NO311856B1 - Seismiske slepekabler hvor akterendene er forbundet med rep og anordnet på fjernstyrte paravaner - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et utplasseringssystem for seismiske multiple slepekabler, ifølge kravinnledningen.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

De ovennevnte ulemper med kjente slepekabler unngås med utplasseringssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse, slik det er definert med de i kravene angitte trekk.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Figur 2 beskriver et enkelt riggingsdiagram som viser anordningen av systemet.

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.

Claims (1)

1. Utplasseringssystem for seismiske multiple slepekabler, hvor rep (3) er anordnet mellom endene på to og to av slepekablene for å forbinde slepekabelender med hverandre, og en anordning er innrettet til å frembringe transversal kraft til repene (3) og dermed til endene på slepekablene (1) mens anordningen er anordnet på halene på de ytterste slepekablene (1), for dermed, sammen med repene (3), å opprettholde i hovedsak samme og lik avstand mellom endene på slepekablene, karakterisert ved at anordningen for å gi transversal kraft til slepekablene (1) er paravaner (5), at paravanene (5) og akterenden av slepekablene er fjernstyrt når det gjelder skråvinkelen til lengderetningen for slepekablene, og at paravanene (5) ved akterendene av slepekablene er vesentlig mindre enn paravanene som brukes ved forenden av slepekablene.