias Südow; Andras Robert Juhasz
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2020-03-02
Also published as: GB201204476D0; NO20120272A1; FR2972813A1; US20120236684A1; GB2489099B; US8514656B2; FR2972813B1; GB2489099A

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Oppfinnelsen angår generelt det området som gjelder marine, elektromagnetiske undersøkelser ved bruk av slepte elektromagnetiske sensorstreamere. Mer spesielt, i det minste i noen utførelsesformer, vedrører oppfinnelsen strukturer og arrangementer for sensorer for å detektere bevegelsesindusert støy i elektromagnetiske sensorer i slepte streamere.

US-patentsøknad med publikasjonsnummer 2010/0017133 inngitt av Ziolkowski m.fl., beskriver teknikker for å detektere bevegelsesindusert støy i slepte marine, elektromagnetiske sensorstreamere. Den detekterte bevegelsesinduserte støyen kan brukes til å forbedre kvaliteten av elektromagnetiske signaler detektert som reaksjon på et elektromagnetisk felt som er ført inn i formasjonene under bunnen av en vannmasse.

Det er behov for forbedrede arrangementer av sensorer for å detektere bevegelsesindusert støy i slepte elektromagnetiske sensorstreamere.

Oppsummering av oppfinnelsen

Et aspekt ved oppfinnelsen er en ektromagnetisk sensorstreamer omfattende en kappe, minst én elektromagnetisk sensor i operativ kommunikasjon med en spenningsmålende krets anordnet inne i kappen, og minst én ledningsspole. Den minst ene ledningsspolen omfatter minst en første og en andre ledning som er spiralmessig viklet hovedsakelig langs en hel lengde av et segment av den elektromagnetiske sensorstreameren med motsatte leggevinkler, hvor den minst ene ledningsspolen er i signalkommunikasjon med den spenningsmålende kretsen, og den spenningsmålende kretsen er innrettet for å bestemme bevegelsesinduserte spenninger påtrykket den minst ene elektromagnetiske sensoren i streameren.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen er en fremgangsmåte for elektromagnetisk undersøkelse av en undergrunnsformasjon, omfattende å slepe en streamer med et fartøy i en vannmasse, hvor streameren omfatter en kappe, minst én elektromagnetisk sensor i operativ kommunikasjon med en spenningsmålende krets anordnet inne i kappen, minst én ledningsspole som omfatter minst en første og en andre ledning som er spiralmessig viklet hovedsakelig langs en hel lengde av et segment av streameren med motsatte leggevinkler, hvor den minst ene ledningsspolen er i signalkommunikasjon med den spenningsmålende kretsen, og den spenningsmålende kretsen er innrettet for å bestemme bevegelsesinduserte spenninger påført den minst ene elektromagnetiske sensoren i streameren.

Fremgangsmåten omfatter videre å detektere elektromagnetisk støy indusert ved bevegelse av streameren i forhold til jordas magnetfelt med den spenningsmålende kretsen, og å detektere elektromagnetiske signaler fra undergrunnsformasjonen.

Andre aspekter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse og de vedføyde patentkravene.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 viser et utførelseseksempel på et slept, marint elektromagnetisk målesystem.

Figur 2 viser en skisse med bortskårne deler av et utførelseseksempel på et segment av en elektromagnetisk sensorstreamer.

Figur 3 viser et utførelseseksempel med et antall bevegelsesfølsomme sensorer og en elektromagnetisk signalsensor med et utførelseseksempel av elektriske forbindelser mellom disse.

Figur 4 viser et utførelseseksempel av en bevegelsesfølsom sensor.

Figur 5 viser et annen eksempel på en utførelsesform av en bevegelsesfølsom sensor.

Figur 6 viser et eksempel på et streamersegment som er påmontert et annet eksempel på en utførelsesform av en bevegelsesfølsom sensor.

Figur 7 viser en graf over testresultater fra et utførelseseksempel av en bevegelsesfølsom sensor.

Detaljert beskrivelse

Figur 1 viser et eksempel på en utførelsesform av et marint elektromagnetisk undersøkelsessystem som kan brukes til å implementere foreliggende oppfinnelse. Systemet som er vist på figur 1, innbefatter en elektromagnetisk senderkabel 10 og en elektromagnetisk sensorstreamer 14. Den elektromagnetiske sensorstreameren 14 innbefatter et antall elektromagnetiske sensorer 12. Den elektromagnetiske senderkabelen 10 og den elektromagnetiske sensorstreameren 14 kan være slept bak et letefartøy 16 langs en vannmasse 11, slik som en innsjø eller et hav. Den elektromagnetiske senderkabelen 10 kan innbefatte for eksempel en elektrodedipol som omfatter to atskilte elektroder i 10A, 10B, langs en isolert, armert elektrisk kabel 10C for å virke som en elektromagnetisk sender. Den elektromagnetiske senderen kan i andre utførelsesformer også innbefatte en magnetfeltkilde slik som én eller flere ledningssløyfer (ikke vist). Utstyr anordnet på letefartøyet 16, vist generelt ved 16 og hensiktsmessig referert til her som et «registreringssystem», kan innbefatte kretser (ikke vist separat) arrangert for å føre elektrisk strøm gjennom den elektromagnetiske senderen ved valgte tider. Strømmen kan ha en hvilken som helst kjent bølgeform som brukes i forbindelse med marine, elektromagnetiske undersøkelser, innbefattende, uten noen begrensning, for eksempel vekselstrøm ved én eller flere diskrete frekvenser, switchet likestrøm på, switchet likestrøm av, endring av likestrømpolariteten eller switching av likestrøm i forutbestemte switchesekvenser slik som en pseudo-tilfeldig binær sekvens. Andre kretser (ikke vist) som er innbefattet i registreringssystemet 16A, kan registrere eller analysere signaler detektert av de forskjellige elektromagnetiske sensorene 12 på den elektromagnetiske sensorstreameren 14. Elektromagnetiske felter frembragt ved å føre strøm gjennom den elektromagnetiske senderen, kan forplante seg gjennom vannet 11 og gjennom formasjoner 13 under vannbunnen. Elektromagnetiske felter indusert som respons på dette, kan detekteres ved hjelp av de elektromagnetiske sensorene 12 på den elektromagnetiske sensorstreameren 14. De forskjellige signalene kan tolkes for å utlede den rommessige fordelingen av elektrisk konduktivitet i formasjonen 13.

Figur 2 er en skisse med bortskårne deler av en typisk marin, elektromagnetisk sensorstreamer (14 på figur 1). En elektromagnetisk sensorstreamer som vist på figur 1, kan strekke seg bak letefartøyet (16 på figur 1) over flere kilometer og er typisk laget av et antall streamersegmenter 14A som vist på figur 2 koblet ende mot ende bak letefartøyet (16 på figur 1).

Streamersegmentet 14A kan i foreliggende utførelsesform være mellom omkring 50 meter og omkring 500 meter i total lengde. I noen utførelsesformer kan streamersegmentet 14A være mellom omkring 100 meter og 200 meter langt. I visse utførelsesformer kan streamersegmentet 14A ha en total lengde på omkring 150 meter. En elektromagnetisk sensorstreamer som vist ved 14 på figur 1, kan dermed være laget ved å koble sammen et valgt antall slike streamersegmenter 14A ende mot ende. Streamersegmentet 14A kan innbefatte en kappe 30 som i foreliggende utførelsesform kan være laget av for eksempel 3,5 mm tykk, transparent polyuretan med en valgt ytre diameter. Andre ikke-ledende, vanntette materialer kan også brukes i kappen 30. I hvert slikt streamersegment 14A kan hver ende av kappen 30 være terminert ved hjelp av en koblings/terminerings-plate 36. Koblings/terminerings-platen 36 kan innbefatte ribbeelementer 36A på en ytre overflate av koblings/terminerings-platen 36. En slik overflate blir innsatt i enden av kappen 30 for å tette mot innsiden av kappen 30 og for å gripe koblings/terminerings-platen 36 mot kappen 30 når kappen 30 er festet ved hjelp av et ytre klammer (ikke vist). I foreliggende utførelsesform kan to forstrekningsorganer 42 være koblet til det indre av hver koblings/terminerings-plate 36 og kan strekke seg over lengden av streamersegmentet 14A. Forstrekningsorganene 42 kan være laget av for eksempel et fiberrep laget av en fiber solgt under varemerket VECTRAN, som er kommersielt tilgjengelig fra Kuraray America, Inc., Fort Mill, SC. Forstrekningsorganene 42 kan overføre aksial belastning langs lengden av streamersegmentet 14A. Når et streamersegment 14A er koblet ende mot ende til et annet streamersegment (ikke vist på figur 2), er de sammenpassende koblings/terminerings-platene 36 koblet sammen ved å bruke en hvilken som helst passende forbindelsesanordning slik at den aksiale kraften blir overført gjennom koblings/terminerings-platene 36 fra forsterkningsorganene 42 i et streamersegment 14A til forsterkningsorganene i det tilstøtende streamersegmentet.

Streamersegmentet 14A kan innbefatte én eller flere avstandsholdere 34 med oppdrift og/eller sensorholdere 32 anordnet inne i kappen 30 og koblet til forsterkningsorganene 42 ved atskilte posisjoner langs sin lengde. Avstandsholderne 34 med oppdrift kan være laget av skummet polyuretan eller andre egnede valgte materialer. Avstandsholderne 34 med oppdrift kan ha en densitet valgt for å gi streamersegmentet 14A tilnærmet samme totale densitet som vann (11 på figur 1) slik at den elektromagnetiske streameren (14 på figur 1) vil ha hovedsakelig nøytral oppdrift i vannet ( 11 på figur 1). I praksis kan avstandsholderne 34 gi streamersegmentet 14A en total densitet som er litt mindre enn den for ferskvann. En passende total densitet kan så justeres under aktuell bruk ved å tilføye eller fjerne valgte oppdriftsavstandsholdere 34.

Streamersegmentet 14A kan innbefatte en hovedsakelig sentralt plassert lederkabel 40 som kan innbefatte et antall isolerte elektriske ledere (ikke vist separat) og kan innbefatte én eller flere optiske fibre (ikke vist). Lederkabelen 40 kan føre elektriske og/eller optiske signaler fra de elektromagnetiske sensorene (som nærmere forklart nedenfor under henvisning til figur 3 og figur 6) til registreringssystemet (16A på figur 1). Lederkabelen 40 kan i noen utførelsesformer også overføre elektrisk kraft til forskjellige signalbehandlingskretser (ikke vist separat) som er anordnet i ett eller flere streamersegmenter 14A eller anordnet andre steder langs den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1). Lengden av lederkabelen 40 inne i et streamersegment 14A kan vanligvis være lenger enn den aksiale lengden av streamersegmentet 14A under det størst forventede aksiale strekket i streamersegmentet 14A, slik at de elektriske lederne og de optiske fibrene i lederkabelen 40 ikke vil bli utsatt for aksialt strekk av betydning når den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1) blir slept gjennom vannet av letefartøyet (16 på figur 1). Lederne og/eller de optiske fibrene i lederkabelen 40 kan være terminert i en koblingsanordning 38 anordnet i hver koblings/terminerings-plate 36 slik at når streamersegmentene 14A er forbundet ende mot ende, kan tilsvarende elektriske og/eller optiske forbindelser dannes mellom de elektriske lederne og de optiske fibrene i lederkabelen 40 i de sammenkoblede streamersegmentene 14A.

Ved valgte posisjoner langs den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1) kan en geomagnetisk kurssensor 44 være festet til den ytre overflaten av kappen 30. Den geomagnetiske kurssensoren 44 innbefatter en retningssensor (ikke vist separat) for å bestemme den geomagnetiske orienteringen til streamersegmentet 14A ved posisjonen til den geomagnetiske kurssensoren 44. De geomagnetiske kurssensorene 44 kan innbefatte en elektromagnetisk signalsensor 44A for å kommunisere signaler til en tilsvarende transduser 44B inne i kappen 30 for kommunikasjon langs lederkabelen 40 til registreringssystemet (16A på figur 1). Målinger av retning blir som kjent på området brukt til å utlede posisjonen til de forskjellige sensorene i streamersegmentet 14A og dermed langs hele lengden av den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1). En geomagnetisk kurssensor 44 vil typisk være festet til den elektromagnetiske sensorstreameren omkring hver 300 meter (for eksempel på annen hvert streamersegment 14A for streamersegmenter med lengde på omkring 150 meter). En type geomagnetisk kurssensor 44 som kan brukes i noen utførelsesformer, er beskrevet i US-patent nummer 4481611 utstedt til Burrage.

I foreliggende utførelsesform kan det indre rommet i kappen 30 være fylt med et materiale 46 slik som et fyllstoff med oppdriftshull («BVF», buoyancy void filler) som kan være en herdbar, syntetisk uretanbasert polymer. BVF 46 kan tjene til å utelukke fluid (vann) fra det indre av kappen 30, å isolere elektrisk de forskjellige komponentene inne i kappen 30, gi oppdrift til en streamerseksjon og for å gi mekanisk stabilitet til streameren. BVF-materialet 46 i uherdet tilstand kan være hovedsakelig i væskeform. Ved herding behøver BVF-materialet 46 ikke lenger å flyte som en væske, men blir i stedet hovedsakelig fast. BVF-materialet 46 kan imidlertid ved herding beholde en viss fleksibilitet for bøyespenning og kan ha betydelig elastisitet. Det skal bemerkes at BVF-materialet som brukes i foreliggende utførelsesform, bare er et eksempel på et gel-lignende stoff som kan brukes til å fylle det indre av streameren. Andre materialer kan også brukes for å tjene lignende formål. Oppvarming av et valgt stoff slik som en termoplast, til over smeltepunktet og innføring av den smeltede plasten i det indre av kappen 30, og etterfølgende avkjøling kan for eksempel brukes i en streamer i henhold til oppfinnelsen. Olje eller lignende materiale kan også brukes til å fylle det indre av streameren.

Sensorholderne 32 kan være støpt av en stiv, tett plast for bedre å beskytte sensorene fra skade under håndtering og bruk. En ytre form av sensorholderen 32 kan være slik at sensorholderen 32 passer ettersittende inn i kappen 30. Sensorholderne 32 kan også være laget av polypropylenskum i likhet med oppdriftsavstandsholderne 34. Selv om oppdriftsavstandsholderne og sensorholderne 32 er vist som forskjellige konstruksjoner, kan oppdriftsavstandsholderne 34 i noen utførelsesformer av oppfinnelsen også funksjonere som sensorholdere 32. Andre utførelsesformer kan utelate sensorholderne fullstendig og bare bruke oppdriftsavstandsholdere 34. I utførelseseksempler som bruker sensorholdere 32, kan sensorholderne 32 innbefatte en hvilken som helst type geofysisk eller annen sensor, innbefattende, uten noen begrensning, trykksensorer, temperatursensorer, magnetometre, ledningssløyfer eller spoler, elektromagnetiske og seismiske sensorer.

Figur 3 illustrerer et utførelseseksempel av et streamersegment som innbefatter en bevegelsesfølsom sensor. Streamersegmentet 14A kan innbefatte én eller flere elektromagnetiske sensorer 12 som i foreliggende utførelsesform kan være atskilte elektroder E i elektrisk kontakt med vannet (11 på figur 1) utenfor kappen (30 på figur 2). I det foreliggende utførelseseksemplet kan hver elektrode E i den elektromagnetiske sensoren 12 ved hjelp av en respektiv ledning E1, E2 være koblet til en inngang på en respektiv første V1 og annen V2 spenningsmålekrets. Spenningsmålekretsene V1, V2 kan være operasjonsforsterkere med høy impedans eller en hvilken som helst annen lignende innretning. Arrangementet som er vist på figur 3, innbefatter en første ledning E1 som strekker seg fra elektroden E og er koblet til en ikke-inverterende inngang på den første spenningsmålekretsen V1. En annen elektrodeledning E2 kan strekke seg fra den andre elektroden E til en inverterende inngang på den andre spenningsmålekretsen V2. Selv om den ene eller de flere elektromagnetiske sensorene er beskrevet i det foreliggende utførelseseksemplet som atskilte elektroder, vil det være opplagt for fagkyndige på området at enhver annen type elektromagnetisk sensor kan brukes i samsvar med en elektromagnetisk sensorstreamer i henhold til oppfinnelsen. Slike andre sensortyper innbefatter, uten noen begrensning, ledningssløyfer eller spoler, magnetfeltsensorer og magnetometre.

Det foreliggende utførelseseksemplet kan innbefatte én eller flere bevegelsesfølsomme sensorer. I den foreliggende utførelsesformen kan de bevegelsesfølsomme sensorene være én eller et antall ledningssløyfer eller spoler, vist ved A, B, C og D som kan være elektrisk koblet i serie eller en annen elektrisk forbindelse. I det foreliggende utførelseseksemplet er trådsløyfene eller spolene A, B, C, D koblet i serie, og de elektriske koblingene nærmest enden av de seriekoblede ledningssløyfene eller spolene A, B, C, D kan være koblet til de respektive gjenværende inngangene på de respektive første V1 og andre V2 spenningsmålekretsene.

Bevegelsesavføling kan utføres ved hjelp av ledningssløyfene eller spolene A, B, C, D ved elektromagnetisk induksjon. Bevegelse av den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1) gjennom vannet vil resultere i at en spenning blir indusert i hver ledningssløyfe eller spole A, B, C, D i relasjon til bevegelseshastigheten av jordas magnetiske fluks gjennom tverrsnittet av hver ledningssløyfe eller spole. US patentsøknad med publikasjonsnummer 2010/0017133 inngitt av Ziolkowski med flere, beskriver den foregående elektromagnetiske induksjonen og teknikker for å bruke bevegelsesinduserte spenninger til å korrigere detekterte elektromagnetiske signaler fra undergrunnsformasjoner for effektene av slike bevegelsesinduserte spenninger. Spenningsmålearrangementet som er vist på figur 3, skal ikke anses som noen begrensning på de typer elektriske spenningsmålekonfigurasjoner som kan anvendes i forbindelse med en streamer laget i henhold til de forskjellige aspektene ved oppfinnelsen, men en mulig fordel ved det arrangementet som er vist på figur 3, er direkte kompensasjon av de elektromagnetiske sensorsignalene for bevegelsesinduserte spenninger.

Et utførelseseksempel av en av ledningssløyfene eller spolene som kan måle spenning indusert ved bevegelse av den elektromagnetiske sensorstreameren ( 14 på figur 1) langs dens langsgående akse er vist på figur 4. En av sensorholderne 32 kan innbefatte en ledningsspole eller et antall ledningsspoler, vist ved A1, viklet omkring utsiden av sensorholderen 32 slik at når strøm flyter gjennom ledningsspolen A1, er det magnetiske dipolmomentet til ledningsspolen eller spolene A1 hovedsakelig koaksialt med den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1). En åpning 40A for lederkabelen (40 på figur 2) og åpninger 42A for forsterkningsorganene (42 på figur 2) er vist som referanse i sensorholderen 32. Oppdriftsavstandsholderne (34 på figur 2) kan ha samme utforming som sensorholderne 32 som vist på figur 4, ved at ledningsspoler slik som vist på figur 4, også kan være viklet på samme måte omkring oppdriftsavstandsholderne (34 på figur 2). Ledningsspolen eller spolene A1 vil når den er viklet som vist på figur 4, være hovedsakelig ufølsom for rotasjon av den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1) og for en hvilken som helst bevegelse av sensoren på tvers av den horisontale aksen til den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1).

For å måle bevegelseskomponentene til den elektromagnetiske sensorstreameren langs retninger på tvers av den langsgående aksen til den elektromagnetiske sensorstreameren og for å måle rotasjonsmessig bevegelse av den elektromagnetiske sensorstreameren, kan én eller flere ledningsspoler A2 som vist på figur 5, være innbefattet i én eller flere av sensorholderne 32 (eller i én eller flere av oppdriftsavstandsholderne 34 på figur 2). Den ene eller de flere ledningsspolene A2 som er vist på figur 5, er viklet slik at når strøm flyter gjennom den ene eller de flere ledningsspolene A2, er deres magnetiske dipolmoment på tvers av den langsgående aksen til den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1). En sensorholder 32 slik som vist på figur 4, kan ha den ene eller de flere ledningsspolene A2 viklet slik at ved vanlig drift er den magnetiske dipolen til ledningsspolene A2 enten i vertikal eller horisontal retning, eller begge. Vertikal og horisontal i foreliggende forbindelse er ment å bety at den ene eller de flere ledningsspolene som er vist på figur 5 ved A2, kan være viklet på samme eller på separate sensorholdere og/eller oppdriftsavstandsholdere slik at når strøm flyter gjennom ledningsspolen eller spolene A2, er deres magnetiske dipoler ved rette vinkler til hverandre; men ved ordinær utplassering hvor ikke noe dreiemoment blir påført den elektromagnetiske sensorstreameren for å forårsake rotasjon av denne, er ledningsspolene A2 hovedsakelig orientert henholdsvis horisontalt og vertikalt.

Hvilke som helst av de foregående utførelseseksemplene av ledningssløyfer eller spoler kan alternativt være viklet omkring utsiden av kappen (30 på figur 2); men anbringelse av ledningssløyfer eller spoler anordnet på utsiden av sensorholderne 32 og inne i kappen (30 på figur 2) kan redusere muligheten for elektrisk lekkasje eller brudd av ledningssløyfene eller spolene. Det antas også å være mer praktisk å vikle ledningssløyfer eller spoler i plan parallelle med den langsgående aksen til streamersegmentet (for eksempel som vist på figur 5) når ledningssløyfene eller spolene er anordnet fullstendig inne i kappen (30 på figur 2). Som vanlig fagkyndige på området vil forstå, er vikling av spolene A1, A2 på oppdriftsavstandsholderne eller sensorholderne en rent hensiktsmessig sak. Det er likeledes innenfor oppfinnelsens ramme å benytte ledningsspoler anordnet inne i kappen (30 på figur 2) hvor ledningsspolene er viklet omkring en hvilken som helst struktur etter hva som er hensiktsmessig i hvert enkelt tilfelle.

Et annet utførelseseksempel av en bevegelsesfølsom sensor som har et magnetisk dipolmoment parallelt med den langsgående aksen til den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1), er vist på figur 6. Figur 6 viser et streamersegment 14A. Utførelseseksemplet som er vist på figur 6, kan gjentas for noen eller alle av et antall streamersegmenter 14A som utgjør en elektromagnetisk sensorstreamer (14 på figur 1). En første ledning A3 kan være elektrisk tilkoblet ved en første ende av streamersegmentet 14A. Den første ledningen A3 kan være viklet spiralmessig omkring utsiden av kappen (30 på figur 2) i en retning og en leggevinkel med hensyn til streamersegmentets 14A langsgående retning og hovedsakelig langs hele lengden av segmentet. En annen ledning A4 kan være elektrisk tilkoblet ved den andre enden av streamersegmentet 14A til en tilsvarende ende av den første ledningen A3. Den andre ledningen A4 kan være spiralmessig viklet omkring utsiden av kappen (30 på figur 2) i samme retning i forhold til den langsgående aksen til streamersegmentet 14A som den første ledningen A3, men ved en leggevinkel som er hovedsakelig motsatt av leggevinkelen for den første ledningen A3. Det er også innenfor foreliggende oppfinnelses ramme at de første og andre ledningene A3, A4 kan være laget av en enkelt ledningslengde (ikke vist); leggevinkelen kan være i en retning under vikling av den ene ledningen i en retning langs lengden av streamersegmentet 14A, og leggevinkelen kan reverseres når viklingen når den langsgående ende av streamersegmentet og viklingsprosessen i den motsatte retningen langs lengden av streamersegmentet finner sted. I noen utførelsesformer kan de første og andre ledningene A3, A4 (eller den ene ledningen) være viklet omkring utsiden av kappen (30 på figur 2) slik at tilstøtende viklinger er meget nær hverandre og danner et nesten kontinuerlig ledningslag omkring utsiden av kappen (30 på figur 2). I noen utførelsesformer kan et antall atskilte ledninger brukes i stedet for enten den første ledningen A3 eller den andre ledningen A4 (eller den ene ledningen). Endene av de første og andre ledningene A3, A4 (eller den ene ledningen) ved den første ende av streamersegmentet 14A og elektrodeledningene E1, E2 kan være elektrisk forbundet med spenningsmålekretser V1, V2 hovedsakelig som forklart under henvisning til figur 3. Anordninger for vikling av ledninger eller fibre omkring en artikkel ved valgte leggevinkler, er beskrevet i US-patent nummer 6620475 utstedt til Reynolds med flere. Ledningsspoler viklet med motsatte leggevinkler og sammenkoblet som vist på figur 6, vil tilveiebringe ekvivalenten til et antall ledningsspoler viklet i plan på tvers av den langsgående aksen til den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1), det vil si at den kombinerte utgangen fra ledningsspolene som er dannet ved hjelp av første og andre ledninger A3, A4, vil være hovedsakelig ufølsom for rotasjon av den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1) og overfor bevegelse på tvers av den langsgående aksen til den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1). Utførelsesformen på figur 6 kan supplementeres ved å bruke ledningsspoler på sensorholdere viklet i plan parallelle med den langsgående aksen til den elektromagnetiske sensorstreameren (14 på figur 1) som forklart under henvisning til figur 5.

I det foreliggende utførelseseksemplet kan det være ønskelig å anvende en annen, ytre kappe (ikke vist) over kappen (30 på figur 2) for å redusere muligheten for å skade den første ledningen A3 eller den andre ledningen A4. Et eksempel på en teknikk for å lage en tolags elektromagnetisk sensorstreamerkappe er beskrevet i US-patent nummer 7693005 utstedt til Stenzel med flere. Et eksempel på en kappeekstruder er vist i US-patent nummer 7142481 utstedt til Metzbower med flere.

Funksjonen til de foregående bevegelsesfølsomme sensorimplementeringene er blitt verifisert i laboratoriet ved hjelp av følgende testprosedyre. En stiv stav med en lengde på 2 meter ble festet i en svingtapp på en ende. Den andre enden av den stive staven ble forbundet med en ledning hengt fra taket og i stand til å svinge fram og tilbake. For å modellere trådspolen som er viklet på sensorholderen (for eksempel trådspolene A1 på figur 4 og A2 på figur 5) ble en enkelt spole med omtrent tusen viklinger av kobbertråd med diameter 0,1 mm montert i den fritt svingende enden av den stive staven med ledninger rutet langs den stive staven til den fikserte enden av denne, og videre til en forsterker. For å modellere spolen som er pakket omkring den elektromagnetiske sensorstreameren som vist ved viklingen av de første og andre ledningsspolene A3, A4 på figur 6, ble omkring 150 viklinger i en lagvinkel og 150 viklinger i den andre lagvinkel til kobberledningen (diameter 0,1 mm) pakket omkring den stive staven og koblet til en forsterker i nærheten av den første enden av den stive staven. I den bevegelige ende av staven ble de to ledningene koblet sammen for å danne en lukket sløyfe. For å modellere elektrodesammenkoblingstrådene (som vist på figur 3 og figur 4) ble til slutt en enkelt ledning festet langs lengden av den stive staven. Ved den fritt svingende ende av den stive staven ble en viss slakk tillatt for bevegelse av den stive staven. Ledningen ble doblet tilbake og rutet tilbake til den fikserte enden av den stive staven hvor de to endene ble forbundet med en forsterker. Den faste ruten langs den stive staven er tilnærmet lik ledningen mellom elektroder i sjøvannet (med null spenningspotensiale mellom elektrodene).

Den første enden av den stive staven ble så svinget fram og tilbake ved en frekvens på omkring 1 Hz som er tilnærmet lik bevegelsen av den elektromagnetiske sensorstreameren i vannet og forårsaket en spenning som henholdsvis ble funnet i den representative «elektrodeledningen» og de representative «spolene». De respektive, induserte spenningene ble detektert og forsterket ved hjelp av forsterkerne og deretter digitalisert i analog/digital-omformere. Wiener/referanse-filtrering som beskrevet for slepestøyreduksjon ved bruk av andre sensorer er beskrevet i Ronaess med flere, US-patent nummer 7671598, ble påtrykket for å filtrere den induserte spenningen i elektrodeledningen ved bruk av signalet fra hver spole. Som det kan ses på figur 7, innbefatter elektrodeledningssignalet forut for filtrering, vist ved kurve 50, en indusert spenning med forholdsvis stor amplitude. Spenning indusert i en av spolene, vist ved kurve 54, ble brukt til å generere en filteroperator. Filteroperatoren som ble generert på denne måten, ble så påtrykket spenningssignalet fra måteelektrodeledningen for å generere et filtrert signal som vist ved kurve 52. Det kan observeres at hovedsakelig hele den bevegelsesinduserte spenningen er blitt filtrert ved bruk av spenning indusert i sensorspolen. Det er ventet at de ovenfor beskrevne sensortypene vil være effektive ved filtrering av bevegelsesindusert støy i sensorkoblingsledninger i en elektromagnetisk sensorstreamer.

Det skal også klart bemerkes at eksemplet på elektriske forbindelser i de forskjellige elektromagnetiske bevegelsesfølsomme sløyfene som er beskrevet her under henvisning til figurene 3, 4, 5 og 6, ikke er begrenset til de elektriske forbindelsene som er forklart under henvisning til figur 3. Det er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse å ha hver ledningsspole koblet til en individuell forsterker, eller å ha kombinasjoner av sløyfer koblet i serie og/eller parallelt. Det er også innenfor foreliggende oppfinnelses ramme å innbefatte en multiplekser mellom de forskjellige bevegelsesdetekterende induksjonsledningsspolene og en enkelt forsterker hvor de individuelt induserte spenningsmålingene kan behandles i en hvilken som helst kombinasjon for å tilveiebringe den mest effektive indikasjonen på størrelsen av bevegelsesindusert elektrisk støy som påføres elektromagnetiske sensorer på en sensorkabel utformet for marine, elektromagnetiske undersøkelser.

En av de mange mulige fordelene ved anordningene og fremgangsmåtene som er beskrevet her, er at elektromagnetisk støy indusert av bevegelsen til en elektromagnetisk streamer kan detekteres mens streameren blir brukt under en marin, elektromagnetisk undersøkelse. En bedre forståelse av den elektromagnetiske støyen kan muliggjøre mer nøyaktig analyse av elektromagnetiske data innsamlet under undersøkelsene. Mer nøyaktig analyse kan dessuten tilveiebringe en mer nøyaktig forståelse av posisjonen og/eller sammensetningen av fluider som befinner seg i en undergrunnsformasjon, noe som kan brukes til mer effektiv bestemmelse av hvor en boreoperasjon bør iverksettes for å ha de beste sjansene til å produsere verdifulle fluider, slik som hydrokarboner.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med et begrenset antall utførelsesformer, vil fagkyndige på området som har hatt fordelen ved å sette seg inn i denne fremstillingen, forstå at andre utførelsesformer kan tenkes som ikke avviker fra oppfinnelsens ramme slik den er beskrevet her. Omfanget av oppfinnelsen skal følgelig bare begrenses av de vedføyde patentkravene.

Claims

Patentkrav

1. Elektromagnetisk sensorstreamer (14), omfattende:

en kappe (30); og

minst én elektromagnetisk sensor (12) i operativ kommunikasjon med en spenningsmålende krets (V1, V2) anordnet inne i kappen (30);

karakterisert ved at den elektromagnetiske sensorstreameren (14) videre omfatter: minst én ledningsspole (A3, A4 på Figur 6), der den minst ene ledningsspolen (A3, A4) omfatter en første og en andre ledning som er spiralmessig viklet hovedsakelig langs en hel lengde av et segment (14A) av den elektromagnetiske sensorstreameren (14) med motsatte leggevinkler, hvor den minst ene ledningsspolen (A3, A4) er i signalkommunikasjon med den spenningsmålende kretsen (V1, V2), og den spenningsmålende kretsen (V1, V2) er innrettet for å bestemme bevegelsesinduserte spenninger påtrykket den minst ene elektromagnetiske sensoren i streameren (14).

2. Elektromagnetisk sensorstreamer ifølge krav 1, hvor den minst ene ledningsspolen er viklet på en utside av kappen.

3. Elektromagnetisk sensorstreamer ifølge krav 1, hvor den minst ene ledningsspolen er viklet på minst én av en oppdriftsavstandsholder anordnet inne i kappen og en sensorholder anordnet inne i kappen.

4. Elektromagnetisk sensorstreamer ifølge krav 1, hvor den minst ene elektromagnetiske sensoren omfatter et par atskilte elektroder i operativ kommunikasjon med en utside av kappen.

5. Elektromagnetisk sensorstreamer ifølge krav 1, hvor den minst ene ledningsspolen er viklet slik at når strøm flyter gjennom den minst ene ledningsspolen, er dens magnetiske dipolmoment hovedsakelig parallelt med den langsgående aksen til streameren.

6. Elektromagnetisk sensorstreamer ifølge krav 3, hvor den minst ene ledningsspolen er viklet slik at når strøm flyter gjennom den minst ene ledningsspolen, er dens magnetiske dipolmoment hovedsakelig transversalt til den langsgående aksen til streameren.

7. Elektromagnetisk sensorstreamer ifølge krav 6, videre omfattende en andre ledningsspole, hvor den andre ledningsspolen er viklet slik at når strøm flyter gjennom den minst ene ledningsspolen og den andre ledningsspolen, er et dipolmoment for den andre ledningsspolen transversalt til både dipolmomentet til den minst ene ledningsspolen og den langsgående aksen til streameren.

8. Elektromagnetisk sensorstreamer ifølge krav 7, hvor den andre ledningsspolen er viklet omkring minst én av oppdriftsavstandsholderen, sensorholderen, en ytterligere oppdriftsavstandsholder og en ytterligere sensorholder.

9. Elektromagnetisk sensorstreamer ifølge krav 1, hvor den første og andre ledningen omfatter en enkelt ledningslengde.

10. Elektromagnetisk sensorstreamer ifølge krav 1, videre omfattende et antall elektrisk seriekoblede ledningsspoler.

11. Fremgangsmåte for elektromagnetisk undersøkelse av en undergrunnsformasjon, omfattende:

å slepe en streamer (14) med et fartøy (16) i en vannmasse (11), hvor streameren (14) omfatter:

en kappe (30),

minst én elektromagnetisk sensor (12) i operativ kommunikasjon med en spenningsmålende krets (V1, V2 på Figur 6) anordnet inne i kappen (30), minst én ledningsspole (A3, A4 på Figur 6), der den minst ene ledningsspolen (A3, A4) omfatter en første og en andre ledning som er spiralmessig viklet hovedsakelig langs en hel lengde av et segment (14A) av streameren (14) med motsatte leggevinkler, hvor den minst ene ledningsspolen (A3, A4) er i signalkommunikasjon med den spenningsmålende kretsen (V1, V2), og den spenningsmålende kretsen (V1, V2) er innrettet for å bestemme bevegelsesinduserte spenninger påført den minst ene elektromagnetiske sensoren (12) i streameren (14);

å detektere elektromagnetisk støy indusert ved bevegelse av streameren (14) i forhold til jordas magnetfelt med den spenningsmålende kretsen (V1, V2); og å detektere elektromagnetiske signaler fra undergrunnsformasjonen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor den minst ene ledningsspolen er viklet på en utside av kappen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor den minst ene ledningsspolen er viklet på minst én av en oppdriftsavstandsholder anordnet inne i kappen og en sensorholder anordnet inne i kappen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor den minst ene elektromagnetiske sensoren omfatter et par atskilte elektroder i operativ kommunikasjon med en utside av kappen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor den minst ene ledningsspolen er viklet slik at når strøm flyter gjennom den minst ene ledningsspolen, er dens magnetiske dipolmoment hovedsakelig parallelt med streamerens langsgående akse.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 13, hvor den minst ene ledningsspolen er viklet slik at når strøm flyter gjennom den minst ene ledningsspolen, er dens magnetiske dipolmoment hovedsakelig transversalt til streamerens langsgående retning.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, videre omfattende en andre ledningsspole hvor den andre ledningsspolen er viklet slik at når strøm flyter gjennom den minst ene spolen og den andre ledningsspolen, er et dipolmoment for den andre ledningsspolen transversalt til både dipolmomentet for den minst ene ledningsspolen og streamerens langsgående akse.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor den andre ledningsspolen er viklet omkring minst én av oppdriftsavstandsholderen, sensorholderen, en ytterligere oppdriftsavstandsholder og en ytterligere sensorholder.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor den første og andre ledningen omfatter en enkelt ledningslengde.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 11, videre omfattende et antall elektrisk seriekoblede ledningsspoler.