(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）と、
海上に浮かぶのに適し、それぞれが制御モジュール（ＣＰＵ）と、例えばＧＰＳ型衛星測位システムを使用し測位信号を受信するＧＰＳ受信器（Ｒｘ）と、中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）とデータ交換する無線伝送手段であるＶＨＦ送信器（ＶＨＦ）とを含む数個の中継ブイ（ＲＣＢ）と、
複数個の海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）とから構成される、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステムであって、
前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）は、それぞれが圧力検知器（ＰＳ）を含み、さらに水塊の海底まで重力作用により降下するのに好適であり、さらに地震受信器モジュール（ＳＲＵ）が海底の地層と結合するように水中に投入するのに好適なように地震受信器モジュール（ＳＲＵ）用ハウジングを備えた流線形部分またはブームを伴う密封した本体からなり、
さらに前記それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）は、制御装置（ＵＣ）と、ブームの地震受信器モジュール（ＳＲＵ）および圧力検知器（ＰＳ）により受信した地震データを収集するデータ収集モジュール（ＤＡＭ）とを含む、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステムにおいて、
さらに、前記中継ブイ（ＲＣＢ）と海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）は、それぞれに音響トランスポンダ（ＡＴ）と、音響測位及び設置モジュール（ＰＬＭ）と、音響通信モジュール（ＡＣＭ）とを含む音響伝送装置を備えており、音響トランスポンダ（ＡＴ）を介したモデムで、中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）からの測位データもしくは制御データ、または前記データ収集モジュール（ＤＡＭ）で収集した地震データのいずれかの交換を行い、前記中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）に送信することを特徴とする、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項２】
海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）は、数個のグループに分割され、それぞれの中継ブイが他の中継ブイより前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）により近い前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）のグループとの間で測位データおよび制御データ、または地震データを交換するのに適することを特徴とする、請求項１に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項３】
それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）は、それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の前記地震受信器モジュール（ＳＲＵ）で収集された地震信号に対応する地震記録のトレースを格納するためのデータ記憶及び転送モジュール（ＤＳＭ）と、少なくとも前記格納された地震記録のトレースの一部を特定伝送周波数で、前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の音響通信モジュール（ＡＣＭ）を介して中継ブイ（ＲＣＢ）へ遅延させて転送するように、制御装置（ＵＣ）において制御する手段とを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項４】
それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）は、それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の前記地震受信器モジュール（ＳＲＵ）で収集された地震信号に対応する地震記録のトレースを格納するためのデータ記憶及び転送モジュール（ＤＳＭ）と、制御装置（ＵＣ）において、前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の良好な正常運転を表示するデータを生成し、かつ、特定伝送周波数に基づき前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の音響通信モジュール（ＡＣＭ）を介して、前記生成されたデータの中継ブイ（ＲＣＢ）への伝送を制御する手段とを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項５】
それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）は、記録された地震データを中継ブイ（ＲＣＢ）または海中乗物へ光伝送する手段を含むことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項６】
それぞれの中継ブイ（ＲＣＢ）は、海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の位置に関する音響信号を収集して日時を付け、かつＧＰＳ型衛星測位システムのＧＰＳ受信器（Ｒｘ）により自身の座標を受信すると同時に、上記データを中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）へ送信する制御モジュール（ＣＰＵ）と協調する手段である音響測位及び設置モジュール（ＰＬＭ）とＶＨＦ送信器（ＶＨＦ）とを含むことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項７】
それぞれの中継ブイ（ＲＣＢ）は、海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）から取得した地震データを記録し、かつ中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）へ送信する手段であるケーブルリンク（ＣＯＭ）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項８】
それぞれの中継ブイ（ＲＣＢ）は、海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）による地震データの収集を最も好適に同期させるために、起震信号の伝送を管理する手段を含むことを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項９】
それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）は、密封した本体（１）に付属した浮力装置（４）と、中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）の指令により対応するブーム（２）から前記密封した本体（１）を分離するための発射手段（３）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項１０】
それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）は、格納された地震データを直接前記中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）へ伝送できる産業伝送ネットワークと連結する連結手段を含むことを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項１１】
中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）は、制御装置（ＵＣ）と、無線リンクによる前記中継ブイ（ＲＣＢ）との通信および衛星測位信号を受信できる機器（Ｅ１，Ｅ２）と、地震震源（ＳＳ）を制御しトリガするための機器（Ｅ３）とから構成され、
前記制御装置（ＵＣ）は、記憶装置（ＭＥＭ）を伴う中央処理装置（ＣＰＵ）と、インターフェース構成要素とを含み、
該インターフェース構成要素は、中央処理装置（ＣＰＵ）とグラフィックインターフェースとの間のやりとりを管理し、
該グラフィックインターフェースは、表示装置及びプリンタ（ＩＧＯ，ＰＲ／ＰＬ）、大容量記憶装置（ＤＤ，ＣＤ，ＢＭ）、海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）及び中継ブイ（ＲＣＢ）との通信インターフェース（ＦＳＩ、ＮＩ）との間のやり取りを管理することを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項１２】
前記海底の地層の地震データの収集を目的とするシステムは、前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）およびその収集データの配備ならびに回収を確実に行い、さらに前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）が海上に戻った後、無線リンクにより前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）を捜し出すための手段と、前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）中に格納したデータをダウンロードし、記録するための手段と、中継ブイ（ＲＣＢ）の中に格納した地震データを遠隔的に回収可能な手段と、地震データを通信ネットワークによって中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）へ転送する手段とを含む、ポータブル制御及び試験ステーション（ＰＴＣＵ）から構成されることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステム。
【請求項１３】
−  水塊の海底において、それぞれの受信器により受信する地震データのための少なくとも１つの地震受信器と収集モジュール用ハウジングを備えた流線形部分またはブームと、重力作用により水塊の海底まで下降し、かつ海底の地層と結合できるよう水中へ投入するのに適したそれぞれの収集装置とを含む一連の地震信号収集装置を設置することと、
−  水塊の海底に設置されたそれぞれの収集装置の位置の測定と、
−  水中地震の震源による波の発射と、海底の地層中へ放射された波に応答して海底の地層の不連続性により反射する波の受信と、それぞれの収集装置の受信器で受信されたデータの収集とにより、地震オペレーションを遂行することと、
−  それぞれの収集装置で収集した地震データの中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）による回収とを含む、海底の地層の地震探査または監視を目的とする方法において、
前記中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）に送信するために、前記中継ブイ（ＲＣＢ）と海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）との間において、音響トランスポンダ（ＡＴ）、音響測位及び設置モジュール（ＰＬＭ）、およびモデムを使用した音響通信モジュール（ＡＣＭ）を含むそれぞれの中継ブイ（ＲＣＢ）とそれぞれの前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）との機器により、中央制御及び記録ステーション（ＣＣＲＵ）からの測位データまたは制御データ、または、海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）で収集した地震データのいずれかのデータを交換することを含むことを特徴とする、海底の地層の地震探査または監視を目的とする方法。
【請求項１４】
それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の測位と、水中投入の際の衛星測位システムを基準とした初期同期と、さらに、海底に接した前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）が安定するまでの、時間同期データと、前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）と様々な中継ブイ（ＲＣＢ）との間の音響遠隔測定で得られる時間測定データとを組み合わせることにより、前記海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の海底までの下降を監視することとを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の海底の地層の地震探査または監視を目的とする方法。
【請求項１５】
前記機器を使用し、それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の前記地震受信器で収集した地震記録のトレースを、前記対応する中継ブイ（ＲＣＢ）まで音響伝送することを含むことを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の海底の地層の地震探査または監視を目的とする方法。
【請求項１６】
前記機器を使用し、それぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の良好な正常運転を表示する品質データをそれぞれの海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）から前記対応する中継ブイ（ＲＣＢ）まで音響伝送することを含むことを特徴とする、請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の海底の地層の地震探査または監視を目的とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海底に設置された海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）を使用した地震データ収集システムに関する。
【０００２】
深度、約３００ｍから１５００ｍの範囲の水域（深い沖合と呼ばれる）の下にある地下層の地震調査活動は、急速に発展している。将来開発される油田の平均的な大きさは水深と共に著しく増加する。上記設立コスト、製造コストおよびこれに伴う危険性はすべて潜入深度の増加とともになお一層増加するので、上記製造の最適化はなおさら重要である。このためには、不確実性を減少でき、かつ許容できるコストでより速く生産できる新しい探査技術と生産技術が必要とされる。
【０００３】
地震観測方法は絶えず発展している。しかしながら、進歩した結果にもかかわらず、これらのコストは、石油業者が組織的に適用するには今なお高すぎると考えられる。複数構成の地震探査（３Ｃ／４Ｃ）および繰返し型（４Ｄ）と呼ばれる地震探査は、明らかに拡張可能性の最も高い技術として現在認められている。両者を併せて使用すれば、その補足データの利用により、地下「熱水溜まり」を管理でき、さらに観測井戸の中の計測器から得られるデータと上記データを組み合わせることが可能となる。上記挑戦は、上記装置が提供する豊富な情報量とロジスティックスの利点からの利益を考慮に入れる一方で、海底に設置されたピックアップを備えた地震探査装置を妥当なコストで販売することにある。最も適切な探査装置は、信頼性があり、効果的かつ経済的であることはもちろん、非常に深い沖合という条件下で、発達中の「熱水溜まり」の監視ならびに「熱水溜まり」特性把握のための地震探査に対する要件を満足する必要がある。
【０００４】
【従来の技術】
海底に敷設されるケーブルあるいはストリーマを使用するＯＢＣ地震探査方式はよく知られている。正しく方向付けするためにＵ型管継手の上に取り付けられた地中マイクロフォンあるいは水中マイクロフォンのような地震受信機は、上記管継手部分に沿って配備され、かつ、海底部と連結される。上記受信器は、ストリーマ内の線材によって海上船舶のデータ収集装置に接続される。数個のケーブルを平行に敷設することで３Ｄ地震装置を構成できる。このようなストリーマは、一般に約５００ｍの深さまで使用されるが、１０００ｍ以上まで使用される場合がある。上記ストリーマは、地震探査オペレーションのフレームワーク内で浸水した状態で牽引されるか、あるいは、長期監視（４Ｄ地震監視）用の構造体内に永続的に取り付けられる。２番目の船は地震源を移動するために使用される。この手法は、特に上記設置が妨げられる領域および遷移帯で使用される。ケーブルが沈殿物中に埋められていない限り、上記ピックアップを海底に結合することは最善ではなく、さらに、多数のピックアップの設置にもかかわらず、収集した地震データの品質は、平均レベル程度である（この型の装置は、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、または特許文献４に記載されている。）。
【０００５】
さらに、海洋学の研究、特に大陸縁辺部の構造と地震に関する調査は、地震受信器、水中マイクロフォンおよび地中マイクロフォン等を含む密封した箱と、さらに低周波数の地震信号を連続的に記録でき、かつ上記データを大容量記憶装置へ保存できる電子装置とから構成される複数の（ＯＢＳ型）データ収集ステーションとを海底縁辺部まで沈めることが良く知られている。それ自体の沈降作用によりピックアップの結合は十分である。収集したデータの回収は、上記装置を海底から水面へ引き寄せた後に行う。海上船舶からの音響制御によって起動した発射装置によりバラストを切断し、その後、上記データ収集装置を水面へ引き寄せることができ、さらに標識や警報燈のような信号装置により、上記収集装置の海上での発見が可能となる。各使用後、ステーションは次の浸水の前に再調整される。これらステーションのほとんどは、６０００ｍに達する深度で動作可能である。科学技術という使命のために使用するステーションの数は比較的少ない。また、ステーションの間の距離は数百メーターから数百キロメーターまで設定可能である。上記記録期間は、１週間から数か月までに及び、上記データの記憶容量および電源供給の限界に基づいて調整される（このタイプのシステムは、例えば、特許文献５、特許文献６または、特許文献７に記載されている。）。
【０００６】
さらに、地下層とピックアップとの結合をより良くするために、海底での地震データ収集装置の位置を決定することはよく知られている。
【０００７】
この位置決めは、海中のロボットを利用するか、あるいは、重力作用により直接海底に突き刺すほどに十分に流線型化された上記収集装置を海上から発射することにより、実行可能である。これら地震信号の収集装置は、少なくとも１つの地震受信器（例えば３Ｃ地中マイクロフォンと水中マイクロフォン）用の収納箱を備える流線型部分あるいはブームと、それらの方位測定のための傾斜計と、コンパスと、地震データ収集モジュールと、海底で各収集装置の位置を決める（音響遠隔測定）手段と、さらに、収集した地震データの回収のための海上手段を含む。オペレーション終了時これらユニットはロボットによって回収される。上記型の装置は１５００ｍまでの水深部で動作するように製作される（このタイプの収集システムは、例えば特許文献８、特許文献９および特許文献１０に記載されている。）。
【０００８】
本出願人によって申請されたフランス特許の特許文献１１でもまた、地震探査あるいは沖の「熱水溜まり」の監視方法に関し記載しているが、そこでは電源手段を伴った１つ以上の地震源から成る１つ以上の地震発射装置が海底まで降下され、かつそれぞれの装置は多機能な命綱によって海上と結合されている。地震受信機は、さらに海底表面と結合可能である。
【０００９】
上記水中収集装置は、移動可能か、水塊底に連結されているかにかかわらず、一般に音響測位手段を伴う。衛星測位手段（ＧＰＳ測位システム）を備える数個の表面ブイに対する上記装置の相対的な位置は、音響遠隔測定によって確定される。音響遠隔測定と衛星測位とを組み合わせた位置特定装置は、例えば、特許文献１２と特許文献１３の中に記載されている。
【００１０】
また、地震サンプルは本出願人によって申請されたフランス特許の特許文献１４（米国特許の特許文献１５）において記載されている方法を適用することにより得られる。
【００１１】
【特許文献１】
米国特許第４，８７０，６２５号明細書
【特許文献２】
国際公開第９９／２３，５１０号パンフレット
【特許文献３】
国際公開第９８／０７，０５０号パンフレット
【特許文献４】
国際公開第９７／１３，１６７号パンフレット
【特許文献５】
米国特許第４，４２２，１６４号明細書
【特許文献６】
米国特許第４，６９２，９０６号明細書
【特許文献７】
米国特許第５，１８９，６４２号明細書
【特許文献８】
仏国特許出願公開第００／１６，５３６号明細書
【特許文献９】
仏国特許発明第２，７３８，６４２号明細書
【特許文献１０】
米国特許第４，１３４，０９７号明細書
【特許文献１１】
仏国特許発明第２，７７４，７７５号明細書
【特許文献１２】
米国特許第５，１１９，３４１号明細書
【特許文献１３】
米国特許第５，５７９，２８５号明細書
【特許文献１４】
仏国特許発明第２，７８７，２０１号明細書
【特許文献１５】
米国特許第６，２５３，１５６号明細書
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明による本システムの目的は、水塊底に接するデータ収集ステーションにより、沖の地下層から複数構成の地震データを得ることであり、さらに上記データは、海上または海底の衝撃波源または震動源により引き起こされる水中の地震波の発射と、それに同期して（活性地震）反応した結果か、あるいは上記海底土中で自然な発達により恒久的に発生する脈動事象（受動的、地震）の結果である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本システムは、中央制御及び記録ステーションと、海上に浮かぶのに適し、それぞれが制御モジュールと、例えばＧＰＳ型衛星測位を使用し測位信号を受信するＧＰＳ受信器と、中央制御及び記録ステーションとデータ交換する無線伝送手段であるＶＨＦ送信器とを含む数個の中継ブイと、複数個の海底設置地震データ収集ステーションとから構成される、海底の地層の地震データの収集を目的とするシステムであって、海底設置地震データ収集ステーションは、それぞれが水塊の海底まで重力作用により降下するのに好適であり、さらに地震受信器モジュールが海底の地層と結合するように水中に投入するのに好適なように地震受信器モジュール用ハウジングを備えた流線形部分またはブームを伴う密封した本体からなり、さらにそれぞれの海底設置地震データ収集ステーションは、制御装置と、ブームの地震受信器モジュールにより受信した地震データを収集するデータ収集モジュールとを含む。
【００１４】
本システムでは、中継ブイと海底設置地震データ収集ステーションは、それぞれに音響トランスポンダと、音響測位及び設置モジュールと、音響通信モジュールとを含む音響伝送装置を備えており、音響トランスポンダを介したモデムで、中央制御及び記録ステーションからの測位データもしくは制御データ、またはデータ収集モジュールで収集した地震データのいずれかの交換を行い、中央制御及び記録ステーションに送信する特徴を有する。
【００１５】
本発明の１実施態様によれば、上記海底設置地震データ収集ステーションは、数個のグループに分割され、それぞれの中継ブイが他の中継ブイより海底設置地震データ収集ステーションにより近い海底設置地震データ収集ステーションのグループとの間で測位データおよび制御データ、または地震データを交換するのに適する。
【００１６】
本発明の１実施態様によれば、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションは、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションの地震受信器モジュールで収集された地震信号に対応する地震記録のトレースを格納するためのデータ記憶及び転送モジュールと、少なくとも格納された地震記録のトレースの一部を特定伝送周波数で、海底設置地震データ収集ステーションの音響通信モジュールを介して中継ブイへ遅延させて転送するように、制御装置において制御する手段とを含む（海底設置地震データ収集ステーションの良好な正常運転を保証する品質データのみか、あるいは海底設置地震データ収集ステーションと中継ブイの間の距離があまり長くない場合は、すべての地震記録トレースかのいずれか）。
【００１７】
本発明の別の実施態様によれば、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションは、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションの前記地震受信器モジュールで収集された地震信号に対応する地震記録のトレースを格納するためのデータ記憶及び転送モジュールと、制御装置において、前記海底設置地震データ収集ステーションの良好な正常運転を表示するデータを生成し、かつ、特定伝送周波数に基づき海底設置地震データ収集ステーションの音響通信モジュールを介して、生成されたデータの中継ブイへの伝送を制御する手段とを含む。
【００１８】
本発明の別の実施態様によれば、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションは、記録された地震データを中継ブイまたは海中乗物へ光伝送する手段を含む。
【００１９】
本発明の１実施態様によれば、それぞれの中継ブイは、海底設置地震データ収集ステーションの位置に関する音響信号を収集して日時を付け、かつＧＰＳ型衛星測位システムのＧＰＳ受信器により自身の座標を受信すると同時に、上記データを中央制御及び記録ステーションへ送信する制御モジュールと協調する手段を含む。
【００２０】
本発明の別の実施態様によれば、それぞれの中継ブイは、海底設置地震データ収集ステーションから取得した地震データを記録し、かつ中央制御及び記録ステーションへ送信する手段であるケーブルリンクを含む。
【００２１】
本発明の別の実施態様によれば、それぞれの中継ブイは、海底ステーションによる地震データの収集をもっとも好適に同期させるために、起震信号の伝送を管理する手段を含む。
【００２２】
本発明の１実施態様によればそれぞれの海底設置地震データ収集ステーションは、密封した本体に付属した浮力装置と、中央制御及び記録ステーションの指令により対応するブームから密封した本体を分離するための発射手段を含む。
【００２３】
本発明の別の実施態様によれば、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションは、格納された地震データを直接前記中央制御及び記録ステーションへ伝送できる産業伝送ネットワークと連結する連結手段を含む。
【００２４】
本発明の１実施態様によれば、中央制御及び記録ステーションは、制御装置と、無線リンクによる中継ブイとの通信およびＧＰＳ衛星測位信号を受信できる機器と、地震震源を制御しトリガするための機器とから構成され、制御装置は、記憶装置を伴う中央処理装置と、インターフェース構成要素とを含み、インターフェース構成要素は、中央処理装置とグラフィックインターフェースとの間のやりとりを管理し、グラフィックインターフェースは、表示装置及びプリンタ、大容量記憶装置、海底設置地震データ収集ステーション及び中継ブイとの通信インターフェースとの間のやり取りを管理する。
【００２５】
本発明の別の実施態様によれば、上記海底の地層の地震データの収集を目的とするシステムは、海底設置地震データ収集ステーションおよびその収集データの配備ならびに回収を確実に行い、さらに海底設置地震データ収集ステーションが海上に戻った後、無線リンクにより海底設置地震データ収集ステーションを捜し出すための手段と、海底設置地震データ収集ステーション中に格納したデータをダウンロードし、記録するための手段と、中継ブイの中に格納した地震データを遠隔的に回収可能な手段と、地震データを通信ネットワークによって中央制御及び記録ステーションへ転送する手段とを含む、ポータブル制御及び試験ステーションから構成される。
【００２６】
本発明によれば、海底の地層の地震探査または監視を目的とする方法は、
−  水塊の海底において、それぞれの受信器により受信する地震データのための少なくとも１つの地震受信器と収集モジュール用ハウジングを備えた流線形部分またはブームと、重力作用により水塊の海底まで下降し、かつ海底の地層と結合できるよう水中へ投入するのに適したそれぞれの収集装置とを含む一連の地震信号収集装置を設置することと、
−  水塊の海底に設置されたそれぞれの収集装置の位置の測定と、
−  水中地震の震源による波の発射と、海底の地層中へ放射された波に応答して海底の地層の不連続性により反射する波の受信と、それぞれの収集装置の受信器で受信されたデータの収集とにより、地震オペレーションを遂行することと、
−  それぞれの収集装置で収集した地震データの中央制御及び記録ステーションによる回収とを含む。
【００２７】
本方法は、中央制御及び記録ステーションに送信するために、中継ブイと海底設置地震データ収集ステーションとの間において、音響トランスポンダ、音響測位及び設置モジュール、およびモデムを使用した音響通信モジュールを含むそれぞれの中継ブイとそれぞれの前記海底設置地震データ収集ステーションとの機器により、中央制御及び記録ステーションからの測位データまたは制御データ、または、海底設置地震データ収集ステーションで収集した地震データのいずれかのデータを交換することを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の１実施態様によれば、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションの測位と、水中投入の際の例えばＧＰＳ型の衛星測位システムを基準とした初期同期と、さらに、海底に接した海底設置地震データ収集ステーションが安定するまでの、時間同期データと、海底設置地震データ収集ステーションと様々な中継ブイとの間の音響遠隔測定で得られる時間測定データとを組み合わせることにより、海底設置地震データ収集ステーションの海底までの下降を監視することとを含む。
【００２９】
本発明の１実施態様によれば、本方法は対応機器を使用し、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションの地震受信器で収集した地震記録のトレースを、対応する中継ブイまで音響伝送することを含む。
【００３０】
本発明の１実施態様によれば、本方法は、対応機器を使用し、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションの良好な正常運転を表示する品質データをそれぞれの海底設置地震データ収集ステーションから前記対応する中継ブイまで音響伝送することを含む。
【００３１】
本発明による方法および装置に関する他の機能および利点は、例示を限定するものではないが、添付図面を参照し、以下の実施態様の説明を読むことにより明白となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本システムはモジュール式であり、次の構成要素を含む。（図１）
−  海底上に設置され、地震データ収集が可能な、幾つかの回収可能な海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵ
−  海上の定められた位置に設置された数個の制御中継ブイＲＣＢ
−  制御中継ブイＲＣＢと船舶上の制御装置の間の情報と、命令とデータ交換を行うための無線リンク
−  少なくとも海底装置の良好なる正常動作の制御（ＱＣ）を可能にする、測位と、指令とデータ伝送のための海底と海面間の２方向性音響リンク
−  海上での回収後、上記中継ブイＲＣＢおよび上記海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵを測位するＧＰＳ型リンク
−  上記回収船に対する位置座標の伝送を可能とするために海上へ戻った後、海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵによって起動される無線リンク
上記システムは、船舶上の制御装置から成り、さらに上記制御装置は次のものから成る。
−  中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵの機能の一部が委譲されることにより、好ましくは、より柔軟にオペレーションを遂行できる、水中装置を試験しかつ制御するポータブル制御及び試験ステーションＰＴＣＵ
−  回収のため、収集モジュールの位置を制御し、かつ発見する装置から成る船舶上の集中化記録ならびに制御の中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵ
−  中継ブイＲＣＢへ差動位置校正パラメータを送信するのに適し、それぞれの位置測定の精度を高めることができる、基準として役立つよく知られた型のＤＧＰＳステーション
Ｉ  海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵ
それぞれの海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵは、様々な構成要素の電子モジュールを含むのに適した、気圧調節された密封した本体である円筒状の箱１を含む（図２）。円錐形のブーム２は、取外し可能な発射手段であるフッキング装置３により円筒状の箱１の底部に固定される。重力作用により、発射点に対し海底の方へ、十分に垂直に海底設置地震データ収集ステーションを降下することと、海底と十分に結合することが好ましい。ブーム２は、円筒状の箱１から機械的に分離され、かつ様々な地震ピックアップＧＰ＋ＰＳ（３構成要素の地中マイクロフォンあるいは水中マイクロフォンを伴うトライフォンから成る少なくとも１つのアセンブリ）のハウジングから成る。ブイから成る浮力装置４と、ガスタンクと、制御要素は、円筒状の箱１の上に固定され、上記円筒状の箱がブーム２から分離されると、上記海底設置地震データ収集ステーションを海上まで持ち帰る。
【００３３】
それぞれの海底設置地震データ収集ステーションは、ピックアップの最適な結合を確実にするため、好ましくは、衝突時に海底の沈殿物の中を推進する機構（示されてない）から成る。上記推進機構は、測位装置が海底上でＤＳＡＵの設定を検知した時、ＤＳＡＵの地盤接触の検出によるか、あるいは中継および制御ブイＲＣＢにより受信された指令により、切り放し可能である。
【００３４】
一つの変形によれば、それぞれの海底設置地震データ収集ステーションは、さらに円錐形のブームを支持する中心軸に固定された数個（例えば２個あるいは３個）のシリンダから構成することが可能である。
【００３５】
それぞれの海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵは、地震ピックアップ（ブーム２の中の３Ｃ地中マイクロフォンと上記水中マイクロフォン）によって受信した信号の収集に適し、さらに、予備ピックアップあるいは予備装置に対して一定数（最大１０）の入力部を具備する。上記海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵは、次のものを含む（図３）。
−海底設置地震データ収集ステーション管理専用の、マイクロコントローラと、データおよびプログラムメモリを含む制御装置ＵＣ
−様々な事象の日時記入に必要な高精度クロック
−ＤＳＡＵが海上にある場合のみ起動されるＧＰＳ受信器およびＶＨＦ無線送信器
−海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵが海上へ戻り回収できるように、ＤＳＡＵの発射装置ＡＲが始動できる発射モジュールＲＭ
−海上から、モジュールの位置を測定する音響トランスポンダＡＴを含む音響測位及び設置モジュールＰＬＭ
−さらに、音響トランスポンダＡＴを使用することにより、海底装置に関連する品質管理データ（ＱＣ）の伝送と、周期的記録の始動と、さらに、上記箱を切り放すため、フッキング装置をトリガするのに必要なデータ交換を可能にする音響通信モジュールＡＣＭ
−データ収集と上記地震発射のトリガとの同期をとる信号処理装置ＴＢＭ
−データ記憶機器（マイクロディスクまたはフラッシュディスク）に連結されており、かつ海上での海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの回収後に、船舶上で地震データのダウンロードが可能な高速リンクを含むデータ記憶及び転送モジュールＤＳＭ
−アナログ地震データの収集および変換部分（前置増幅器、Ａ−Ｄ変換器、フィルタリング）と、地震検知器以外のものとのインターフェース部分を含むデータ収集モジュールＤＡＭ
−種々ある中でも特に圧力検知器、湿気検知器、接触検知器等を含む一連の地震検知器以外のものＡＳＵ
−海底に連結される装置に関連した少なくとも３構成要素の地中マイクロフォンモジュールＧＰと、上記箱の上部の中に配列される圧力検知器である水中マイクロフォンＰＳを含む地震受信器モジュールＳＲＵ
−配備前および回収後に、上記ＤＳＡＵの初期設定と制御を可能にする上記箱の外部との中速リンク
−電力供給管理モジュールＰＳＭ
Ｉ−１  海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの制御装置ＵＣ
制御装置ＵＣは、ＤＳＰ（信号処理プロセッサ）型の低消費電力マイクロプロセッサを含む。プログラマブルロジック回路は、入出力のリソースと、割り込みと、音響以外の検出器すなわち音響通信モジュールＡＣＭ、地震検知器あるいは装置、発射モジュールＲＭ、測位モジュールＰＬＭ、発射モジュールＲＭの中のＧＰＳ受信器とＶＨＦ送信器／受信器、データ記憶及び転送モジュールＤＳＭ、そして、上記箱の外部と地震あるいは制御データを交換する中高速ケーブルリンクのような装置に対する特別のインターフェースとを管理するために使用される。ＤＳＡＵアプリケーションプログラムは再プログラム可能メモリの中にあり、さらに動的なデータ、地震データあるいは地震パラメータは適切な容量のランダムアクセス記憶装置に含まれる。
Ｉ−２  内部クロック
例えば、２×１０-9（１ミリ秒／５日）の精度を持つＯＸＣＯ（オーブンにより恒温補正された水晶発振器）型のオシレータは、測位あるいは受震のいずれかとリンクした事象を正確に時点付けするために必要である。より長いサービス期間に対しては、恐らく再校正が必要である。上記クロックの日時との同期は、ＤＳＡＵを水中に投入する前に、内部あるいは外部ＧＰＳ受信器のＰＰＳ（パルス／秒）信号によって行なわれる。日付時間精度は１μＳ以上でなければならない。
Ｉ−３  サービスリンク
上記箱を開封せずに、船舶上のＤＳＡＵと通信するために、次の２つのケーブルリンクが使用される。
ａ）  接続される装置によって、その転送速度が自動的に構成されるＲＳ−２３２またはＲＳ−４２２型のシリアルポートとの外部ＧＰＳリンク。このリンクは、上記ＤＳＡＵの構成と維持管理および、恐らく受信器によるＤＳＡＵの内部クロックの同期のために役立つ。
ｂ）  記録データ回収のための高速リンク。
Ｉ−４  データ収集モジュールＤＡＭ
データ収集モジュールＤＡＭは、３Ｃ地中マイクロフォンと、水中マイクロフォンモジュールＰＳ、さらに電源電圧、測位のための圧力、箱の中の湿分、ＤＳＡＵの地盤との接触、傾斜計およびコンパスを検知する非地震系検出器ＡＳＵを含む、地震受信器モジュールＳＲＵを統括する。
【００３６】
データ収集モジュールＤＡＭは次のものを統括する。
−  地震ピックアップのアナログ信号のディジタル化
−  地震以外の検知器の収集と制御
−  上記地中マイクロフォンの結合状態を検査する結合テスター
−  地震溝の特質を検査するテスト信号発振器
３構成要素Ｘ、Ｙ、Ｚを持つ地中マイクロフォンおよび水中マイクロフォンＰＳにより受信された地震信号をディジタル化する上記回路は、それぞれのチャネル（図４）に関し、すべて低消費電力装置であるアンプと、フィルタＦと、ディシメーションフィルタＤＦ付きのデルタシグマ型Ａ−Ｄ変換器ＡＤＣを含んでいる。上記変換は、２４ビット、２０４８ＭＨｚのクロック周波数で行われる。サンプリング周期は、３ヘルツと８２４−４１２−２０６−１０３ヘルツの間で０．５−１−２ミリ秒あるいは４ミリ秒になるであろう。信号のダイナミクレンジは例えば１２０ｄＢである。
【００３７】
上記の音響以外の検出器のためのディジタル化回路は機能的に同一であるが、サンプリング周期ははるかに長く（例えば１秒）、かつ使用する特定装置の仕様に合わせられる。
Ｉ−５  地中マイクロフォンモジュールＧＰ
地中マイクロフォンモジュールＧＰは、標準機構として３構成要素の地中マイクロフォンと、選択可能なＸ−Ｙ傾斜計と磁気コンパスを含む。上記モジュールの下部構造は、Ｓ波に適合し最適結合できるように流線型に作られる。このモジュールは、ピックアップを最適結合させるために海底の沈殿物中に沈められる海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵのブームに配置される。
Ｉ−６  データ記憶及び転送モジュールＤＳＭ
上記収集した地震データは、フラッシュ・メモリー技術に基づいた１枚以上のディスクあるいは複数のマイクロディスクから成る不揮発性蓄積媒体上に格納される。最小の記憶容量は、例えば１ギガバイトであり４ギガバイトまで拡張可能である。１ギガバイト程度の容量は、１対２の圧縮比と、２ミリ秒のサンプリング周期では、１０秒間発射を約２６，０００回分記憶保存するのに十分である。３，０００ｍ深度の目標に対して、カバーする発射領域は約３６ｋｍ2であり、これは２５ｍごとの発破点の割合で、かつ５０ｍの行間距離に対し２８，８００回発射することに対応する。
Ｉ−７  ＧＰＳ受信器
ＧＰＳ受信器は次の２つの機能を実行する。
−  装置の配備に先立ち、ＤＳＡＵの内部クロックと同期すること。
−  海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵが海上へ戻されたあとに海底データを回収する場合、上記収集アセンブリが存在する場所の発見を手助けする位置座標の取得。
【００３８】
上記ＧＰＳ受信器は、海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵが完全に水面下に留まる限り、その動作を停止させられる。
Ｉ−８  音響測位及び設置モジュールＰＬＭ
ａ）  測位及び設置原理
海上に置かれたブイ（最小で２個）のネットワークに関する測位原理は、音響源（例えば水中車両ＡＵＶのトランスポンダ）によって、あるいは海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵから放射された信号の移動時間を測定することにある。音響源は定期的に次の２つの連続信号を放射する。ＧＰＳの時間と同期する第１の信号と、深度の関数としての遅延を有する第２の信号。これらの信号は、上記２つの信号の到着日時を正確に記録するすべてのブイにより受信される。その後、上記ブイは、無線リンクを経由し、上記ＤＳＡＵにより受信した到着時刻に対応するブイ自体の位置ＤＧＰＳを制御装置に送信する。水中音の伝搬速度が分かっているので、上記伝播時間はトランスポンダとブイとの距離に変換される。上記深度がそれぞれのブイによって正確に測定されるので、音響源の位置は、水平面での距離と等価なラジアン角を有する円の交差点によって得られる。
【００３９】
測位精度は装置の深度に従って、約１ｍか、あるいはそれ以下である。
【００４０】
上記測位装置は、それぞれのステーションＤＳＡＵが水中に投入されるとすぐに起動され、これによって、その下降全体にわたる水中での径路を監視できる。上記ＤＳＡＵの設置は、その位置が安定し次第、完了したと考えられる。その後、上記測位装置は、回収時間まで、その動作を停止でき、あるいは作業中に散発的にその位置を点検できる。
【００４１】
ｂ）  音響トランスポンダＡＴ
遠隔測定データの伝送に関して使用する音響トランスポンダの必要特性は、以下のとおりである。
−  周波数  ３４ｋＨｚ、
−  繰返し周期  １秒から２秒、
−  クロック安定度  １０-8／月、
−  圧力検知器  ０〜３０  メガパスカル（ＭＰａ）、精度１％
海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵを水中に投入する前に、ＧＰＳ受信器の出力信号ＰＰＳ（パルス／秒）により、クロック同期を行なう必要がある。
【００４２】
海底設置地震データ収集ステーション（ＤＳＡＵ）の装置を最適化するため、上記音響トランスポンダは、好ましくは、さらに上記音響通信モジュールにより使用される。
Ｉ−９  音響通信モジュールＡＣＭ
モデムを介する２方向性音響リンクは、船上の中央制御ならびに記録装置ＣＣＲＵの操作とリンクした命令を海上に位置するブイＲＣＢによって、上記ＤＳＡＵへ送信し、かつ品質管理データＱＣを上記ＤＳＡＵから受信するために使用される。このリンクもまた地震発射と正確に同期をとるために使用される。例えば１２００ビット／秒の速度では、地震オペレーション中にほとんど連続的な制御を行うのに十分な１５０バイト／秒の送信が可能となる。それぞれのブイＲＣＢは、好ましくは、それに割り当てられた装置の海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵと通信を行うための音響固有振動数を伴う。このことにより、さらに上記音響範囲を最適化できる。
【００４３】
上記コマンドにより、電源管理、機能活性化あるいは非活性化、それらの構成法、受震のパラメータ化、上記地震オペレーションの制御およびデータ記録の制御など、ＤＳＡＵの様々な機能を管理できる。
【００４４】
それぞれのステーションＤＳＡＵから送信された品質データＱＣにより、動作中の診断結果、すなわち地震信号、電源レベルの制御、データ記録容量監視、電子制御などに関する品質を得る。
【００４５】
すべての収集した地震データを伝送することは難しい。例えば、１０秒から２ミリ秒までの地震発射と、２分の１の圧縮に対して、海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵから回収した４回分のトレースは、１２００ビット／秒の媒体転送速度を考慮すると３分２０秒続くであろう。低速２０ビット／秒に対しては、３時間２０秒かかり、高速の４８００ビット／秒に対しては５０秒かかる。ブイＲＣＢが、一斉にデータ受信できる場合、完全な発射データを得るために、上記時間は、上記装置ＤＳＡＵの数を掛け、中継ブイＲＣＢの数で割る必要がある。
Ｉ−１０  発射モジュールＲＭ
発射システムは、中央制御ならびに記録装置ＣＣＲＵ、あるいは上記ポータブル試験装置ＰＴＣＵのいずれかから来るコマンドによりトリガされる。これにより、上記容器を海上へ戻し、さらにその引揚げのための上記位置特定装置を起動させる発射機構のトリガを確実なものとする。上記浮揚アッセンブリが十分でなく、上記ブームを海底から切り離せない場合、地中マイクロフォンモジュールＧＰは、恐らく上記ＤＳＡＵから分離されて海底に放棄できる。発射コマンドの受信と同時に、海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵは、ＧＰＳ受信器と、無線送信機と、目視による海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの位置特定用フラッシュとの、立上り時間および起動タイミングを考慮して、上記測位装置とプログラムを起動する。
Ｉ−１１  無線送信器
無線送信器により、ＧＰＳ位置座標を中継ブイＲＣＢか、あるいは直接に引揚げ船舶に送信可能である。上記無線送信機は、ＤＳＡＵが海上へ帰還した後でのみ、実効的に起動される。使用する無線周波数は、中継ブイＲＣＢと中央制御及び記録端末ＣＣＲＵの間のリンクに使用する周波数と同じである。
Ｉ−１２  同期モジュールＴＢＭ
同期モジュールＴＢＭの機能は、起震タイミングを正確（１００ピコ秒以下）に決定し、さらに収集したデータを上記時間と同期させることにある。通常、受震は、起震信号と同期して開始される。このことは、震源から中央制御ならびに記録端末、ブイＲＣＢをとおして海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵまでの同期信号（地震の場合は時間間隔：ＴＢ）の伝送を必要とする。空気および水の中という異なる媒体での信号伝送と、基本的に関連する遅延を考慮すると、様々な走行時間を考慮した修正技術の助けが必要である。上記装置すべての構成要素は、上記ＧＰＳ受信器によって得られた時間とは、非常に正確に同期する。中央制御ならびに記録端末ＣＣＲＵは、上記時間を、正確な起震時間と結びつける。この情報は、本出願人によって申請されたフランス国の特許文献１４（米国特許の特許文献１５）において記載されている方法を適用することにより得られた地震サンプルを、再度同期可能とする受震同期信号直後に、海底ステーションＤＳＡＵに送信される。
Ｉ−１３  電力供給管理モジュールＰＳＭ
上記電力供給管理モジュールは、容易に交換できるように、また上記供給容量が地震オペレーションの要件に適合するよう設計されている。短期オペレーションに対しては、アルカリ電池が恐らく使用できるが、より長いオペレーションには、より高価なリチウム電池が必要となる。上記電力供給範囲は、ほとんど連続的なオペレーションでは、最小で７日間でなければならない。随意であるが、上記供給容量は１か月以上に拡張可能でなければならない。
ＩＩ  中継ブイＲＣＢ
それぞれの中継ならびに制御ブイＲＣＢは、海底の地震装置上方の水面上に位置を決めて置かれる。最低でも２つのブイＲＣＢが必要である。上記海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵは、中継ブイと同じ数のグループに分割されて、それに最も近い海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵとの交換管理は、それぞれの中継ブイに委託される。これらの中継ブイの機能は、以下のとおりである。
−  無線リンクにより、船上の中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵとデータ交換し、音響リンクにより海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵとデータ交換する中継として役立つこと。
−  海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの測位に関係する音響信号と、上記ＧＰＳ受信器によりそれ自身のＧＰＳ座標を受信すると同時に、中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵへその信号を送信する音響信号とを収集して日時を付けること。
−  上記地震オペレーションの進行上、可能となった場合で、かつ、上記音響リンクの転送速度が十分であるという条件で、海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵから来る地震データを大容量記憶装置（ディスク）上に記録すること。
【００４６】
それぞれの中継ならびに制御ブイの電子装置は次のものから構成される（図５）。
−  ブイ管理用の制御モジュールであるマイクロプロセッサ・カードＣＰＵ（ＰＣタイプの）
−  大容量ディスクＨＤ
−  例えば、イーサネットＥＴＨ型のネットワークインターフェイス
−  船舶のデッキ上の海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵとの通信のための少なくとも１つのケーブルリンク（ＣＯＭＩ、ＣＯＭ２）
−  正確なクロックＨ
−  ＧＰＳ受信器Ｒｘ
−  無線送信器／受信器  Ｒｘ／Ｙｘ、（例えばＶＨＦ帯）
−  音響測位モジュールＰＬＭ
−  測位とデータ伝送に使用するトランスポンダまたは水中マイクロフォンＡＴ
−  データ伝送のための音響モデムＡＣＭ
−  地震発射同期インターフェースＴＢＭ
−  その範囲を拡大するために電池と太陽電池によって供給される電力供給管理モジュールＰＳＭ
−  ブイＲＣＢの推進装置ＰＲＯＰに連結された測位制御モジュールＡＳＰ
−  浅い水域で使用する場合の錨泊装置
ＩＩ−１  マイクロプロセッサ・カード
マイクロプロセッサ・カードは、例えば、上記ディスクと、高速通信網により（その上に）格納された地震データを中央制御ならびに記録端末へ転送することに適した工業型の低消費電力ＰＣカードある。
ＩＩ−２  無線リンク
中継ブイＲＣＢを介した、中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵと海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの間の無線リンクは、例えば１５本の２１６−２２０ＭＨｚあるいは４５０−４７０ＭＨｚ帯域の無線伝送チャネルである。約１０Ｋビット／秒の転送速度は十分である。このリンクは、次のようにして使用される。
−  中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵから海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵへのコマンドの受信と、そこからの測位情報の受信のための音響測位モジュールより、
−  受震の間にデータ交換するために、（中央制御ならびに記録端末によって受信された海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵ用コマンドと、品質管理データＱＣあるいはそこから来る地震データの伝送）
それぞれのブイＲＣＢは特別なアドレスによって識別され、さらに電波放出の固有周波数を有する。上記受信周波数はすべてのブイで同じである。
ＩＩ−３  音響モデムリンク
これはモデムによる２方向性音響リンクである。それぞれのブイＲＣＢは、それに割り当てられた海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵと通信するため、固有の音響周波数を有する。これは、さらに上記音波の範囲を最適化することを目的とする。上記リンクの転送速度は、伝送条件によって２０〜４８００ビット／秒の間で選択できる。通常は、中速な１２００ビット／秒で十分である。
ＩＩ−４  音響測位モジュール
このモジュールは、音響トランスポンダと、非常に正確で安定したクロック（月に１０-8）と、上記ＧＰＳ受信器および上記無線送受信器と通信する。上記クロックは上記中継ブイの取り付け前にＧＰＳ受信器の１パルス／秒（ｐｐｓ）の信号と同期する。信号の繰返周期は例えば１秒あるいは２秒である。
ＩＩ−５  地震発射との同期インターフェース
このインターフェースは、すべての海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの規模で、上記受震を最も好適に同期させるための、起震信号の伝送管理に適している。
ＩＩ−６  中継ブイの電源
それぞれの中継ブイの電源容量は、その機能とオペレーションの長さを考慮して調整可能である。上記電池は、オペレーション中に必要であればそれらの交換を容易にする自給式の箱の中に準備されている。太陽電池の追加により、電池の適用範囲を拡大できる。
ＩＩ−７  制御可能な推進装置
大なり小なり、海の強い潮流は、その設置後に上記ブイを漂流させるであろう。中央制御ならびに記録端末へのＧＰＳ座標の周期的な伝送により、上記漂流を連続的に監視できる。全方向性に制御される推進装置により、上記ブイを所定の位置に保持できる。自力推進型ブイの公知である方式は中継ブイＲＣＢに適している。この種のブイの移動速度は３ノットに達することがあり、１〜７日間でのその航続距離は、基本的には使用するエネルギによって変わる。上記装置が浅いかあるいはほどほどに深い水域中で使用される場合、それほど高価でないため、好ましくは錨で海底にブイを留める装置が使用される。
ＩＩ−８  光伝送
上記海底設置地震データ収集ステーションが、データ伝送装置（上記中継ブイか、あるいはその近くを通過し、収集アセンブリを装備した海中乗物でもよい）から比較的短距離にある場合、さらに光伝送チャネルを使用して、収集した地震のトレースをこの収集アセンブリに転送することも可能である。このような場合、上記収集アセンブリとして、光通信モジュールＯＲＭと光受信器ＲｘＯＰＴが付属した中継ブイ中の通信エレクトロニクスを使用できる（図５）。上記電子モジュール中の音響手段は、海底設置地震データ収集ステーションへデータ転送命令を送信するために使用され、また上記ステーションは光手段により上記収集アセンブリへ応答としてデータを送信する。
ＩＩＩ  中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵ
図６のフローチャートによって例証するように、例えば船舶上に乗せることが可能な中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵは、第１に、記憶装置ＭＥＭを伴う中央処理装置ＣＰＵを含む制御装置ＵＣからなる。この中央処理装置ＣＰＵは第１のバスＢ１により、以下のインターフェースと通信する。
−  表示画面ＩＧＯとのやり取りを管理するグラフィックインターフェースＧＩと、
−  キーボードとマウスとのやり取りを管理する直列インターフェースＳＩと、
−  記憶ディスクと光ディスクとのやり取りを管理するインターフェースＤＩと、
−  磁気テープ駆動装置とのやり取りを管理するインターフェースＢＩと、
−  プリンタとのやり取りを管理する並列インターフェースＰＩと、
−  浸水前に、あるいは海上でのその回収後に海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵとのやり取りを管理する高速の直列インターフェースＦＳＩと、
−  ローカルネットワーク（例えばイーサネット型の）によって海上ブイＲＣＢとのやり取りを管理するインターフェースＮＩ。
【００４７】
第２のバスＢ２によって、中央処理装置ＣＰＵは、
−  ＶＨＦ電波伝送受信機器Ｅ１と、
−  ＧＰＳ測位信号受信機器Ｅ２と、
−  震源ＳＳ制御とトリガ機器Ｅ３
と通信する。
【００４８】
さらに図７のブロック図によって例証されるように、中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵは下記機能を実行する。
−  オペレータとのグラフィックス制御インターフェースの管理
−  中継ブイＲＣＢ及び海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの水中収集装置の制御および監視用ＶＨＦ無線リンクの管理
−  上記水中収集装置の配備と回収段階中の測位情報のグラフィック処理と表示−  測位情報と、水中収集装置の機能状態から成るデータベースの生成と維持管理
−  船舶および地震源制御装置のＧＰＳナビゲーション装置とのインターフェース管理
−  地震オペレーションの制御と監視、エラー割込および品質管理データＱＣに含まれる情報の表示
および次のいずれかにより取得した地震データの回収
−  データ転送速度が十分ある場合は、受震の待ち時間中に無線リンクを使用することにより、
−  あるいは上記水中収集装置（中継ブイＲＣＢと海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵ）の回収後、ブイＲＣＢからか、あるいは通信ネットワークによるポータブル制御及び試験ステーションＰＴＣＵから
−  さらに、標準フォーマット（例えばＳＥＧ−Ｄ）でのすべての地震データの磁性体への記録
ＩＶ  ポータブル制御及び試験ステーションＰＴＣＵ
より柔軟に業務を遂行できるように、中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵの機能の一部を、上記収集装置配備と、回収ロジスティクスと、維持管理が割り当てられている予備のポータブル制御及び試験ステーションＰＴＣＵに任せることができる。ポータブル制御及び試験ステーションＰＴＣＵは強力なポータブルＰＣを中心として構成される（強固につくられている）。その機能は例えば次の通りである（図８参照）。
−  オペレータとのグラフィック制御インターフェース
−  水中収集装置ＤＳＡＵとＲＣＢ用構成パラメータの初期設定
−  品質管理試験ＱＣの実行およびそれぞれの海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの動作順序の制御
−  中継ブイＲＣＢ及び海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの水中収集装置の測位の制御および監視用ＶＨＦ無線送信器受信器の管理
−  水中収集装置配備と回収段階中の測位情報のグラフィック処理と表示
−  水中収集装置の測位情報と機能状態についてのデータから成るデータベースの生成と維持管理
−  海上へ戻った後の海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの位置をＶＨＦ無線リンクによって見つけ出すこと
−  随意的であるが、震源制御装置のインターフェースの管理と受震制御
−  幾つかの海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵに格納されたデータの並列ダウンロードと、内部ハードディスク、あるいは随意であるが磁気カートリッジ上にそれを記録すること
−  これら収集したデータがブイの中に格納された場合、ネットワーク通信を使って中継ブイＲＣＢの地震データを回収すること、さらに
−  例えばイーサネット型の産業通信ネットワークを使用し地震データを中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵへ転送すること。
Ｖ．  上記オペレーションの説明
上記装置の配備は以下のようにして行なわれる。
【００４９】
中継ブイＲＣＢは、まず準備され、調査する地下層上方の水中に投入される。
【００５０】
それぞれの海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵは、水中に投入される前に船舶のデッキ上で設定され、点検され、同期を行う。
【００５１】
その後、海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵは連続的に船外に投げ出され、それらは重力作用で海底上に落下する。それらの位置合わせは、ポータブル制御及び試験ステーションＰＴＣＵ、あるいは中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵによって監視される。上記海底設置地震データ収集ステーションの海底への軌道にいくぶん大きなドリフトを引き起こし得る海の潮流を考慮する必要がある。例証として、例えば、上記ステーションＤＳＡＵの下降速度が１ｍ／秒で、割り当てられた位置の深さが３０００ｍであると仮定する。０〜１５００ｍの間でおよそ４０ｃｍ／秒、その後３０００ｍまで７ｃｍ／秒で変化する潮流に対して、逆流を考慮しなければ、着地点は所望の点に対してほぼ７００ｍ分それる。上記差異はさらに数ｋｍに達する場合があり得る。通常、海流は海上でより大きい。ドリフトにもとづく潮流を考慮に入れるために、第１のＤＳＡＵを発射し、その着地点を測定し、次に、実際のドリフトを考慮して発射点を修正する必要があるかもしれない。
【００５２】
一旦設定が完了すれば、地震データの収集を開始できる。それぞれの地震の発射後に、データはそれぞれの海底設置地震データ収集ステーションのデータ記憶モジュールＤＳＭ（図３）の中に格納される。
【００５３】
海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵと中継ブイＲＣＢの間の２方向性音波リンクにより、海底設置地震データ収集ステーションの良好な正常運転、および地震オペレーション期間中に収集した地震品質データを表す品質データＱＣの送信が可能となる。
【００５４】
水位があまり深くなく、かつ、データ速度が十分な場合には、海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵと中継ブイＲＣＢの間の２方向性音波リンクにより、さらに、海底設置地震データ収集ステーション中に記録された地震トレースの少くとも１部分を海上へ送信できる。
【００５５】
海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの回収は、地震発射の終了時、フッキング装置３（図２）を音波駆動して、海上へ戻す円筒状の箱１を切り離すことにより行なわれる。上記表示装置である標識とフラッシュと、ＧＰＳ受信器およびＶＨＦ送信器の駆動により、海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの場所の特定と収集は容易になる。
【００５６】
地震データの回収は、例えばイーサネット型の高速産業ネットワークリンクによって中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵに連結されるポータブル制御及び試験ステーションＰＴＣＵにより行なわれる。海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵは再調整と、電池およびバラストの交換あるいは充電後に、再び使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】調査する海底の地層の上方に設置された収集装置の様々な構成要素の空間的配置を示す図である。
【図２】それぞれの海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの構造を示す図である。
【図３】  それぞれの海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵのフローチャートを示す図である。
【図４】  それぞれの海底設置地震データ収集ステーションＤＳＡＵの地震受信器によって捕捉された信号を取得するつながりのブロック線図を示す図である。
【図５】海上のそれぞれの中継ブイＲＣＢのフローチャートを示す図である。
【図６】中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵのフローチャートを示す図である。
【図７】その主要な機能を例証する中央制御及び記録ステーションＣＣＲＵのブロック図を示す図である。
【図８】その保守管理と同様に、収集装置の配備と、回収手配とを委譲される補助的なポータブル制御及び試験ステーションＰＴＣＵのブロック図を示す図である。
【符号の説明】
１    密封した本体である円筒状の箱
２    ブーム
３    発射手段であるフッキング装置
４    浮力装置
【図１】
0004354686.tif 000002
【図２】
0004354686.tif 000003
【図３】
0004354686.tif 000004
【図４】
0004354686.tif 000005
【図５】
0004354686.tif 000006
【図６】
0004354686.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004354686.tif 000009