NO20140250A1 - Marin streamer med variabel stivhet - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet fremgangsmåter og systemer for å utføre marine geofysiske undersøkelser som benytter en streamer med variabel stivhet. En utførelsesform beskriver en sensorstreamer som omfatter en ytre overflate; strekkorganer innenfor den ytre overflaten som strekker seg langs en lengde av sensorstreameren; avstandsholdere anordnet innenfor den ytre overflaten langs lengden av sensorstreameren; en geofysisk sensor anordnet i et indre av en av avstandsholderne; og en aktivatorenhet innrettet for å påføre strekkspenning på strekkorganene.

Description

Bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt det området som gjelder marine geofysiske undersøkelser. Mer spesielt angår oppfinnelsen i én eller flere utførelsesformer, fremgangsmåter og systemer for utførelse av marine geofysiske undersøkelser som benytter en streamer med variabel stivhet.

Teknikker for marine undersøkelser innbefatter marine geofysiske målinger, slik som seismiske undersøkelser og elektromagnetiske undersøkelser, hvor geofysiske data kan samles inn fra under jordas overflate. Geofysiske undersøkelser kan anvendes ved leting etter og produksjon av mineral- og energiforekomster for å bidra til å identifisere posisjoner for hydrokarbonholdige formasjoner. Visse typer marine geofysiske undersøkelser, slik som seismiske eller elektromagnetiske undersøkelser, kan innbefatte sleping av en energikilde ved en valgt dybde over bunnen av en vannmasse. Én eller flere geofysiske sensorstreamere kan også slepes i vannet ved valgte dybder ved hjelp av det samme eller et annet fartøy. Streamerne er vanligvis kabler som innbefatter et antall geofysiske sensorer anordnet på disse ved atskilte posisjoner langs lengden av kabelen. De geofysiske sensorene kan være innrettet for å generere et signal som er relatert til en parameter som måles av sensoren. Ved valgte tidspunkter kan energikilden aktiveres for å generere seismisk eller elektromagnetisk («EM») energi som forplanter seg nedover inn i undergrunnen. Energi som treffer grenseflater, vanligvis ved overgangene mellom lag av bergartsformasjoner, kan returneres mot overflaten og detekteres av de geofysiske sensorene på streamerne. Den detekterte energien kan brukes til å utlede visse egenskaper ved undergrunnsbergarten, slik som struktur, mineralsammensetning og fluidinnhold, for derved å tilveiebringe informasjon som er nyttig i forbindelse med utvinning av hydrokarboner.

I geofysiske undersøkelser er streamerne vanligvis en kabel som blir lagret på en trommel på slepefartøyet. Streamerne er typisk laget av flere komponenter, slik som elektriske ledere, optiske fibre og strekkbærende organer, som alle er buntet sammen og dekket med en ytre beskyttende hud. Streameren kan være opp til flere kilometer lang. Generelt har streameren liten stivhet i andre retninger enn i slepe-retningen, slik at den lett kan bevege seg både lateralt og torsjonalt/rotasjonsmessig når den er utplassert i vannet. Når sensorer slik som hastighets-, posisjons- og akselerasjons-sensorer er innbefattet i streamerne, blir bevegelsene plukket opp direkte av sensorene. I motsetning til hydrofoner som bare plukker opp bevegelsene indirekte på grunn av forbedringer i løpet av de siste år, kan disse andre sensorer ha et høyt støynivå som ikke er av interesse for den marine undersøkelsen. Støyen kan for eksempel være målinger av lokale forhold i det omgivende vannet i stedet for refleksjoner fra undergrunnen.

Under en trykkbelastning på bare en liten del av utsiden, vil en streamer bøye seg, bare holdt tilbake av strekk-, bøynings- og torsjonsstivheten til streameren og massen til kabelinnholdet, avhengig av retningen, fordelingen og størrelsen av trykket. Lav bøynings- og torsjonsstivhet for streameren bør resultere i liten tilføyet masse, men forårsake stor lokal bevegelse. Streameren kan følgelig ha store lokale sensorregistreringer (det vil si målinger av lokale tilstander i det omgivende vannet) og også store bølgebevegelser som forplanter seg gjennom kabelen. Lav stivhet kan også resultere i stor nedhengning av kabelen mellom styringsanordninger med vinger som vanligvis brukes til å regulere lateral eller vertikal posisjon av streameren. På grunn av den store nedhengningen, kan det være store vinkler mellom kabelen og fluidstrømningen, noe som ytterligere øker turbulens- og støygenerering fra hydrodynamisk strømning.

Det er følgelig behov for forbedrede fremgangsmåter og systemer for utplassering av streamere ved seismiske undersøkelser som har øket stivhet både lateralt og torsjonsmessig for å redusere støykilder i de marine seismiske målingene.

Kort beskrivelse av tegningene

Disse tegningene illustrerer visse aspekter ved noen av utførelsesformene ifølge foreliggende oppfinnelse og skal ikke brukes til å begrense eller definere oppfinnelsen. Figur 1 illustrerer et eksempel på en utførelsesform av et marint, geofysisk undersøkelsessystem som omfatter en streamer med variabel stivhet, i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Figur 2 illustrerer en skisse med bortskårne deler av et utførelseseksempel på et streamersegment i en form som kan lagres, i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Figur 3 illustrerer en skisse med bortskårne deler av én ende av streamersegmentet på figur 2. Figur 4 illustrerer en skisse med bortskårne deler av den motsatte ende av streamersegmentet på figur 2. Figur 5 illustrerer en skisse med bortskårne deler av et eksempel på en utførelsesform av segmentet på figur 2 i en operativ tilstand, i samsvar med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Figur 6 illustrerer en skisse med bortskårne deler av én ende av streamersegmentet på figur 5. Figur 7 illustrerer en skisse med bortskårne deler av et utførelseseksempel på en avstandsholder, i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Figur 8 illustrerer en skisse med bortskårne deler av et annet utførelses-eksempel på en avstandsholder, i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Figur 9 illustrerer et enderiss av et utførelseseksempel på avstandsholderen på figur 8. Figur 10 illustrerer et sideriss av et utførelseseksempel som viser strekkorganer som løper mellom avstandsholdere, i samsvar med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Figur 11 illustrerer en sammenstilling av streamersegmenter 60, i samsvar med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt det området som gjelder marine geofysiske undersøkelser. I én eller flere utførelsesformer angår oppfinnelsen mer spesielt fremgangsmåter og systemer for å utføre marine geofysiske undersøkelser som benytter en streamer med variabel stivhet. Utførelsesformer kan innbefatte den streameren som har en lagringsbar utforming, hvor streameren kan oppbevares og lagres på en trommel om bord på for eksempel et letefartøy. Utførelsesformene kan videre innbefatte den streameren som har en operativ form, hvor streameren har en høyere stivhet enn i den lagringsbare formen. Etter utplassering i vannet kan streameren for eksempel endres fra den lagringsbare formen til den operative formen. En del av, eller hele, den geofysiske undersøkelsen kan så utføres med streameren i den operative tilstanden.

Figur 1 illustrerer et marint geofysisk undersøkelsessystem 5 i samsvar med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. I den illustrerte utførelsesformen kan systemet 5 innbefatte et letefartøy 10 som beveger seg langs overflaten av en vannmasse 15, slik som en innsjø eller et hav. Letefartøyet 10 kan innbefatte utstyr, generelt vist ved 20, og kollektivt referert til som et «registreringssystem». Som et eksempel kan registreringssystemet 20 innbefatte én eller flere anordninger (ingen vist separat) for bestemmelse av geodetisk posisjon for letefartøyet 10 (for eksempel en mottaker for et globalt posisjonsbestemmelsessystem med satellitter), bestemmelse og fremstilling av en tidsindeksert registrering av signaler generert av hver av et antall geofysiske sensorer 25, og/eller for å aktivere én eller flere energikilder 30 ved valgte tidspunkter.

Letefartøyet 10 eller et annet fartøy (ikke vist) kan slepe en kildekabel 35 som innbefatter den ene eller de flere energikildene 30.1 andre utførelsesformer (ikke vist) kan én eller flere av energikildene 30 være montert på skroget til letefartøyet 10. Energikildene 30 kan være enhver selektivt aktiverbar kilde som er egnet for geofysiske undergrunnsundersøkelser, innbefattende, men ikke begrenset til, elektromagnetiske felt-generatorer, seismiske luftkanoner, vannkanoner, marine vibratorer eller grupper av slike anordninger.

Letefartøyet 10 eller et annet fartøy (ikke vist) kan også slepe en streamer 40 gjennom vannmassen 15. Som diskutert mer detaljert nedenfor, kan streameren 40 ha en variabel stivhet i overensstemmelse med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Streameren 40 kan foreksempel ha en lagringsbar tilstand, hvor streameren 40 har en stivhet som tillater streameren 40 å bli viklet på en trommel og lagret på letefartøyet 10. Til et ønsket tidspunkt kan streameren 40 stives opp slik at streameren 40 blir endret til en operativ tilstand med en høyere stivhet enn i den lagringsbare tilstanden. Den bøyningsmessige, linjemessige og/eller torsjons-messige stivheten til streameren 40 kan for eksempel økes. De geofysiske sensorene 25 kan være anordnet på streameren 40 ved atskilte posisjoner. Typen geofysiske sensorer 25 er ikke noen begrensning av omfanget for foreliggende oppfinnelse og kan være partikkelbevegelsesreagerende geofysiske sensorer, slik som geofoner og akselerometre, trykkfølsomme geofysiske sensorer slik som hydrofoner, trykk/tid-gradientfølsomme geofysiske sensorer, elektroder, magnetometre, tempera-tursensorer eller kombinasjoner av de foregående. En innføring 45 kan forbinde streameren 40 med letefartøyet 10. I den illustrerte utførelsesformen kan innføringen 45 omfatte en kabel. I noen utførelsesformer kan streameren 40 slepes nær overflaten av vannmassen 15, for eksempel ved en dybde på omkring 25 meter eller mindre, for eksempel kan streameren 40 i alternative utførelsesformer slepes ved en større dybde. Streameren 40 kan for eksempel slepes ved en dybde på opp til omkring 50 meter eller mer. Selv om det foreliggende eksemplet bare viser én streamer 40, kan foreliggende oppfinnelse anvendes i forbindelse med et hvilket som helst antall lateralt atskilte streamere slept av letefartøyet 10 eller et annet fartøy. I noen utførelsesformer kan for eksempel åtte eller flere lateralt atskilte streamere slepes av letefartøyet 10, mens opp til tjueseks eller flere lateralt atskilte streamere kan slepes av letefartøyet 10 i andre utførelsesformer. Selv om den er vist med en nesten horisontal dybdeprofil, kan streameren 40 ha en variabel dybdeprofil når den er utplassert i vannet.

Under drift, kan en del utstyr (ikke vist separat) i registreringssystemet 20 aktivere den ene eller de flere energikildene 30 ved valgte tidspunkter. Under seismiske undersøkelser, skal aktivering av energikildene 30 få seismisk energi til å forplante seg fra energikildene 30 med et seismisk signal som forplanter seg nedover gjennom vannmassen 15 og inn i én eller flere bergartsformasjoner 50 under vannbunnen 55. Et modifisert seismisk signal som er reflektert av bergartsformasjonene 50, kan detekteres av de geofysiske sensorene 25 etter hvert som det modifiserte signalet forplanter seg oppover gjennom vannmassen 15. Ved elektromagnetiske undersøkelser skal aktivering av energikildene 30 generere elektriske og/eller magnetiske felter i vannet 15, som vekselvirker med bergartsformasjonene 50. De elektriske og/eller magnetiske feltene kan detekteres ved hjelp av de geofysiske sensorene 25. Det detekterte signalet og/eller de detekterte feltene kan brukes til å utlede visse egenskaper ved bergartsformasjonene 50, slik som struktur, mineralsammensetning og fluidinnhold, for derved å tilveiebringe informasjon som er nyttig ved utvinning av for eksempel hydrokarboner.

En streamer 40 som vist på figur 1, kan være laget av et antall streamersegmenter 60 forbundet ende mot ende bak letefartøyet 10 (vist på figur 1). Figurene 2-6 illustrerer skisser av et streamersegment 60 med variabel stivhet i samsvar med utførelseseksempler av foreliggende oppfinnelse. Figurene 2-4 illustrerer streamersegmentet 60 i en lagringsbar tilstand. Figurene 5 og 6 illustrerer streamersegmentet 60 i en operativ tilstand, hvor streamersegmentet 60 har økt stivhet, slik som bøy-ningsmessig, linjemessig og/eller torsjonsmessig stivhet. I tillegg kan streamersegmentene 60 også brukes til å danne kildekabelen 35 i utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Streamersegmentene 60 kan være en konstruksjon for et antall elementer, innbefattende mateledninger, gassledninger, optiske og/eller elektriske signaler, kraft, eksterne anordninger, geofysiske sensorer, strekksensorer og geofysiske kilder. Streamersegmentet 60 kan ha en lengde i et område på fra for eksempel omkring 10 meter til omkring 150 meter, og alternativt fra omkring 60 meter til omkring 150 meter. Avhengig av den spesielle anvendelsen, kan streamere 40 sammensatt av streamersegmenter 60 ha en lengde i et område på fra omkring 200 meter til omkring 2000 meter eller lengre. I noen utførelsesformer kan streamersegmentene 60 hver ha et aspektforhold (forhold mellom bredde og lengde) for eksempel fra omkring 1 til omkring 8. Bredden av streamersegmentene 60 refererer generelt til en måling av utstrekningen av et spesielt streamersegment 60 fra én side av streamersegmentet 60 til den andre, mens høyden refererer til målingen av utstrekningen av det spesielle streamersegmentet 60 fra bunnen av streamersegmentet 60 til dets topp. For streamersegmenter 60 som er hovedsakelig sirkulære i tverrsnitt, bør bredden og høyden alltid være lik diameteren, slik at aspekt-forholdet bør bli omkring 1.

I noen utførelsesformer kan streamersegmentet 60 ha en proksimal (det vil si nær letefartøyet 10) ende 65 og en distal (det vil si langt fra letefartøyet 10) ende 70. I den illustrerte utførelsesformen innbefatter streamersegmentet 60 en ytre overflate (slik som kappen 75), avstandsholdere 80, strekkorganer 85 og en strekkaktivator 90. I noen utførelsesformer kan den ytre overflaten være identifisert av en kappe 75 som i det minste delvis dekker streamersegmentet 60. Kappen 75 kan generelt funksjonere som et delvis eller fullstendig ytre deksel som beskytter de interne komponentene i streameren 60 fra for eksempel vanninntrenging. I noen utførelses-former kan kappen 75 være laget av et fleksibelt, akustisk transparent materiale, som kan være et plast- og/eller elastomermateriale, slik som polyuretan. Én eller flere plater kan være plassert ved eller nær den aksiale enden av kappen 75. En proksimal plate 95 kan for eksempel være plassert ved eller nær den proksimale enden 65, og en distal plate 100 kan være plassert ved eller nær den distale enden 70.

I noen utførelsesformer kan strekkorganene 85 strekke seg hovedsakelig langs hele lengden av streameren 40. Generelt kan strekkorganene 85 virke til å forsyne streamersegmentet 60 med evne til for eksempel å bære en aksial, mekanisk belastning. Strekkorganene 85 kan for eksempel bære aksial belastning langs lengden av streamersegmentet 60.1 noen utførelsesformer kan strekkorganene 85 være et metall, slik som stål (for eksempel rustfritt stål) eller plastmaterialer med høy styrke. Eksempler på egnede plastmaterialer innbefatter aramid-fibrer slik som Kevlar-polyamider (også kalt «aramid-fibrer») slik som for eksempel aramider slik som Kevlar, Pol. Strekkorganene 85 kan være i form av for eksempel en kabel eller et fiberrep. Ved den proksimale enden 65 kan strekkorganene 85 strekke seg proksimalt forbi den proksimale platen 95. Strekkorganene 85 kan også strekke seg proksimalt forbi en aktivatorplate 105 som er plassert ved den proksimale enden 65. Fra den proksimale enden 65 kan strekkorganene 85, som vist, strekke seg gjennom aktivatorplaten 105, gjennom den proksimale platen 95, og så gjennom avstandsholderne 80 til den distale enden 70. Ved den distale enden 70 kan strekkorganene 85 strekke seg gjennom den distale platen 100. I samsvar med de foreliggende utførelsesformene kan strekkorganene 85 bevege seg aksialt (translatere) i forhold til aktivatorplaten 105, den proksimale platen 95, avstandsholderne 80 og den distale platen 100. I den lagringsbare tilstanden av streamersegmentet 60, kan for eksempel strekkorganene 85 tillates å gli i avstandsholderne 80. Muttere (slik som aksiale muttere 110 og distale muttere 115) eller andre egnede stopporganer, kan være plassert ved hver aksial ende av strekkorganene 85. Den aksiale enden av strekkorganene 85 kan, som vist, være fjærbelastet med fjærer 120 anordnet på strekkorganene 85 mellom de distale muttere 115 og den distale platen 100. Fjærene 120 kan være sammentrykt når strekk er påført strekkorganene 85 via strekkaktivatoren 90.

Streamersegmentet 60 kan som illustrert, videre omfatte et antall avstandsholdere 80 anordnet langs lengden av streameren 80. Som angitt mer detaljert nedenfor, kan avstandsholderne 80 være så tett pakket at når strekkaktivatoren 90 påfører strekk på strekkorganene 85, kan avstandsholderne 80 bli trykket sammen for å innrette avstandsholderne 80 på en stiv linje. Avstandsholderne 80 kan være laget av et skummateriale for, for eksempel, å tilveiebringe oppdrift. Avstandsholderne 80 kan for eksempel innbefatte et skummateriale som fyller tomrommene (for eksempel skummaterialer 140 på figurene 7 og 8), slik som et polyuretanskum eller et annet lignende materiale. Som illustrert kan et stort volum av streamersegmentet 60 være opptatt av avstandsholderne 80. I det minste omkring 50 % av det indre volumet og så meget som 90 % eller mer av det indre volumet av streamersegmentet 60 og/eller streameren 40, kan for eksempel være opptatt av avstandsholderne 80. Olje eller et annet passende tomromsfyllende materiale opptar vanligvis det indre rommet i streamersegmentet 60. Fordi et stort volum av streamersegmentet 60 kan være opptatt av avstandsholderne 80, behøver imidlertid mindre olje eller andre tomromsfyllende materialer å bli brukt for derved å minimalisere potensielle problemer som kan forårsakes av lekkasje. Skummaterialer, slik som stive skumtyper, kan i tillegg oppta trykk på mer enn noen få meter mens de også gir mer enn 4 ganger oppdriften til noen andre tomromsfyllende materialer, slik som oljer. Det indre av avstandsholderne 80 kan være utformet med lukkede, hule tomrom, slik at en lekkasje i kappen 75 for eksempel ikke nødvendigvis vil fylle hele volumet.

I noen utførelsesformer kan strekkaktivatoren 90 være plassert ved den proksimale enden 65 av streamersegmentet 60. Strekkaktivatoren 90 kan generelt være innrettet for å påføre annet strekk enn slepestrekk på strekkorganene 85. Strekkaktivatoren 90 kan som vist, være koplet til aktivatorplaten 105. Strekkaktivatoren 90 kan forårsake at aktivatorplaten 105 blir beveget aksialt utover og inn i inngrep med de proksimale boltene 110, eller andre mekaniske stopporganer på strekkorganene 85. Aktivatorplaten 105 overfører mekanisk kraft fra strekkaktivatoren 90 til strekkorganene 85 som diskutert mer detaljert nedenfor. Et eksempel på en egnet strekkaktivator 90, er en lineær drivanordning som genererer bevegelse i en rett linje for å bevege aktivatorplaten 105. Andre egnede aktiverte drivanordninger kan også brukes for å påføre strekkspenning på strekkorganene 85 i samsvar med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Noen eksempler på egnede aktiverte drivanordninger kan være elektriske eller mekaniske (for eksempel hydraulisk, pneumatisk) aktiverte drivanordninger.

Vanlig fagkyndig på området som har kunnet sette seg inn i denne beskrivelsen, bør forstå at andre komponenter, sensorer, aktivatorer, transdusere, lederkabler og annen elektronikk (for eksempel tanker, batterier osv.) også kan være innbefattet i streamersegmentene 60. Eksempler på sensorer (for eksempel geofysiske sensorer 25 på figur 1) som kan være innbefattet, omfatter lyd/trykksensorer, bevegelsessensorer (fart, hastighet og/eller akselerasjon), EM-sensorer, magnetiske sensorer (for eksempel kompass), trykksensorer, dybdesensorer, helningssensorer, strekksensorer, overflate- eller bunn-ekolodd/kartleggings-anordninger, blant andre. I noen utførelsesformer kan én eller flere aktivatorer være inkorporert i streamersegmentene 65. Eksempler på aktivatorer kan innbefatte styreflater, ballasttanker, åpninger, deksler/lokk og forbindelsespunkter, blant andre elementer. Styreflater (slik som for eksempel vinger) for styring eller rotasjonsmessig posisjonering, kan for eksempel brukes. Styreflatene kan virke til å tilveiebringe dybdemessig og/eller lateral styring for streamersegmentene 60. Styreflatene kan dessuten gjøre det mulig for streamersegmentene 60 å utføre en ønsket bevegelse mens de er i vannet, slik som en bølgebevegelse, stigning, dykking, opphenting eller redning. Ballasttanker kan også være innbefattet for å gjøre det mulig for streamersegmentene 60 å opprettholde dybde, stige opp eller kompensere for vanninntrenging, slik som ved gassfylling av et oversvømt kammer i streamersegmentene 60. Åpninger kan også være anordnet for tilgang til sensoroverflater, ballast og/eller vekt/masse-punktmanipulasjon. Forbindelsespunkter som kan åpnes og/eller lukkes, kan også være anordnet i streamersegmentene 60, slik som ventiler eller åpninger for mate- eller overføringsledninger. Deksler/lokk som også kan åpnes og/eller lukkes, kan også være tilveiebragt, som kan muliggjøre rengjøring og/eller for eksempel strømlinjeformet håndtering. Lederkabler som kan være innbefattet i streamersegmentene 60, kan innbefatte isolerte elektriske ledere og/eller optiske ledere for overføring av henholdsvis elektriske og/eller optiske signaler til/fra registreringssystemet 20 som er vist på figur 1. I noen utførelsesformer kan én eller flere av lederkablene også overføre elektrisk kraft til for eksempel forskjellige behandlingskretser som er anordnet i streamersegmentet 60.

I overensstemmelse med de foreliggende utførelsesformene kan streamersegmentet 60 ha variabel stivhet. Streamersegmentet 60 kan for eksempel ha en lagringsbar tilstand, hvor streameren kan utsettes fra og lagres på en trommel ombord på et letefartøy (for eksempel letefartøyet 10 på figur 1). Figurene 2-4 illustrerer streamersegmentet 60 i den lagringsbare tilstanden. I den lagringsbare tilstanden kan strekkorganene 85 tillates å gli i forhold til avstandsholderne 80. Avstandsholderne 80 kan være tett pakket i streamersegmentet 60, men har nok avstander mellom seg til at streamersegmentet 60 kan bøyes. Som man best kan se på figur 2, kan streamersegmentet 60 fritt bøye seg i den lagringsbare tilstanden, for eksempel for å bli viklet på en trommel. Ved et ønsket tidspunkt kan streamersegmentet 60 plasseres i en driftstilstand hvor streamersegmentet 60 har økt stivhet. I den operative tilstanden er streamersegmentet 60 genereltkarakterisertsom stivt ved at det har en bøyningsmessig, torsjonsmessig og/eller linjemessig stivhet som kan opprettholdes over betydelige lengder, for eksempel opp til omkring 10 meter, omkring 50 meter, omkring 100 meter, eller enda lengre når den er forbundet ende mot ende med andre streamersegmenter 60 i den operative tilstanden. I motsetning til kabler og konstruksjoner som er brukt tidligere som innføringer og streamere, vil streamersegmentene 60 i den operative tilstanden vanligvis ikke danne kjede-formede, sinushyperbolske eller parabolske krumninger over i det minste deler av sin lengde, men vil i stedet oppvise en generell elastisk oppførsel med deformasjon i henhold til deformasjon av bjelker. I noen utførelsesformer kan en sammenstilling av streamersegmenter 60 karakteriseres som stiv over en lengde på omkring 25 meter eller lenger, hvor streamersegmentene 60 har en minste bredde eller høyde på omkring 1 meter eller mindre.

Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan brukes i forbindelse med et streamersegment 60 med en bøyningsstivhet på 700 Newton-kvadratmeter («Nm<2>») eller mer når den er i den operative tilstanden. I noen utførelsesformer kan streamersegmentet 60, eller kjeden med streamersegmenter i den operative tilstanden, ha en bøyningsstivhet på 700 Newton-kvadratmeter («Nm<2>») eller mer over betydelige lengder (for eksempel over omkring 25 meter eller mer). En bøyningsstivhet på 700 Nm<2>svarer til en stivhet i en utragerbjelke med lengde 1 meter som er festet ved én ende og med en belastning på 1 Newton i den andre enden, som deformeres om-trent 0,5 mm under belastningen. Dette svarer til et aluminiumsrør (med elastisitetsmodul på 70 GPa) med en ytre diameter på 2 tommer og en tykkelse på 0,2 mm, et stålrør (med elastisitetsmodul på 210 GPa) med en ytre diameter på 2 tommer og en tykkelse på 0,03 mm eller en sirkulær stav med en elastisitetsmodul på 2 GPa. Hvert av disse elementene, det vil si aluminiumsrøret, stålrøret og den sirkulære staven, er eksempler på elementer med en bøyningsstivhet på 700 Nm<2>. Et rør med ytre diameter på 2 tommer krever typisk 5 % deformasjon for å bli viklet på en 2 meters trommel, noe som er vanskelig for de fleste materialer. De stiveste materialene kan deformeres maksimalt 0,1 % eller, i ekstreme tilfeller, 1 % slik at de ikke kan vikles på en trommel uten å bli viklet som en ledning eller kabel. Materialer med lavere styrke kan kunne deformeres, men da være for myke for bøyning. I den driftsmessige tilstanden kan streamersegmentet 60 stå i fare for å bli skadet eller permanent deformert dersom den utsettes for 3 kN eller mer.

Figur 5 og 6 illustrerer streamersegmentet 60 i den operative tilstanden. I noen utførelsesformer kan avstandsholderne 80 være så tett pakket at når strekkaktivatoren 90 påfører strekk på strekkorganene 85, kan avstandsholderne 80 bli presset sammen for å innrette avstandsholderne 80 i en stiv linje som man best kan se på figur 5, noe som øker bøyningsstivheten til streamersegmentet 60. Avstandsholderne 80 i kompresjon og strekkorganene 85 i kompresjon skal bidra til bøynings-stivheten til streamersegmentet 60.

I den illustrerte utførelsesformen kan strekkaktivatoren 90 brukes til å påføre strekk i strekkorganene 85 for å plassere streamersegmentene i den operative tilstanden. Som man best kan se ved å sammenligne figurene 3 og 6, kan strekkaktivatoren 90 få aktivatorplaten 105 til å bevege seg aksialt utover i inngrep med de proksimale boltene 110 eller et annet mekanisk anslag på strekkorganene 85. På denne måten kan aktivatorplaten 105 overføre mekanisk kraft fra strekkaktivatoren 90 til strekkorganene 85 for å få strekkorganene 85 til å bevege seg aksialt. Etter hvert som strekkorganene 85 beveger seg, kommer de distale mutterne 115 på strekkorganene 85 i inngrep med den distale platen 100 og får den distale platen 100 til å påføre kraft på avstandsholderne 80 for å trykke avstandsholderne 80 mellom den distale platen 100 og den aksiale platen 95 sammen. Sammentrykking av avstandsholderne 80 innretter avstandsholderne 80 på en rett linje.

I noen utførelsesformer kan det strekket som påføres strekkorganene 85 av strekkaktivatoren 90, være høyere enn den driftsmessige spenningen fra sleping. Når denne driftsmessige spenningen blir lagt til strekket fra strekkaktivatoren 90, øker belastningen på strekkorganene 85 mens den minsker på avstandsholderne 80. Hvis dette driftsmessige strekket er større enn strekket fra strekkaktivatoren 90, kan avstandsholderne 80 dekomprimeres og etterlate små mellomrom som kan redusere stivheten til streamersegmentet 60.1 noen utførelsesformer kan det følgelig være ønskelig at strekket fra strekkaktivatoren 90 overskrider det driftsmessige strekket fra slepingen. Når de er under strekk fra strekkaktivatoren 90, bør alle avstandsholderne 90 bevege seg når torsjons- eller bøyningsbelastninger blir påført streamersegmentet 60, og bør derved tilføye økt stivhet i henhold til deres treghetsmoment ganget med elastisitetsmodulen.

Figur 7 illustrerer en avstandsholder 80a som kan være innbefattet i streamersegmentet 60 som er vist på figurene 2-6, i samsvar med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Som vist, kan avstandsholderen 80a ha et beskyttende ytre deksel eller en hud 125. Det ytre dekslet 125 kan generelt funksjonere som en ytre kappe som beskytter de indre komponentene i avstandsholderen 80a fra for eksempel vanninntrenging. I noen utførelsesformer kan det ytre dekslet 125 være laget av et fleksibelt, akustisk transparent materiale, som kan være et plast- og/eller elastomermateriale, slik som polyuretan. I noen utførelsesformer kan det ytre dekslet 125 ha en tykkelse i et område fra omkring 0,5 mm til omkring 5 mm. I én spesiell utførelsesform kan det ytre dekslet 125 ha en tykkelse på omkring 3 mm. Som vist, kan avstandsholderen 80a videre ha kanaler 150 for strekkorganene 85.1 den illustrerte utførelsesformen strekker strekkorganene 85 seg gjennom kanalene 130. Som tidligere nevnt, kan strekkorganene 85 tillates å bevege seg fritt i kanalene 130. Som også vist, kan avstandsholderen 8a videre omfatte et kompresjonsorgan, slik som sentral kjerne 135. I den viste utførelsesformen er den sentrale kjernen 135 plassert i midten av avstandsholderen 80a og har ytre overflater 140 på hver aksial ende av avstandsholderen 80a. De ytre overflatene 140 på den sentrale kjernen 135 kan være i kontakt med tilstøtende ytre overflater på tilstøtende avstandsholdere 80 når de presses mot hverandre i den operative tilstanden. Den sentrale kjernen 135 kan omfatte et materiale som kan motstå de høye aksiale kreftene som kan påføres avstandsholderen 80a i den operative tilstanden. Tomrom i avstandsholderen 80a kan være fylt med et skummateriale 140, som kan omfatte polyuretanskum eller et annet egnet skum. Selv om det ikke er vist, kan avstandsholderen 80a videre omfatte kanaler for lederkabler og hulrom for geofysiske sensorer, transdusere og andre komponenter som brukes ved geofysisk datainnsamling. Modifikasjoner kan gjøres på avstandsholderen 80a, som er vist på figur 7, for å romme disse ytterligere komponentene. Ytterligere kanaler kan for eksempel være nødvendige gjennom avstandsholderen 80a for lederkabler, mens ytterligere hulrom kan være nødvendige for innbefatning av andre komponenter. I tillegg kan åpninger mot trykksensitive områder (for eksempel det ytre dekslet 125) være nødvendige for geofysiske sensorer, slik som hydrofoner, for å motta trykksignaler i vannet. Utførelsesformer (ikke vist) kan dessuten erstatte den sentrale kjernen 135 med en konstruksjon som tilveie-bringer et forseglet og trykkfritt indre rom. I noen utførelsesformer kan denne konstruksjonen være en eggeskall- eller sylinderformet konstruksjon. Andre egnede utforminger av konstruksjonen kan imidlertid også brukes.

Figurene 8 og 9 illustrerer en avstandsholder 80b som har to lag med strekkorganer 85 som kan være inkorporert i streamersegmentet 60, som er vist på

figurene 2-6, i overensstemmelse med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse.

Figur 8 viser en skisse med bortskårne deler av avstandsholderen 80b, mens figur 9 viser et enderiss av avstandsholderen 80b på figur 8. Som man best kan se på figur

9, innbefatter avstandsholderen 80b en rekke ytre kanaler 130a og et antall indre kanaler 130b. De ytre kanalene 130a og de indre kanalene 130b kan være anordnet for å danne to konsentriske ringer. De ytre strekkorganene 85a og de indre strekkorganene 85b kan være anordnet gjennom henholdsvis de ytre kanalene 130a og de indre kanalene 130b. Avstandsholderen 80b kan følgelig omfatte et ytre ringformet lag av de ytre strekkorganene 85a og et indre ringformet lag av de indre strekkorganene 85b. Som vist, kan de indre strekkorganene 85b ha en større diameter enn de indre strekkorganene 85a. I tillegg kan det være laget kanaler (ikke vist) i avstandsholderen 80b mellom de indre og ytre kanalene 130b, 130a, for eksempel for å muliggjøre kontakt mellom vannet og det indre av avstandsholderen 80b eller kontakt mellom en hydrofon og vannet. Som vist på figur 9, kan avstandsholderen 80b videre innbefatte én eller flere åpninger 160 for lederkabler (ikke vist) og en sentral åpning 165 for den sentrale kjernen 135.

I samsvar med foreliggende utførelsesformer kan de ytre strekkorganene 85a og de indre strekkorganene 85b være viklet i motsatte retninger etter hvert som de strekker seg gjennom streamersegmentet (for eksempel streamersegmentet 60a som er vist på figurene 2-6), som man best kan se på figur 10. Hvis bare ett lag med strekkorganer 85 blir brukt, kan streamersegmentet rotere etter hvert som strekkspenningen varierer langs strekkorganene 85 på grunn av trådstivhet og elastisk deformasjon. Ved å bruke to konsentriske lag med strekkorganer 85a, 85b som hvert er viklet i forskjellige retninger, blir det imidlertid oppnådd torsjonsbalanse. I noen utførelsesformer kan strekkorganene 85a, 85b løpe mellom innsiden og utsiden etter hvert som de passerer mellom avstandsholderne 80b. På grunn av dette vil strekkorganene 85a, 85b ikke på uønsket måte bevege seg i linjeretningen under oppkveiling som de ellers ville ha gjort. De indre strekkorganene 85a kan være noe større enn de ytre strekkorganene 85 for å kompensere for en mindre gjennom-snittlig radius fra midten av avstandsholderen 80b. Strekkspenningen i strekkorganene 85a, 85b bør ikke føre til torsjon fordi effekten av to lag generelt skal være motsatt og lik.

Figur 11 illustrerer en sammenstilling 170 som omfatter et antall streamersegmenter 60 forbundet ende mot ende i samsvar med utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Som tidligere nevnt, kan streamersegmentene 60 være

forbundet ende mot ende og for eksempel slept bak letefartøyet 10 (vist på figur 1). I noen utførelsesformer kan sammenstillingen 170 av streamersegmenter 60 brukes til å danne en streamer eller en kildekabel. Streamersegmentene 60 kan være en konstruksjon for et stort antall elementer, innbefattende mateledninger, gassledninger, optiske og/eller elektriske signaler, kraft, elektriske anordninger, geofysiske sen-

sorer, strekksensorer og geofysiske kilder. I samsvar med foreliggende oppfinnelse kan streamersegmentene 60 ha en variabel stivhet, hvor streamersegmentene 60 har en operativ tilstand med økt stivhet. Utførelsesformer for å øke stivheten til streamersegmentene 60 i den operative tilstanden, blir diskutert under henvisning til de foregående figurene.

Utførelsesformer kan følgelig innbefatte bruk av en streamer som har variabel stivhet under en marin undersøkelse. Én av de mange potensielle fordelene er at streameren kan gjøres stivere enn de som tidligere brukte kabler. Utførelsesformer av streameren kan for eksempel ha en høyere linjestivhet som kan føre til mer nøyaktige sensorposisjoner på grunn av mindre og mer forutsigbar forlengelse og sammentrekning. Ved hjelp av et ytterligere eksempel kan utførelsesformer av streameren ha høyere bøyningsstivhet som kan føre til lavere slepemotstand, tverr-strømning og støy. Utførelsesformer av streameren kan i tillegg ha høyere rotasjonsmessig stivhet, noe som fører til mindre bevegelse og støy slik at færre sensorer kan være nødvendige for å detektere støy. En annen potensiell fordel er at skummaterialer kan brukes til hovedsakelig å oppta tomrom i stedet for anvendelsen av oljegeler i typiske streamersegmenter. Fordi skummaterialer har mindre tetthet enn oljer/geler, kan utførelsesformer innebefatte bruk av flere strekkorganer uten å øke vekten av streamersegmentet på en uønsket måte.

Foreliggende oppfinnelse er derfor godt tilpasset for å oppnå de formålene og fordelene som er nevnt, så vel som de som er iboende i denne. De spesielle utførelsesformene som er beskrevet ovenfor, er bare illustrerende ettersom foreliggende oppfinnelse kan modifiseres og praktiseres på forskjellige, men ekvivalente måter som vil være opplagte for fagkyndige på området som har kunnet sette seg inn i det som er beskrevet her. Selv om individuelle utførelsesformer er beskrevet, dekker oppfinnelsen alle kombinasjoner av alle disse utførelsesformene. Ingen begrensninger er heller tilsiktet i forbindelse med de konstruksjonsdetaljene eller utformingene som er vist her, annet enn hva som er beskrevet i de etterfølgende krav. Det er derfor klart at de spesielle, illustrerende utførelsesformene som er beskrevet ovenfor, kan endres eller modifiseres, og slike variasjoner er ansett å være innenfor rammen for foreliggende oppfinnelse. Alle tall og områder som er angitt ovenfor, kan variere til en viss grad. Når et numerisk område med en nedre grense og en øvre grense er beskrevet, er ethvert tall og ethvert innbefattet område innbefattet som faller innenfor det spesielt angitte området. De ubestemte artiklene «en» eller «et» slik de er brukt i kravene, er her definert til å bety én eller flere enn ett av elementene som er innbefattet. Uttrykkene i kravene har dessuten sin enkle, vanlige betydning med mindre noe annet eksplisitt og tydelig er definert av patentsøkeren. Hvis det er noen konflikt ved bruken av ord eller uttrykk i denne beskrivelsen og ett eller flere patenter eller andre dokumenter som kan være inkorporert her ved referanse, skal de definisjonene som er i overensstemmelse med denne beskrivelsen, anvendes for det formål å forstå foreliggende oppfinnelse.

Claims (21)

1. Sensorstreamer, omfattende: en ytre overflate; strekkorganer innenfor den ytre overflaten, som strekker seg langs en lengde av sensorstreameren; avstandsholdere anordnet innenfor den ytre overflaten langs lengden av se nsorstrea mere n; en geofysisk sensor anordnet i et indre av én av avstandsholderne; og en aktivatorenhet innrettet for å påføre strekk på strekkorganene.

2. Sensorstreamer ifølge krav 1, hvor sensorstreameren har en lagringsbar tilstand og en operativ tilstand der den operative tilstanden har en høyere stivhet enn den lagringsbare tilstanden.

3. Sensorstreamer ifølge krav 2, hvor avstandsholderne er innrettet på en stiv linje i den operative tilstanden av sensorstreameren.

4. Sensorstreamer ifølge krav 1, hvor avstandsholderne er anordnet mellom en proksimal plate og en distal plate, hvor strekkorganene strekker seg gjennom den proksimale platen, avstandsholderne og den distale platen.

5. Sensorstreamer ifølge krav 4, videre omfattende en aktivatorplate innrettet for å overføre mekanisk belastning fra aktivatorenheten til strekkorganene.

6. Sensorstreamer ifølge krav 1, hvor minst 50 % av det indre volumet av sensorstreameren omfatter avstandsholderne.

7. Sensorstreamer ifølge krav 1, hvor minst én av avstandsholderne omfatter et ytre deksel, kanaler for strekkorganene, en sentral kjerne og et skummateriale som fyller tomrom i minst én av avstandsholderne.

8. Sensorstreamer ifølge krav 7, hvor den sentrale kjernen er plassert i midten av den minst ene av avstandsholderne og har ytre overflater på hver aksial ende.

9. Sensorstreamer ifølge krav 1, hvor den geofysiske sensoren omfatter en seismisk sensor.

10. Sensorstreamer ifølge krav 1, hvor strekkorganene omfatter indre og ytre strekkorganer anordnet i to konsentriske ringer, hvor de indre og ytre strekkorganene er viklet i forskjellige retninger.

11. Marint undersøkelsessystem, omfattende: et letefartøy; og en sensorstreamer innrettet for å bli slept fra letefartøyet, hvor sensorstreameren omfatter sensorer anordnet med mellomrom på sensorstreameren, hvor sensorstreameren er konfigurert til å ha en lagringsbar tilstand og en driftsmessig tilstand som har en høyere stivhet enn den lagringsbare tilstanden.

12. System ifølge krav 11, hvor sensorstreameren omfatter et antall streamersegmenter forbundet ende mot ende, der hver av streamersegmentene omfatter: en ytre overflate; strekkorganer innenfor den ytre overflaten, som strekker seg langs en lengde av sensorstreameren; avstandsholdere anordnet innenfor den ytre overflaten og langs lengden av sensorstreameren; en geofysisk sensor anordnet i et indre av én av avstandsholderne; og en aktivatorenhet innrettet for å påføre strekk på strekkorganene.

13. System ifølge krav 12, hvor avstandsholderne er innrettet på en stiv linje i den operative tilstanden til sensorstreameren.

14. System ifølge krav 12, hvor minst 50 % av det indre volumet av hvert av streamersegmentene omfatter avstandsholderne.

15. System ifølge krav 12, hvor minst én av avstandsholderne omfatter et ytre deksel, kanaler for strekkorganene, en sentral kjerne og et skummateriale som fyller tomrom i den minst ene avstandsholderen.

16. System ifølge krav 12, hvor strekkorganene omfatter indre og ytre strekkorganer anordnet i to konsentriske ringer, hvor de indre og ytre strekkorganene er viklet i forskjellige retninger.

17. Fremgangsmåte for å utføre en geofysisk undersøkelse, omfattende: å utplassere en kabel i en vannmasse; å endre kabelen fra en lagringsbar tilstand til en operativ tilstand i vannmassen, hvor den operative tilstanden har en høyere bøyningsstivhet enn den lagringsbare tilstanden; og enten (1) å detektere et geofysisk signal med en sensor anordnet på kabelen, eller (2) å aktivere en geofysisk kilde på kabelen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor endringen av kabelen fra den lagringsbare tilstanden omfatter å påføre strekkspenning på strekkorganene som strekker seg gjennom et segment av kabelen, hvor strekkspenningen ikke er slepestrekk-spenning.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor påføring av strekkspenningen på strekkorganene trykker sammen avstandsholdere anordnet i kabelsegmentet for å få avstandsholderen til å rette seg inn på en stiv linje.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, hvor den strekkspenningen som påføres strekkorganene, er større enn slepestrekkspenningen som påføres strekkorganene.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor sensoren er anordnet på kabelen, og fremgangsmåten videre omfatter det trinn å detektere geofysiske signalet med sensoren.