УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РАЗВЕДКИ
DEVICE AND METHOD OF SURVEYING

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству и способу разведки в море, в частности в полярной области под ледяным покровом.
Уровень техники
Традиционная сейсморазведка в море включает в себя буксирование за судном группы кабелей, называемых сейсмокосами. Сейсмокосы обычно выровнены параллельно друг другу, например, на расстоянии 25, 50 или 100 метров от каждой из них, и они содержат по меньшей мере один акустический источник, выполненный с возможностью создания акустических волн, предназначенных для распространения в формацию ниже морского дна, где эти волны отражаются различными породными толщами на различных глубинах. Акустическим источником обычно является одна или несколько пневмопушек, однако известно использование взрывных зарядов или других источников сигнала.
На фиг. 4 представлен схематичный вид источника 120' акустического сигнала с одной или несколькими пневмопушками 440, расположенными в кластерах 44, которые, в свою очередь, расположены в группе 450. Пневмопушки 440 питаются сжатым воздухом по линиям 420. Каждая пневмопушка обычно имеет объем 0,3-9,8 литров (20-600 куб. дюймов), и объем стандартной группы в совокупности может достигать около 50 литров (3000 куб. дюймов). Каждая пневмопушка в группе наполняется сжатым воздухом по линиям 420. Стандартные давления находятся в диапазоне от 138 до 207 бар (2000-3000 фунтов на квадратный дюйм). Воздух резко выбрасывается, создавая источник акустических волн. На более позднем этапе характеристики этого источника будут введены в математическую модель. Для защиты плавучего элемента 410 от полного удара при сильном импульсе, создаваемом выстрелами пневмопушек, могут использоваться дополнительные экраны 430, например, в виде пластин из нержавеющей стали. Экраны 430 и/или плавучий элемент 410 должны быть способны выдерживать повторяющиеся нагрузки при выстрелах пневмопушек в заданных интервалах во время сейсморазведки. Возможно использование различных сейсмических источников в сочетании с некоторыми или со всеми из указанных выше технических характеристик. Высоко ценятся хорошо зарекомендовавшие себя источники, конструкция и эксплуатация которых обеспечивают исправную работу.
Отраженные акустические волны или звуки принимаются акустическими приемниками и записываются для дополнительного анализа. На фиг. 3а схематично показана сеть на морском дне, где точки измерения разнесены друг от друга на расстояние X в одном направлении и на расстояние Y - в перпендикулярном направлении. Устройства 300 могут быть простыми акустическими приемниками или автономными узлами, каждый из которых содержит приемник, звукозаписывающее устройство и/или источник питания. Полный узел является более дорогостоящим, чем приемник, и расстояния X, Y в текущей группе обычно изменяются от 6,5 м между приемниками до 300 м между полными узлами. На фиг. 4b показан сбоку кабель 301, лежащий на морском дне. Приемники 302 присоединены кабелем 301 к общему звукозаписывающему устройству 303, а расстояние между приемниками может быть уменьшено до 6,5 м при использовании существующих технологий сейсморазведки. Известны несколько альтернативных вариантов выполнения, например, приемники на сейсмокосах, различные типы приемников или узлов и т.д. Выбор оборудования и места, где его использовать, осуществляется специалистом.
Показанные на фиг. 3 группы расположены на морском дне посредством телеуправляемого подводного аппарата (ТПА). Обычно для этого на борту гидрографического судна имеются по меньшей мере два ТПА. Стандартный ТПА питается и/или управляется через кабель, известный как «фал». Фал проходит от основного судна через систему управления фалом к внутренней области ТПА. ТПА может иметь, например, один или два движителя или гребных винта, которые выполнены с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной направлению силы тяги, обеспечивая тем самым силу тяги, имеющую регулируемый угол относительно корпуса ТПА. ТПА представляет собой стандартное оборудование, и в настоящем изобретении может использоваться любой подходящий ТПА.
В совершенно разных типах разведки для измерения больших глубин может использоваться гидролокатор бокового обзора для получения сигналов, отраженных от морского дна. Обычно сигналы принимаются, записываются и анализируются для составления топографической карты морского дна. Источники сигнала и/или датчики могут иметь известные характеристики, адаптированные к используемым для анализа математическим моделям.
В других типах разведки измерения могут проводиться в заданных точках пространства для составления карты электромагнитного сопротивления, минерализации, размещения и скорости океанического течения или любого другого интересующего параметра.
Разработка и испытание оборудования для использования в море являются относительно дорогостоящими, и в результате необходимо выбирать хорошо зарекомендовавшие себя инструменты для использования в разведке. Однако выбор фактического оборудования и технологий для измерения интересующих параметров предоставляется на усмотрение специалиста в данной области техники.
Многие известные способы разведки включают в себя буксирующее оборудование на поверхности моря, например, посредством плавучего элемента, например, показанного на фиг. 4а элемента 410, с достаточной положительной плавучестью, чтобы удерживать весь узел 120' на плаву.
Кроме того, буксирующее оборудование на или вблизи поверхности моря может создавать проблему в полярном регионе, где воду могут покрывать твердый лед или плавающие в воде большие и малые льдины. В дальнейшем для простоты используется выражение «ледяной покров», которое обозначает любой твердый лед, большие и малые льдины и плавающий в воде более или менее разбитый лед.
Для разведки воды, покрытой льдом, предлагалось в качестве основного судна использовать ледокол. Это вызвало новые проблемы. Например, гребной винт (винты) и/или контакт между льдом и корпусом может вызывать помехи в акустических сигналах сейсмической или батиметрической разведки.
Для предотвращения возникновения помех сигналам из-за шума от разрушения льда, в документе NO 169743 В предложено использовать в качестве буксирующего судна для кабеля сейсмокос стандартный ледокол и останавливать его во время активной разведки. Кабель сейсмокосы втягивается со скоростью, соответствующей требуемой при измерении скорости движения кабеля. После измерения судно снова возобновляет обычную эксплуатационную скорость, и сейсмокоса разматывается со скоростью, которая поддерживает требуемую действительную скорость системы.
Кроме того, использование ледокола для создания прохода для единственного кабеля сейсмокосы, буксируемого позади судна, может потребовать многих проходов через лед, чтобы получать требуемое в разведке заключение. Это, в свою очередь, требует энергии для разрушения льда и приводит в результате к более дорогостоящей разведке. Разрушение льда для судна, буксирующего группу из нескольких параллельных кабелей сейсмокос, означает дополнительные расходы подобным образом.
Кроме того, доступное время с момента разрушения льда до того, как вода снова замерзнет, может быть коротким, и, следовательно, оно ограничивает время для стандартной разведки. Другие проблемы, связанные с буксированием кабеля через воду с частично пробитым льдом, включают в себя, например, риск для кабеля, непреднамеренно отклонившегося от его предполагаемого курса или даже сломанного плавающим куском льда, например, плавающей льдиной.
Подобные проблемы встречаются в различных разведках в полярных регионах, например, в разведках, использующих гидролокатор с боковым сканированием для батиметрических разведок или разведок электромагнитным сопротивлением.
В патентных документах WO 9912055 A1, WO 9824685 А1 описаны другие устройства и способы, в которых сейсмокосы буксируются за основным судном.
В патентном документе US 2010226204 A1 описан способ сейсморазведки, в котором несколько параллельных сейсмокос буксируются за основным судном. К дальним концам сейсмокос могут быть прикреплены автономные или телеуправляемые подводные аппараты, так что сейсмокосы могут управляться индивидуально в боковом и вертикальном направлениях. Сейсмокосы могут буксироваться подо льдом и под плавающими на поверхности обломками. Описанное в этом документе техническое решение является наиболее близким аналогом настоящего изобретения.
Разведка под ледяным покровом, например, твердым льдом или обломками льдин все же создает описанные выше проблемы, например, требуется разрушение льда для буксировки сейсмокос за основным судном.
Задачей изобретения является решение по меньшей мере одной из вышеуказанных проблем при максимальном использовании хорошо зарекомендовавших себя технологий и оборудования.
Раскрытие изобретения
Указанная задача решается в устройстве разведки, содержащем по меньшей мере один разведочный кабель, каждый из которых имеет ближний конец, прикрепленный к основному судну, и дальний конец, присоединенный к по меньшей мере одному подводному буксирующему судну, и по меньшей мере одно устройство разведки, присоединенное к разведочному кабелю между его ближним и дальним концами. Согласно изобретению, разведочный кабель во время разведки проходит в направлении, перпендикулярном продольной оси основного судна.
Другим объектом изобретения является способ разведки, включающий в себя этапы, на которых прикрепляют по меньшей мере один разведочный кабель к основному судну, присоединяют дальний конец каждого разведочного кабеля к по меньшей мере одному подводному буксирующему судну и присоединяют по меньшей мере одно устройство разведки к разведочному кабелю между его ближним и дальним концами. Согласно изобретению, способ дополнительно включает в себя этапы, на которых развертывают в разведочный кабель направлении, перпендикулярном продольной оси основного судна, и получают измерения при использовании устройства для разведки.
Основным судном может быть ледокол, пробивающий относительно узкий канал через покров льда, или подводная лодка, перемещающаяся подо льдом. В другом случае, когда подводные буксирующие судна буксируют разведочный кабель подо льдом, ожидается существенное уменьшение энергии, времени и затрат, связанных с разрушением льда. Кроме того, оборудование, которое уже имеется на основном судне, может быть использовано без изменения или с возможностью легкого приспособления для использования в соответствии с настоящим изобретением. Это может включать в себя использование одного или более ТПА, уже имеющихся на основном судне, чтобы буксировать разведочный кабель, и/или обеспечение регулируемой плавучести хорошо зарекомендовавшего себя оборудования. Такое оборудование предпочтительно должно иметь почти нейтральную плавучесть для подводного развертывания и положительную плавучесть для того, чтобы держаться на поверхности при разведке в свободной воде.
Другие особенности и преимущества изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показано устройство в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 схематично показана возможная схема разведки;
на фиг. 3 схематично показана группа сейсмических датчиков, расположенных посредством ТПА;
на фиг. 4 схематично показан стандартный источник сейсмического сигнала;
на фиг. 5 показано основное судно в виде подводной лодки согласно альтернативному варианту осуществления изобретения;
на фиг. 6 - то же, что и на фиг. 1, но с несколькими подводными аппаратами на один кабель и с несколькими кабелями на сторону.
Варианты осуществления изобретения
Чертежи предназначены только для иллюстрации принципов изобретения, и они представлены не в масштабе с опущенными для ясности многочисленными деталями.
На фиг. 1 показано основное судно 100, медленно перемещающееся вдоль его продольной оси 101 в направлении, обозначенным стрелкой. Основное судно может быть, например, ледоколом, как показано на фиг. 1, или подводной лодкой, как показано на фиг. 5. Существующие ледоколы имеют тенденцию к использованию их гребных винтов для разбивания льда, так что на фиг. 1 основное судно изображено перемещающимся в обратную сторону, т.е. кормой вперед. Однако разумеется, основное судно может также перемещаться вперед носовой частью в направлении, обозначенном стрелкой.
От основного судна 100 отходят два разведочных кабеля 110 и 111. Могут быть использованы один кабель или более двух кабелей. Максимальная протяженность Е определяется длиной разведочного кабеля и другими факторами, например, длиной фала, соединяющего ТПА с основным судном. В настоящее время, максимальная протяженность составляет около 1500 м и более. Для существующей технологии доступна протяженность в 3 км.
К каждому разведочному кабелю 110, 111 присоединено по меньшей мере одно устройство 120, 121 разведки. Устройство разведки может быть любым источником сигнала, приемником, звукозаписывающим устройством или другим датчиком для измерения интересующего сигнала или параметра. Группа пневмопушек, которая показана на фиг. 4а и 4b и описана выше, является всего лишь одним примером. Как отмечено выше, источник сигнала может быть гидролокатором с боковым сканированием для батиметрической разведки, устройством, используемым в разведке электромагнитным сопротивлением, или любым другим известным источником сигнала. Кроме того, устройство разведки может быть приемником или датчиком любого возможного сигнала, включающего в себя акустические и электромагнитные сигналы, находящиеся в диапазоне длин волн от гамма-волн через видимый свет до микроволн и за их пределами. Термин «датчик» означает собой любое устройство для измерения интересующего параметра, например, приемники, звукозаписывающие устройства, насадки и устройства для измерения давления, температуры, минерализации, показателя концентрации водородных ионов, скорости воды и т.д. Особенности самого устройства разведки, т.е. источника сигнала и/или датчика, не относятся к сущности изобретения.
Дальний конец кабеля 110, т.е. конец, наиболее удаленный во время работы от основного судна 100, присоединен к по меньшей мере одному подводному буксирующему судну 130. Например, для управления силами от одного разведочного кабеля 110 или 111 могут потребоваться два или более ТПА. Для простоты по меньшей мере один ТПА или другое подводное буксирующее судно далее будет называться «подводное буксирующее судно». Подводное буксирующее судно 130 работает посредством проходящего от судна кабеля 110, который присоединен к основному судну своим ближним концом.
На фиг. 1 кабель схематично показан проходящим в первом направлении, перпендикулярном продольной оси 101 основного судна, в сторону от судна. Сигналы вырабатываются или измерения выполняются в заданных точках 200. Для совместимости с существующими моделями разведки расстояние D между горизонтальными рядами точек 200 может соответствовать расстоянию между стандартными параллельными сейсмокосами, например, 25, 50 или 100 м. Кроме того, расстояние между точками 200 может соответствовать интервалам, на которых пневмопушки будут выстреливать при традиционной разведке.
В действительности, разведочный кабель может изгибаться за счет тяги или плавучести, и фактическое направление может очень легко отклоняться от угла 90°, показанного на фиг. 1. В принципе, изгиб и направление кабеля не важны при условии, что сигналы источника вырабатываются и/или измерения проводятся в заданных точках 200. Однако по практическим причинам может быть необходимым удерживать кабель как можно более прямолинейно и как можно ближе к перпендикуляру к продольной оси. Следует отметить, что любое боковое движение от основного судна будет иметь составляющую в направлении, перпендикулярном продольной оси. Термин «первое направление» следует понимать как эту перпендикулярную составляющую, и, таким образом, «первое направление» включает в себя любое боковое перемещение в сторону от основного судна. В покрытой льдом воде боковое движение предназначено для опускания разведочного кабеля с его устройством разведки ниже ледяного покрова, например, рядом с узким каналом, созданным ледоколом.
Подобным образом, направление, противоположное первому направлению, также показано под прямыми углами к продольной оси 101 и должно толковаться как составляющая, перпендикулярная продольной оси 101 фактического движения.
Для предотвращения прикладывания необязательной или чрезмерной силы кабеля к подводному буксирующему судну кабель и его устройство разведки могут иметь почти нейтральную плавучесть. Это описано далее со ссылкой на фиг. 4.
Кабель с нейтральной плавучестью, буксируемый двумя судами, прикрепленными к его противоположным концам, будет иметь тенденцию к изгибу в обратную сторону за счет сил сопротивления. Подобное сопротивление может прикладываться и подводными течениями. Для уменьшения сопротивления по усмотрению специалиста могут быть использованы подходящие средства, например, выполнение кабеля с поперечным сечением в форме профиля крыла.
Подобным образом ко второму подводному буксирующему судну 131 присоединен второй кабель 111, которое может работать с другой стороны от основного судна 100.
В одном из вариантов осуществления изобретения каждый кабель может быть намотан на вращающийся барабан на основном судне 100, например, на барабан лебедки. Когда подводное буксирующее судно перемещается от основного судна, такой барабан может вращаться медленно в одном направлении вращения и действовать в качестве тормоза для того, чтобы удерживать кабель в максимальном натяжении без риска его разрушения. Подобным образом, вращающийся барабан может вращаться в другом направлении, чтобы втягивать кабель. В этом случае подводное буксирующее судно действует в качестве тормоза и обеспечивает подходящее натяжение кабеля.
Разведочный кабель 110, 111 может содержать линию питания для подачи энергии на присоединенное к кабелю оборудование, т.е. на устройства 120, 121 разведки и/или подводные буксирующие суда 130, 131.
Линия питания может представлять собой трубу или магистраль для подачи сжатого газа, например, воздуха под высоким давлением. Сжатый газ может выделить сравнительно большое количество энергии в относительно короткое время, т.е. обладает высокой мощностью. Таким образом, линию питания сжатым газом предпочтительно использовать в качестве средства для подачи питания в некоторых случаях применения, например, для выстрелов пневмопушки. Линия питания сжатым газом может быть изготовлена известным образом из усиленного полимера или металла.
В другом варианте выполнения линия питания представляет собой трубу или магистраль для подачи гидравлической жидкости. Известно, что гидравлическая энергия применяется в тех случаях, когда требуется большая сила. Гидравлическая линия питания может использоваться вместо или дополнительно к линии питания сжатым газом. Гидравлическая линия питания также может быть выполнена известным образом из усиленного полимера или металла.
Линия питания может представлять собой электрический проводник, используемый для подвода электроэнергии.
В изобретении может использоваться любая совокупность линий питания, передающих сжатый газ, гидравлическую энергию или электроэнергию. В продаже доступны различные конструкции труб и комбинаций, которые могут использоваться в настоящем изобретении. Выбор типов и комбинаций линий питания зависит от области применения и предоставляется на усмотрение специалиста.
Кабель с одной или несколькими линиями питания известен как шлангокабель. Хорошо известно, как определить подходящий наименьший диаметр барабана для предотвращения расслаивания системы труб внутри шлангокабеля из-за чрезмерного изгиба.
Шлангокабель также может содержать линию связи, обеспечивающую связь между основным судном 100 и присоединенным к кабелю оборудованием 120, 121, 130, 131. Стандартная связь, передаваемая по линии связи, включают в себя сигналы управления для устройств и/или буксирующих судов и сигналы измерения или обратная связь от оборудования к основному судну 100.
Подводное буксирующее судно может быть специально сконструированным судном или традиционным телеуправляемым подводным аппаратом (ТПА). Стандартный ТПА управляется посредством шлангокабеля, известного как фал, и используется для расположения гидрофонов и другого оборудования на морском дне для сейсморазведок и других случаев применения. ТПА и его фал выполнены с возможностью выдерживания давления на морском дне, и, вполне вероятно, с возможностью выдерживания взрывных волн от пневмопушки. Фал может иметь нейтральную плавучесть. ТПА обычно также может обеспечивать достаточную силу для буксировки разведочного кабеля, как требуется согласно настоящему изобретению, и может использоваться в качестве подводного буксирующего судна в соответствии с указанными требованиями. Если один ТПА может использоваться для обеих целей, то уменьшается стоимость работы.
Для обеспечения исправного состояния фал в целом представляет собой отдельный кабель и отличается от разведочного кабеля, описанного выше. В настоящее время стандартный фал может достигать 800 метров в длину, соответственно ограничивая может максимальную протяженность разведочного кабеля.
Способ использования оборудования показан на фиг. 1. Штрихпунктирная линия 101 показывает перемещение основного судна 100, а пунктирные линии показывают возможные траектории для подводных буксирующих судов 130 и 131.
Как показано на фиг. 1, подводное буксирующее судно 130 переместило устройство 120 разведки, присоединенное к разведочному кабелю 110, в сторону от основного судна 100. Во время буксирования устройство 120 разведки может проводить измерения непрерывно или как при сейсморазведках в дискретных точках 200. Когда разведочный кабель отходит на его максимальную длину, которая может соответствовать или не соответствовать тросу длиной 800 метров, суда продвигаются на заданное расстояние D, которое может соответствовать расстоянию между сейсмокосами в традиционной сейсморазведке. Далее, подводное буксирующее устройство 130 перемещается обратно к основному судну 100, как обозначено пунктирной линией 102. На этом этапе подводное буксирующее судно может действовать в качестве тормоза, а устройство 120 разведки может выполнять несколько измерений, как обозначено дискретными точками 200 измерения.
Как только подводное буксирующее судно вернется обратно на минимальное расстояние от основного судна 100, оба суда продвинутся на заданное расстояние в направлении, обозначенном стрелкой 101, и последовательность повторяется. Подобная пунктирная линия с дискретными точками измерения показывает путь для второго подводного буксирующего судна 131, обеспечивающего силу натяжения разведочного кабеля 111.
Сопротивление кабелей будет вызывать отклонение действительного пути от схематической траектории, показанной на фиг. 1. Кроме того, следует подчеркнуть, что измерения могут выполняться при непрерывном продвижении основного судна 100, следовательно, остановки, обозначенные прямоугольной формой пунктирных линий, необязательны.
Идея изобретения заключается в том, чтобы использовать подводные буксирующие суда для протягивания разведочного кабеля в сторону от основного судна. Известно, что разведочный кабель можно тянуть за основным судном. Так как любое перемещение в плоскости может быть разложено на составляющие, одна из которых направлена вдоль продольной оси основного судна, а другая - перпендикулярно указанной оси, следует понимать, что дальний конец разведочного кабеля 110 может буксироваться вдоль любой требуемой траектории вокруг основного судна 100, например, по круглой, прямоугольной или спиральной траектории. Кроме того, судна 100 и 130, 131 могут продвигаться непрерывно или останавливаться через определенные интервалы, чтобы получать измерения.
На фиг. 2 схематично показан путь 140, по которому может следовать основное судно, используя описанный выше способ. Основное судно 100 пробивает узкий канал через ледяной покров и отправляет подводные буксирующие суда в обе стороны под ледяным покровом. На первом отрезке в направлении к верхней части чертежа кабель разведки выстреливает из пневмопушки или выполняет некоторые измерения в каждой дискретной точке 200, проводя разведку области 210. При ТПА, протягивающимся на фале длиной до 800 метров, область 210 разведки на первом отрезке может достигать ширины 1,6 км.
Как только область 210 разведана, основное судно поворачивается на горизонтальный участок траектории 140, как показано на фиг. 2, чтобы разведать вторую область 211 при перемещении в противоположном направлении. Вторая область 211 также может быть шириной 1,6 км, а первый и второй отрезки могут быть параллельными узкими каналами, отстоящими на 1,6 км друг от друга.
Как описано выше, основные суда могут буксировать разведочный кабель в любом направлении и следовать по любой траектории вокруг корабля в пределах расстояния, ограниченного разведочным кабелем, и в случае ТПА, протягивающимся на его фале, длиной этого фала. С доступным на текущий момент оборудованием обе длины могут быть короче или длиннее 800 метров.
Основное судно во время разведки может перемещаться непрерывно или оно может останавливаться через заданные интервалы, например, для того, чтобы подготовить разведочный кабель к максимально прямолинейному перемещению во время последовательности измерений. В результате схема точек 200 может отличаться от показанной на фиг. 2.
В любом случае энергия, требуемая для пробивания широко расположенных узких каналов, является по существу меньшей, чем энергия, требуемая для разрушения всего льда, например, в областях 210 и 211 на фиг. 2.
Кроме того, подводные буксирующие суда и разведочный кабель могут быть погружены на глубину, где мало препятствий, или они отсутствуют. В результате проблемы, возникающие из-за буксирования кабелей через более или менее разрушенный лед, решены.
Во введении со ссылкой на фиг. 3 был описан известный уровень техники.
На фиг. 4а показана стандартная группа 120' пневмопушек с устройством 411, обеспечивающим переменную плавучесть для управления ею.
Стандартные части стандартного узла пневмопушки кратко описаны во введении со ссылкой на фиг. 4. На фиг. 4а показана фиксированный плавучий элемент 410, который обычно является пластиковой трубой со стенками, толщина которых в достаточна для выдерживания ударной волны от пневмопушек. Линии 420 подают сжатый воздух и сигналы управления пневмопушкам, а экраны 430 защищают гидростатические элементы от ударной волны при выстрелах пневмопушек. На фиг. 4а пунктирной линией показан один экран. Экраны 430 могут быть выполнены на всех линиях 420 или вдоль всей группы, если требуется.
На фиг. 4b показана группа пневмопушек на виде в плоскости В-В в направлении, обозначенном стрелкой. Схематичный чертеж предназначен для иллюстрации того, что отдельные пневмопушки могут собираться в блоки 441, а блоки дополнительно располагаются в группе 450.
Фиксированный плавучий элемент 410 обычно выполнен с возможностью удерживания группы пневмопушек на плаву. Однако согласно изобретению желательна нейтральная плавучесть. Согласно закону Архимеда, любой объект, полностью или частично погруженный в текучую среду, выталкивается на поверхность силой, равной весу текучей среды, вытесненной объектом.
Таким образом, термин «положительная плавучесть» означает, что равнодействующая сил, действующих на погруженный объект, направлена вверх. Подобным образом, термин «отрицательная плавучесть» означает, что равнодействующая сил, действующих на погруженный объект, направлена вниз. Объект имеет «нейтральную плавучесть» или является «нейтральным», если он выталкивается на поверхность силой, равной весу объекта.
Целью изобретения является подача сигнала или выполнение измерений в заданных точках 200, как описано со ссылкой на фиг. 1. Если разведочный кабель 110, 111 и/или его устройство разведки имеют значительную положительную или отрицательную плавучесть, подводное буксирующее судно должно создавать дополнительную силу, чтобы удерживать фактическое положение устройства разведки в приемлемой близости к заданной точке 200 (фиг. 1). Таким образом, кабелю с его устройством (устройствами) разведки предпочтительно следует иметь практически нейтральную плавучесть. Для достижения этого стандартной плавучий кабель или элемент оборудования, например, устройство 120 разведки, могут быть снабжены добавочным весом (не показано на фиг. 4), чтобы создать слегка отрицательную плавучесть, и заполняться различными газами для управления плавучестью. На практике устройство управления плавучестью может быть соединено с переменным объемом и изменять этот объем в зависимости от измеренного на глубине давления в соответствии с предварительно установленными значениями для требуемой глубины. Такое устройство управления плавучестью предпочтительно может быть настроено так, чтобы не компенсировать изменение глубины непосредственно после срабатывания пневмопушек.
Таким образом, система плавучести содержит фиксированный элемент 410 плавучести, который по существу удерживает вес пневмопушек плюс большую часть добавочного веса, чтобы обеспечивать небольшую направленную вниз силу или отрицательную плавучесть. Система плавучести также содержит устройство 411, которое регулируется либо удаленно оператором, либо автоматически системой измерения и управления, чтобы компенсировать изменения в силах.
Из вышеуказанного должно быть ясно, что большая часть используемого для разведки существующего и хорошо зарекомендовавшего себя оборудования может быть адаптирована для применения в подводных условиях при добавлении веса до создания незначительно отрицательной плавучести и использовании системы управления регулируемой плавучестью, например, для поддерживания кабеля на заданной глубине.
Возвращаясь к примеру осуществления сейсморазведок, стандартные сейсмокоса и пневмопушка могут быть снабжены добавочным весом и регулируемой плавучестью. Как только основное судно выходит из области льда, сейсмокосы могут буксироваться за кораблем, а разведка может продолжаться традиционным образом. Разумеется, подобные переходы между «надводным» и «подводным» режимами могут быть практичными для многих разведок, а не только сейсмических.
На фиг. 5 показан вариант выполнения, в котором основное судно 100 представляет собой подводную лодку. В общем, подводная лодка разрушает меньше льда, чем ледокол, показанный на фиг. 1. И подводная лодка, и ледокол также сохраняют энергию, так как во время разведки используется одно или несколько меньших судов для большей части буксирования.
В конкретном примере сейсморазведки может потребоваться такая мощность, чтобы акустические волны проникли в подземную формацию, например, на несколько км. Это значит, что основным судном должна быть обеспечена подача такого количества энергии, которое позволяет осуществить быстрый выброс и в достаточном количестве, чтобы производить повторяющиеся выстрелы. Динамит или другие подрывные заряды требуют специального обслуживания, и они могут иметь негативное воздействие на среду, например, убивая рыбу. По этим и другим причинам предпочтительным источником энергии в настоящее время является сжатый воздух. На надводном судне с вместительным пространством на палубе и со свободным доступом к атмосфере сжатый воздух для загрузки пневмопушек может при необходимости подаваться большими компрессорами. Таким образом, надводному судну не требуется большой емкости для хранения сжатого воздуха.
Подводная лодка, показанная на фиг. 5, в погруженном состоянии не имеет свободного доступа к атмосфере. В результате может потребоваться пронизывать лед 501 погружной трубой 510 через равные промежутки и хранить воздух в резервуаре 520 для последующего использования в пневмопушках.
На фиг. 6 показано несколько подводных буксирующих судов 130, которые могут быть присоединены к одной стандартной сейсмокосе 110, если, например, одно подводное буксирующее судно 130 не способно обеспечивать требуемую мощность. На фиг. 6 для ясности опущены некоторые ссылочные позиции.
На фиг. 6 также показано, что с одной стороны того же основного судна 100 могут проходить несколько стандартных сейсмокос 111. В этом случае источник 122 поддерживается вблизи судна 100, однако расположение источника 122 вблизи судна 100 не является требованием для применяемых кабелей.
Остальные элементы на фиг. 6 соответствуют подобным элементам, показанным на фиг. 1 и описанным выше. Разумеется, подобные сейсмокосы могут применяться с обеих сторон судна 100. Например, для разведки могут применяться до 6 традиционных кабелей с одной стороны судна, которые расположены на расстоянии 25 м между ними и до 3 км в сторону от судна. Кабели могут быть развернуты с помощью желобов в боковой части судна ниже уровня льда. Такая конфигурация будет приводить к высокому качеству данных и высокой скорости покрытия.
Вышеуказанные варианты осуществления изобретения являются примерами, предназначенными для пояснения изобретения, которое полностью определено формулой изобретения.