МОРСКИЕ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫЕ РАБОТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУДНА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
MARINE SEISMIC EXPLORATION WIT SUPPORT VESSEL

Настоящее изобретение относится к системе для буксировки буксира, содержащего кабели сейсмических датчиков, в полностью или частично покрытой льдом воде, а также к способу для буксировки буксира, содержащего кабели сейсмических датчиков, в полностью или частично покрытой льдом воде.
Известно использование кабелей датчиков с гидрофонами, акселерометрами и электромагнитными датчиками для получения геологической информации со дна моря. Такие исследования обычно основываются на отражении энергии акустических волн, когда та достигает различных геологических структур земной коры. Данная энергия акустических волн наиболее часто генерируется посредством источника, такого как пневматические пушки, или посредством какого-либо другого вида источника акустических волн.
Буксировка кабелей датчиков и источника акустических волн наиболее часто осуществляется посредством буксирующего судна, которое также сохраняет и, в опциональном варианте, обрабатывает полученную информацию. Если используются два или более кабеля датчиков, они обычно располагаются на расстоянии друг от друга, в стандартном варианте, на расстоянии 50-200 м. В целях достижения данного расстояния между кабелями датчиков, на каждой стороне буксира используются так называемые отклонители или параваны. Данные отклонители имеют наклонно расположенные крылья, которые, посредством передвижения в воде, направляют отклонители от буксира и оттягивают кабели датчиков в стороны друг от друга. Такие отклонители описаны в документе US 4130078, документе US 4729333 и документе US 5357892. Отклонители чаще всего имеют поверхностные понтоны, регулирующие вертикальное положение и осадку отклонителя. При функционировании в полностью или частично покрытых льдом водах такие поверхностные понтоны обычно не могут использоваться, поскольку понтону может нанести повреждение воздействие льда, и что наиболее важно, поскольку такие воздействия вызывают значительное увеличение сопротивления при буксировке, что, опять же, уменьшает расстояние между кабелями датчиков. Документ US5532975 описывает отклонитель с погруженным понтоном. Документ US8593905 описывает множество погруженных отклонителей для работ в покрытых льдом водах. Решения, описанные в вышеупомянутых патентах, в большой степени используют функции активного наведения и управления, которые требуют передачи сигналов, передачи мощности и относительно сложных механических устройств. Осуществление таких решений является дорогостоящим и часто предполагает наличие проблем функционирования.
Документ US6234102 описывает получение сейсморазведочных данных в воде с использованием буксирующего судна, осуществляющего буксировку некоторого количества параллельных кабелей сейсмических датчиков. Отклонитель, оттягивающий в стороны от буксира, расположен на наиболее уделенном расстоянии на буксире и соединен как с буксирующим судном, так и с кабелями датчиков. Отклонитель содержит средства соединения для соединения с судном обеспечения, выполненные с возможностью оттягивания отклонителя в направлении, параллельном направлению движения судна обеспечения. Для передачи электрического и гидравлического эффекта, в дополнение к управляющим сигналам, судно обеспечения и отклонитель соединяет кабель. Документ US6234102 не упоминает покрытую льдом воду.
Фиг.1 показывает стандартную известную буксировку кабелей датчиков в свободной от льда воде 13. Буксирующее судно 1 осуществляет буксировку в направлении 10 буксировки буксира 12 с кабелями 2 датчиков, в настоящем документе, в количестве четырех штук, посредством соединительных кабелей 3, которые также передают электрическую мощность на кабели 2 датчиков, а также передают электрические и/или оптические сигналы между буксирующим судном 1 и кабелями датчиков. Отклонитель 4 на каждой стороне буксира 12 оттягивает ближайшие к наружному краю кабели 2 датчиков в стороны, так чтобы между кабелями датчиков поддерживалось боковое расстояние. Показанные отклонители 4 буксируются посредством отдельных буксировочных тросов 5 от буксирующего судна 1, но могут также буксироваться посредством ближайших к наружному краю соединительных кабелей 3.
Осуществляя буксировку кабелей 2 датчиков в покрытой льдом воде, буксирующее судно 1 может проходить в открытом канале позади ледокола, или оно может само являться ледоколом. Отклонители 4 могут представлять собой подводные отклонители, так чтобы они избегали воздействия льда. Лед может иметь трещины или быть сплошным. Кабели датчиков могут буксироваться только в открытом канале после буксирующего судна, либо они могут буксироваться в открытом канале и в сторону от открытого канала. Кабели датчиков могут буксироваться в водной поверхности, либо они могут буксироваться под водой, так чтобы они избегали воздействия льда.
В определенных случаях будет происходить ситуация, когда ледокол должен остановиться на некоторый короткий или более продолжительный период, по причине ледовой обстановки или в связи с другими обстоятельствами. Даже при относительно короткой потере поступательного движения вперед будет трудно поддерживать управление глубиной и боковым расстоянием между кабелями датчиков. Это часто будет приводить к спутыванию кабелей датчиков, что подразумевает повреждения и потери во времени при функционировании.
Целью настоящего изобретения является обеспечение системы и способа, использующих более простую и более надежную технологию и, посредством этого, решающих указанные выше проблемы, связанные с буксировкой кабелей датчиков в полностью или частично покрытых льдом водах, где ожидается, что буксирующее судно должно останавливаться на некоторый короткий или более продолжительный период времени.
Дополнительные цели и преимущества настоящего изобретения будут ясны из описания. Цели будут достигнуты с использованием признаков, представленных в описании и в формуле изобретения.
В первом аспекте, настоящее изобретение, таким образом, относится к системе для буксировки буксира, содержащего кабели сейсмических датчиков, в полностью или частично покрытой льдом воде, причем буксирующее судно осуществляет буксировку упомянутого буксира, и буксир на одной стороне содержит отклонитель, оттягивающий в стороны от буксира.
В соответствии с настоящим изобретением, судно обеспечения соединено с и осуществляет буксировку отклонителя. Во время возможного прекращения поступательного движения вперед буксирующего судна отклонитель, посредством этого, не будет смещаться в направлении буксира, но, по причине соединения с судном обеспечения, расстояние от буксира будет поддерживаться. Тем самым избегают того, чтобы кабели датчиков и другие тросы и кабели, включенные в буксир, смещались в направлении друг друга и спутывались.
Судно обеспечения может быть соединено с отклонителем опосредованно, то есть, соединено с отклонителем посредством тросов и кабелей, формирующих буксир. Однако предпочтительным является, чтобы судно обеспечения было соединено с отклонителем напрямую, так чтобы при буксировке отклонителя достигалась наиболее точно предсказуемая и эффективная передача усилий от судна обеспечения к отклонителю.
Может быть полезным, чтобы судно обеспечения было соединено только с отклонителем, то есть чтобы судно обеспечения не было в то же самое время соединено с буксиром каким-либо другим способом, поскольку это предоставляет полезное и простое управление положением отклонителя.
Буксирующее судно, а также судно обеспечения, могут проходить в открытом канале позади ледоколов. Однако предпочтительным является, чтобы буксирующее судно и судно обеспечения сами представляли собой ледокольные суда, поскольку это экономит издержки, благодаря отказу от отдельных ледоколов.
Буксир, на своей другой стороне, также может содержать отклонитель, оттягивающий в стороны от буксира, а судно обеспечения может также буксировать этот отклонитель, таким же самым способом, что и отклонитель, упомянутый в начале. Это особенно полезно, когда используются широкие буксиры.
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к способу для буксировки буксира, содержащего кабели сейсмических датчиков, в полностью или частично покрытой льдом воде, причем буксирующее судно осуществляет буксировку упомянутого буксира, и буксир на одной стороне содержит отклонитель, оттягивающий в стороны от буксира. В соответствии с настоящим изобретением, с отклонителем соединено судно обеспечения, и отклонитель буксируется с использованием упомянутого судна обеспечения.
Судно обеспечения может быть соединено с отклонителем опосредованно, то есть, соединено с отклонителем посредством тросов и кабелей, формирующих буксир. Однако предпочтительным является, чтобы судно обеспечения было соединено с отклонителем напрямую, так чтобы при буксировке отклонителя достигалась наиболее точно предсказуемая и эффективная передача усилий от судна обеспечения к отклонителю. Отклонитель может также быть соединен с буксирующим судном. Буксирующее судно, посредством этого, также может способствовать буксировке отклонителя, что может быть полезным в ситуациях, когда судно обеспечения должно уменьшить свою скорость, предпринять маневры уклонения или остановиться из-за льда или по другим обстоятельствам.
Буксир, на своей другой стороне, также может содержать отклонитель, оттягивающий в стороны от буксира, и в этом случае предпочтительным является, чтобы этот отклонитель также был соединен с судном обеспечения, и чтобы этот отклонитель также буксировался с использованием упомянутого судна обеспечения. Это является предпочтительным решением для функционирования в покрытых льдом водах, причем будет осуществляться буксировка большего количества кабелей датчиков.
Настоящее изобретение предоставляет возможность того, что при осуществлении буксировки кабелей датчиков в покрытых льдом водах можно, по существу, использовать уже существующее оборудование и способы функционирования, обычно используемые при стандартном функционировании в свободных от льда водах, что подразумевает достижение положительного эффекта посредством рационализации. В дополнение к этому, изобретение уменьшает риск спутывания кабелей датчиков и другого оборудования буксира, если происходит потеря поступательного движения вперед через воду.
Существующие патенты и другие известные решения для сейсморазведочных работ в покрытых льдом водах наиболее часто описывают использование полностью погруженных отклонителей и схожих устройств с крыльями в целях поддержания бокового расстояния между кабелями датчиков. Известно, что эти устройства прекратят функционирование даже при относительно короткой потере поступательного движения вперед через воду, которое с высокой вероятностью приведет к техническим проблемам и простою в работе, как описано выше. Настоящее изобретение, в значительной степени, устранит эти проблемы посредством того, что в любое время может осуществляться маневрирование отклонителями до желаемого положения посредством судна обеспечения.
Далее настоящее изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 показывает буксировку буксира, содержащего кабели сейсмических датчиков, в полностью или частично покрытой льдом воде в соответствии с предшествующим уровнем техники;
фиг.2 показывает буксировку буксира, содержащего кабели сейсмических датчиков, в полностью или частично покрытой льдом воде в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения; и
фиг.3 показывает буксировку буксира, содержащего кабели сейсмических датчиков, в полностью или частично покрытой льдом воде в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 показывает ледокольное буксирующее судно 1, осуществляющее буксировку буксира 12 с четырьмя кабелями 2 датчиков в направлении 10 буксировки в частично покрытой льдом воде 8. Соединительные кабели 3 передают электрический эффект и электрические и/или оптические сигналы между буксирующим судном 1 и кабелями 2 датчиков. Отклонитель 4 соединен с одной стороной буксира 12 с использованием поперечного троса 14. Относительное движение между отклонителем 4 и водой 8 подразумевает, что наклонно расположенные поверхности отклонителя оттягивают отклонитель в стороны от буксира 12. Отклонитель 4, посредством этого, оттягивает, посредством поперечного троса 14, ближайший к наружному краю кабель 2 датчика в сторону, так чтобы поддерживалось боковое расстояние между кабелями датчиками. Ледокольное судно 7 обеспечения соединено с и осуществляет буксировку отклонителя 4 в направлении 11 буксировки посредством буксировочного троса 6. Отклонитель 4, посредством этого, буксируется в открытом канале, сформированном позади судна 7 обеспечения.
Скопления льда 9 могут усложнять буксировку, поскольку буксирующее судно 1, как и судно 7 обеспечения, может быть вынуждено уменьшать свою скорость или останавливаться. Относительное движение между отклонителем 4 и водой 8 в этом случае будет уменьшаться или прекращаться, и отклонитель 4 не будет больше оттягивать ближайший к наружному краю кабель 2 датчиков в сторону. Однако буксировочный трос 6 между судном 7 обеспечения и отклонителем 4 надежно обеспечивает удержание отклонителя приблизительно в его положении относительно буксира 12, что предотвращает ситуацию, когда кабели 2 датчиков, соединительные кабели 3 и произвольные другие тросы и кабели буксира медленно смещаются в направлении друг друга и спутываются.
Буксирующее судно 1 и судно 7 обеспечения изначально осуществляют буксировку в параллельных направлениях, то есть, направления 10, 11 буксировки являются, по существу, параллельными. Это предоставляет простое управление с предсказуемым передвижением отклонителя 4.
В качестве альтернативы уменьшению скорости или остановке, буксирующее судно 1, как и судно 7 обеспечения, в целях избегания воздействия скоплений льда, может иногда предпринимать маневры уклонения. Было обнаружено, что настоящее изобретение является полезным также и в этих случаях, поскольку возможно направление отклонителя 4 гораздо лучшим способом, чем когда он не соединен с судном обеспечения.
Судно 7 обеспечения напрямую соединено с отклонителем 4 посредством буксировочного троса 6. Это обеспечивает возможность осуществления судном 7 обеспечения большой степени управления положением отклонителя 4. Видно, что буксирующее судно 1 также соединено с отклонителем 4, но что это представляет собой опосредованное соединение посредством соединительных кабелей 3 и поперечного троса 14. Буксирующее судно 1, посредством этого, также может осуществлять определенное управление движением отклонителя 4, но в меньшей степени, чем судно 7 обеспечения. В опциональном варианте, буксирующее судно 1 также может быть напрямую соединено с отклонителем 4, тем же самым способом, что и для предшествующего уровня техники, показанного на фиг.1, где буксирующее судно 1 соединено с отклонителем 4 с использованием буксировочного троса 5. Также является возможным, чтобы судно 7 обеспечения было соединено с отклонителем 4 опосредованно, то есть, судно 7 обеспечения было соединено с буксиром и опосредованно соединено с отклонителем 4 посредством поперечного троса 14. Отклонитель 4, посредством этого, может быть соединен с буксирующим судном 1 и судном 7 обеспечения посредством комбинации прямых и опосредованных соединений, так чтобы могло поддерживаться желаемое управление положением отклонителя в случае, если буксирующее судно 1 или судно 7 обеспечения будут вынуждены уменьшить свою скорость или остановиться.
Однако обнаружено, что может быть преимуществом то, что судно 7 обеспечения соединено только с отклонителем 4, то есть что судно обеспечения в то же самое время не соединено с буксиром 12 каким-либо другим способом, поскольку это предоставляет полезное и простое управление положением отклонителя 4. По той же самой причине, а также учитывая наилучшее возможное распределение и использование буксировочной мощности буксирующего судна и судна обеспечения, является предпочтительным, чтобы наибольшая часть усилия для поступательного движения вперед отклонителя 4 исходила от судна 7 обеспечения, а в предпочтительном варианте, чтобы все усилие для поступательного движения вперед отклонителя исходило от судна обеспечения.
Показанный отклонитель  представляет собой поверхностный отклонитель. В предпочтительном варианте, он принадлежит к высокопрочному типу из надежных материалов и имеет надежную конструкцию, что обеспечивает его способность выдерживать воздействие льда.
Фиг.2 показывает предпочтительное решение для функционирования в покрытых льдом водах, где будет буксироваться меньшее количество кабелей датчиков. В этом случае, как показано, используется асимметричная буксирующая компоновка только с одним отклонителем, который буксируется посредством ледокольного судна обеспечения. При этом асимметричном решении требуется только одно судно обеспечения.
Фиг.3 показывает изобретение с симметричной буксирующей компоновкой, где используется отклонитель 4 и судно 7 обеспечения на каждой стороне буксира 12. Это предпочтительно для функционирования в покрытых льдом водах, где будет буксироваться большее количество кабелей датчиков. Отклонители 4 на каждой стороне буксира 12 оттягивают ближайший к наружному краю кабель 2 датчиков на каждой стороне буксира 12 в сторону таким же самым способом, как это разъяснено со ссылкой на фиг.2, так чтобы поддерживалось боковое расстояние между кабелями 2 датчиков. Суда 7 обеспечения каждое соединено с и осуществляет буксировку одного отклонителя 4 в направлениях 11 буксировки посредством буксировочных тросов 6 таким же самым способом, как это разъяснено со ссылкой на фиг.2.
Буксирующая компоновка по фиг.3 является особенно полезной при получении трехмерных геофизических данных, причем буксирующее судно осуществляет буксировку множества, в стандартном варианте 4-20 кабелей датчиков. Кабели 2 датчиков буксируются симметрично относительно продолжения центрального троса буксирующего судна 1, с одинаковым количеством кабелей датчиков на каждой стороне, тем же самым способом, как показано на фиг.1. На каждой стороне буксира используется отклонитель, оттягивающий кабели датчиков в стороны на предварительно установленное расстояние друг от друга, в стандартном варианте, 50-200 м.