NO329396B1 - Seismisk kabel med beskyttelseselement for sensornode - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører en seismisk kabel (3) omfattende i det minste to sensornoder (4), der kabelen er tilpasset for kunne ligge permanent på en havbunn(5).Ved at hver sensornode (4) og en lengde av kabelen (3) som forbinder sensornodene (4), er dekket av en fleksibel beskyttelseshylse (7), oppnås det en tett forbindelse, der inntrengning av vann og/eller fuktighet i sensornodens (4) komponenter ikke tillates.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en anordning ved seismiske kabler som benyttes i forbindelse med seismiske og geofysiske undersøkelser, der kablene er tilpasset for å ligge på en havbunn, og mer spesielt angår oppfinnelsen en dobbel tetningsbeskyttelse for en sensornode som er anordnet på den seismiske kabelen.

Under leting etter olje og gass må det nedlegges et stort arbeid for å avdekke om forutsetningene for dannelse av olje og/eller gass innenfor et område er til stede. En del av dette arbeidet omfatter såkalte seismiske undersøkelser, der disse skal "teg-ne" et bilde av undergrunnen. Prinsippet for en seismisk undersøkelse er at det sendes ut en lydbølge fra en signalkilde, der lydbølgen rettes nedover mot havbunnen. Lydbølgen vil således trenge langt ned i havbunnen og reflekteres tilbake fra alle overganger eller grenseflater mellom de forskjellige geologiske lagene i undergrunnen. De reflekterte lydbølgene vil registreres av en mottakskilde, for eksempel en hydrofon eller geofon, hvorved de registrerte data deretter bearbeides og behandles for å settes sammen til å danne et bilde av berglagene (seismiske seksjoner) i området. På denne måten kan man oppdage og kartlegge store strukturer som oppbu-linger av lagene, forkastninger og saltstokker, samt hvor tykke lagene er, eller på hvilken dybde de befinner seg.

Disse undersøkelsene gjennomføres også når et felt er produktivt, idet man ønsker å kartlegge hvordan feltet forandres over tid.

Den vanligste metoden for å gjennomføre ovenstående seismiske undersøkelser off-shore på, er å benytte et fartøy som sleper både en signalkilde og en eller flere seismiske kabler som omfatter et stort antall hydrofoner. Slike kabler, generelt kalt "streamere", taues i et område like under havoverflaten og de kan være flere kilo-meter lange.

På grunn av at metoden ovenfor benytter kabler som kan være svært lange, er metoden ikke egnet for å benyttes i alle tilfeller. Et slikt tilfelle kan eksempelvis være at det i området man ønsker å gjennomføre en undersøkelse i, finnes mange flytende og/eller faste installasjoner, der disse vil forhindre at kablene slepes i en rett linje bak fartøyet. I disse tilfeller kan de seismiske kabler legges ned på havbunnen i en ønsket posisjon, mens fartøyet, som nå bare sleper signalkilden, lett kan manøvreres rundt de utplasserte flytende konstruksjoner. De reflekterte lydbølgene vil da opp-fanges av hydrofonene som ligger på selve havbunnen.

Ytterligere en måte å gjennomføre den seismiske undersøkelsen på, vil være at se-parate, egne hydrofoner eller geofoner utsette på havbunnen ved hjelp av egne spe-sialverktøy, så som ROVer etc. Ved en slik utførelse vil hydrofonene eller geofo-nene mest vanlig drives en lengde ned i havbunnen.

Fra US 6.483.776 Bl er det kjent en seismisk kabel som legges på havbunnen, der kabelen omfatter seismiske sensorenheter som er tilpasset for å detektere vibrasjo-ner på havbunnen. Sensorenhetene er betydelig tyngre pr lengdeenhet enn kabelen som er anordnet mellom dem. Selve sensorenheten omfatter geofoner, hydrofon etc, der disse er anordnet i et rom eller hus.

Et annet system som benyttes ved seismiske undersøkelser av geologiske formasjo-ner under havbunnen er vist i NO 318.314. Systemet omfatter et flertall sensornoder som er innrettet for å plasseres på havbunnen. Hver sensornode omfatter en generelt sylindrisk struktur som er beregnet for å trenge ned i havbunnen. En styreenhet er videre tilkoblet sensornoden, hvorved disse sammen senkes ned på havbunnen.

Et annet system er kjent fra WO 00/54081, som viser en sensor array kabel som innbefatter en sensor / Interlink anordning og en kabel som inneholder en styrke legemet til gir strekkfasthet til kabelen, optiske fibre eller ledninger for transport av elektrisk eller optisk energi til og fra sensor enheten, og en beskyttende ytre jakke.

Felles for kjente løsninger vil være at de er dyre å fremstille og kompliserte å instal-lere og/eller bruke, samt at de ikke kan bli liggende lenge i vannet før de må tas opp og vedlikeholdes.

Å benytte de kjente system og/eller løsninger vil være ugunstig når man ønsker å gjennomføre seismiske undersøkelser i alle faser av petroleumsvirksomheten, fra før et område åpnes til langt ut i produksjonen, i den hensikt å følge utviklingen i reser-voaret. Dette vil med de kjente løsninger medføre at sensorene, som kan være anordnet på kabler eller som enkeltstående enheter, for hver gang det skal gjennomfø-res en undersøkelse, må plasseres ut/installeres med bruk av spesialutstyr, deretter gjennomføres selve undersøkelsen, hvorved de utplasserte sensorer og utstyr etter endt undersøkelse igjen må fjernes.

På bakgrunn av ovenstående vil derfor en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen være å tilveiebringe en seismisk kabel som kan plasseres på havbunnen, der kabelen er tilpasset for å ligge som et "permanent" system på havbunnen.

På bakgrunn av ovenstående vil derfor en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen være å tilveiebringe en seismisk kabel som kan plasseres på havbunnen som et system som er tilpasset

Ytterligere en hensikt med foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en seismisk kabel gjennom en enkel og billig fremstillingsprosess.

Ytterligere en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en seismisk kabel som er lett å sette ut på havbunnen.

Ytterligere en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en seismisk kabel som er enkel i sin oppbygging og som ikke krever hyppig inspeksjon og ved-likehold.

Enda en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en seismisk kabel som i svært liten grad er påvirket av ytre miljøfaktorer.

Enda en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en seismisk kabel som kan benyttes ved seismiske undersøkelser ved eksisterende olje/gassfelt, under store deler av feltets levetid.

I et første aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en seismisk kabel som er tilpasset for å plassere ut kabelen "permanent" på havbunnen på eller ved eksisterende olje/gassfelt. Med "permanent" menes her en kabel eller kabelsystem som er egnet for langtidsbruk på havbunnen, typisk opp mot 25 år, hvor det i dette tidsrom må gjennomføres minimale vedlikeholdsarbeider på kabelen. Den seismiske kabelen omfatter i det minste to sensornoder som er plassert i en avstand fra hverandre og som er forbundet med en kabel. Flere slike kabellengder kan legges i et mønster, for eksempel parallelt med hverandre, på havbunnen. Bunnforhold (strømningsforhold, fast/løs bunn etc) i området der de seismiske skal plasseres vil avgjøre om det dan-nede kabelnettverket skal graves ned i havbunnen, ligge løst på havbunnen eller også festes til havbunnen ved hjelp av hjelpekabler eller lignende.

Selve kabelen som legges ut på havbunnen er på grunn av sin ytre kappe relativt

godt beskyttet ovenfor vanninntrengning og korrosjon, men sensorenheten være mer utsatt for påvirkning av det omkringliggende vann og må derfor beskyttes godt. Dette medfører at sensorenheten er beskyttet av et ytre hus eller deksel, der dette huset er fremstilt av et materiale som tåler å være i kontakt med vann. Huset vil imidlertid ikke beskytte sensorenheten ovenfor vanninntrengning og således er det viktig å beskytte overgangen mellom den seismiske kabelen og sensorenheten, samt selve sensorenheten. Dette må gjennomføres på begge sider av sensorhuset. Innenfor det ytre huset eller dekselet er det derfor rundt sensorenheten og dens komponenter anordnet en fleksibel beskyttelseshylse. Beskyttelseshylsen omfatter to endedeler, hvilke endedeler er ment å trekkes over en lengde av kabelen som forbinder sensorenhetene med hverandre. Endedelene har en innvendig overflate som er innrettet for å tette av rundt en kabel, slik at vann og/eller fuktighet ikke slipper inn i sensorenheten fra kabelsiden. Hver av endedelene er videre forbundet med hvert sitt koniske mellomstykke, hvorved endedelene og de koniske mellomstykkene forbindes seg imellom med et midtre legeme.

Sammen danner endedelene, de koniske mellomstykker og det midtre legemet en hel beskyttelseshylse, der denne tetter fra kabelytterkappe til kabelytterkappe. Denne avtetting oppnås da beskyttelseshylsen ligger forspent over sensorenheten og deler av kabelen. Beskyttelseshylsen kan være fremstilt som en hel enhet, eller den kan omfatte flere deler som ved samvirke danner en hel beskyttelseshylse, der en fagmann vil forstå hvordan dette skal utføres.

I tillegg vil også delkabler som forbindes til sensornodens sensor og hydrofon være omgitt av beskyttelsesstrømper, der disse innehar samme egenskaper som beskyttelseshylsen, hvorved sensornoden beskyttes gjennom en "dobbelbarriere". Beskyttelseshylsen og -strømpene er fremstilt av et materiale som er fleksibelt og som dermed utøver et trykk mot de elementene den/de dekker, dvs den seismiske kabelen og sensornoden. Materialet kan eksempelvis være en gummi- eller komposittblanding.

Selve sensornoden omfatter et sensorhus, i hvilket hus sensoren er anordnet. Huset er dannet av et materiale (metall) som er trykkfast på grunn av de store trykkpå-kjenninger det kan utsettes for, men er ellers fremstilt av rimeligere materialer, for eksempel rustfrie metaller, så som støpejern etc.

På hver ende av sensorhuset er det videre anordnet et konisk ringelement, hvilket ringelement tjener flere funksjoner. Ringelementet ligger til anlegg mot en flens som strekker seg utover fra sensorhusets endesider og som strekker seg rundt sensorhusets omkrets, hvorved det på denne måten dannes en tett forbindelse mellom sensorhuset og ringelementet. Det kan for øvrig også være lagt et tetningslag mellom flensens ytterside og innersiden av ringelementet som en ytterligere sikkerhet mot lekkasje. I sin motsatte ende, dvs motsatt enden som ligger an mot sensorhusets flens, er ringelementet ført innover kabelen som forbinder sensornodene sammen. Her vil det dermed også dannes en tilnærmet tett forbindelse mellom kabelen og ringelementet. I det innvendige rom som dannes av ringelementet kan det anordnet forskjellig utstyr, for eksempel en hydrofon. For å forhindre at hydrofonen ligger løst i dette rommet, er ringelementet innvendig fylt med et materiale som kan ab-sorbere støt og/eller slag som sensornoden eventuelt utsettes for, slik at hydrofonen ikke ødelegges. Dette materialet kan eksempelvis være en gel, men andre materialer med tilsvarende egenskaper kan også benyttes.

I hver av sensorhusets endesider, dvs i sidene som flensen er en del av, er det anordnet en gjennom- og/eller tilkoblingsinnretning. Innretningen benyttes for å koble delkabler i den seismiske kabelen sammen med sensoren eller sensorene som sitter i sensorhuset og hydrofonen som er anordnet i ringelementet. Hver av delkablene, som gjennom gjennomførings- og/eller tilkoblingsinnretningen føres inn eller ut av sensorhuset, er som tidligere beskrevet trukket med en beskyttelsesstrømpe.

Da det er dannet en fast forbindelse mellom ringelementet og den seismiske kabelen, hvor kabelens endestykke strekker seg en lengde innover i ringelementet, vil ringelementet ta opp strekk, trykk eller også bøy som den seismiske kabelen utsettes for, slik at ikke delkablene utsettes for disse påkjenninger med fare for å slites av.

Sensorenheten (sensorhuset) og ringelementene på hver side av sensorenheten danner således sammen sensornoden.

Med den seismiske kabelen ifølge oppfinnelsen søker man å unngå eller i alle fall minske ulemper ved de eksisterende løsninger.

Andre fordeler og særtrekk ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå klart fra føl-gende detaljerte beskrivelse, den vedføyde tegning samt etterfølgende krav. Figur 1 viser en seismisk kabel med beskyttede sensornoder ifølge foreliggende oppfinnelse som er lagt på havbunnen, og

Figur 2 viser et (delvis) tverrsnitt av sensorenheten.

Fra figur 1 ses det et overflatefartøy 1 som tauer en signalkilde 2. Fra denne kilden 2 sendes det ut et signal som trenger langt ned i en havbunn 5. Signalet vil reflekteres tilbake fra alle overganger mellom de forskjellige geologiske lagene i undergrunnen. De mange reflekterte signaler registreres av sensornoder 4 som er anordnet i en seismisk kabel 3. Selv om kabelen 3 på figuren er vist liggende på havbunnen, skal det også forstås at kabelen 3 kan graves ned på havbunnen, tildekkes etc, slik at den ikke skades av trål, garn, havstrømmer etc.

På figur 2 er det vist hvordan en sensorenhet 6 er fremstilt. Sensorenheten 6, som også kan ses å være et hus, rommer i det minste en sensor (ikke vist). På hver side av selve sensorenheten 6 er det anordnet et konisk ringelement 10, i hvilket ringelement 10 en hydrofon 9 er anordnet. Ringelementet 10 er slik anordnet at dens ene åpne kant ligger an mot en flens 12 på en endeside 11 av sensorenheten 6, mens ringelementets 10 andre åpne ende er anordnet over en lengde av kabelen 3. Flensen 12 rager ut fra endesiden 11 og strekker seg rundt hele omkretsen av sensorenheten 6.

I hver endeside 11 av sensorenheten 6 er det anordnet gjennomførings- og/eller tilkoblingsinnretninger 13 for i det minste en delkabel 14, hvorved det ved denne ut-forming tillates at det dannes en forbindelse mellom kabelen 3, delkablene 14 og sensoren (ikke vist) og hydrofonen 9, slik at elektriske og/eller andre signaler kan overføres gjennom hele den seismiske kabelen 3 lengde.

Det er imidlertid viktig at delkablene 14 som er forbundet med sensoren (ikke vist) gjennom gjennomførings- og/eller tilkoblingsinnretningen 13 ikke utsettes for en strekkraft, idet det da kan medføre at forbindelsen brytes. Derfor vil det koniske ringelementet 10 være slik utformet at en strekkraft i delkablene 14 ikke tillates. I tillegg vil et rom som dannes av endesiden 11, det koniske ringelement 10 og kabelen 3 være fylt med et materiale, for eksempel et gel 15, der dette skal beskytte en hydrofon 9 som befinner seg i dette rommet for slag og/eller støt den seismiske kabelen 3 kan utsettes for.

Det ses videre av figuren at delkablene 14 som er ført gjennom gjennomførings-og/eller tilkoblingsinnretningen 13, for å tilkobles med sensoren (ikke vist) og hydrofonen 9, er beskyttet av en beskyttelsestrømpe 16. Beskyttelsesstrømpen 16 kan strekke seg et stykke inn i sensorenheten 6 ved at den sammen med delkablene 14 føres gjennom gjennomførings- og/eller tilkoblingsinnretningen 13, og er slik at den vil danne en tett pakning mellom delkablene 14 og sensorhuset 6. På denne måten forhindres vann å strømme inn i sensorhuset 6.

Over selve sensornoden 4, som omfatter sensorenheten 6 og de to ringelementene

10, er det anordnet en fleksibel beskyttelseshylse 7, der beskyttelseshylsen 7 omfatter to endedeler 17 som strekker seg en lengde innover kabelens 3 ytterkappe. Siden beskyttelseshylsen 7 er fremstilt av et fleksibelt materiale, vil endedelene 17 av beskyttelseshylsen 7 gjennom sin indre overflate være i stand til å danne en tettende forbindelse med kabelen 3. Endedelene 10 avsluttes med en utadragende flens 18, der denne flens 18 er utformet komplementært med utsparing i et ytre deksel 19.

Hver av endedelene 17 er videre forbundet med et konisk mellomstykke 20, hvilket mellomstykke 20 har en tilsvarende form som det koniske ringelementet 10.

De koniske mellomstykkene 20 er videre forbundet med et midtre legeme 21, der dette midtre legemet er tilpasset sensorenhetens 6 form.

Endedelene 17, de koniske mellomstykkene 20 og det forstørrede midtre legeme 21 danner således en hel beskyttelseshylse 7, der denne strekker seg fra en lengde inne på en kabelytterkappe, via det første koniske ringelementet 10, over sensorenheten 6 og videre over det andre koniske ringelementet 10, for å avsluttes en lengde inne på en kabelytterkappe på motsatt side.

Denne utførelse vil gi en beskyttelseshylse 7 som, på grunn av sin fleksibilitet, vil ligge med en forspenning ikke bare mot sensornoden 4, men også mot en del av kabelen 3, hvorved det skapes en fullstendig tett forbindelse med det omgivende mil-j<ø->

Materialet som både beskyttelseshylsen 7 og beskyttelsesstrømpene 16 fremstilles av, kan være av gummikvalitet eller av en komposittblanding. Hensikten er å benytte et materiale som er fleksibelt, der denne fleksibilitet i materialet vil medføre at beskyttelseshylsen 7 og -strømpene 16 vil trekke seg sammen rundt sensorhuset og delkablene 14. Dette gir dermed en dobbeltbarriere, der beskyttelseshylsen 7 vil fungere som en ytterbarriere, mens beskyttelsesstrømpene 16 vil være en indre bar-riere.

Som en ytterligere beskyttelse av sensornoden 4 kan det være anordnet et ytre deksel 19 over sensornoden 4 og den omkringliggende beskyttelseshylsen 7, der dekselet 19 på kjent måte kan festes til kabelen. Dekselet 19 kan være fremstilt av et hvilket som helst egnet materiale, for eksempel metall, plast, kompositt etc.

Claims (9)

1. Seismisk kabel for bruk på eller nær sjøbunnen omfattende en kabel (3), i det minste en sensornode (4) omfattende en sensor og i det minste en hydrofon (9), der sensornodene (4) er forbundet med kabelen (3), der sensoren er anordnet i en sylindrisk sensorenhet (6), hvor det over sensorenheten (6) og deler av kabelen (3) er anordnet en fleksibel beskyttelseshylse (7) som omfatter et sylindrisk midtre legeme (21) som ved hver ende er forbundet til et konisk mellomstykke (20), hvilke koniske endestykker avsluttes i en endedel (17), der nevnte endedeler (17) er slik anordnet at deres indre overflate, på grunn av dens fleksibilitet, danner en fluidtett forbindelse rundt og over en lengde av en ytre overflate av kabelen (3), karakterisert v e d at sensorenheten (6) omfatter endesider (11) med flenser (12), et konisk ringelement (10) som består av to åpne ender og som videre har en form som svarer til den koniske mellomstykke (20), der det koniske ringelement (10) er anordnet slik at den åpne enden ligger an mot flensen (12) og den andre åpne enden er anordnet langs en lengde av kabelen (3), og hvor videre hver endeside (11) av sensorenheten (6) er tilveiebrakt med gjennomførings- og/eller tilkoblingsinnretninger (13) for i det minste en delkabel (14).

2. Seismisk kabel ifølge krav 1,karakterisert ved at sensorenheten (6) er fremstilt av et trykkfast materiale.

3. Seismisk kabel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en fast forbindelse er anordnet mellom det koniske ringelementet (10) og kabelen (3), på en slik måte at det koniske ringelement (10) oppta strekk, trykk eller bøyning den seismiske kabelen (3) utsettes for.

4. Seismisk kabel ifølge krav 1,karakterisert ved at minst det ene koniske ringelementet (10) huser en hydrofon (9).

5. Seismisk kabel ifølge krav 1 eller 4, karakterisert ved at det koniske ringelementet (10) er fylt med et materiale (15) som er egnet for å dempe slag eller støt.

6. Seismisk kabel ifølge krav 1,karakterisert ved at delkablene (14) i et overgangsområde mellom sensorenheten (6) og det koniske ringelementet (10) er beskyttet med en beskyttelsesstrømpe (16).

7. Seismisk kabel ifølge krav 1,karakterisert ved at beskyttelseshylsen (7) er utformet i et stykke.

8. Seismisk kabel ifølge krav 1,karakterisert ved at beskyttelseshylsen (7) er utformet i flere stykker, hvorved stykkene er anordnet slik at det oppnås en tett beskyttelse rundt kabelen (3), ringelementet (10) og beskyttelseshuset (6).

9. Seismisk kabel ifølge krav 1,karakterisert ved at et deksel (19) er anordnet over beskyttelseshylsen (7).