NO860780L - N oppstilling av marine seismiske kilder. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og anordning for styring og overvåking av en oppstilling av marine seismiske kilder.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte og anordning hvor digitale kildestyresignaler overføres ved hjelp av en transmisjonsforbindelse fra et marint fartøy til en elektronikkpakke anbrakt i sjøen nær en marin seismisk kildeoppstilling. Kildetriggersignaler genereres av elektronikkpakken og overføres til valgte individuelle av de seismiske kildene i oppstillingen. Data fra avføler anbrakt innenfor eller nær individuelle av kildene overføres til elektronikkpakken for behandling, omdanning til digital form, og transmisjon til fartøyet.

Ved konvensjonell teknikk for å undersøke under havflaten og andre områder som ligger under et vannlegeme, tauer et marint fartøy en eller flere seismiske kilder som er i stand til å generere akustisk energi i vannet. Luftkanoner blir vanligvis anvendt som seismiske kilder, selv om der er mange andre kommersielt tilgjengelige typer av egnede marine seismiske kilder, slik som eksempelvis vannkanoner eller hylseeksplosiver (sleeve exploders). Sjokkbølger generert av luftkanonene forplanter seg gjennom vannet, gjennom vannlegemets gulv, og inn i de geologiske formasjoner som ligger under gulvet. En del av energien i hver sjokk-bølge reflekteres fra hver av de geologiske formasjoner og avføles av akustiske mottakere (kjent som "hydrofoner") festet til en hydrofon kabel som taues bak fartøyet. Elektriske signaler generert i hydrofonene blir registrert ombord på fartøyet. De registrerte data kan så analyseres til å gi informasjon vedrørende strukturen av de geologiske formasjoner og tilhørende petroleumsakkumulering i de formasjonene.

Uttrykket "vann" slik det anvendes her, er ment også å omfatte sump-vann, mudder, myrvann og en hvilken som helst annen væske som inneholder tilstrekkelig vann til å muliggjøre operasjonen ifølge oppfinnelsen.

Så mange som femti luftkanoner eller mer kan taues i oppstillinger bak det seismiske fartøyet. En typisk oppstilling kan inneholde mellom fire og tolv luftkanoner. Luftkanonene lades med komprimert luft og avfyres typisk med intervaller av flere sekunder. For å forbedre kvaliteten av den sjokkbølge som genereres av luftkanonene, kan luftkanonene i hver oppstilling ha forskjellige gasskammerstørrelser som varierer fra 655,5 cm^ til over 6555 cm^. Kammerstørrelsene som velges for hver oppstilling bestemmes av typen av bergart i de geologiske formasjoner og gjennom-trengningsdypden og oppløsningen som ønskes.

For å tilføre elektriske styresignaler og komprimert luft til luftkanonene, vil vanlig teknikk bevirke at både en individuell luftledning og en individuell elektrisk ledning fra fartøyet forbindes med hver luftkanon. Eksempelvis omhandler US patent 4.038.630 tauing av en luftkanonopp-stilling fra et fartøy og tilførsel av luft og elektriske styresignaler til luftkanonene gjennom en enkelt bunt som inneholder individuelle luftledninger og individuelle elektriske styreledninger. På grunn av at en oppstilling typisk inneholder minst fire luftkanoner, og kan inneholde så mange som tolv luftkanoner eller flere, er bunten av luftledninger og elektriske ledninger som fører til oppstillingen vanligvis meget tung og tungvint. For å tilveiebringe sterk mekanisk forbindelse mellom luft-kanonoppstillingen og fartøyet som tauer oppstillingen, omhandlet i nevnte i US patent bruken av en separat tauingskabel som skiller seg fra bunten av luft- og elektriske ledninger. Bruken av både en tauingskabel, og en bunt av luft- og elektriske ledninger er særlig tungvint.

En annen konvensjonell teknikk anvender en enkelt luftslange med stor diameter til å overføre komprimert luft fra et luftreservoar på det seismiske fartøyet til en manifold på oppstillingen. Mindre distribusjons-luftledninger overfører den komprimerte luften fra manifolden til hver luftkanon i oppstillingen. En elektrisk styreledning for hver luftkanon, og et påkjenningsorgan til mekanisk å forbinde den tauete luftkanonopp-stillingen og tauingsfartøyet, er buntet med luftslangen til å danne en navlestrengkabel (også henvist her til som en "navlestreng") som forbinder oppstillingen med fartøyet. Figur 1 er et tverrsnittriss av en slik navlestreng tatt i et plan perpendikulært på navlestrengens langsgående akse. Navlestrengen 1 i figur 1 omfatter luftslange 3, seksten elektriske ledninger som er identiske med elektrisk trådledning 5, stålstamme 2 omgitt av forsterkende organer 6, 7 og 8 for tauestyrke, og beskyttende elektrisk isolerende kapper 9, 10 og 11. Stålstammen 2 omgir gasstil-førselsledningen 12. En konvensjonell navlestreng av den type som er vist i figur 1 er tungvint å håndtere og vanskelig å avslutte ettersom den omfatter mange individuelle elektriske ledninger.

Typisk blir marine seismiske kilder (eller oppstillinger av kilder) understøttet på en eller annen måte nær vannoverflaten. Vanligvis blir kildeoppstillingene oppspent ved lenkelengder eller tilsvarende apparatur fra flottører, som kan være generelt runde, pæreformede eller sylindriske av form. US patent 3.491.848 omhandler eksempelvis tauing fra et fartøy av en første kabel langs hvilken et antall flottørorganer er anbrakt med avstand, og samtidig tauing av en andre kabel langs hvilken et likt antall marine seismiske kilder er anbrakt i avstand. Hver kilde er opphengt under et tilhørende flottørorgan ved hjelp av en separat kabelforbindelse.

Det er også vanlig å atskille sideveis en marin seismisk kilde (eller kildeoppstilling) med en ønsket forskyvning og tilbakeforskjøvet avstand fra banen for det tauende fartøyet ved tauing fra fartøyet en hensikts-messig paravane, valgt fra de som er kommersielt tilgjengelige, og opphenge en eller flere seismiske kilder under paravanen (eller å taue en eller flere seismiske kilder bak paravanene). Eksempelvis omhandler US patent 4.087.780 tauing av en styrbar paravane bak et seismisk fartøy via en taueline, og understøttelse av en eller flere luftkanoner under paravanen.

US patent 3.491.848 (henvist til ovenfor) omhandler en variant av teknikken med å bringe sideveis i avstand fra hverandre marine seismiske kilder fra banen for et tauingsfartøy, hvor en paravane taues av en båt ved enden av en kabel langs hvilken flottørorganer er anbrakt i avstand. Marine seismiske kilder taues fra båten ved hjelp av en separat kabel, og hver kilde er opphengt under en flottør ved hjelp av en atskilt kabelforbindelse. Den teknikke som er omhandlet i US patent 3.491.848 er kostbar og tungvint ved at den krever bruk av flere kabler, og særlig krever bruk av en eller flere voluminøse kabler langs hvilken de seismiske kilder er anbrakt i avstand, hvor hver omfatter en eller flere individuelle elektriske ledninger for hver seismisk kilde.

Systemet ifølge oppfinnelsen vedrører et marint seismisk undersøkelses-system som omfatter en eller flere seismiske kildedeloppstillinger, som hver omfatter en eller flere marine seismiske kilder tilpasset til å bli anbrakt i et vannlegeme nær et fartøy, en kildestyremodul tilpasset til å bli anbrakt i vannet nær hver deloppstilling, og en transmisjonsforbindelse som er i stand til å sende digital kildeoppstillingskonfigurasjon og avfyringstidssignaler fra fartøyet til kildestyremodulen. I kildestyremodulen foretas tidsstyringsjusteringer under anvendelse av data målt ved avfølerne i, eller hosliggende individuelle av kildene. Kildetriggersignaler generert i modulen overføres til valgte av kildene. I en foretrukket utførelsesform omfatter transmisjonsforbindelsen et enkelt signalledende element (slik som en koaksial kabel, et vridd trådpar, eller optisk fiber) for hver deloppstilling. Det signalledende elementet kan anbringes innenfor en gasstilførselsledning som omfatter del av en navlestrengkabel forbundet mellom fartøyet og forgreningsgasstilførselsledningene festet til de individuelle kildene. I en annen utførelsesform omfatter transmisjonsforbindelsen et par mikrobølge eller UHF-radiotelemetrigrensesnitt. En egnet databuss er tilveiebrakt i den ene eller annen utførelsesform for å danne tilpasning mellom transmisjonsgrensesnittene og de andre elementene i systemet.

En eller flere seismiske kildedeloppstillinger kan taues fra fartøyet ved hjelp av en primær navlestrengkabel. Hver deloppstilling er fortrinnsvis festet til en sekundær navlestrengkabel som er forbundet med den primære navlestrengkabelen ved hjelp av et svivel-T-forbindelsesorgan. En paravane er fortrinnsvis festet til enden av den primære navlestrengen lengst bort fra fartøyet for styring av forskyvningen og den tilbakesatte posisjon for kildedeloppstillingene relativt fartøyet.

Under drift vil systemet trigge synkronisert avfyring av de individuelle seismiske kilder omfattende en valgt kildeoppstilling, og gir digitalisert innmatning fra de individuelle kilder i oppstillingen for analyse. Digitale signaler som gir oppstillingskonfigurasjons- og avfyringstidsinformasjon sendes fra fartøyet til hver kildestyremodul. Informasjon fra avfølere, slik som hydrofoner anbrakt nær valgte kilder av deloppstillingen og kilde-avfyringstidsavfølerne anbrakt i de valgte kilder i deloppstillingen, overføres til den tilhørende modul, hvor den digitaliseres, og så anvendes til å beregne avfyringstidspunktjusteringer eller sendes til fartøyet. I hver kildestyremodul foretas tidstyringsjusteringer som behøves for å sikre synkronisert avfyring av hver kilde i deloppstillingen under anvendelse av data mottatt fra avfølerne i eller nær individuelle av kildene. Kildetriggersignaler blir så generert og overført til valgte av kildene i den tilhørende deloppstillingen.

Figur 1 er et tverrsnittriss av en konvensjonell navlestrengkabel, tatt i

et plan perpendikulært på kabelens langsgående akse.

Figur 2 er et forenklet toppvertikalriss av en foretrukket utførelsesform av det marine seismiske undersøkelsessystemet ifølge oppfinnelsen. Figur 3 er et tverrsnittriss av en foretrukket utførelsesform av den digitale navlestrengkabelen ifølge oppfinnelsen, tatt i et plan perpendikulært på kabelens langsgående akse. Figur 4 er et perspektivriss over en del av en alternativ utførelsesform av systemet ifølge oppfinnelsen som omfatter en luftkanon, en navlestreng som har en gasstilførselsledning, et signalledende element, og et påkjenningsorgan buntet sammen, en kildestyremodul festet mellom det signalledende elementet og luftkanonen, og et avgreningspåkjenningsorgan og en avgreningsgasstilførsels-ledning som forbinder luftkanonen med navlestrengen. Figur 5 er et perspektivriss over et svivel-T-forbindelsesorgan av den type som anvendes ifølge den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen, og som angir hvorledes svivel-T-forbindelsesorganet anvendes til å forbinde navlestrengkablene av den type som er vist i figur 3. Figur 6 er et perspektivriss over svivel-T-forbindelsesorganet i figur 4

med kun en navlestrengkabel festet til den, og angir måten hvormed gass er i stand til å strømme gjennom svivel-T-forbindelsesstykket.

Figur 7 er et blokkskjema som viser skjematisk kildestyremodulen ifølge oppfinnelsen og den måten hvormed signaler flyter til og fra modulen under operasjon av denne.

En foretrukket utførelsesform av systemet ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet med henvisning til figur 2. Det marine seismiske undersøkelses - systemet i figur 2 omfatter et marint fartøy 21, som tauer hydrofonkabel 27 og en oppstilling av seismiske kilder som er gruppert i seismiske kildedeloppstillinger 33, 35, 37 og 39. Hydrofonkabelen 27 omfatter et antall hydrofoner (ikke vist). Hver av de seismiske kildedeloppstillingene 33,35,37 og 39 omfatter en eller flere marine seismiske kilder 59 (som kan være luftkanoner eller andre konvensjonelle marine seismiske kilder). Selv om tre seismiske kilder er innbefattet i hver deloppstilling vist på figur 2, vil det forstås at et hvilket som helst antall av seismiske kilder kan innbefattes i hver deloppstilling. Deloppstilling 33 er forbundet med det marine fartøyet 21 ved hjelp av en primær navlestreng 23, forbindelsesorgan 49, og den sekundære navlestreng 41. Likeledes er deloppstillingen 35 forbundet med fartøyet 21 ved hjelp av den primære navlestreng 23, forbindelsesorganet 51 og den andre navlestrengen 43, deloppstillingen 37 er forbundet med fartøyet 21 ved hjelp av den primære navlestreng 25, forbindelsesorganet 53 og den sekundære navlestreng 45, og deloppstillingen 39 er forbundet med fartøyet 21 ved hjelp av den primære navlestrengen 25, forbindelsesorganet 55 og den sekundære navlestreng 47.

Navlestrengene 23, 25, 41, 43, 45 og 47 omfatter hver en gasstilførsels-ledning og et påkjenningsorgan. Hvert av forbindelsesorganene 49, 51, 53, og 55 er tilpasset til at gasstrømmen fra en primær navlestreng til en sekundær navlestreng. Fartøyet 21 bærer en kilde for komprimert gass (ikke vist), fra hvilken gass tilføres kildedeloppstillingen via navlestrengen.

Hver av deloppstillingene 33, 35, 37 og 39 omfatter et flytelement 61, som kan være av konvensjonell type, for å understøtte de tilhørende seismiske kilder, og enhver tilhørende maskinvare (ikke vist i figur 2) for å holde kildene i deloppstillingen i stilling ved valgte faste avstander fra hverandre nær vannets overflate. De seismiske kilder (og medfølgende maskinvare) vil fortrinnsvis være opphengt fra flytelementet 61 ved hjelp av kabler eller liknende (ikke vist i figur 2).

Hver deloppstilling omfatter en signalstyremodul 57. Hver av signalstyre-modulene 57 inneholder kretser for å motta og lagre digitale signaler som er sendt fra fartøyet, for generering av kildetriggersignaler for trigging av avfyringen av hver seismiske kilde i deloppstillingen, og for å motta signaler målt på avfølerne som er plassert i eller hosliggende kildene i deloppstillingen, digitalisering av disse målte signaler, og overføring av disse til transmisjonsforbindelsen for transmisjon tilbake til fartøyet. Utformingen og operasjonen av kildestyremodulen vil bli omtalt i nærmere detalj nedenfor med henvisning til figur 7.

I en foretrukket utførelsesform (som skal omtales nedenfor med henvisning til figur 3), omfatter hver av navlestrengene 23, 25, 41, 43, 45 og 47 et eller flere signalledende elementer for å lede digitale signaler (slik som data fra avfølere anbrakt nær deloppstillingene, eller oppstillings-konfigurasjonssignaler fra fartøyet) mellom fartøyet og valgte av signal-styremodulene. Ved å anvende signalmultipleksing og redusere antallet av signalledende elementer innenfor hver navlestreng, blir størrelsen og kostnadene av hver navlestreng redusert. Fortrinnsvis er et enkelt signalledende element tilveiebrakt for hver kildedeloppstilling.

I en annen foretrukket utførelsesform (som også skal omtales nærmere nedenfor) blir digitale signaler overført mellom fartøyet og kildestyremodulene via en datatransmisjonsforbindelse, slik som en mikrobølge-forbindelse eller et UHF-radiosystem.

Paravanen 29 (som kan være av konvensjonell type) er festet til enden av den primære navlestreng 23 for å styre forskyvningen og den tilbakesatte posisjon for kildedeloppstillingene 33 og 35 som er forbundet med en primære navlestrengen 23. Det vil forstås at den del av den primære navlestreng som er mellom paravanen 29 og forbindelsesorganet 49 ikke trenger å omfatte en gasstilførselsledning. I stedet trenger gasstilførsels-ledningen i den primære navlestreng 23 kun å strekke seg fra fartøyet til forbindelsesorganet 49. Delen av den primære navlestreng mellom paravanen 29 og forbindelsesorganet 49 trenger kun å omfatte et påkjen ningsorgan, og et hvilket som helst signalledende element som behøves for å tilveiebringe paravanestyresignaler til paravanen. Likeledes er en paravane 31 (som kan være av konvensjonell type) festet til enden av den primære navlestreng 25 for å styre forskyvningen og den tilbakesatte posisjon for kildedeloppstillingene 37 og 39 forbundet med den primære navlestreng 25. Det vil forstås at mer enn, eller mindre enn, to kildedeloppstillinger kan forbindes med den ene av eller begge de primære navlestrengene 23 og 25 ved hjelp av en sekundær navlestreng og et tilhørende forbindelsesorgan for hver deloppstilling. Paravanen, i stilling ved enden av en av de primære navlestrenger, muliggjør styring av forskyvningen og den tilbakesatte posisjon for hver deloppstilling som er forbundet med den primære navlestrengen med den begrensning at forbindelsesorganer mellom den primære navlestreng og de sekundære navlestrenger, med den foretrukne utførelsesform som skal omtales nedenfor med henvisning til figur 4 og 5, ikke vil translatere relativt hverandre.

Figur 3 er et tverrsnittriss av en foretrukket utførelsesform av en navlestreng, identifisert med henvisningstallet 100, av den type som er egnet til bruk som en hvilken som helst av nevnte primære eller sekundære navlestrenger i systemet ifølge figur 2. Navlestrengen 100 omfatter en indre f ring 102 (som kan være laget av nylon) som omgir volumet 101. Gass er i stand til å strømme gjennom volumet 101. Følgelig vil volumet 101 og den indre f ringen 102 av og til bli henvist til det etterfølgende under samleuttrykket "gasstilførselsledning". Forsterkningsmaterialet 104 (som kan være laget av KEVLAR-fiber fremstilt av E.I. DuPont De Nemours and Company) omgir den indre f ringen 102. Huden 106 (som kan være laget av polyetylen) omgir forsterkningsmaterialet 104. Påkjenningsorganet 108 omgir huden 106 for å tilveiebringe tauestyrke. Fortrinnsvis vil påkjenningsorganet 108 består av to eller flere metall-armeringslag som vist i figur 3, men alternativt kan et hvilket som helst tilstrekkelig sterkt egnet dimensjonert organ anvendes. Et ytre beskyttende dekke 110, fortrinnsvis laget av uretan, omgir påkjenningsorganet 108. Et langstrakt signalledende element 112 er anbrakt i volumet 101. Dte signalledende elementet 112 omfatter en sentral leder 116 og ytre koaksialleder 114. I en variant av utførelsesform i figur 3, blir et tvunnet trådpar eller et optisk fiber anbrakt i volumet 101 anvendt som et signalledende element.

I en annen foretrukket utførelsesform blir navlestrenger, tilsvarende navlestrengen 100, bortsett fra at intet signalledende element er anbrakt i gasstilførselslinjen hos denne, anvendt som de primære og sekundære navlestrenger i systemet ifølge oppfinnelsen. I denne alternative foretrukne utførelsesform blir signal overført mellom fartøyet og kildestyremodulen via mikrobølger eller radiobølger som sendes og mottas av egnede telemetrigrensesnitt/tilpasningspar (som skal beskrives nedenfor med henvisning til figur 7).

I nok en utførelsesform er de primære og sekundære navlestrenger ifølge systemet av den type som er vist i figur 4. Navlestrengen 150 i figur 4 omfatter en gasstilførselsledning 151, signalledende element 152, og påkjenningsorgan 154, og fortrinnsvis festeorganer eller liknende (ikke vist i figur 4) for å holde disse tre elementer generelt parallelle og hosliggende hverandre i en bunt. Det signalledende elementet 152 kan være en koaksial elektrisk ledning (som vist i figur 4), en fiberoptisk kabel, eller et tvunnet trådpar, valgt fra de som er kommersielt tilgjengelige. Et wirerep (som vist i figur 4) er egnet til bruk som påkjenningsorgan 154.

Kildestyremodulen 200 i figur 4 er forbundet med det signalledende elementet 152 og med en ende av avgreningssignalledingselementet 160. Den andre enden av avgreningssignalledingselementet er forbundet med luftkanonen 162. Kildestyresignaler fra fartøyet sendes via elementet 152 til kildestyremodulen 200. Signaler fra avfølere (ikke vist i figur 4) plassert i eller nær luftkanonen 162 forplanter seg gjennom avgreningselementet 160 til kildestyremodulen 200. Som reaksjon på signaler fra avfølere i eller nær luftkanonen 162 og på kildestyresignalene fra fartøyet, blir kildetriggersignalet generert i modul 200 (på en måte som skal omtales nedenfor med henvisning til figur 7) og sendes til luftkanonen 162 via elementet 160.

Avgreningspåkjenningsorganet 164 forbinder luftkanonen 162 med påkjenningsorganet 154. Avgreningsgasstilførselsledningen 158, koplet til gasstilførselsledningen 150 ved hjelp av forbindelsesorganet 156, tilfører gass fra gasstilførselsledningen 150 til luftkanonen 162.

Det vil forstås at mer enn en luftkanon (eller annen seismisk kilde) kan likeledes forbindes med gasstilførselsledningen 150 og påkjenningsorganet 154 til å omfatte en kildedeloppstilling. Mer enn en luftkanon (eller annen seismisk kilde) kan forbindes, via avgreningssignalledingselementene tilsvarende avgreningselementet 160, til kildestyremodulen 200. Det vil også forstås at det kan være ønskelig å opphenge kildeoppstillingen fra en flottør for å plassere deloppstillingen nær vannoverflaten.

Valgfritt kan mer enn en deloppstilling forbindes med gasstilførsels-ledningen 150 og påkjenningsorganet 154. I dette tilfellet vil et signalledingselement, tilsvarende signalledingselementet 152 for hver deloppstilling, bli buntet med påkjenningsorganet 154 og forbundet med kildestyremodulen knyttet til hver deloppstilling.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen hvor navlestrenger av den type som er vist i figur 3 blir anvendt, er hver seismiske kilde i en deloppstilling forbundet med en avgreningsgasstilførselsledning og et avgreningspåkjenningsorgan (som kan være tilsvarende de som er vist i figur 4) til den tilhørende tauingsnavlestrengen. Hvert avgreningspåkjenningsorgan blir fortrinnsvis boltet eller på annen måte festet til en ramme. Rammen blir i sin tur opphengt fra et flottørorgan eller bøye. Hver avgreningsgasstilførselsledning kan forbindes direkte med gasstil-førselsledningen hos den tilhørende navlestrengen, eller kan forbindes direkte med en manifold, hvilken manifold i sin tur er forbundet med den tilhørende navlestreng. Manifolden, som kan velges fra de som er av konvensjonell utforming, fordeler i sistnevnte variant komprimert gass fra navlestrengen til avgreningsgasstilførselsledningene.

I den foretrukne utførelsesform som anvender navlestrenger av den type som er vist i figur 3, likesom i utførelsesformen ifølge figur 4, er en enkelt kildestyremodul for hver deloppstilling forbundet med det signalledende elementet hos den tilhørende navlestreng. I den foretrukne utførelsesform som anvender en datatransmisjonsforbindelse (i stedet for et signalledende element knyttet til en navlestreng), står hver kildestyre modul i forbindelse med fartøyet via datatransmisjonsforbindelsen, og kommuniserer med de individuelle seismiske kilder i deloppstillingen via et avgreningssignalledende element for hver seismiske kilde.

I en utførelsesform som anvender en hvilken som helst av de beskrevne navlestrenger, kan kildedeloppstillingen plasseres innenfor eller festet hosliggende hydrofonkabelen 27. Navlestrengen som forbinder kildestyremodulen hos deloppstillingen med fartøyet ville, i denne utførelsesform være anbrakt innenfor hydrofonkabelen, eller festet langsmed hydrofonkabelen. Ved å plassere slik deloppstilling hosliggende den første hydrofongruppen innenfor hydrofonkabelen, kan et konsekvent null-forskyvningsforhold mellom den tilhørende hydrofongruppen og deloppstillingen bli garantert. Hvis navlestrengen ifølge figur 3 anvendes, vil gasstilførselsledningen og det signalledende elementet hos denne fortrinnsvis være tilføyet hydrofonkabelens tauingskabel ("innføring") og deloppstillingen innført i hydrofonkabelen ved dennes ende.

I varianten ifølge utførelsesformen i figur 2 hvor navlestrenger av typen i figur 3 anvendes, blir svivel-T-forbindelsesstykket 170 i figurene 5 og 6 fortrinnsvis anvendt til å forbinde hver sekundære navlestreng med den tilhørende primære navlestreng. Figurene 5 og 6 er to perspektivriss av svivel-T-forbindelsesstykket 170. I figur 5 er den sekundære navlestrengen 171 forbundet via svivel-T-forbindelsesstykket 170 til den primære navlestreng 172. Svivel-T-forbindelsesorganet 170 omfatter et to-tannet element 173, kammeret 174 og rørene 175 og 176 (vist kun i figur 6). Rørene 175 og 176 er hver festet til kammeret 174 i alt vesentlig kolineært relativt hverandre, og er hver dreibart festet til elementet 173 slik at kammeret 174 kan dreie relativt elementet 173 og om den felles aksen for rørene 175 og 176. Elementet 173, kammeret 174 og rørene 175 og 176 omfatter hver en sentral passasje. Passasjene er således forbundet med hverandre at det tillates at gass strømmer gjennom passasjene fra navlestrengen 172 til navlestrengen 171. Den sentrale passasjen 177 for kammeret 174 er vist i figur 6.

Kammeret 174 har endepartier 178 og 179 tilpasset til å bli forbundet mellom to deler av navlestrengen 172 på en måte slik at gass under meget høyt trykk kan strømme fra gasstilførselslinjen 179 innenfor navlestrengen 172 til den sentrale passasjen 177, uten vesentlig lekkasje. Endepartiet 180 av elementet 173 er tilpasset til å bli forbundet med en ende av navlestrengen 171 for å tillate gass å strømme fra elementet 173 til gasstilførselsledningen (ikke vist) innenfor navlestrengen 171 uten vesentlig lekkasje.

Denne enkle konstruksjon av navlestreng ifølge figur 3 tillater hurtig og rimelig forbindelse av hvilke som helst to slike navlestrenger under anvendelse av svivel-T-forbindelsesorganet. Bruken av svivel-T-forbindelsesorganer tillater at en utstrakt bruk av deloppstillingskonfigura-sjoner kan anvendes. I denne utførelsesform hvor et enkelt signalledende organ for hver deloppstilling anbringes innenfor gasstilførselsledningen for den primære navlestreng, kan det signalledende organ for en gitt deloppstilling lett tres gjennom den sentrale passasjen hos et svivel-T-forbindelsesorgan for å strekke seg inn i den tilhørende sekundære navlestreng.

Utformingen og operasjonsmåten for kildestyremodulen ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet med henvisning til figur 7. Kildestyremodulen 57 er innrettet til å bli anbrakt i et vannlegeme nær en marinseismisk kildedeloppstilling som omfatter en seismisk kilde 59. Andre kilder i deloppstillingen er også forbundet med kildestyremodulen 57 på den samme måten som den seismiske kilden 59. En avføler 212 (som kan være en hydrofon, dypdeavføler for måling av dypden for den hosliggende seismiske kilden, eller en gasstilførselsavføler for å overvåke trykket hos den gass som leveres til kilden 59) er anbrakt i vannet nær kilden 59. En lufttilførsels-avstengningsventil 214 (typisk en solenoidventil) er anbrakt nær avgreningsgasstilførselsledningen (ikke vist i figur 7) som er festet til kilden 59 for å styre gasstrømningen gjennom avgreningsgasstilførsels-ledningen som reaksjon på elektriske styresignaler fra modulen 59. Et datamaskinsystem 190 og telemetrigrensesnittet 192 er anbrakt ombord på fartøyet 21.

Signalstrømmen mellom kildestyremodulen 57 og utstyret ombord på fartøyet 21 er representert ved en bane 196. En telemetriforbindelse (slik som et mikrobølge- eller UHF-radiosystem) som omfatter telemetrigrensesnitt 192 ombord på fartøyet 21 og telemetrigrensesnitt 194 innenfor modulen 57 er tilveiebrakt. I en utførelsesform som anvender en mikro-bølgeforbindelse, vil telemetrigrensesnittene 192 og 194 fortrinnsvis hver omfatte en parabolantenne. I en annen utførelsesform muliggjøres signalstrømmen mellom fartøyet 21 og modulen 57 ved hjelp av et signalledende element, slik som en fiberoptikkabel, en koaksialledning, eller et trådpar. I en hvilken som helst av de nevnte utførelsesformer vil en databuss 220 (som kan være valgt fra de av konvensjonell type, slik som Ethernet eller annet lokalt områdenett) forbinde telemetrigrensesnittet 192 med datamaskinsystemet 190. Databussen 230 (som også kan være av konvensjonell type slik som VME-buss) forbindes telemetrigrensesnittet 194 med de øvrige elementer i modulen 57.

Datamaskinsystemet 190 anbrakt ombord på fartøyet 21 genererer kildestyresignaler, omfattende slik informasjon som den ønskede opp-stillingskonfigurasjon og avfyringstidspunktene for de individuelle kilder som skal inngå i en oppstilling, som reaksjon på operatørlevert spesifika-sjoner. Kildestyresignalene blir så adressert og sendt til valgte av kildestyremodulene. I tillegg genererer datamaskinsystemet 200 synkroni-serende klokkesignaler som skal sendes til samtlige kildestyremoduler, og fordrer digitalisert data fra hver modul. Digitaliserte data mottatt fra modulene lagres i datamaskinsystemet 200 eller sendes av datamaskinsystemet 200 til en separat seismisk registreringsenhet (ikke vist). Fortrinnsvis er datamaskinsystemet 200 i stand til å tilveiebringe fremvisninger (på en katodestrålerørenhet eller som en trykket frem-visning) over ytelseshistorierapporter på de seismiske kildene, samt tid og frekvensområdefremvisninger for individuelle eller sammensatte seismiske kildesignaturer.

Digitale signaler fra datamaskinsystemet 190, sendt fra telemetrigrensesnittet 192 mottas på telemetrigrensesnittet 194 og leveres til mikroprosessoren 202. Direktelagerenheten 204 er koplet, via databussen 230, til mikroprosessoren 202 og de andre elementene i modulen 57. Data (i analog form) fra avføleren 212 (representert ved henvisningstallet 232) og data (i analog form) fra avføler innenfor den seismiske kilden 59 (representert ved henvisningstallet 234) leveres til analog/digital-omformeren 206, hvor nevnte data filtreres, forsterkes og digitaliseres. Styreenheten 208, koplet til mikroprosessoren 202 ved hjelp av databus sen 230, genererer kildetriggersignaler (representert ved henvisningstallet 236) som reaksjon på instruksjoner fra mikroprosessoren 202 og leverer kildetriggersignalene til seismiske kilder 59. Styreenheten 208 genererer også lufttilførselsstyresignaler (representert ved henvisningstallet 238) som reaksjon på instruksjoner fra mikroprosessoren 202 og leverer lufttilførselsstyresignalene til lufttilførselssolenoidventilen 214.

Selvtestenheten 210 omfatter fortrinnsvis en spenningsavføler for måling av spenningen hos den interne krafttilførsel (ikke vist) for modulen, en trykkavføler for måling av det innvendige trykket i modulen, og en impulssignalgenerator for intern moduldiagnostikk.

Under drift blir kildestyresignalene fra datamaskinsystemet 190 ombord på fartøyet 21, som omfatter informasjon vedrørende den ønskede oppstil-lingskonfigurasjon og avfyringstidspunkt for et gitt skudd (uttrykket "skudd" betegner en spesiell avfyring av samtlige seismiske kilder i en spesiell utvalgt oppstilling), mottatt på telemetrigrensesnittet 194 og levert til mikroprosessoren 202. Også tilført fra datamaskinsystemet 190 til mikroprosessoren 202 (og til alle de øvrige kildestyremodulene i systemet) er klokkesignaler for synkroniseringen av avfyringen av deloppstillingen knyttet til hver mikroprosessor med avfyringen av samtlige andre deloppstillinger. Dessuten blir digitaliserte signaler fra avfølerne, slik som avføleren 212 og avfølerne innenfor den seismiske kilden 59, levert fra utgangen på analog/digital-omformeren 206 til mikroprosessoren 202.

Mellom hvert skudd bestemmer mikroprosessoren 202 tidsstyringsjusteringer for hver kilde som er nødvendige for å generere et kildetriggersignal for den kilden på en slik måte at kildetriggersignalene vil trigge samtidig avfyring av samtlige kilder i deloppstillingen. Data fra avføleren 212 (og liknende ytterligere avfølere knyttet til de andre kildene) hva angår det faktiske trykk i vannet hosliggende hver seismiske kilde i deloppstillingen, korreleres i mikroprosessoren 202 med data vedrørende den elektriske strømmen som leveres til avfyringskretsene for hver seismiske kilde (målt ved hjelp av en egnet avføler anbrakt på den seismiske kilden) til å beregne tidsstyringsjusteringene for hver kilde. Data mottatt fra avfølerne knyttet til modulen filtreres, forsterkes, lagres og sendes til datamaskinsystemet 190 via transmisjonsforbindelsen. Slike data omfatter fortrinnsvis informasjon vedrørende statusen for deloppstillingen, slik som interne seismisk kildetidsstyringsavfølersigna-turer, nærfelthydrofonsignaturer (fra hydrofoner anbrakt i vannet hosliggende seismiske kilder i deloppstillingen), konfigurasjonsstatusinfor-masjon (som angir hvorvidt modulen er direkte koplet, frakoplet eller i beredskap), avfyringstidspunktjusteringene genererte i mikroprosessoren 202, det effektive avfyringstidspunkt for hver kilde, informasjon ved-rørende feilavfyringer av kildene eller uønskede selvavfyringer av kildene, statusen for lufttilførselsavstengningsventilen, og statusen for interne elektronikktester.

Den beskrevne konfigurasjon av kildestyremodulen 57 tillater den samme grad av styring av de individuelle kilder innenfor hver deloppstilling ved datamaskinsystemet 190 ombord, samt ved mikroprosessoren 202. Denne styringsevne sikrer en overensstemmende kildesignatur sideveis langs en seismisk linje. Uønskede endringer i kildesignaturer sideveis kan på feil måte fortolkes som endringer i geologien i den underjordiske formasjonen som undersøkes.

Det vil forstås at de forskjellige utførelsesformer som er beskrevet her kun er illustrerende for den oppfinneriske idé og at disse utførelses-former ikke bør ansees som begrensninger av oppfinnelsen. Forskjellige endringer ved fremgangsmåtene og anordningen som er beskrevet her vil kunne ligge innenfor omfanget av de etterfølgende patentkrav uten å avvike fra oppfinnelsens idé.

Claims (23)

1. Marint undersøkelsessystem for å undersøke et vann-dekket område, karakterisert ved : et marint fartøy, minst en marinseismisk kilde, en første navlestreng som har en første ende og en andre ende og som innbefatter en første gasstilførselsledning, et avgreningssignalledingselement og en avgreningsgasstilførselsledning for hver seismiske kilde, hvor hver har en første ende og en andre ende, idet den første enden hos hver nevnte avgreningssignalledende element og avgreningsgasstilførselsledning er festet til den tilhørende seismiske kilden, og samtlige av nevnte andre ender hos avgreningsgasstilførsels-ledningene er forbundet med den første navlestrengen på en måte som tillater gass å strømme fra den første navlestrengen til avgreningsgass-tilførselsledningene, en første kildestyremodul tilpasset til å bli anbrakt i vannet og festet til de andre endene av avgreningssignalledingselementene, idet den første kildestyremodulen er i stand til å generere et kildetriggersignal for hver kilde og overføre kildetriggersignalet for en hvilken som helst valgt kilde til det tilhørende avgreningssignalledingselementet, og en første transmisjonsforbindelse som er i stand til å sende digitale signaler mellom fartøyet og den første kildestyremodulen.

2. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at det også omfatter: en hydrofonkabel som taues fra fartøyet og som omfatter et antall hydrofoner, idet nevnte første navlestreng er anbrakt slik at minst en marinseismisk kilde og den første kildestyremodulen er plassert hosliggende minst en av hydrofonene.

3. Marint seismisk undersøkelsessystem for undersøkelse av et vann-dekket område, karakterisert ved et marint fartøy, et sett av minst en marinseismisk kilde, en første navlestreng som har en første ende og en andre ende, og som omfatter en første gasstilførselsledning, et avgreningssignalledingselement og en avgreningsgasstilførselsledning for hver seismiske kilde, idet hvert slikt avgreningssignalledingselement og avgreningsgasstilførselsledning har en første ende og en andre ende, hvor den første enden av hvert slikt avgreningssignalledingselement og av hver nevnte avgreningsgasstilførselsledning er festet til den tilhørende seismiske kilden, og samtlige av nevnte andre ender hos avgreningsgass-tilførselsledningene er forbundet med den første navlestrengen på en måte som tillater at gass kan strømme fra den første navlestrengen til avgreningsgasstilførselsledningene, en første kildestyremodul tilpasset til å bli anbrakt i vannet og festet til nevnte andre ender hos avgreningssignalledingselementene, og som er i stand til å generere et kildetriggersignal for hver kilde og overføre kildetriggersignalet for en hvilken som helst valgt kilde til det tilhørende avgreningssignalledingselementet, et første svivel-T-forbindelsesorgan festet til den første navlestrengen, en andre navlestreng, som har en første ende og en andre ende og som omfatter en andre gasstilførselsledning, idet den første enden av den andre navlestrengen er festet til det første svivel-T-forbindelsesorganet, og en første transmisjonsforbindelse som er i stand til å sende digitale signaler mellom fartøyet og nevnte første kildestyremodul.

4. System som angitt i krav 3, karakterisert ved at det også omfatter: et andre svivel-T-forbindelsesorgan festet til den første navlestrengen, en tredje navlestreng som har en første ende og en andre ende, og som omfatter en tredje gasstilførselsledning, idet den første enden av nevnte tredje navlestreng er festet til nevnte andre svivel-T-forbindelsesorgan, et andre sett av minst en seismisk kilde tilpasset til å bli anbrakt i vannet, og et avgreningssignalledingselement og en avgreningsgasstilførselsledning for hver seismiske kilde i det andre settet, idet hvert nevnte avgreningssignalledingselement og avgreningsgasstilførselsledning har en første ende og en andre ende, idet den første enden av hvert nevnte avgreningssignalledingselement og avgreningsgasstilførselsledning er festet til en forskjellig seismisk kilde i det andre settet, og idet samtlige av de nevnte andre ender hos avgreningsgasstilførselsledningene knyttet til det andre settet av kilder er forbundet med den tredje navlestrengen på en måte som tillater gass å strømme fra den tredje navlestrengen til avgreningsgasstilførselsledningene.

5. System som angitt i krav 1 eller 3, karakterisert ved at det også omfatter en paravane festet til den første enden av nevnte første navlestreng.

6. System som angitt i krav 5, karakterisert ved at den første transmisjonsforbindelsen også er i stand til å sende paravanestyresignaler fra fartøyet til paravanen og paravanen er innrettet til å bli fjernstyrt ved hjelp av paravanestyresignaler.

7. System som angitt i krav 1 eller 3, karakterisert ved at det også omfatter en avføler plassert hosliggende en av de seismiske kildene, og et signalledingselement som er i stand til å lede signaler frembrakt i avføleren til kildestyremodulen.

8. Marinseismisk kildeoppstilling, karakterisert ved minst en marinseismisk kilde, en første digital navlestreng som har en første ende og en andre ende, og som omfatter en første gasstilførselsledning og et første signalledingselement, et avgreningssignalledingselement og en avgreningsgasstilførselsledning for hver seismiske kilde, idet hvert nevnt avgreningssignalledingselement og , hver avgreningsgasstilførselsledning har en første ende og en andre ende, idet den første enden av hvert av nevnte avgreningssignalledingselement er festet til den tilhørende seismiske kilden, og samtlige av nevnte andre ender av avgreningsgasstilførselsledningene er festet til den første gasstilførselsledningen, en første kildestyremodul, koplet til det første signalledingselementet og nevnte andre ender av avgreningssignalledingselementene, og innrettet til å generere et kildetriggersignal for hver kilde som reaksjon på et styresignal levert fra det første signalledingselementet, og til å overføre kildetriggersignalet for en hvilken som helst valgt kilde til det tilhørende avgreningssignalledingselementet.

9. Oppstilling som angitt i krav 8, karakterisert ved at den også omfatter: en hydrofonkabel som omfatter et antall hydrofoner, og hvor den første digitale navlestrengen er anbrakt slik at minst en seismisk kilde og nevnte første kildestyremodul er anbrakt hosliggende minst en av hydrofonene.

10. Oppstilling som angitt i krav 8, karakterisert ved at det første signalledende element er plassert innenfor den første gasstilførselsledningen.

11. Marine seismiske kildeoppstilling, karakterisert ved minst en marinseismisk kilde, en første digital navlestreng som har en første ende og en andre ende, og som omfatter en første gasstilførselsledning og et første signalledingselement, et første svivel-T-forbindelsesorgan, festet til den første digitale navlestrengen mellom en første del og en andre del av denne, og som har en første hovedpassasje og en første avgreningspassaje i fluidumskommunikasjon med den første hovedpassasjen, idet nevnte første svivel-T-forbindelsesorgan er festet til den første digitale navlestrengen slik at den første hovedpassasjen tilveiebringer fluidumskommunikasjon, og tillater det første signalledingselementet å strekke seg gjennom det første svivel-T-forbindelsesorganet fra den første delen hos den første digitale navlestrengen til den andre delen i den første digitale navlestrengen, en andre digital navlestreng som har en første ende og en andre ende, og som omfatter en andre gasstilførselsledning og et andre signalledingselement, idet den første enden av nevnte andre digitale navlestreng er festet til det første svivel-T-forbindelsesorganet slik at den første avgreningspassasjen tilveiebringer fluidumskommunikasjon, og tillater det andre signalledingselementet å strekke seg gjennom det første svivel-T-forbindelsesorganet fra den andre digitale navlestrengen for å kople med det første signalledingselementet, et avgreningssignalledingselement og en avgreningsgasstilførselsledning tilpasset til å tillate strømmen av gass gjennom denne for hver seismiske kilde, idet hvert nevnte avgreningssignalledingselement og avgrenings-gasstilførselsledning har en første ende og en andre ende, idet den første enden av hvert nevnte avgreningssignalledingselement og avgreningsgass-tilførselsledning er festet til den tilhørende seismiske kilden, og samtlige av nevnte andre ender hos nevnte avgreningssignalledingselementer er forbundet med den andre digitale navlestrengen på en måte som tillater at gass kan strømme fra den andre digitale navlestrengen til hver av nevnte avgreningsgasstilførselsledninger, og en første kildestyremodul koplet mellom det andre signalledende elementet og nevnte avgreningssignalledende elementer, og tilpasset til å generere et kildetriggersignal for hver kilde som reaksjon på et styresignal mottatt fra det andre signalledingselementet, og overføre kildetriggersignalet for en hvilken som helst valgt kilde til det tilhørende avgreningssignalledingselementet.

12. Oppstilling som angitt i krav 11, karakterisert ved at den også omfatter: et andre svivel-T-forbindelsesorgan festet til den første digitale navlestrengen en tredje del og en fjerde del av denne, idet nevnte andre svivel-T-forbindelsesorgan har en andre hovedpassasje og en andre avgreningspassaje i fluidumskommunikasjon med den andre hovedpassasjen, idet nevnte andre svivel-T-forbindelsesorgan er festet til den første digitale navlestrengen slik at den andre hovedpassasjen tilveiebringer fluidumskommunikasjon, og tillater det første signalledingselementet å strekke seg gjennom det andre svivel-T-forbindelsesorganet fra den tredje delen i den første digitale navlestrengen til den fjerde delen i den første digitale navlestrengen, en tredje digital navlestreng som har en første ende og en andre ende, og som omfatter en tredje gasstilførselsledning og et tredje signalledingselement, idet den første enden av nevnte tredje digitale navlestreng er festet til det andre svivel-T-forbindelsesorganet slik at den andre avgreningspassasjen tilveiebringer fluidumskommunikasjon, og tillater det tredje signalledingselementet å strekke seg gjennom det andre svivel-T-forbindelsesorganet fra den tredje digitale navlestrengen for å kople med det første signalledende elementet, et andre sett av minst en marinseismisk kilde, et avgreningssignalledingselement og en avgreningsgasstilførselsledning tilpasset til å tillate strøm av gass gjennom denne for hver seismiske kilde i det andre settet, idet hvert nevnte avgreningssignalledingselement og avgreningsgasstilførselsledning har en første ende og en andre ende, hvor den første enden hos hvert nevnte avgreningssignalledingselement og avgreningsgasstilførselsledning er festet til den tilhørende seismiske kilden, og samtlige nevnte andre ender hos avgreningsgasstilførsels-ledningene, hvor hver av disses første ende er festet til en seismisk kilde i det andre settet, er forbundet med den tredje digitale navlestrengen på en måte som tillater gass å strømme fra den tredje digitale navlestrengen til nevnte avgreningsgasstilførselsledninger, og en andre signalstyringsmodul innrettet til å generere et kildetriggersignal for hver kilde i det andre settet som reaksjon på et styresignal tilført fra det andre signalledende elementet, og å overføre kildetriggersignalet for en hvilken som helst valgt kilde i det andre settet til det tilhørende avgreningssignalledingselementet.

13. Oppstilling som angitt i krav 11, karakterisert ved at det første signalledingselementet er plassert innenfor den første gasstilførselsledningen.

14. Oppstilling som angitt i krav 8 eller 11, karakterisert ved at den også omfatter en paravane festet til den første enden av den første digitale navlestreng.

15. Marine seismisk kildeoppstilling som angitt i krav 8 eller 11, karakterisert ved at den også omfatter: en avføler montert hosliggende en av de seismiske kildene, og et signalledende element som er i stand til å lede signaler mottatt i avføleren til kildestyremodulen knyttet til nevnte ene av kildene.

16. Oppstilling som angitt i krav 14, karakterisert ved at det første signalledende elementet er koplet til paravanen slik at paravanestyresignalet kan sendes gjennom det første signalledende elementet til paravanen.

17. Fremgangsmåte for marinseismisk undersøkelse som anvender et marint fartøy og et antall marinseismiske kilder, karakterisert ved trinnene: å sende et digitalt kildestyresignal fra fartøyet til en kildestyremodul anbrakt nær de marine seismiske kilder, å generere i kildestyremodulen, som reaksjon på kildestyresignalet, et kildetriggersignal for hver kilde i et valgt sett og å trigge avfyringen av valgte av de marine seismiske kilder som reaksjon på kildetriggersignalene.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, karakterisert ved at den også omfatter trinnene: å generere et trykksignal som representerer det eksterne trykk nær minst en av de marine seismiske kilder, og å korrigere kildetriggersignalene som reaksjon på trykksignalet, slik at feilen mellom det faktiske kildeavfyringstidspunktet og det ønskede kildeavfyringstidspunktet gjøres minst mulig for hver kilde.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at den også omfatter trinnene: å digitalisere trykksignalet og å sende det digitaliserte trykksignalet til fartøyet.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, karakterisert ved at den også omfatter trinnene: å generere, for hver kildeavfyring, et avfyringssignal som representerer tidspunktet hvor avfyringen skjedde, og å korrigere kildetriggersignalene som reaksjon på avfyringssignalene, slik at feilen mellom det faktiske kildeavfyringstidspunktet og det ønskede kildeavfyringstidspunktet gjøres minst mulig for hver kilde.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 20, karakterisert ved at den også omfatter trinnene: å digitalisere avfyringssignalene, og å sende de digitaliserte avfyringssignaler til fartøyet.

22. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, karakterisert ved at de marine seismiske kilder taues fra fartøyet ved hjelp av en navlestreng, og at kildestyresignalene sendes fra fartøyet til kildestyremodulen gjennom et signalledende element som er anbrakt i navlestrengen.

23. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, karakterisert ved at den også omfatter trinnene: å avfyre valgte av de marine seismiske kilder, å generere for hver kildeavfyring, et avfyringssignal som representerer tidspunktet ved hvilket den tilhørende avfyring skjedde, å digitalisere avfyringssignalene, og å sende de digitaliserte avfyringssignaler til fartøyet.