NO20101802A1

NO20101802A1 - Seismic source

Info

Publication number: NO20101802A1
Application number: NO20101802A
Authority: NO
Inventors: Erik Godoy
Original assignee: Polarcus Dmcc
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-25
Also published as: NO333343B1

Abstract

Et system og fremgangsmåte for arrangering av kabler og slanger generelt og nærmere bestemt system og fremgangsmåte for bruk seismisk kilde ved innhenting av geologisk data for kartlegging av potensielle petroleumsforekomster under havbunnen er tilveiebrakt.A system and method for arranging cables and hoses in general and more specifically the system and method for using seismic source in obtaining geological data for mapping potential petroleum deposits below the seabed is provided.

Description

Oppfinnelsens bakgrunn The background of the invention

Teknisk område Technical area

Oppfinnelsen angår system og fremgangsmåte for arrangering av kabler og slanger generelt og nærmere bestemt system og fremgangsmåte for bruk av seismisk kilde ved innhenting av geologisk data for kartlegging av potensielle petroleumsforekomster under havbunnen. The invention relates to a system and method for arranging cables and hoses in general and more specifically to a system and method for using a seismic source when obtaining geological data for mapping potential petroleum deposits under the seabed.

Bakgrunnsteknikk Background technology

Det er et ønske om innhenting av geologisk data. Fra den kjente teknikk kan det vises til tradisjonelle seismiske undersøkelser der luftkanoner normalt er opphengt i kjettinger. Kjettingene er nødvendig for å absorbere og dempe mekaniske strekk- og støtbelastninger som oppstår når luftkanonene avfyres. Kjettingene gir kanonene en viss form for fri bevegelse. Når kilden slepes gjennom vannet vil motstandskreftene presse kanonene til å svinge bakover/oppover i en pendelbevegelse. Energien som frigjøres når kanonene avfyres vil kunne ytterligere forsterke denne pendelbevegelsen. Akselerasjonskreftene som påvirker luftslanger og kabler ved avfyring av kanonene samt kontakt med overliggende strukturer og medfører regelmessig havari av kabler og luftslanger. Slike havarier gir normalt driftsavbrudd med dertil tilhørende tap av produksjon og inntjening. There is a desire to obtain geological data. From the known technique, reference can be made to traditional seismic surveys where air cannons are normally suspended in chains. The chains are necessary to absorb and dampen mechanical tensile and impact loads that occur when the air cannons are fired. The chains give the cannons a certain form of free movement. When the source is towed through the water, the resistance forces will push the cannons to swing backwards/upwards in a pendulum motion. The energy released when the cannons are fired will be able to further amplify this pendulum movement. The acceleration forces that affect air hoses and cables when the cannons are fired as well as contact with overlying structures and cause regular damage to cables and air hoses. Such breakdowns normally cause operational interruptions with associated loss of production and earnings.

Det er derfor et behov for en fremgangsmåte og et system som løser de overnevnte problemer. There is therefore a need for a method and a system that solves the above-mentioned problems.

Formålet med oppfinnelsen Purpose of the invention

Målet med oppfinnelsen å stille til disposisjon en fremgangsmåte og et system for innhenting av geologisk data ved seismikkundersøkelser. The aim of the invention is to make available a method and a system for obtaining geological data during seismic surveys.

Sammenfatning av oppfinnelsen Summary of the Invention

Med bakgrunn i den kjente teknikk, tilveiebringer oppfinnelsen således: Based on the known technique, the invention thus provides:

et system som angitt i krav 1, og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet, og a system as stated in claim 1, and which has the characteristic features as stated in the characterizing part of the claim, and

en fremgangsmåte som angitt i krav 6, og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet. a method as stated in claim 6, and which has the characteristic features as stated in the characterizing part of the claim.

Fordelaktige og foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i underkravene. Advantageous and preferred embodiments of the invention are indicated in the subclaims.

Selv om det her er beskrevet trykkluftkabler og luftkanoner, kan alle fluider som kan opptre som gass når de kommer ut i sjøvann benyttes. Although compressed air cables and air cannons are described here, all fluids that can act as gas when they enter seawater can be used.

De midler som trengs for å løse problemene The means needed to solve the problems

Den foreliggende oppfinnelse når det mål som er satt opp ovenfor ved at kanonen (38) er montert med tilkoplinger i dens fremre del i fartsretningen, og at den minst ene strekkenhet (36) føres fra kanonen opp og frem i fartsretningen til en opphengsplate (32). The present invention achieves the goal set out above in that the cannon (38) is mounted with connections in its front part in the direction of travel, and that the at least one tensioning unit (36) is led from the cannon up and forward in the direction of travel to a suspension plate (32 ).

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Fig. 1 viser en typisk utførelse av oppfinnelsen sett fra siden. Fartsretning er fra venstre til høyre. Fig. 2 viser et utsnitt av Fig. 1 i detalj. Fartsretning er fra venstre til høyre. Fig. 3 viser en konvensjonell utførelse av kjent teknikk. Fartsretning er fra venstre til høyre. Fig. 4 viser et utsnitt av Fig. 3 i detalj. Fartsretning er fra høyre til venstre. Fig. 5 viser en utførelse av oppfinnelsen hvor to kanoner er forbundet med én opphengsplate. Fig. 1 shows a typical embodiment of the invention seen from the side. Direction of travel is from left to right. Fig. 2 shows a section of Fig. 1 in detail. Direction of travel is from left to right. Fig. 3 shows a conventional embodiment of known technology. Direction of travel is from left to right. Fig. 4 shows a section of Fig. 3 in detail. Direction of travel is from right to left. Fig. 5 shows an embodiment of the invention where two guns are connected by one suspension plate.

Følgende henvisningstall og -tegn viser til tegningene: The following reference numbers and symbols refer to the drawings:

Nærmere beskrivelse av oppfinnelsen Detailed description of the invention

Oppfinnelsen blir i det følgende beskrevet nærmere under henvisning til figurene som viser utførelseseksempler, og der fig. 1 skjematisk viser oppfinnelsen. In the following, the invention is described in more detail with reference to the figures showing exemplary embodiments, and where fig. 1 schematically shows the invention.

Prinsipper som ligger til grunn for oppfinnelsen Principles underlying the invention

Oppfinnelsen innebærer at man snur luftkanonene 180 grader, eller bak - frem sammenliknet med den kjente teknikk, slik at tilkoplingene for luftslangene og kablene peker fremover. Dette i kombinasjon med at slanger og kabler omsluttes av en elastisk strekkenhet vil eliminere/redusere risiko for havari. The invention involves turning the air cannons 180 degrees, or back-to-front compared to the known technique, so that the connections for the air hoses and cables point forward. This, in combination with hoses and cables being enclosed by an elastic stretching unit, will eliminate/reduce the risk of damage.

Under bruk avfyres alle kanoner i løpet av få millisekunder. Avfyringen av den seismiske kilde gir opphav til store luftbobler i vannet under flottøren. Luftbobler fylles igjen av innstrømmende vann som gjør at komponentene beveger seg mot overflaten av vannet. Det innstrømmende vann gjør at kanonene kan treffe overliggende struktur. Ved å snu retningen til kabel og slange ved kanonen og koble til en strekkenhet ifølge oppfinnelsen, vil kanonens plassering bli mer stabil. Dermed vil unødig store utslag som lett fører til skader på utstyr bli unngått. During use, all cannons fire within a few milliseconds. The firing of the seismic source gives rise to large air bubbles in the water below the float. Air bubbles are filled again by inflowing water which causes the components to move towards the surface of the water. The inflowing water allows the cannons to hit the overlying structure. By reversing the direction of the cable and hose at the cannon and connecting a stretching unit according to the invention, the position of the cannon will become more stable. In this way, unnecessarily large impacts that easily lead to damage to equipment will be avoided.

Fig. 1 viser en kildestreng 10 med det beskrevne nye arrangement. Systemet i figuren føres under drift fra venstre til høyre. Systemet omfatter kanonmoduler 38 og den overliggende struktur tilhørende en flottør 20. Fig. 1 shows a source string 10 with the described new arrangement. The system in the figure is guided during operation from left to right. The system comprises cannon modules 38 and the overlying structure belonging to a float 20.

Hver kanonmodul omfatter én opphengsplate 32, minst én kanon 38, hver kanon med én strekkinnretning 36, kabler og slanger (ikke vist) og kjettinger 34 for oppheng. Overliggende struktur er, i forhold til kanonmodulen, den fremste fleksible slange 14 for slanger og kabler, flottør 20, dybdetau 15 for å bestemme kanonenes dybde i vannet og slepetau 11. Det overliggende struktur kan være modulært ved at flottøren kan være satt sammen av et antall elementer, eller elementer av en størrelse for å oppnå en lengde og en oppdrift som er hensiktsmessig for et gitt antall kanonmoduler. I eksempelet i figur 1 er det vist et overliggende struktur og 4 kanonmoduler. Teller man fra venstre mot høyre, finner man at den opphengsplate som er fremst i fartsretningen er den femte og således ikke tilhører en kanonmodul, men det overliggende struktur. Each cannon module comprises one suspension plate 32, at least one cannon 38, each cannon with one tension device 36, cables and hoses (not shown) and chains 34 for suspension. Overhead structure is, in relation to the cannon module, the foremost flexible hose 14 for hoses and cables, float 20, depth rope 15 to determine the depth of the cannons in the water and tow rope 11. The overhead structure can be modular in that the float can be assembled from a number of elements, or elements of a size to achieve a length and a buoyancy appropriate for a given number of cannon modules. In the example in Figure 1, an overlying structure and 4 cannon modules are shown. If you count from left to right, you find that the suspension plate which is at the front in the direction of travel is the fifth and thus does not belong to a cannon module, but to the overlying structure.

Seismisk Kilde Seismic Source

Den seismiske kilde som er beskrevet her benyttes i forbindelse med leting etter petroleumsforekomster til havs. Kilden sender ut kraftige trykkbølger som forplantes ned gjennom havbunnen. Refleksjoner som oppstår når lydbølgene går gjennom bergarter med ulik sammensetning og tetthet benyttes for å danne kartdata av berglagene. Slike kartdata brukes i neste omgang for å planlegge prøveboring. Den seismiske kilden består av flere, typisk 30-90, kanoner 38 som normalt er arrangert som 2-6 kildestrenger 10 som slepes etter et fartøy. Luftkanonene er typisk posisjonert 3-15 meter under vannoverflaten og holdes i posisjon av en flottør 20 i vannoverflaten. The seismic source described here is used in connection with the search for offshore petroleum deposits. The source emits powerful pressure waves that are propagated down through the seabed. Reflections that occur when the sound waves pass through rocks of different composition and density are used to form map data of the rock layers. Such map data is used in the next stage to plan test drilling. The seismic source consists of several, typically 30-90, guns 38 which are normally arranged as 2-6 source strings 10 which are towed after a vessel. The air cannons are typically positioned 3-15 meters below the water surface and are held in position by a float 20 in the water surface.

Strekkenhet 36 Stretch unit 36

Strekkenheten avlaster kabler og slanger mellom kanoner 38 og opphengsplater 32 fra for store strekk-krefter og støtkrefter. Strekk-kreftene trekker den seismiske kilde 38 bort fra opphengsplaten 32 og støtkrefter støter den seismiske kilde 38 mot opphengsplaten 32. Strekkenheten avlaster også kabler og slanger mot bøyning med liten radius. The stretching unit relieves cables and hoses between cannons 38 and suspension plates 32 from excessive tensile forces and impact forces. The tensile forces pull the seismic source 38 away from the suspension plate 32 and impact forces push the seismic source 38 against the suspension plate 32. The tensioning unit also relieves cables and hoses against bending with a small radius.

Strekkenheten 36 er forbundet med kanon 38 og opphengsplate 32 og formidler strekk-krefter og støtkrefter utenom kabel og slange. Strekkenheten kan være elastisk og omslutte kabel og slange eller være massiv og ha utsparringer eller andre fester for slanger og kabler. I en foretrukket utførelse er slanger og kabler festet til eller i strekkenheten slik at slanger og kabler kan demonteres og remonteres. Strekkenheten 36 trenger ikke være tilkoplet den opphengsplate 32 som tilhører samme kanonmodul 30. The stretching unit 36 is connected to the cannon 38 and suspension plate 32 and transmits tensile forces and impact forces outside of the cable and hose. The tension unit can be elastic and enclose the cable and hose or be solid and have recesses or other attachments for hoses and cables. In a preferred embodiment, hoses and cables are attached to or in the stretching unit so that the hoses and cables can be dismantled and reassembled. The tension unit 36 does not need to be connected to the suspension plate 32 which belongs to the same cannon module 30.

Strekkenheten 36 kan omfatte: The stretching unit 36 may comprise:

en enhetlig konstruksjon hvor den er utført i en utforming og et materiale som både avlaster strekk, absorberer støt, og beskytter mot bøyning, a uniform construction where it is made in a design and a material that both relieves strain, absorbs shock and protects against bending,

en integrert konstruksjon der forskjellige elementer i sine respektive utførelser og materialer omfattes av utførelsen av en strekkenhet 36, slik at elementene til sammen avlaster strekk, absorberer støt og beskytter mot bøyning, uten at elementene er separerbare, an integrated construction where different elements in their respective designs and materials are encompassed by the design of a stretching unit 36, so that the elements together relieve tension, absorb shock and protect against bending, without the elements being separable,

en modulær konstruksjon med separerbare elementer, hvor elementer som i hovedsak absorberer støt, elementer som i hovedsak avlaster strekk og elementer som i hovedsak beskytter mot bøyning kan sammenstilles slik at de til sammen avlaster strekk, absorberer støt og beskytter mot bøyning, eller a modular construction with separable elements, where elements that mainly absorb shock, elements that mainly relieve stress and elements that mainly protect against bending can be combined so that they together relieve stress, absorb shock and protect against bending, or

en konstruksjon av ett eller flere elementer fra konstruksjonene over slik det er hensiktsmessig. a construction of one or more elements from the constructions above as appropriate.

Et eksempel på et element som beskytter mot strekk er en wire. An example of an element that protects against stretching is a wire.

Et eksempel på et element som beskytter mot liten bøyningsradius er en konisk bøyningsavlaster til å tre på en slange og utført i et elastisk materiale. En slik bøyningsavlaster kan festes ved termineringspunktet i hver ende og vil hindre krapp bøyning av slangen nær termineringspunktene og fordele bøyningen over store deler av lengden av kabelen eller slangen. An example of an element that protects against small bending radius is a conical bending reliever for threading on a hose and made of an elastic material. Such a bend reliever can be attached at the termination point at each end and will prevent sharp bending of the hose near the termination points and distribute the bending over large parts of the length of the cable or hose.

Et eksempel på et element som absorberer støt er en slange som er fremstilt fra et materiale som omfatter et elastomer. An example of a shock-absorbing element is a tube made from a material comprising an elastomer.

Kanon 38 Cannon 38

Kanonene 38 omfatter et lukket kammer som fylles med komprimert luft (typisk 150 — 200 bar). Når kammeret åpnes vil den komprimerte luften raskt ekspandere ut i vannet og skape kraftige trykkbølger. The guns 38 comprise a closed chamber which is filled with compressed air (typically 150 - 200 bar). When the chamber is opened, the compressed air will quickly expand into the water and create powerful pressure waves.

Hovedkabel 12 Main cable 12

Hver kildestreng 10 blir slept etter fartøyet ved hjelp av en hovedkabel 12. Denne kabelen tilfører kanonene komprimert luft samt elektrisk kraft og signal som kreves for å overvåke og aktivisere luftkanonene 38. Each source string 10 is towed behind the vessel by means of a main cable 12. This cable supplies the guns with compressed air as well as the electrical power and signal required to monitor and activate the air guns 38.

Hovedkabel-endestykke 13 Main cable end piece 13

Ytre ende av hovedkabelen 12 har et endestykke 13 med tilkobling for luftslanger og elektriske kabler. Fra endestykket kan luftslanger og elektriske kabler forgrenes ut til hver enkelt luftkanon 38. The outer end of the main cable 12 has an end piece 13 with a connection for air hoses and electrical cables. From the end piece, air hoses and electrical cables can be branched out to each individual air cannon 38.

Flottør 20 Float 20

Hver kildestreng 10 er innrettet med en flottør som normalt er utformet som et langstrakt legeme lettere enn vann. Ved bruk er flottøren 20 bare delvis nedsenket i vann slik at flottøren ligger i vannoverflaten. Flottøren 20 kan enten være elastisk eller stiv. Den kan omfatte flere moduler som er lenket sammen eller den kan omfatte ett enkelt element. I eksempelet i figur 1 er flottøren satt sammen av et frontflottørelement 21 og et flottørelement 22. Each source string 10 is arranged with a float which is normally designed as an elongated body lighter than water. In use, the float 20 is only partially submerged in water so that the float lies on the water surface. The float 20 can be either elastic or rigid. It can comprise several modules linked together or it can comprise a single element. In the example in Figure 1, the float is composed of a front float element 21 and a float element 22.

Dybdetau 15 Depth rope 15

Dybdetauene forbinder luftkanonene 38 via opphengsplatene 32 med flottøren 20 og sørger for at kanonene 38 er posisjonert i en stabil, forutbestemt avstand fra overflaten. The depth ropes connect the air cannons 38 via the suspension plates 32 to the float 20 and ensure that the cannons 38 are positioned at a stable, predetermined distance from the surface.

Fleksibel slange 14 Flexible hose 14

Fra hovedkabel endestykke 13 kan slanger og kabler som forgrenes ut til hver enkelt luftkanon løpe. For å beskytte disse slanger og kabler mot mekanisk skade er elementene normalt plassert innvendig i en beskyttende slange 14. Slangen 14 kan også føre felles kabler og slanger for forgrening ved hver kanonmodul. From main cable end piece 13, hoses and cables that branch out to each individual air cannon can run. To protect these hoses and cables from mechanical damage, the elements are normally placed inside a protective hose 14. The hose 14 can also carry common cables and hoses for branching at each cannon module.

Festemidler 34 Fasteners 34

Luftkanonene er normalt opphengt i kjettinger 34. Funksjonen til disse kjettingene er å isolere kildestrengens hovedstruktur fra destruktive sjokklaster som oppstår i forbindelse med at luftkanonene avfyres. Når det er mer enn én kanon tilkoplet én opphengsplate 32 vil festemidler også omfatte en ramme 34' for å montere sammen kanonene for å henges i én opphengsplate 32. Se eksempel i figur 5. The air cannons are normally suspended in chains 34. The function of these chains is to isolate the main structure of the source string from destructive shock loads that occur in connection with the air cannons being fired. When there is more than one cannon connected to one suspension plate 32, fasteners will also include a frame 34' to assemble the cannons together to be hung in one suspension plate 32. See example in Figure 5.

Opphengsplate 32 Suspension plate 32

Hver kanonmodul 30 har en posisjon for luftkanon 38 med en opphengsplate 32. Denne danner knutepunkt for dybdetau 15, slange 14 for føring av kabler og luftslange og festemidler 34 for oppheng av luftkanoner 38. Opphengsplaten 32 fungerer også som monteringsplate for ulike elementer, for eksempel slanger, kabler, instrumenter etc. Opphengsplater utenfor modulen kan her refereres til som 32'. Each cannon module 30 has a position for air cannon 38 with a suspension plate 32. This forms a hub for depth rope 15, hose 14 for guiding cables and air hose and fasteners 34 for hanging air cannons 38. The suspension plate 32 also functions as a mounting plate for various elements, for example hoses, cables, instruments etc. Suspension plates outside the module can be referred to here as 32'.

Det vises i figur 2 og 5 hvordan hver enkelt posisjon for luftkanon kan være innrettet. På det viste eksempelet er strekkenheten utformet som et rør der luftslanger og kabler er ført innvendig. Som nevnt kan strekkenheten også ha andre utforminger eller tverrsnitt. Figures 2 and 5 show how each individual position for the air cannon can be arranged. In the example shown, the stretching unit is designed as a tube where air hoses and cables are routed inside. As mentioned, the stretching unit can also have other designs or cross-sections.

Beste måter å utføre oppfinnelsen på Best ways of carrying out the invention

I en foretrukket utførelse er luftslanger og kabler omsluttet av en elastisk strekkenhet. Denne strekkenheten kan være utformet som en slange, det vil si hul, eller som en massiv enhet med utsparinger for lufteslanger og kabler. Strekkenheten vil være fremstilt av et materiale og ha en konstruksjon som gjør strekkenheten i stand til å absorbere og dempe strekklaster, støtlaster eller bøyninger. In a preferred embodiment, air hoses and cables are enclosed by an elastic stretching unit. This stretching unit can be designed as a hose, i.e. hollow, or as a solid unit with recesses for ventilation hoses and cables. The stretching unit will be made of a material and have a construction that enables the stretching unit to absorb and absorb tensile loads, impact loads or bending.

Alternative utførelsesformer Alternative embodiments

Man kan også tenke seg at luftkanonene er plassert for eksempel parvis ved siden av hverandre slik det fremgår av Fig. 5. One can also imagine that the air cannons are placed, for example, in pairs next to each other as shown in Fig. 5.

Industriell anvendbarhet Industrial applicability

Oppfinnelsen finner anvendelse ved innhenting av geologisk data for kartlegging av potensielle petroleumsforekomster under havbunnen. The invention finds application in obtaining geological data for mapping potential petroleum deposits under the seabed.

Med denne endringen oppnås følgende: This change achieves the following:

Luftkanonene 38 stabiliseres og forhindres fra å bli presset bakover/oppover av slepemotstanden. The air cannons 38 are stabilized and prevented from being pushed backwards/upwards by the drag.

Luftslange og kabler vil være vesentlig bedre beskyttet mot ytre skader. Air hoses and cables will be significantly better protected against external damage.

Claims

1. System for marine seismic source, comprising at least one cannon module (30), where the cannon module comprises a suspension plate (32), a flexible hose (14), a stretching unit (36), fasteners (34) and at least one cannon (38), and where at least one cannon is attached with fasteners (34) to the suspension plate (32), the system is characterized by the fact that the cannon (38) is mounted with connections in its front part in the direction of travel, and that the at least one tension unit (36) is led from the cannon (38) up and forward in the direction of travel to a suspension plate (32, 32').

2. System for marine seismic source, according to claim 1, characterized in that the stretching unit (36) is a unitary construction that relieves hoses and cables from at least one of the group of: tensile forces, impact forces and bending.

3. System for marine seismic source, according to claim 1, characterized in that the stretching unit (36) is an integrated construction that relieves hoses and cables from at least one of the group of: tensile forces, impact forces and bending.

4. System for marine seismic source, according to claim 1, characterized in that the stretching unit (36) is a modular construction that relieves hoses and cables from at least one of the group of: tensile forces, impact forces and bending.

5. System for marine seismic source, according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that more than one cannon (38) is attached to the suspension plate (32) by means of fasteners (34).

6. Procedure for seismic investigation, characterized by the fact that a system according to at least one of the requirements above is used.