BRPI1102355A2

BRPI1102355A2 - estrutura de suporte co-axial para arranjos de fonte sìsmica marìtima rebocados

Info

Publication number: BRPI1102355A2
Application number: BRPI1102355-4A
Authority: BR
Inventors: Wayne Russell Paull; Karl Petter Elvestad
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-10-16
Also published as: AU2011202143A1; BRPI1102355B1; AU2011202143B2; NO342853B1; US20110286303A1; NO20110707A1; GB201107911D0; US8654605B2; GB2480530B; GB2480530A

Abstract

ESTRUTURA DE SUPORTE CO-AXIAL PARA ARRANJOS DE FONTE SìSMIçA MARìTIMA REBOCADOS. A presente invenção refere-se a um arranjo de energia sísmica que inclui pelo menos um flutuador. Uma pluralidade de seções de canal rígido, em que cada inclui um suporte para suspensão do flutuador em uma profundidade selecionada em um corpo de água e configurada para suspender uma fonte de energia sismica do mesmo. Pelo menos um alívio de tensão de curvatura é acoplado entre as seções de canal rígido adjacentes. Cada alívio de tensão de curvatura inclui um acoplamento em cada extremidade longitudinal. Cada alívio de tensão de curvatura inclui fibra tecida moldada em plástico flexivel para transmitir carga axial enquanto absorve tensão de curvatura e de torção. Uma fonte de energia sísmica é suspensa de cada suporte. As linhas para operar as fontes de energia sismica passam através das seções de canal rígido e de pelo menos um alívio de tensão de curvatura.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ESTRUTURA DE SUPORTE CO-AXIAL PARA ARRANJOS DE FONTE SÍSMICA MARÍ- TIMA REBOCADOS".

Antecedentes da Invenção

Campo da Técnica

A presente invenção refere-se em geral ao campo de pesquisa sísmica marítima. Especificamente, a presente invenção se refere a estrutu- ras de suporte para arranjos de fonte sísmica marítima rebocados.

Antecedentes da Técnica

A inspeção sísmica marítima é tipicamente realizada pelo rebo- que de um ou mais arranjos de fontes de energia sísmica atrás de uma em- barcação de inspeção. Uma pluralidade de cabos sensores sísmicos pode também ser rebocada por uma embarcação de inspeção nas posições afas- tadas lateralmente com relação à linha central da embarcação de inspeção.

Os arranjos de fonte são acoplados na embarcação de inspeção por um "cabo umbilical" que fornece força axial para rebocar os arranjos de fonte, os condutores de sinal elétrico para acionar as fontes individuais e, quando as fontes sísmicas são armas de ar, as linhas de ar comprimido car- regam as armas entre os acionamentos. Um arranjo de fontes é tipicamente usado para fornecer maior largura de banda de sinal sísmico, pela seleção de fonte sísmica individual tendo diferentes tamanhos e, portanto, saída de freqüência de energia diferente.

Serão explicados dois tipos diferentes conhecidos na técnica pa- ra ilustrar algumas das fontes de falha das estruturas de suporte de arranjo conhecidas na técnica. A figura 1 ilustra uma estrutura de arranjo como um arranjo rígido (flutuador). Um flutuador 10 com uma quilha 11 fixada, usando tipicamente um grampo de costado 12 ou dispositivo similar, se move ao longo da superfície da água. O cabo umbilical 24 é ilustrado fixado na parte anterior e perto da popa da quilha. A extremidade perto da popa do cabo umbilical termina em um alojamento de aço com conectores para sinais elé- tricos e óticos, e conectores para pressão de ar. Os cabos e as mangueiras conectados aos conectores de terminação formam um Ioop de cauda, que se estende da proa sob a superfície da água. O cano de equipamento 14 pode ser suspenso em uma profundidade selecionada na água usando cordas de apoio 20. O cano de equipamento 14 também suporta uma tubulação de ar .16. A tubulação 16 pode ser suspensa do cano de equipamento usando grampos 18. Uma arma de ar comprimido 22 é suspensa por arames ou cor- rentes de cada grampo 18. Essa pressão de ar é alimentada para a tubula- ção 16 e cada arma de ar comprimido 22 é abastecida através de saídas de ar soldadas na tubulação 16. Os sinais elétricos, ou outros sinais, são distri- buídos para as armas de ar comprimido 22, e outro equipamento que pode ser montado no arranjo, através de recortes do cano de equipamento 14.

Para absorver parte do movimento flexionai que inevitavelmente é aplicado no arranjo de arma, o cano de equipamento 14 e a tubulação 16 incluem seções flexionais F. As seções flexionais F figura incluem um arame de reboque para transmitir carga axial e um restritor de curvatura para fir- mar/controlar a flexibilidade, e o cano de equipamento e a tubulação 16 são conectados através das seções flexionais F figura usando mangueira ou ca- nal flexível similar. Uma das dificuldades com o arranjo precedente é a fadi- ga de curvatura nas conexões entre as seções flexionais F figura e os com- ponentes da seção rija adjacente, e a fadiga nos próprios componentes da seção rígida.

Outro arranjo de fonte conhecido na técnica está ilustrado na fi- gura 2. O arranjo ilustrado na figura 2 é tipicamente caracterizado como um arranjo flexível (flutuação). O cabo umbilical 24 é conectado a um cano de equipamento 25 muitíssimo afastado. Cada cano de equipamento 25 pode ser suspenso em uma profundidade selecionada na água por cabos ou cor- das 20 acoplados a segmentos de flutuação associados 10A a 10G. Uma mangueira flexível 21 conecta os canos de equipamentos 25 uns nos outros. Uma tubulação de ar rígida 10 é suspensa debaixo dos canos de equipa- mentos 25 por meio de fixadores 26.Uma mangueira flexível 23 conecta as tubulações de ar umas das outras. As armas de ar comprimido 22 podem ser suspensas das seções curtas da tubulação de ar usando correstes ou cabos. A carga axial é tipicamente transferida através de junções flexíveis usando um arame, corrente ou cabo de reboque 27. O arranjo na figura 2 é também suscetível à fadiga de curvatura e falha. Além disso, para disponibilidade de ambos os arranjos ilustrados na figura 1 e na figura 2, é necessário manter inventários de ambos os tipos de seções rígidas ("caixas de arma") e dos membros flexionais.

São necessárias estruturas de suporte de arranjo de fonte sísmi- ca aperfeiçoadas.

Sumário da Invenção

Um arranjo de fonte sísmica de acordo com um aspecto da in- venção inclui pelo menos um flutuador. Uma pluralidade de seções de canal rígido inclui um suporte para suspensão do flutuador em uma profundidade selecionada em um corpo de água e é configurado para suspender uma fon- te de energia sísmica do mesmo. Pelo menos um alívio de tensão de curva- tura é acoplado entre as seções de canal rígido adjacentes. Cada curva de alívio de tensão inclui um acoplamento em cada extremidade longitudinal. Cada curva de alívio de tensão inclui fibra tecida moldada em plástico flexí- vel para transmitir carga axial enquanto absorve a tensão de curvatura e de torção. As linhas para operar as fontes de energia sísmica passam através das seções de canal rígido e de pelo menos um alívio de tensão de curvatu- ra.

Em alguns exemplos, as linhas elétricas podem passar através das aberturas no canal rígido. As linhas aéreas em alguns exemplos podem ser terminadas em cada seção e conectadas aos blocos de distribuição de ar para permitir que os elementos de consumo de ar, como, por exemplo, as armas de ar comprimido, conectem o abastecimento de ar. Os blocos de distribuição de ar estão penetrando o canal rígido e permitem que as saídas de ar estejam disponíveis de dentro para fora do canal rígido.

Outros aspectos e vantagens da invenção serão visíveis a partir da descrição que se segue e nas reivindicações em anexo.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um de um exemplo de um arranjo de fonte sísmica marítima rebocado do estado da técnica. A figura 2 é outro exemplo de um arranjo de fonte sísmica marí- tima rebocado do estado da técnica.

A figura 3 é um exemplo de uma seção central de um arranjo de fonte marítima dotado uma estrutura de suporte de acordo com a invenção.

A 4 é um exemplo de uma seção estendida de um arranjo de

fonte marítima.

A figura 5 ilustra um exemplo de um arranjo dotado de uma es- trutura de suporte de acordo com a invenção configura da como Arranjo do Golfo do México ilustrado na figura 2.

A figura 6 ilustra uma vista em corte, expandida, de um exemplo de curva de alivio de tensão.

A figura 7 ilustra um exemplo de um bloco de ar (tubulação) a- coplado em uma das seções de canal.

A figura 8 ilustra uma vista expandida de uma seção de canal com um suporte fixado. Descrição Detalhada

Um exemplo de uma seção de um arranjo de fonte marítima re- bocado de acordo com a invenção está ilustrado na figura 3. A seção ilustra- da na figura 3 inclui três seções rígidas ou "caixas de arma", cada qual po- dendo incluir uma seção de canal rígido 33. A seção de canal rígido 33 inclui um acoplamento 34 em cada extremidade. O acoplamento 34 pode ser, por exemplo, qualquer tipo de flange, incluindo aros anulares através de cavi- Ihas, ou aros que podem ser acoplados em um flange de junção usando grampos externos. Cada seção de canal rígido 33 inclui um suporte 32 aco- plado na parte externa da seção de canal rígido 33, como, por exemplo, por grampos. O suporte 32 inclui aberturas em uma parte superior do mesmo para afixar as cordas de profundidade e as linhas de desdobramento (por exemplo, conforme ilustrado na figura 2). O suporte 32 inclui aberturas em uma parte inferior do mesmo para os cabos ou correntes 30 para suspender uma fonte de energia sísmica 22 (por exemplo, arma de ar comprimido) do suporte 32. A seção de canal 33 e o suporte fixo 32 estão ilustrados e descri- tos mais detalhadamente com referência à figura 8. A parte interna de cada seção de canal 33 forma um canal para linhas elétricas e, quando as armas de ar comprimido são usadas, as linhas de ar comprimido operaram as fon- tes de energia sísmica 22. A seção de canal 33 pode incluir uma abertura para a passagem das linhas elétrica e de ar (ilustrado em 40) para conectar a fonte de energia sísmica associada. Em alguns exemplos, as linhas de ar podem terminar em cada seção e ser conectadas aos blocos de distribuição de ar. (Ver 60 na figura 7). Os blocos de distribuição de ar consistem de uma parte interna (60 na figura 7) e uma externa (61 na figura 7) com uma peça de bobina de conexão (63 na figura 7) como conexão entre os mesmos. Ca- da linha de ar de conexão (não ilustrada) pode terminar com um acoplamen- to em cada extremidade e conectada a um bloco de ar interno em cada ex- tremidade. A linha de ar de alimentação proveniente do umbilical é conecta- da ao primeiro bloco de ar na fileira. O ultimo bloco de ar na linha tem um espaço vazio ou um plugue em uma extremidade. O bloco de ar interno (60 na figura 7) e o externo (61 na figura 7) são montados com cavilhas que vão do bloco externo para o bloco interno. Uma peça de bobina de conexão (62 na figura 7) é equipada com um aro em cada extremidade como uma gaxeta de vedação. As duas metades do bloco de ar unidas agem como um gram- po, e a montagem de bloco de ar é mantida na posição pela força de aperto aplicada na seção de canal rígido 33. Os furos na seção de canal rígido on- de as cavilhas e a peça de bobina penetram podem ser alongadas lateral- mente. Isso fornece algum espaço à montagem de bloco de ar para poder se adaptar às leves variações na extensão da linha de ar. O bloco de ar externo ( 61 na figura 7) pode ser dotado de uma série de orifícios para conectar as armas de ar comprimido ou outro equipamento no sistema de pressão de ar.

Ainda com referência à figura 3, as seções de canal rígido 33 podem ser interconectadas usando um alívio de tensão de curvatura ("BSR") .36. O alívio de tensão de curvatura 36 pode ser moldado por plástico flexí- vel, como, por exemplo, poliuretano. Um conector 34, como, por exemplo, um flange de junção, pode ser moldado em cada extremidade longitudinal do BSR 36 para possibilitar o acoplamento ao conector de junção 34 na seção de canal adjacente 33. A BSR 36 pode incluir fibra tecida ou outros membros de tensão para possibilitar que o BSR 36 transmita carga axial entre as seções de ca- nal 33. Em um exemplo, os membros de tensão podem ser arranjados como uma luva trançada com as fibras ou outros membros de tensão estendidos com um determinado ângulo para fornecer as propriedades desejadas com relação à firmeza axial, a força de tensão ou a firmeza torsional. O tipo e a quantidade de fibra ou de outro membro de tensão também irão afetar a for- ça e firmeza acima mencionadas. O tipo, a espessura e as propriedades físi- cas do material de molde também afetarão a força e a firmeza acima men- cionadas. A combinação dessas três variáveis irá governar as propriedades resultantes da BSR 36 com relação à força de tensão, a firmeza de curvatura e a firmeza torsional. A BSR 36 fornece um canal para ar e linhas elétricas entre as seções de canal rígido 33. As seções de canal rígido 33 podem ser interconectadas usando um alívio de tensão de curvatura ("BSR") 36.

Referindo-se à figura 6, um exemplo de um alívio de tensão de curvatura 36 pode ser moldado por um plástico flexível 36A como, por e- xemplo, poliuretano. Um conector 34, como, por exemplo, um flange de jun- ção, pode ser moldado em extremidades longitudinais da BSR 36 para pos- sibilitar o acoplamento no conector de junção 34 em uma seção de canal adjacente 33.

Os típicos arranjos de armas de ar comprimido marítimas forne- cem um espaçamento longitudinal maior entre as armas mais avançadas e sua arma adjacente, e a arma mais perto da popa e sua arma adjacente. Para fornecer tal espaçamento, e referindo-se à figura 4, duas das seções de canal rígido, conforme explicado com referência à figura 3 podem ser a- copladas usando duas BSRs 36 substancialmente conforme explicado aci- ma. As BSRs 36 podem ser extremidade acoplada à extremidade usando um rígido, por exemplo, bobina de aço 39 com flanges de junção correspon- dentes em suas extremidades longitudinais.

A figura 5 ilustra um arranjo de fonte sísmica configurado de maneira similar ao arranjo ilustrado na figura 2, mas usando os componentes explicados acima com referência às figuras 3 e 4. Uma pluralidade de caixas de arma, incluindo as seções de canal rígido 33 é acoplada extremidade à extremidade usando as BSRs 36. Pode ser usada uma BSR / bobina dupla para conectar as caixas de arma mais avançada e a mais próxima à popa ao remanescente do arranjo. Cada caixa de arma pode ser suspensa de um flutuador correspondente 10A a 10G usando substancialmente cordas e fios de desdobramento conforme explicado com referência à figura 2. O cabo umbilical 24 pode conectar a caixa de arma mais avançada. Portanto, as forças de carga axial, de torção e de curvatura são aplicadas ao longo de um eixo geométrico comum. As caixas de arma e as BSRs explicadas com refe- rência às figuras 3 e 4 podem também ser configuradas para substituir o ca- no de equipamento ilustrado e explicado com referência à figura 1.

Em alguns exemplos, cada seção de canal rígido 33 ou flanges de junção 34 pode incluir sensores usados nos arranjos de fonte sísmica típicos, por exemplo, não limitados a , hidrofones, transdutor de profundida- de (pressão de água), transdutor de pressão de ar.

A figura 7 ilustra a montagem de bloco de ar (incluindo o bloco interno 60, o bloco externo 61 e o tubo 62 substancialmente conforme expli- cado com referência à figura 3, mas em escala ampliada para melhor obser- vação dos componentes relativos. Um exemplo de seção de canal 33 com suporte fixado 32, e com

a montagem de bloco de ar (figura 7) instalada conforme explicado com refe- rência à figura 3, está ilustrada na figura 8 em escala ampliada, vista em re- corte obliquo de maneira que possam ser observadas as posições relativas das várias características. Uma estrutura de suporte de fonte sísmica de acordo com os vá-

rios aspectos da invenção pode fornecer aumento de resistência à falha de fatiga de curvatura, e pode simplificar as exigências de inventário para pro- vedores de serviço sísmico marítimo. Também irá aumentar o tempo dos elementos sensíveis, como, por exemplo, mangueiras de ar e linhas elétrica / ótica, arranjando todos os elementos das juntas flexíveis quase coaxiais. A força de curvatura e compressão ocasionada pelos elementos de flexão des- locados da linha de curvatura será praticamente eliminada. Ao mesmo tempo em que a invenção foi descrita com respeito a um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, com o benefício dessa descrição, irão apreciar que outras modalidades podem ser inventadas, mas que não se afastem do escopo da invenção conforme aqui descrita. Portanto, o escopo da invenção deveria ser limitado apenas pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Arranjo de fonte sísmica, compreendendo: pelo menos um flutuador; uma pluralidade de seções de canal rígido, cada seção de canal incluído um suporte para suspensão do flutuador em uma profundidade se- lecionada em um corpo de água, o suporte configurado para suspender uma fonte de energia sísmica do mesmo; pelo menos um alívio de tensão de curvatura entre as seções de canal rígido adjacentes, cada alívio de tensão de curvatura incluindo um a- coplamento em cada extremidade longitudinal, cada alívio de tensão de cur- vatura incluindo fibra tecida moldada em um plástico flexível para transmitir carga axial que absorve a tensão de curvatura e de torção; e uma fonte de energia sísmica suspensa de cada suporte, em que as linhas para operar as fontes de energia sísmica passam através das seções de canal rígido o pelo menos um alívio de tensão de curvatura.

2. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, em que as extremi- dades longitudinais de cada seção de canal rígido e o pelo menos um alívio de tensão de curvatura inclui flanges de junção.

3. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos uma das seções de canal rígido é acoplada em uma seção de canal adja- cente usando dois alívios de tensão de curvatura, os alívios de tensão de curvatura acoplados um no outro por uma bobina rígida.

4. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, em que cada fonte de energia sísmica é uma arma de arma de ar comprimido.

5. Arranjo, de acordo com a reivindicação 4, em que as linhas compreendem linhas de ar comprimido e linhas de controle elétrico.