NO317651B1 - Anordning for seismikk - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for marin seismisk måling, der en seismisk kilde og hydrofoninnretninger slepes etter et fartøy, og der det anvendes ett par av deflektorer nedsenket i sjøen og som mellom seg har et middel innrettet til å bevirke at innbyrdes avstand mellom hydrofoninnretningene på tvers av fartøyets bevegelsesretning holdes ved at defiektorene ved fartøyets bevegelse tilstreber å bevege seg i retning på tvers av fartøyets bevegelsesretning, idet det mellom nevnte deflektorer er oppspent en wire for å begrense den innbyrdes avstand mellom defiektorene, og idet det på nevnte wire er oppspent med innbyrdes avstand n hydrofoninnretninger og der innretningene er koblet sammen med en hydrofonsignalkabel som strekker seg langs nevnte wire.

Slike deflektorer eller dører har en funksjon tilsvarende de såkalte "oter" kjent fra fiskemetoder eller såkalte "tråldører".

Videre vedrører oppfinnelsen en anvendelse av anordningen.

Det er fra tidligere kjent en rekke løsninger i forbindelse med seismisk måling.

US patent 5835459 omhandler bl.a. oppspenning av n hydrofoninnretninger med innbyrdes avstand på en wire mellom to deflektorer og med hydrofoninnretningene koblet sammen med en hydrofonsignalkabel.

Norsk patent 310128 vedrører et system for styring av seismiske slep ved å variere wirelengde mellom fartøyet og deflektorer koblet til en side av slepefartøyet via for eksempel en wire. En rekke av lange, seismiske kabler er forbundet med fartøyet via slepekabler 2, 8, og de seismiske kablene holdes i avstand fra hverandre ved hjelp av nevnte deflektorer. Slike seismiske kabler har tradisjonelt en lengde av minst flere kilometer, og opptil seks kilometer lange seismiske kabler, eller hydrofonkabler, er ikke uvanlige. Slike lange kabler inneholder eksempelvis opptil 480 kanalgrupper og det er eksempelvis 16 hydrofoner pr. kanalgruppe. Dette betyr i sin tur at signalbehandlingen blir komplisert, samtidig som slepet av slike lange kabler i eksempelvis trange farvann kan være vanskelig.

Fra US 3581273 er kjent en fremgangsmåte for marin seismisk undersøkelse der en transvers kabel med en deflektor i hver ende blir benyttet, og der det til kabelen er festet et større antall av hydrofoner.

US patent 4970696 viser en annen måte å løse problemet med å utføre seismiske undersøkelser. Et annet eksempel er vist i US patent 5784335 og likeledes viser US patentene 5913280,5973995 og 5835450 hvorledes flere hydrofonkabler av betydelig lengde kan slepes samtidig.

Ytterligere eksempler der deflektorer er vist fremgår av US patent 4958331 og 4862422.

Et ennå ytterligere eksempel på en fremgangsmåte og anordning for seismisk måling fremgår av US patent 4727956.

Den foreliggende oppfinnelse tilsikter imidlertid å tilveiebringe en anordning for marin seismisk måling der det er mulig å kunne samle inn mange seismiske profiler samtidig på en måte som er mye enklere enn med tradisjonell teknikk, etter som tradisjonell teknikk setter betydelige krav til sampling og signalbehandling.

Særlig vil den foreliggende anordning kunne benyttes til å samle inn tredimensjonale, seismiske data på dypt vann, men vil også kunne være anvendelige for operasjoner i grunt farvann. Bruksområder vil kunne være i forbindelse med geologisk kartlegging i forbindelse med petroleumsleting og vitenskapelige undersøkelser, samt kartlegging av bunnforhold knyttet opp mot geotekniske formål (forankring av plattformer, planlegging (design) av rørtraseer, og kartlegging av grunn gass).

Det er i dag vanlig å samle inn mange seismiske linjer eller profiler, samtidig når man skyter tredimensjonal seismikk. Det brukes da mange hydrofonkabler, og antallet kan være ofte opptil 16 der disse slepes bak seismikk-skipet. Det er kjent at slike hydrofonkabler endog kan ha lengder opptil tolv kilometer. For å holde slike hydrofonkabler mest mulig parallelle med en innbyrdes avstand, er det kjent å anvende deflektorer som ved fartøyets bevegelse "skjærer" sideveis ut og dermed strammer opp en interavstandswire eller lignende for kablene.

Den foreliggende oppfinnelse har imidlertid tatt sikte på å utvikle en enkel "hydrofonkabel" som i størst mulig utstrekning slepes normalt på fartsretningen.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes anordningen ved at hydrofoninnretningene utgjøres av korte hydrofonkabler som strekker seg parallelt med fartøyets bevegelsesretning og som har en utstrekning som er 25 - 400% av hydrofonkablenes innbyrdes avstand på nevnte wire, at hver hydrofonkabel har m hydrofoner og hvor signalene summeres analogt og danner en én-kanals hydrofoninnretning, og at anordningen inneholder en n-kanals samplingsinnretning for å sample samtlige hydrofoninnretninger samtidig.

I realitet vil disse meget korte hydrofonkabler bli oppfattet som enkeltstående hydrofonpunkter som strekker seg langs den oppspente wiren.

Ved at hver hydrofoninnretning dermed danner en én-kanals hydrofoninnretning, vil den signalmessig oppfattes som ett punkt.

I en foretrukket utførelsesform er nevnte utstrekning 80% av nevnte innbyrdes avstand, idet hydrofonkablene er 10 meter lange, og hydrofonkablenes innbyrdes avstand er 12,5 meter.

Fortrinnsvis er n > m. I en foretrukket utførelsesform er n = 24.

Videre kan m = 12 i en foretrukket utførelsesform, for eksempel når n = 24.

Imidlertid er det også mulig å tenke seg at n eksempelvis er lik 96.

Det vil videre kunne være fordelaktig å la den seismiske kilden være anbrakt mellom fartøyet og nevnte wire.

Hydrofonsignalkabelen hvortil hydrofoninnretningene er montert i en utførelsesform koblet via et uttak på denne til signalstyrings- og behandlingsutstyr ombord i fartøyet ved hjelp av en signalkabel som strekker seg fra kabeluttaket til fartøyet.

Den foreliggende anordning vil særlig kunne være anvendelig for marin seismisk måling der måling skjer ned i en havbunn en distanse som tilsvarer omtrentlig sjødybden fra overflaten og ned til havbunnen ved målestedet.

Disse og ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen vil fremgå av de vedlagte patentkrav, samt av den nå etterfølgende beskrivelse av oppfinnelsen under henvisning til de vedlagte tegninger.

Figur 1 viser prinsippet for den foreliggende oppfinnelse sett ovenfra.

Figur 2 viser anordningen vist på figur 1 i vertikalriss sett bakfra.

På figur 1 er vist en seismisk kilde 1 og hydrofoninnretninger 2 som slepes etter et fartøy 3 som også vist på fig. 2 anvendes det et par av deflektorer eller "dører" 4,5 som er nedsenket i sjøen 6 og der disse deflektorer ved fartøyets 3 bevegelse tilstreber å bevege seg i retning på tvers av fartøyets bevegelsesretning. Mellom defiektorene 4,5 er det oppspent en wire 7 i en avstand d7 under havflaten og som begrenser deflektorenes 4,5 innbyrdes avstand d6. På wiren 7 er det oppspent en kabel 8 der det med innbyrdes avstand er anordnet hydrofoninnretninger 2, som i forhold til innretningenes innbyrdes avstand har kort utstrekning d4. Den seismiske kilden 1 er, som vist på figur 1, anbrakt mellom fartøyet 3 og kabelen 8 fortrinnsvis i en avstand dl fra fartøyet og i en avstand d2-dl fra kabelen 8. Den seismiske kilden 1 tilføres energi via en egen signalkabel 11. Kabelen 8 som hydrofoninnretningene 2 er montert på er tilkoblet via et uttak 9 på kabelen 8 med signal- og behandlingsutstyr 10 om bord i fartøyet 3 via en signalkabel 12 som er separat fra kabelen 11 og kilden 1 og som strekker seg fra uttaket 9 til fartøyet 3. De nevnte deflektorer 4, 5 er forbundet med fartøyet ved hjelp av respektiv slepewire 13,14. Hydrofoninnretningene 2 utgjøres av korte hydrofonkabler som strekker seg parallelt med fartøyets bevegelsesretning og kan eksempelvis ha en utstrekning som er 25-400% av hydrofonkablenes innbyrdes avstand. I den viste utførelse er forholdet mellom avstanden d3 og d4 tilnærmet lik 0,8 og i en spesifikk utførelse kan hydrofonkablene for eksempel ha en lengde d4 lik 10 meter, idet hydrofonkablenes innbyrdes avstand d3 velges lik 12,5 meter.

Imidlertid vil hver slik hydrofonkabel 2 oppfattes som en enkelt hydrofoninnretning, idet den danner en én-kanals hydrofoninnretning, for eksempel utstyrt med tolv hydrofoner.

På kabelen 8 vil det kunne være oppspent i alt n hydrofoninnretninger, og det nevnte signalstyrings- og behandlingsutstyr ombord i fartøyet som dels trigger den seismiske kilden 1 og tar imot signaler fra de nevnte n hydrofoninnretninger, vil kunne inneholde en n-kanals samplingsinnretning for å være i stand til å kunne sample samtlige hydrofoninnretninger samtidig. I en foretrukket, men dog for oppfinnelsen ikke begrensende utførelse, er n=24.

Det vil av figur 1 sees at de hydrofoninnretninger som ligger nærmest en respektiv deflektor 4,5 ligger i en avstand d5. I det viste eksempel, som dog ikke skal oppfattes som på noen måte begrensende for oppfinnelsen, er dl lik 250 meter, d2 lik 300 meter, d3 lik 12,5 meter, d4 lik 10 meter, d5 lik 20 meter, d6 lik 327,5 meter og d7 lik 3 meter.

Den foreliggende oppfinnelse utmerker seg også særlig ved at den i realitet kan

anvendes for all type av seismisk undersøkelse, men vil som tidligere nevnt særlig være egnet for målinger ned i en havbunn med en distanse som tilsvarer omtrentlig sjødybden fra overflaten og ned til havbunnen på målepunktet. Dersom eksempelvis sjødybden er 100 meter vil således i utgangspunktet penetrasjonsdybden ned i havbunnen bli tilsvarende ca. 100 meter.

I og med at det kan foretas seismisk måling over et relativt bredt område, mens den "hale" av kostbare hydrofonkabler som er kjent i forbindelse med de vanlige løsninger blir unngått, vil den foreliggende oppfinnelse egne seg for målinger i trange farvann, selv om den også kan anvendes i mer åpent farvann. En hensiktsmessig slepehastighet for fartøyet vil være eksempelvis 5 knop.

I motsetning til de tradisjonelle målemetoder som krever store og kostbare slepefartøyer samt meget kostbart måleutstyr om bord og likeledes kostbare hydrofonkabler, utmerker den foreliggende oppfinnelse seg ved å anvende korte hydrofonkabler og kan også anvendes med betydelig mindre fartøyer enn det som er vanlig teknikk. Selv om den foreliggende oppfinnelse kan anvendes i grunne farvann, vil den også med fordel kunne anvendes der det er store vanndyp. På dypt vann vil den såkalte havbunnsmultippelen ankomme relativt sent, og et eksempel der anordningen kan anvendes er på 1500 meter vanndyp som finnes over store deler av det såkalte "Vøringsplatået" utenfor Midt-Norge, der havbunnsmultippelen i dette tilfellet vil ankomme etter ca. fire sekunder. Dersom det antas en gjennomsnittshastighet på ca. 2000 m/s i sedimentpakken, vil det kunne være tenkelig å kunne avbilde geologiske lag ned til ca. 3,5 kilometer dyp, det vil si ca. 2 kilometer under havbunnen med en anordning, ifølge foreliggende oppfinnelse.

Ved foreliggende oppfinnelse er tilveiebrakt et enkelt innsamlingssystem for seismiske data oppfanget av hydrofonkablene 2, og det er også muliggjort enkle, såkalte "post-stakking" behandlingsrutiner. Ved foreliggende oppfinnelse er det også mulig å samle inn mange linjer eller profiler samtidig og det vil være mulig å få en høy oppløsning ved hjelp av tett trasedekning og en høy samplingsfrekvens, hvilket også gjør at det vil være et høyfrekvenskomponenter i dataene.

Claims (8)

1. Anordning for seismisk måling, der en seismisk kilde og hydrofoninnretninger slepes etter et fartøy, og der det anvendes ett par av deflektorer nedsenket i sjøen og som mellom seg har et middel innrettet til å bevirke at innbyrdes avstand mellom hydrofoninnretningene på tvers av fartøyets bevegelsesretning holdes ved at defiektorene ved fartøyets bevegelse tilstreber å bevege seg i retning på tvers av fartøyets bevegelsesretning, idet det mellom nevnte deflektorer er oppspent en wire for å begrense den innbyrdes avstand mellom defiektorene, og idet det på nevnte wire er oppspent med innbyrdes avstand n hydrofoninnretninger og der innretningene er koblet sammen med en hydrofonsignalkabel som strekker seg langs nevnte wire,karakterisert ved- at hydrofoninnretningene utgjøres av korte hydrofonkabler som strekker seg parallelt med fartøyets bevegelsesretning og som har en utstrekning som er 25 - 400% av hydrofonkablenes innbyrdes avstand på nevnte wire, - at hver hydrofonkabel har m hydrofoner og hvor signalene summeres analogt og danner en én-kanals hydrofoninnretning, og - at anordningen inneholder en n-kanals samplingsinnretning for å sample samtlige hydrofoninnretninger samtidig.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert ved- at nevnte utstrekning er 80% av nevnte innbyrdes avstand, idet hydrofonkablene er 10 meter lange, og hydrofonkablenes innbyrdes avstand er 12,5 meter.

3. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert ved- at n > m.

4. Anordning som angitt i krav 1 eller 3,karakterisert ved- at n = 24.

5. Anordning som angitt i krav 1, 2,3 eller 4,karakterisert ved- at m= 12.

6. Anordning som angitt i ett eller flere av kravene 1-5,karakterisertved - at den seismiske kilden er anbrakt mellom fartøyet og nevnte wire.

7. Anordning som angitt i ett eller flere av kravene 1-6,karakterisertved - at hydrofonsignalkabelen hvortil hydrofoninnretningene er montert er koblet via et uttak på denne til signalstyrings- og behandlingsutstyr ombord i fartøyet ved hjelp av en signalkabel som strekker seg fra kabeluttaket til fartøyet.

8. Anvendelse av en anordning for seismisk måling som angitt i ett eller flere av kravene 1 - 6, for seismisk måling ned i en havbunn en distanse som tilsvarer omtrentlig sjødybden fra overflaten og ned til havbunnen ved målestedet.