NO311856B1

NO311856B1 - Seismic tow cables where the aft ends are connected to the rope and arranged on remote controlled paravans

Info

Publication number: NO311856B1
Application number: NO19996452A
Authority: NO
Inventors: Martin Hartland
Original assignee: Fugro Geoteam As
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2002-02-04
Also published as: NO996452D0; NO996452L

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et utplasseringssystem for seismiske multiple slepekabler, ifølge kravinnledningen. The present invention relates to a deployment system for seismic multiple towing cables, according to the preamble.

3D seismiske undersøkelser blir i dag utført av fartøyer som tauer flere slepekabler, for eksempel kabler som inneholder et antall hydrofongrupper langs lengden av kabelen. Slike kabler er i området fra omkring 65 mm i diameter, og er normalt oljefylte med mantel av polyuretan, selv om noen kompakte kabler også eksisterer. Lengden som utplasseres er i området fra omkring 600 opptil maksimum i dag på omkring 12 000 meter per kabel. Antallet kabler som utplasseres på én gang kan være hva som helst fra 2 til 20, og dette tallet er økende. 3D seismic surveys are currently carried out by vessels towing multiple tow cables, for example cables containing a number of hydrophone arrays along the length of the cable. Such cables are in the range from about 65 mm in diameter, and are normally oil-filled with a sheath of polyurethane, although some compact cables also exist. The length deployed is in the range from around 600 up to today's maximum of around 12,000 meters per cable. The number of cables deployed at once can be anything from 2 to 20, and this number is increasing.

Flere kabler har en tendens til å tillate høyere områdedekning i en gitt tid. På den annen side vil lengre kabler tillate større registreringslengder, og derfor blir seismiske data for dypere mål registrert. More cables tend to allow higher area coverage in a given time. On the other hand, longer cables will allow longer recording lengths, and therefore seismic data for deeper targets are recorded.

Innføringskablene gir et ledd mellom slepekabelvinsjen og den egentlige slepekabel. Slike kabler er trelagsarmert og er konstruert til å motstå det strenge miljø som man møter i den fjerne ende av det tauede slepekabelsystem. Det er også korte lengder av slepekabel på 100 meter hvert ved for- og akterenden av slepekabelen. Disse seksjonene har en strekkevne, og absorberer den aksielle trekking som man møter i sjøen. Innføringene er armerte kabler brukt til å forbinde slepekabelen med fartøyet. De bærer ikke hydrofmer, men omfatter kraftforsyningskabel, hjelpeledere og fiberoptiske data-transmisj onslinj er. The lead-in cables provide a link between the tow cable winch and the actual tow cable. Such cables are triple reinforced and are designed to withstand the harsh environment encountered at the far end of the towed tow cable system. There are also short lengths of tow cable of 100 meters each at the fore and aft ends of the tow cable. These sections have a tensile capacity, and absorb the axial pulling encountered in the sea. The leads are reinforced cables used to connect the tow cable to the vessel. They do not carry hydrofms, but include power supply cables, auxiliary conductors and fiber optic data transmission lines.

Slepekablene blir utplassert opptil to om gangen, hvis flere utplasseres kan det lett oppstå floker. Paravaner blir brukt til å atskille hodene på slepekablene hvor hodene er fartøyenden av det tauede system. Disse fremre paravaner kan ha løfteevne opptil 15 tonn, og kan ha et overflateareal på opptil 40 kvadratmeter. The towing cables are deployed up to two at a time, if more are deployed, tangles can easily occur. Paravanes are used to separate the heads of the towing cables where the heads are the vessel end of the towed system. These front fenders can have a lifting capacity of up to 15 tonnes, and can have a surface area of up to 40 square metres.

Av litteratur innen teknikkens stand skal det henvises til US 4 970 696 og US 4 890 568 som beskriver hhv marin-seismisk kartlegging og styrbare akterbøyer til streamere. From literature within the state of the art, reference should be made to US 4 970 696 and US 4 890 568, which describe respectively marine seismic mapping and steerable stern buoys for streamers.

En paravane er en innretning som, når den er tjoret til et fast objekt, har et bevegelig fluid over sin overflate, produserer en løftekraft og en drakraft. Normalt omfatter den et antall folier som har høy relativ krumming, hvor foliene virker med hverandre for å oppnå høyere luft enn summen av deres individuelle løftekrefter. Et fast tverrstykke tauer paravanene, og vinkelen med strømmen kan varieres for å oppnå den ønskede justering av løftekraften. De blir normalt tauet like under vannoverflaten, og har stabilitet som følge av at oppdriftsenteret er høyere enn tyngdepunket. A paravane is a device which, when tethered to a fixed object, has a moving fluid over its surface, producing a lift force and a drag force. Normally it comprises a number of foils having a high relative curvature, the foils working with each other to achieve higher air than the sum of their individual lifting forces. A fixed crosspiece tows the paravanes, and the angle with the current can be varied to achieve the desired adjustment of the lifting force. They are normally towed just below the surface of the water, and have stability as a result of the center of buoyancy being higher than the center of gravity.

De ytre kabler blir normalt utlagt først, og disse blir overført til paravanene og gir dermed tilstrekkelig atskillelse for å tillate at flere kabler blir utplassert mellom de som allerede er utplassert tidligere. Til slutt blir alle kablene tauet av de fremre paravaner, og det er korrekt separasjon mellom kablene som opprettholdes ved tauene mellom hodet på hver slepekabel. The outer cables are normally laid out first, and these are transferred to the paravanes, thus providing sufficient separation to allow more cables to be deployed between those already deployed earlier. Finally, all the cables are towed by the forward fenders, and correct separation between the cables is maintained by the ropes between the heads of each tow cable.

Bruk av forskjellige lengder av tau kan variere atskillelsen, skjønt denne ofte er 50, 100 eller 150 meter. Jo lavere dette tallet er, har en virkning på oppløsningen av de seismiske data, for eksempel seismiske data av høyere oppløsning, en tendens til å bruke mindre slepekabelseparasjoner. Using different lengths of rope can vary the separation, although this is often 50, 100 or 150 metres. The lower this number has an effect on the resolution of the seismic data, for example higher resolution seismic data tend to use smaller towline separations.

Når alle kablene er utplassert blir en energikilde utplassert. Denne er normalt plassert mellom de indre innledningskabler av slepekabelspredningen, og blir ofte sentrert litt nærmere fartøyet enn begynnelsen på slepekablene. Dette er vel å unngå skade på den skjøre del av det tauede system, for eksempel den egentlige slepekabel, under svingninger osv. When all the cables are deployed, an energy source is deployed. This is normally located between the inner lead cables of the tow cable spread, and is often centered slightly closer to the vessel than the beginning of the tow cables. This is probably to avoid damage to the fragile part of the towed system, for example the actual towing cable, during oscillations etc.

Energikilden, ofte kalt kanonsystemet, omfatter normalt 6 rekker av kanoner, totalt omkring 16 meter langt og tauet i en dybde på omkring 6 meter, blir tilført komprimert luft ved opptil 207 bar. Energikilden frembringer smellet for seismiske refleksjoner, og består normalt av et antall kanoner av rustfritt stål som i utgangspunktet blir satt under trykk på 147 til 207 bar, og dette blir utløst etter et avfyringssignal. Typisk volum er omkring 3 000 kubikktommer som resulterer i en trykkbølge nær 100 bar per meter. Returen av sjokkbølgen fra de forskjellige lag av sten gir en indikasjon av dybden og typen av materialet som er til stede under sjøbunnen. The energy source, often called the cannon system, normally comprises 6 rows of cannons, a total of around 16 meters long and towed at a depth of around 6 metres, compressed air is supplied at up to 207 bar. The energy source produces the bang for seismic reflections, and normally consists of a number of stainless steel guns which are initially pressurized to 147 to 207 bar, and this is triggered after a firing signal. Typical volume is around 3,000 cubic inches which results in a pressure wave close to 100 bar per metre. The return of the shock wave from the different layers of rock gives an indication of the depth and type of material present below the seabed.

Olje og gass kan lokaliseres ved omhyggelig tolking av disse seismiske data. Undersøkelseshastigheten er omkring 4-5 knop. Undersøkelsesområdet blir delt i seilingslinjer som vil tillate fartøyet å krysse hele området av interesse og å nå et nivå av dekning som vil gi data av god kvalitet. En undersøkelse har suboverflatelinjer som er meget nær hverandre, typisk 12,5-37,5 meter fra hverandre. Prosesseringsverktøy på seismiske data tillater interpolering av data mellom disse linjene pga. deres relative nærhet i forhold til hverandre. Oil and gas can be located by careful interpretation of these seismic data. The survey speed is around 4-5 knots. The survey area is divided into sailing lines that will allow the vessel to cross the entire area of interest and to reach a level of coverage that will provide good quality data. A survey has subsurface lines that are very close together, typically 12.5-37.5 meters apart. Seismic data processing tools allow interpolation of data between these lines due to their relative proximity to each other.

Slepekabler blir tauet ved omkring 5-10 meter under overflaten, og dybden blir opprettholdt langs hele slepekabelens lengde ved løfiteanordninger, med en toleranse på +/- 1 meter. Tow cables are towed at around 5-10 meters below the surface, and the depth is maintained along the entire length of the tow cable by lifting devices, with a tolerance of +/- 1 meter.

Forskjellige navigasjonsanordninger blir brukt til å posisjonere energikilden og slepekablene. Disse omfatter halebøyer plassert på enden av slepekablene, bruk av radarreflektorer og DGPS. Halebøyene er overflatebøyer som taues ved enden på slepekablene og gir en basis for å posisjonere systemer så som GPS, og de markerer også slepekabelen for andre fartøyer, har lys og radarreflektorer og frembringer overskudds-oppdrift for slepekabelen om denne skulle bli atskilt fra hovedtauefartøyet. Halebøyer omfatter normalt batterier, tauede generatorer og kraftforsyning via slepekabelen. En halebøye er normalt montert på hver slepekabel. Various navigation devices are used to position the energy source and tow cables. These include tail buoys placed at the end of the tow cables, use of radar reflectors and DGPS. The tail buoys are surface buoys that are towed at the end of the tow cables and provide a basis for positioning systems such as GPS, and they also mark the tow cable for other vessels, have lights and radar reflectors and produce excess buoyancy for the tow cable should it become separated from the main towing vessel. Tail buoys normally include batteries, towed generators and power supply via the tow cable. A tail buoy is normally fitted to each tow cable.

Langs lengden av kabelen er det akustiske enheter som gir områder som brukes i et kompleks akustisk nettverk for å posisjonere slepekabelen i forhold til andre slepekabler. Kabel-leveller eller -utjevningsanordninger blir brukt langs lengden, og disse har også gyroskopiske kompasser som kan tolkes fra fartøyet og som blir brukt til å beskrive kabelens form. Kabelutjevnerne er batteridrevne anordninger konstruert til å fremstille kabeldybdekontroll i den vertikale akse, typisk 15 enheter kunne monteres til en 3 000 meter slepekabel. Along the length of the cable are acoustic devices providing areas that are used in a complex acoustic network to position the tow cable relative to other tow cables. Cable levels or leveling devices are used along the length, and these also have gyroscopic compasses which can be interpreted from the vessel and which are used to describe the shape of the cable. The cable levellers are battery powered devices designed to produce cable depth control in the vertical axis, typically 15 units could be fitted to a 3,000 meter tow cable.

Gjenvinning på moderne fartøyer blir utført samtidig ved et elektronisk vinsj-styringssystem som tillater at alle kablene blir viklet på vinsjer med samme hastighet, og blir spolt på en styrt måte. Fugler og andre anordninger blir fjernet etter behov ved et øyeblikks stopping av gjenvinningen mens de blir demontert, og så fortsetter gjenvinningen. Gjenvinningen vil typisk finne sted når det ventes dårlig vær, når det oppstår feil på utstyret eller flytting til et annet og ulikt operasjonsområde. Recycling on modern vessels is carried out simultaneously by an electronic winch control system that allows all the cables to be wound on winches at the same speed, and to be spooled in a controlled manner. Birds and other devices are removed as needed by momentarily stopping the recovery while they are dismantled, and then the recovery continues. The recycling will typically take place when bad weather is expected, when there is a fault with the equipment or a move to another and different operating area.

En del floker og skade kan oppstå under gjenvinning pga. nærheten av kabler til hverandre under denne risikoperiode. En del anstrengelser blir normalt gjort for å holde mellomliggende kabler dypere, men horisontal atskillelse er oppnådd ved å skille kabelens inngangspunkt ved akterenden av fartøyet. Denne kan være fra 1 til 5 meter fra hverandre, avhengig av antall kabler som håndteres og bredden av fartøyet. Over lengden av kabelen er horisontal styring nesten umulig å oppnå. Fartøyets hastighet trenger også å bli holdt ved omkring 2 knop ved å hjelpe med å unngå floker ved å holde en god strøm av vann over kabelen, utjevningsanordningen og kabelens mantel for å indusere drag. Some tangles and damage can occur during recycling due to the proximity of cables to each other during this risk period. Some effort is normally made to keep intermediate cables deeper, but horizontal separation has been achieved by separating the cable's entry point at the stern of the vessel. This can be from 1 to 5 meters apart, depending on the number of cables being handled and the width of the vessel. Over the length of the cable, horizontal control is almost impossible to achieve. The vessel's speed also needs to be kept at about 2 knots by helping to avoid tangles by keeping a good flow of water over the cable, the leveling device and the cable jacket to induce drag.

Dette drag induserer i sin tur høyere enn ønsket strekk i kablene, hvilket i sin tur kan resultere i skade på kabelen mens den vikles på vinsjene. This drag in turn induces higher than desired tension in the cables, which in turn can result in damage to the cable as it is wound on the winches.

Typiske problemer som man møter i dag er mangel på kontroll over horisontal og vertikal atskillelse mens man utplasserer og gjenvinner slepekablene. Enkelte ganger kan floker forårsakes av kabel som krysser over nærliggende kabler under utplassering og gjenvinning. Videre kan skade på slepekabler forårsakes ved høyt strekk som blir tilført under gjenvinning. Dette strekk er en funksjon av fartøyets hastighet, men kan også forverres hvis en floke har oppstått og strekket er høyere enn normalt på en individuell kabel. Typical problems encountered today are a lack of control over horizontal and vertical separation while deploying and recovering the tow cables. Sometimes tangles can be caused by cable crossing over nearby cables during deployment and recovery. Furthermore, damage to towing cables can be caused by high tension applied during recovery. This stretch is a function of the vessel's speed, but can also be exacerbated if a tangle has occurred and the stretch is higher than normal on an individual cable.

De fleste som driver seismiske undersøkelser i dag utplasserer ikke mer enn 2 kabler om gangen pga. den store risiko for kabelfloker, og disse resulterer i at utplassering av utstyr tar opptil 5 ganger lengre enn en typisk gjenvinning. Hovedgrunnen er at kabelen blir gjenvunnet i en synkronisert vinsjmodus, men det er for risikabelt å utplasseres på denne måten pga. kabelposisjonskontroll. Most people who conduct seismic surveys today do not deploy more than 2 cables at a time due to the high risk of cable tangles, and these result in the deployment of equipment taking up to 5 times longer than a typical recovery. The main reason is that the cable is recovered in a synchronized winch mode, but it is too risky to deploy in this way due to cable position control.

En del variasjon i den indre atskillelse av kabler kan forekomme, og dette blir indikert ved uregelmessig atskillelse mellom halene på kablene. Dette er et problem siden det kan resultere i dårlig gjenvinning av seismiske data fra under overflaten. Den mest sannsynlige grunnen til dette er virkningen av propellvasking som kan strekke seg over mange kilometer. Some variation in the internal separation of cables can occur, and this is indicated by irregular separation between the tails of the cables. This is a problem as it can result in poor recovery of seismic data from below the surface. The most likely reason for this is the effect of propeller wash which can extend over many kilometres.

I de senere år har drag av halebøyene blitt redusert slik at dette er mer merkbart samtidig som propelleffekten har gått opp, for å oppnå større atskillelse ved hodene på slepekablene ved bruk av større paravaner. Man venter at de ovennevnte problemer blir mer merkbare i de kommende år, siden undersøkelse krever større antall slepekabler, større lengder av kabler, nærmere atskillelse av kabler og mer effektiv bruk av hvert operasjonsvindu. Én løsning som benyttes omfatter bruk av bredere enn normale fartøyer, men dette kan være en meget kostbar løsning. De fleste 3D seismiske fartøyer er typisk omkring 20 meter brede, og bruker tradisjonelle metoder for kabelhåndtering. Dette har en tendens til å begrense fartøyet til 6-8 slepekabler. In recent years, the drag of the tail bends has been reduced so that this is more noticeable at the same time as the propeller power has increased, in order to achieve greater separation at the heads of the towing cables when using larger paravanes. It is expected that the above problems will become more noticeable in the coming years, since investigation requires a greater number of tow cables, greater lengths of cables, closer separation of cables and more efficient use of each operating window. One solution that is used involves the use of wider than normal vessels, but this can be a very expensive solution. Most 3D seismic vessels are typically around 20 meters wide, and use traditional methods for cable handling. This tends to limit the vessel to 6-8 tow cables.

De ovennevnte ulemper med kjente slepekabler unngås med utplasseringssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse, slik det er definert med de i kravene angitte trekk. The above-mentioned disadvantages of known towing cables are avoided with the deployment system according to the present invention, as defined by the features specified in the requirements.

Tegningen beskriver på figur 1 skjematisk en slepekabelutplassering ifølge tidligere teknikk, figur 2 beskriver en slepekabelutplassering ifølge den foreliggende oppfinnelse, figur 3 beskriver en situasjon av gjenvinning av slepekabelen utplassert på figur 2, figur 4 beskriver slepekabelutplasseringssystemet like før gjenvinning er oppnådd og figur 5 beskriver en detalj av det venstre hjørne på figur 4, nemlig anordningen av en paravane ved halen på babordslepekabel. The drawing schematically describes in figure 1 a tow cable deployment according to prior art, figure 2 describes a tow cable deployment according to the present invention, figure 3 describes a situation of recovery of the tow cable deployed in figure 2, figure 4 describes the tow cable deployment system just before recovery is achieved and figure 5 describes a detail of the left corner of Figure 4, namely the arrangement of a paravane at the tail of the port tow cable.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på bruken av en tjoring mellom endene på to nærliggende seismiske slepekabler, så vel som en paravane på hver side av slepekabelen utplassert ved halen. Dermed vil slepekablene opprettholde en permanent avstand pga. den transversale kraft fra paravanene og tauforbindelsene mellom halene på hver slepekabel. The present invention is based on the use of a tether between the ends of two adjacent seismic tow cables, as well as a paravane on either side of the tow cable deployed at the tail. Thus, the towing cables will maintain a permanent distance due to the transverse force from the paravanes and rope connections between the tails of each tow cable.

Halene på to nærliggende slepekabler 1 og 2 er sammenkoplet ved en individuell strekkdel 3, så som rep fortrinnsvis laget av Dyneema eller liknende fibre, som har meget lavt strekk og som tilbyr et ypperlig forhold mellom diameter og styrke. Videre er slike fiberrep nesten vektløse i vann. The tails of two adjacent towing cables 1 and 2 are connected by an individual tension member 3, such as rope preferably made of Dyneema or similar fibres, which have very low tension and which offer an excellent ratio between diameter and strength. Furthermore, such fiber ropes are almost weightless in water.

Slike strekkdeler kan ha en noe større lengde enn den nødvendige avstand mellom individuelle slepekabler. Repene vil benytte en standard marin hurtig-koplingsforbindelse, for dermed å redusere frakoplingstiden. Disse vil være anordnet for å gjøre det mulig å frakople individuelle slepekabler ved bruk av en arbeidsbåt basert på et moderskip 4 som gir gode muligheter for å gjenvinne individuelle slepekabler om forholdene skulle gjøre det mulig, og at det er ønskelig. Such tensile parts can have a somewhat greater length than the required distance between individual towing cables. The ropes will use a standard marine quick-disconnect connection, thereby reducing the disconnection time. These will be arranged to make it possible to disconnect individual tow cables using a workboat based on a mother ship 4 which provides good opportunities to recover individual tow cables should the conditions make it possible, and that it is desirable.

Hver av de to ytterste slepekablene 1, 2 er forbundet med anordninger som gir transversal kraft til kablene. Slike anordninger kan være en paravane 5, hver av hvilke er forbundet med kabelen på henholdsvis babord og styrbord side med et rep. Disse paravanene 5 er vesentlig mindre enn de som brukes ved forenden av kabelen. Løfte-verdien som er nødvendig er mindre enn 1,5 tonn per paravane 5 eller dør. Videre er det også mulig å bruke innretninger som er kombinerte halebøyer og paravaner, i hvilket tilfelle riggingdiagrammet vil være noe forskjellig fra det som er beskrevet på tegningen, men prinsippet er imidlertid det samme. Each of the two outermost towing cables 1, 2 is connected with devices that provide transverse force to the cables. Such devices can be a paravane 5, each of which is connected to the cable on the port and starboard sides respectively with a rope. These paravanes 5 are significantly smaller than those used at the front end of the cable. The lift value required is less than 1.5 tonnes per paravane 5 or door. Furthermore, it is also possible to use devices which are combined tail buoys and paravanes, in which case the rigging diagram will be somewhat different from that described in the drawing, but the principle is however the same.

Paravanene 5 som skal brukes for dette formål er tilgjengelig fra forskjellige leverandører. Pga. deres fysiske størrelse og vekt kan slike paravaner 5 håndteres uten behov for spesielle håndteringssystemer av noe slag, idet nåværende energikilde-håndteringsutstyr om bord på moderskipet 4 vil være tilstrekkelig. The screens 5 to be used for this purpose are available from various suppliers. Because of. their physical size and weight, such paravanes 5 can be handled without the need for special handling systems of any kind, as current energy source handling equipment on board the mother ship 4 will be sufficient.

Separate løfteliner kan være festet til paravanen 5, tauingsrepet 6, for dermed å hjelpe med sikker og effektiv håndtering i vanskelige værforhold. Figurene 4 og 5 beskriver også slepekabelhalebøyer 7. Separate lifting lines can be attached to the paravane 5, the towing rope 6, in order to help with safe and efficient handling in difficult weather conditions. Figures 4 and 5 also describe tow cable tail bends 7.

Det vil også være mulig å bruke haleparavaner med en innretning for fjern-justering av løftekraften. Dette kan være ønskelig for å kompensere for vanskelige krysstrømmer som kan påvirke én paravane mer enn en annen. It will also be possible to use tail flaps with a device for remote adjustment of the lifting force. This may be desirable to compensate for difficult cross currents that may affect one paravane more than another.

Figur 2 beskriver et enkelt riggingsdiagram som viser anordningen av systemet. Figure 2 describes a simple rigging diagram showing the arrangement of the system.

Mens teknikken som er beskrevet er meget enkel, er virkningen betydelig under operasjon. Repene som brukes mellom halene på seismiske kabler er av en lengde som er tilnærmet lik den nødvendige slepekabelatskillelse. Paravaner 5 brukes på samme linje som disse repene for å holde konstant strekk og således å opprettholde konstant atskillelse, under utplassering og gjenvinning av slepekablene. While the technique described is very simple, the impact is significant during surgery. The ropes used between the tails of seismic cables are of a length approximately equal to the required tow cable separation. Paravans 5 are used on the same line as these ropes to maintain constant tension and thus to maintain constant separation, during deployment and recovery of the tow cables.

Claims

Deployment system for seismic multiple tow cables, where ropes (3) are arranged between the ends of two and two of the tow cables to connect tow cable ends to each other, and a device is arranged to produce transverse force to the ropes (3) and thus to the ends of the tow cables ( 1) while the device is arranged on the tails of the outermost tow cables (1), so as to, together with the ropes (3), maintain essentially the same and equal distance between the ends of the tow cables, characterized in that the device to provide transverse force to the tow cables (1) are paravanes (5), that the paravanes (5) and the aft end of the towing cables are remotely controlled in terms of the slant angle to the longitudinal direction of the towing cables, and that the paravanes (5) at the aft ends of the towing cables are significantly smaller than the paravanes used at the forward end of the towing cables .