СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОЙ ПЛАВУЧЕСТИ И ПОДЪЕМА К ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕГИСТРАЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ Российский патент 2021 года по МПК G01V1/20 G01V1/38 B63B21/66 B63B21/18 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[001] По этой заявке испрашивается приоритет предварительной заявки №62/300408 на патент США, поданной 26 февраля 2016 года, под названием ʺVariable buoyancy control and recovery system for seismic data acquisitionʺ, которая полностью и для всех целей включена в эту заявку путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[002] В общем, эта заявка относится к регистрации сейсмических данных, а более конкретно, к регулированию плавучести и подъема к поверхности морских систем регистрации сейсмических данных. Подходящие области применения включают в себя, но без ограничения ими, группы буксируемых сейсмических кос, океанские донные кабели или группы автономных сейсмических сенсорных узлов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[003] При морской сейсморазведке кабель, обычно называемый сейсмическим кабелем буксируемой косы, буксируется под водой наводным судном. Обычные морские сейсмические исследования обычно включают в себя буксировку одного или нескольких кабелей буксируемых кос сейсморазведочным судном, при этом каждая буксируемая коса содержит множество приемников, распределенных по длине ее. В зависимости от конкретного примера подходящие сейсмические приемники или сейсмические узловые устройства могут быть размещены на всем протяжении некоторого количества индивидуальных кабелей или узловых линий, которые распределены в группу позади буксировочного судна.

[004] Кроме того, в дополнение к применением для сейсмических исследований с буксируемыми косами сейсмические приемники и узлы могут быть размещены в группе океанских донных кабелей, находящихся во взвешенном состоянии на конкретной глубине выше ложа океана (или ниже поверхности океана), или развернуты как группа автономных сейсмических сенсорных станций. Сейсмические системы, подходящие для использования при таких применениях, включают в себя, но без ограничения ими, сейсмические системы, описанные в публикации №2015/0098302 заявки США, Olivier et al., заявке №14/498341, под названием ʺSeismic sensorʺ, и публикации №2015/0331126 заявки США, Lambert et al., заявке №14/710373, под названием ʺOcean bottom systemʺ, каждая из которых полностью и для всех целей включена в эту заявку путем ссылки. Другие подходящие сейсмические системы описаны в патенте США №8730766 (Lambert et al.) под названием ʺSeismic system with ghost and motion rejectionʺ, патенте США №9081120 (Olivier et al.) под названием ʺApparatus and method for low-tension retrieval of instrumented marine cablesʺ и публикации №2016/0033660 заявки США, Olivier et al., заявке №14/774544, под названием ʺInternal bend restrictor for opto/electrical armored cablesʺ, каждый из этих документов также полностью и для всех целей включен эту заявку путем ссылки.

[005] Каждый сейсмический приемник или узел может включать в себя, например, датчик давления и/или датчик движения частиц вблизи друг друга. Датчик давления может быть выполнен, например, в виде гидрофона, который регистрирует измерения скалярного давления сейсмического волнового поля в окружающем водяном столбе или другой сейсмической среде. Датчик движения может быть выполнен, например, в виде акселерометра, выполненного с возможностью восприятия линейного или вращательного движения (или того и другого), например, по одной или нескольким независимым осям. Кроме того, оборудование для определения местоположения и навигации также может быть включено в кабели буксируемых кос или узлов или прикреплено к ним снаружи для обеспечения активных средств регулирования глубины и бокового смещения.

[006] При работе такой системы во время сейсмического исследования возбуждают акустический источник, который генерирует импульс сжатого воздуха, при этом в водяном столбе создаются воздушные пузырьки. При схлопывании пузырьков генерируются акустические импульсы, которые излучаются сквозь воду, распространяются через окружающую сейсмическую среду и проникают в грунт, находящийся ниже. При анализе отраженного сейсмического волнового поля, обнаруживаемого на приемнике (приемниках) или узле (узлах) во время исследований, можно регистрировать геофизические данные, соответствующие отраженным сигналам, а эти сигналы можно использовать для построения изображения, показывающего состав и структуру нижних горизонтов Земли вблизи места исследований.

[007] Чтобы образовать высокоразрешающие изображения структуры нижних горизонтов с пониженным искажением или по существу без искажения, для сейсмической системы может иметься или обеспечиваться одно или несколько из (1) точных сведений о синхронизации источника и приемника, (2) точной геометрии источник-приемник и (3) наличия широкополосных акустических датчиков, имеющих высокое отношение сигнала к шуму. Для решения этих трех проблем, связанных с исследованиями, сеть приемников может быть расположена на общей плоскости, а отклонения от плоскости могут влиять на качество изображения, иногда влияние на качество изображения может быть неблагоприятным или губительным. Поэтому остается необходимость в улучшенных характеристиках регулирования дифферента и определения местоположения, которые позволят исключить недостатки существующих технологий, в том числе, но без ограничения ими, известные недостатки, связанные с возможностью программирования существующих устройств подъема к поверхности буксируемых кос (УППБК) и относящихся к ним средств.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[008] Системы регулирования переменной плавучести и подъема к поверхности предназначены для использования при регистрации сейсмических данных. Примеры включают в себя устройства для изменения состояния балласта, плавучести или удельного веса сейсмического кабеля во время регистрации сейсмических данных и соответствующие способы действия систем. Эти системы и способы могут включать в себя устройства или модули плавучести, выполненные с возможностью изменения объема сейсмического кабеля путем нагнетания текучей среды (например, жидкой или газообразной среды) в кабель во время регистрации сейсмических данных. Например, модуль плавучести может приводиться в действие при перемещении текучей среды или другой балластной среды из баллона для хранения, установленного последовательно и концентрически на сейсмическом кабеле, в сердцевинный объем сейсмической буксируемой косы, во внешнюю оболочку, во время регистрации сейсмических данных. Кроме того, подходящие системы могут содержать сети таких модулей, способных поддерживать равноправную связь в случае повреждения кабеля или утрате сигнального соединения.

[009] Типичные системы могут быть выполнены с возможностью перемещения текучей среды или балластной среды из баллона для хранения, установленного коаксиально на сейсмическом кабеле, в сейсмическую буксируемую косу во время регистрации сейсмических данных. Датчики давления или глубины могут быть включены в добавление к механизму перемещения, предназначенному для перемещения текучей среды или балластной среды между баллоном и внутренней частью сейсмического кабеля. Кроме того, подходящие системы могут быть выполнены с возможностью поддержания связи с бортовым процессором системы регулирования дифферента, например, индуктивной или акустической связи через беспроводный интерфейс или с помощью прямого или непрямого соединения через электрический интерфейс с бортовой системой навигационного управления.

[010] В зависимости от применения нагнетаемая текучая среда или балластная среда может быть ограничена на протяжении всей длины кабеля; например, ограничена на конкретном продольном или радиальном месте или на том и другом. Кроме того, могут быть предусмотрены системы мониторинга для выполнения мониторинга и контроля множества таких модулей регулирования балласта или плавучести, например, по время регистрации в реальном времени сейсмических данных с помощью сейсмической буксируемой косы или иной группы сейсмических приемников.

[011] В отличие от существующих предлагаемых средств устройства регулирования плавучести (или балластные модули) могут быть установлены коаксиально и могут храниться на сейсмической лебедке, все еще находясь соединенными или установленными на кабеле. Предложены способы извлечения текучей среды или балластной среды из буксируемой косы или кабеля и возврата системы буксируемых кос или группы приемников в эксплуатацию. Например, балластная среда или другая текучая среда для регулирования плавучести может быть извлечена изнутри кабеля буксируемой косы или оболочки, например, для хранения, а балластный модуль может быть пополнен, например, перед выпуском буксируемой косы, чтобы оборудование можно было вернуть в эксплуатацию.

[012] Кроме того, система мониторинга реализована для того, чтобы принимать на борту судна грамотные решения, касающиеся того, какой из множества таких модулей должен быть приведен в действие во время работы, например, по автономной команде. Таким образом, система мониторинга может работать на поддержание глубины погружения и регулирование дифферента до, во время или после регистрации сейсмических данных или в любое время.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

[013] фиг. 1А - иллюстрация установленного снаружи устройства подъема буксируемой косы к поверхности;

[014] фиг. 1В - иллюстрация установленного коаксиально и в линию устройства регулирования плавучести или балластного модуля;

[015] фиг. 2А - иллюстрация сейсмической буксируемой косы;

[016] фиг. 2В - иллюстрация сейсмической буксируемой косы в условиях неравномерного балласта;

[017] фиг. 3А - иллюстрация типичной буксируемой сейсмической группы с множеством кабелей буксируемых кос;

[018] фиг. 3В - иллюстрация типичной сейсмической группы, реализованной в виде океанских донных кабелей или автономных узлов;

[019] фиг. 4А - схематичный вид находящегося на одной линии устройства регулирования плавучести для буксируемой косы или океанского донного кабеля;

[020] фиг. 4В - схематичный вид, иллюстрирующий устройство в выпущенном состоянии, выполненное с возможностью придания положительной плавучести кабелю;

[021] фиг. 5 - вид типичного балластного модуля в разобранном состоянии;

[022] фиг. 6А - вид сбоку коаксиально установленного балластного модуля;

[023] фиг. 6В - детальный вид установочной конфигурации из фиг. 6А с показом внутреннего заполняемого маслом блока;

[024] фиг. 6С - вид сбоку типичного соединительного кольца для коаксиально устанавливаемого балластного модуля из фиг. 6А;

[025] фиг. 6D - вид с торца соединительного кольца из фиг. 6С в открытом положении;

[026] фиг. 7 - вид другого балластного модуля в разобранном состоянии, выполненного, например, с возможностью замены существующего устройства сопряжения кабельных секций; и

[027] фиг. 8 - схематичный вид системы регулирования дифферента для сети балластных модулей.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[028] Ниже делается обращение к вариантам осуществления изобретения. Однако следует понимать, что изобретение не ограничено описанными конкретными вариантами осуществления. Напротив, любая комбинация приводимых ниже признаков и элементов, относящаяся или не относящаяся к различным вариантам осуществления, предполагается включенной в изобретение и применяемой на практике. Кроме того, различными вариантами осуществления обеспечиваются преимущества перед предшествующим уровнем техники. Хотя некоторые варианты осуществления изобретения могут иметь преимущества перед другими возможными решениями из предшествующего уровня техники, независимо от того, достигается или нет это конкретное преимущество, изобретение не ограничено никаким конкретным вариантом осуществления. Поэтому нижеследующие аспекты, признаки, варианты осуществления и преимущества являются только иллюстративными и не считаются элементами или ограничениями прилагаемой формулы изобретения, за исключением случаев, когда это четко оговорено. Кроме того, ссылка на «изобретение» не должна пониматься как обобщение какого-либо объекта изобретения, раскрытого в этой заявке, а различные описанные признаки не должны считаться элементом или ограничением прилагаемой формулы изобретения, за исключением случаев, когда на это прямо указано.

[029] На фиг. 1А показано установленное снаружи устройство 10 подъема к поверхности буксируемой косы (или УППБК), например, известное из предшествующего уровня техники. Как показано на фиг. 1А, устройство 10 подъема к поверхности буксируемой косы установлено на внешней стороне буксируемой косы 11 с образованием конфигурации, которая не является симметричной, конформной и коаксиальной. «Надувная оболочка» или другой способный всплывать компонент 12 выполнен с возможностью размещения снаружи, например за пределами внешнего диаметра оболочки кабеля, для приведения буксируемой косы 11 к поверхности при выборе из моря.

[030] В случаях, когда заполненные маслом балластированные кабели повреждаются, может происходить загрязнение окружающей среды. Поэтому поставщики страховых услуг могут требовать от организации, выполняющей сейсмические работы, включения одного или нескольких способных всплывать устройств 10 безопасности на всем протяжении длины каждой буксируемой косы 11, которые при приведении в действие могут обеспечивать положительный балласт и всплытие буксируемой косы (или другой кабельной секции) 11 на поверхность. Эти устройства, обычно известные как устройства подъема к поверхности буксируемой косы, часто устанавливают снаружи буксируемой косы 11, и обычно они рассчитаны на автономное функционирование. Например, до выпуска в море каждое устройство 10 подъема к поверхности буксируемой косы может быть запрограммировано на открытие клапана, вследствие чего надувная оболочка 12 надувается до заданного давления или полноты.

[031] Кроме того, существующие системы 10 устройств для подъема к поверхности буксируемой косы могут влиять на естественное перемещение кабеля в воде и могут быть потенциальным источником захлестывания или могут создавать шум потока и вибрационный шум. Кроме того, для подъема к поверхности буксируемой косы 11 может требоваться относительно большая надувная оболочка или подобный внешний способный всплывать компонент 12, поскольку устройства 10 размещены только на отдельных местах вдоль кабеля 11. Более того, после надувания внешнего компонента 12 продолжающаяся буксировка кабеля 11 может приводить к структурному повреждению. Кроме того, пользователи не могут при всех обстоятельствах осуществлять мониторинг состояния отдельных устройств 10, изменять заданную глубину погружения или активационное состояние в реальном времени во время регистрации сейсмических данных.

[032] Кроме того, устройства 10 подъема к поверхности буксируемой косы могут срабатывать случайно, без надобности, что приводит к подъему буксируемых кос 11 к поверхности и прекращению работы, или срабатывание устройства 10 подъема к поверхности буксируемой косы может задерживаться во время происшествий с кабелем, что исключает возможность подъема. Иногда при таких условиях, как сильное волнение на море или движение морских судов, также может требоваться вмешательство оператора сейсморазведочной станции для буксировки буксируемых кос ниже соответствующих глубин, заданных для устройства подъема к поверхности буксируемой косы, чтобы исключать повреждение кабеля. Без возможности дистанционного предохранения от срабатывания отдельных устройств 10 подъема к поверхности буксируемой косы или изменения глубины срабатывания устройства 10 подъема к поверхности буксируемой косы могут срабатывать и случайно создавать опасные условия для оборудования, в том числе, но без ограничения ими, для буксируемых кос или других кабельных секций 11. Поэтому имеется необходимость в более совершенных системах подъема к поверхности буксируемой косы, которым не присущи такие ограничения. Кроме того, как описывается в этой заявке, такие системы могут быть приспособлены для регулирования в реальном времени плавучести во время регистрации сейсмических данных и могут быть сконфигурированы для океанских донных кабелей и автономных групп узлов.

[033] На фиг. 1В показано расположенное на одной линии или коаксиально установленное устройство 100 регулирования плавучести (или балластный модуль). В одном конкретном варианте осуществления балластный модуль 100 может быть объединен с существующим модулем сопряжения кабелей буксируемой косы 111 или может заменять его. В ином случае модель 100 может быть выполнен с возможностью замены находящегося на одной линии внешнего (из предшествующего уровня техники) устройства подъема к поверхности буксируемой косы, показанного, например, на фиг. 1А.

[034] Как показано на фиг. 1В, балластный модуль 100 последовательно и концентрически подсоединен между противоположными секциями кабеля 111 буксируемой косы. В отличие от типичной (из предшествующего уровня техники) внешней оболочки с воздушным балластом из фиг. 1А балластный модуль 100 при приведении в действие нагнетает балластную среду непосредственно в кабель 111 буксируемой косы, чтобы увеличить диаметр оболочки. Поскольку буксируемая коса герметизирована, ввод дополнительного объема может заменить или исключить необходимость буксировки установленных снаружи способных всплывать компонентов. При таком подходе также обеспечивается согласованная модуляция удельного веса по всей длине каждой секции 111 буксируемой косы без внесения локализованных балластных возмущений. Кроме того, исключение больших структурных надувных оболочек и установочного оборудования позволяет сохранять на лебедке кабель вместе со способными всплывать устройствами, уменьшает опасность захлестывания, снижает шум буксируемой косы и, как описано в этой заявке, обеспечивает на борту судна мониторинг и выдачу инструкций относительно глубины возбуждения акустического источника.

[035] На фиг. 2А показана типичная буксируемая группа 150 сейсмических буксируемых кос. Как показано на фиг. 2А, сейсморазведочное судно 112 буксирует некоторое количество кабелей 111 сейсмических буксируемых кос при использовании, например, ходового или буксирного троса 115 для каждой буксируемой косы 111. Буксируемые косы 111 находятся во взвешенном состоянии на поверхности 116 океана или ниже ее, или в другой водной массе благодаря использованию, например, одного или нескольких балластных модулей 100 для регулирования в реальном времени плавучести или подъема к поверхности.

[036] Кроме того, судно 112 можно приспособить для буксировки группы воздушных пушек или подобных сейсмических источников 118, выполненных с возможностью излучения энергии в виде акустических волн 120. Акустическая энергия или волны 120 распространяются через водяной столб 122 к морскому дну 124 или другой подводной структуре. Часть 121 акустической энергии 120, излучаемой источниками 118, отражается от морского дна 124 и может претерпевать многочисленные отражения между морским дном 124 и поверхностью 116. Другая часть 125 акустической энергии 120 проникает сквозь морское дно 124 и распространяется вниз к нижележащей геологической среде или подструктуре 126, например, к коллектору углеводородов или других природных ресурсов, расположенному ниже дна океана, или другой нижней поверхности 124 водяного столба 122.

[037] Часть 127 прошедшей акустической энергии 125 отражается от подземных структур 126 и преломляется на морском дне 124 с образованием обратных акустических волн 129, которые проходят обратно через водяной столб 122 к поверхности 116 (кроме того, на каждой границе раздела может возникать дополнительное отражение). Как показано на фиг. 2В, обратная акустическая энергия 129 может захватываться сейсмическими приемниками в буксируемых косах или линиях 111 узлов для образования сейсмических данных (или трасс), которые обрабатываются для образования сейсмических изображений и другой геофизической разведочной информации. Изображения и другую разведочную информацию можно использовать для описания коллектора или других подземных структур 126 ниже водяного столба 122 и морского дна 124.

[038] Буксируемые сейсмические кабели 111 обычно заполнены балластными средами, такими как по существу несжимаемые масла, полиуретановые гели и синтактические или полужесткие пеноматериалы, которые выбираются из условия согласования с плотностью водяного столба 122 и содействия поддержанию кабелей 111 в одной плоскости изображения относительно поверхности 116 при буксировке судном 112. Кроме того, кабели 111 могут включать в себя жесткие, задерживающие масло разделители и наружные отверстия для нагнетания балластных сред. Кроме того, известны гибридные системы буксируемых кос 111, например, с синтактической пеной вблизи гидрофонов или других сейсмических приемников и податливым балластным гелем на каждом конце кабеля для точной настройки плавучести (или удельного веса) кабеля и для содействия образованию электрических и волоконно-оптических соединений.

[039] Плотность воды изменяется в значительной степени в зависимости от солености и температуры, например, от высокоширотных арктических регионов до экваториальных вод, следствием чего являются меняющиеся требования к балласту буксируемых кос. Кроме того, морские организмы в более теплых регионах также могут изменять удельный вес водяного столба 120, а давление, плотность, скорость буксировки и конфигурация буксируемых кос также могут изменяться в течение любого конкретного сейсмического исследования, так что может требоваться перераспределение балласта вдоль каждого кабеля 111 буксируемой косы.

[040] Поэтому операторы сейсморазведочной станции традиционно используют сочетание внешних балластных грузов и устройств регулирования (или гондол) для поддержания плоскостности буксируемых кос 111 в группе 150. Хотя внешние грузы могут в достаточной степени балластировать кабель на отдельных местах, однако, как показано на фиг. 2В, изменения удельного веса вдоль кабеля 111 могут приводить к волнообразной или провесной геометрии между отдельными устройствами регулирования.

[041] На фиг. 2В представлен вид группы 150 буксируемых кос с изменениями балласта или плавучести, проявляющимися по длине отдельного кабеля 111 буксируемых кос. Получающийся в результате неравномерный по сравнению с поверхностью 116 профиль глубины погружения кабеля 111 вдоль плоскости Р изображения может быть источником шума для низкочастотных (например, однородных) акустических волновых полей, которые необходимы для соответствующего построения изображения глубоко залегающих богатых углеводородами осадков и других релевантных подземных структур. Кроме того, сами устройства регулирования могут приводить к повышенному шуму потока и вносить вклад в вибрации кабеля.

[042] Способы в большей степени непрерывной динамической балластировки на одной линии могут обеспечивать значительное повышение качества сейсмического изображения и продуктивности сейсморазведки без необходимости во внешнем оборудовании или других несогласованных структурах по длине кабеля 111 буксируемой косы. Точным регулированием удельного веса или плавучести по длине каждого кабеля 111 буксируемых кос для согласования с изменяющейся плотностью водяного столба 122 ограничивается отклонение от плоскости Р изображения, вследствие чего снижается шум и улучшается реконструкция сейсмического изображения релевантных подземных структур 126.

[043] На фиг. 3А представлен схематичный вид типичной группы 150 буксируемых кос. В этом примере группа 150 включает в себя множество кабелей 111 буксируемых кос и сейсмические источники 118, буксируемые позади судна 112. Усовершенствованное регулирование подъема к поверхности буксируемых кос и плавучести обеспечивается распределением одного или нескольких балластных модулей 100 по каждому кабелю 111 сейсмической косы.

[044] Изготовленные сейсмические косы и буксируемые узлы представляют собой сложные системы, каждая из которых может включать в себя тысячи датчиков, распределенных на всем протяжении кабеля по местам нахождения приемников или узлов, а также соответствующее навигационное оборудование и оборудование для определения местоположения. Полностью снабженный типичный кабель или трос буксируемой косы может иметь длину до 10 км и стоить миллионы долларов США. Выполняющая сейсморазведку организация может одновременно буксировать примерно восемнадцать или большее количество таких буксируемых кос при значительных финансовых вложениях на плаву порядка десятков миллионов долларов.

[045] Кроме того, в дополнение к факторам балластировки изменения скорости буксировки (показанной на чертеже буквой V ниже двойной стрелки) могут распространяться вдоль отдельных кабелей 111 буксируемых кос, в том числе изменения, обусловленные скоростью, направлением, поперечными течениями, рысканием и другими навигационными факторами. Кроме того, могут возникать происшествия в результате захлестывания, повреждения кабеля и превышения заданной скорости судна, приводящие к значительным потенциальным потерям капитального оборудования и производственного потенциала. Балластными модулями 100 эти проблемы разрешаются путем обеспечения возможностей более усовершенствованного регулирования плавучести и подъема к поверхности, при этом повышается эффективность сейсмического исследования и уменьшается опасность катастрофической утраты буксируемой косы.

[046] На фиг. 3В представлена типичная сейсмическая группа 150, состоящая из океанских донных кабелей или автономных узлов. Как показано на фиг. 3В, судно 112 выполнено с возможностью буксировки группы воздушных пушек или другого сейсмического источника 118 ниже поверхности 116 водяного столба 122. Источник 118 излучает акустическую энергию 120 в водяной столб 122 для выполнения сейсмической разведки подземной области ниже морского дна 124 при использовании океанской донной сейсмической группы 150.

[047] Источники 118 на основе воздушных пушек выполнены с возможностью выпуска сжатого воздуха в водяной столб 122, при этом генерируется энергия в виде акустических волн 120, которая распространяется к морскому дну 124. Часть акустической энергии проникает через ложе океана или другие элементы дна ниже водяного столба 122 и отражается от нижележащих подземных структур. Акустическую энергию, отраженную от подземных структур, можно обнаружить в виде сейсмических трасс или других сейсмических данных и зарегистрировать группой 150 сейсмических приемников или сенсорных узлов 152. Затем сейсмические данные можно обработать для построения изображения подземных структур ниже ложа океана или дна 124 моря, или озера, реки, водоема, или другого водяного столба 122. После этого изображения и другую геофизическую информацию можно анализировать для идентификации представляющих интерес структур, описанных выше, в том числе, но без ограничения ими, структур, указывающих на наличие запасов углеводородов и других природных ресурсов.

[048] Как показано на фиг. 3В, множество сейсмических приемников или сенсорных узлов 152 размещены с образованием сетчатой конфигурации (пунктирные линии) или другой конфигурации на морском дне 124, например, размещены на всем протяжении одного или нескольких тросов или узлов океанских донных кабелей (ОДК) 151.

[049] Балластные модули 100 могут быть расположены вдоль отдельных секций сейсмического троса или кабеля 151 или расположены в одном или нескольких отдельных узлах 152. Кроме того, каждый приемник или узел 152 может включать в себя один или несколько гидрофонов, геофонов или других подходящих сенсорных компонентов, например, выполненных с возможностью обнаружения акустической или сейсмической энергии, отраженной от структур ниже морского дна 124. Кабели 151 могут образовывать линии связи и передачи данных и электроэнергии между отдельными приемниками или узлами 152, наряду с дополнительными линиями 153 связи и передачи электроэнергии к соответствующим устройствам-концентраторам 154, например, находящимся на поверхности 116 или находящимся во взвешенном состоянии в водяном столбе 122 на выбранной глубине.

[050] Устройства-концентраторы 154 могут включать в себя источники питания и компьютерные компоненты обработки, сконфигурированные для регистрации и сохранения сейсмических данных, собираемых на узлах или приемниках 152, наряду с точными часами и схемами управления для образования соответствующих сигналов синхронизации и регистрации данных. Кроме того, подходящие устройства-концентраторы 154 могут быть размещены на морском дне 124, могут находиться во взвешенном состоянии на заданной высоте над морским дном 124 или могут быть погружены на выбранную глубину ниже поверхности 116.

[051] Кроме того, в ином случае отдельные сейсмические приемники 152 могут быть выполнены как автономные сенсорные узлы с независимыми электропитанием, датчиками и компонентами регистрации данных. В зависимости от применения связки автономных узлов 152 могут быть выпущены с надводного судна и расположены на всем протяжении одного или нескольких тросов или кабелей 151 или выполнены с возможностью выпуска и подъема на борт при использовании автономной навигационной системы или подводного автономного судна (ПАС).

[052] Кроме того, подходящие группы 150 приемников или узлов 152 могут находиться во взвешенном состоянии на заданной высоте над морским дном 124 или погруженными на заданную глубину ниже поверхности 116, например, при использовании системы регулирования в реальном времени плавучести, основанной на одном или нескольких балластных модулях 100. Подходящие устройства 100 регулирования плавучести также могут использоваться для подъема к поверхности систем 151 океанских донных кабелей и отдельных узлов 152, описанных в этой заявке.

[053] На фиг. 4А представлен схематичный вид находящейся на одной линии системы регулирования плавучести или балластного модуля 100 для буксируемой косы или системы 111 океанских донных кабелей. Кабельная система 111 включает в себя некоторое количество отдельных отрезков 111А и 111В кабеля, соединенных друг с другом последовательно с помощью одного или нескольких балластных модулей 100, имеющих осевые соединительные муфты 110А и 100В, выполненные с возможностью линейного соединения с отрезками 111А и 111В кабеля или троса, соответственно. На фиг. 4В представлен схематичный вид модуля 100 в рабочем состоянии, например, с расширенным внешним диаметром (ВД) оболочки 107 кабеля для получения положительной плавучести кабельной системы 111.

[054] Как показано на фиг. 4А и 4В, балластный модуль 100 может быть встроен в существующий модуль сопряжения кабелей или выполнен с возможностью замены такого модуля сопряжения или соединительного устройства. В конкретных вариантах осуществления балластный модуль 100 может быть выполнен как находящийся на одной линии модуль, заменяющий устройство подъема буксируемой косы к поверхности, и может включать в себя как компоненты регулирования плавучести для изменения удельного веса или плавучести соседних кабельных секций 111А и/или 111В, так и компоненты сопряжения кабелей буксируемой косы для передачи энергии, данных и сигналов управления между соседними кабельными секциями 111А и 111В.

[055] В противоположность существующим конструкциям устройства подъема буксируемой косы к поверхности балластный модуль 100 может быть последовательно и коаксиально или концентрически подсоединен между первой и второй соседними секциями 111А и 111В буксируемой косы или другой сейсмической кабельной системы 111. В отличие от типичной наружной надувной балластной оболочки или других размещаемых снаружи компонентов балластный модуль 100, когда он приведен в действие или работает, может нагнетать текучую среду или другую балластную среду 101 непосредственно в сердцевину кабельных секций 111А и/или 111В, внутрь покрытия или оболочки 107 кабеля, чтобы увеличить внешний диаметр.

[056] Таким образом, плавучесть является чувствительной к перемещению балластной текучей среды или другой среды между резервуаром и внутренним или сердцевинным объемом соседних кабельных секций 111А и 111В буксируемой косы, обозначенным в соответствующей внешней оболочке 107. Более конкретно, плавучесть может быть чувствительной к изменениям внутреннего объема сердцевины, например, когда внешний диаметр оболочки 107 кабеля увеличивается или сокращается в ответ на перемещение текучей среды.

[057] Поскольку оболочка 107 буксируемой косы герметизирована, ввод дополнительного балластного материала 101 может уменьшать или исключать необходимость в буксировке надувных оболочек или других установленных снаружи компонентов плавучести и балласта. При таком подходе также обеспечивается согласованная модуляция удельного веса по всей длине каждой буксируемой косы или кабельной секции 111А, 111В, в противоположность использованию дискретных компонентов, которые могут вносить локализованные балластные возмущения. Кроме того, исключение больших внешних структур надувных оболочек и соответствующего установочного оборудования позволяет сохранять кабель на лебедке, уменьшать количество компонентов, подвергаемых опасности внешнего захлестывания, снижать шум буксируемой косы и обеспечивать мониторинг на борту судна и выдачу инструкций относительно глубины возбуждения акустического источника для встроенной системы регулирования плавучести с использованием многочисленных балластных модулей 100.

[058] На фиг. 5 представлен вид типичного балластного модуля или устройства 100 регулирования плавучести в разобранном состоянии. Как показано на фиг. 5, модуль 100 размещен в цилиндрическом баллоне или корпусе 102, выполненном с возможностью размещения различных электрических соединительных интерфейсов 104 для поддержания связи между соседними буксируемыми косами или кабельными секциями 111, наряду с другими компонентами внутреннего комплекта электронного оборудования или контроллером 106.

[059] Сейсмические буксируемые косы или кабельные секции 111 обычно могут быть длиной от 75 до 100 м, или большей или меньшей, с механическими и электрическими соединителями на обоих концах. Отдельные кабельные секции 111 обычно соединены последовательно с телеметрическими модулями или модулями определения местоположения приблизительно через каждые 150-400 м или через большие или меньшие промежутки. Некоторые подходящие варианты осуществления включают в себя балластный модуль 100, размещенный в металлическом (например титановом) цилиндрическом баллоне или ином корпусе 102, устанавливаемом на местах соединений, на которых необязательно требуется устанавливать другие телеметрические модульные устройства или устройства определения местоположения.

[060] Комплект 106 электронного оборудования выполнен с возможностью регулирования перемещения балластной среды 101 между баллоном высокого давления или резервуаром 108 и соседними кабельными секциями 111. При расположении на одной линии комплект 106 может включать в себя один или несколько беспроводных, акустических, индуктивных или электрических интерфейсов 104, совместно с которыми кабельная телеметрическая система может обеспечивать передачу данных, сигналов управления и/или электроэнергии между соседними кабельными секциями 111 и между модульными системами 100 плавучести и внешней процессорной системой регулирования дифферента. Кроме того, могут быть предусмотрены компоненты для измерения давления или глубины, например датчик 105 давления, установленный внутри корпуса 102, находящийся в сообщении по давлению с внешним водяным столбом, который может быть выполнен с возможностью обеспечения регулирования механизма перемещения текучей среды путем восприятия давления водяного столба через наружное отверстие 114. Перемещение балластной среды 101 в кабельные секции 101 может инициироваться клапаном, насосом или подобным компонентом регулирования потока, либо на заданной глубине подъема к поверхности, либо в ответ на командный сигнал подъема к поверхности, или для обеспечения регулирования в реальном времени дифферента балластировкой по длине одной или нескольких секций 111 сейсмического кабеля.

[061] На случай отключения электропитания может быть предусмотрена аккумуляторная батарея 107, которая приспособлена, например, для приведения в действие механизма перемещения балласта или механизмов модуля 100 регулирования балласта. Баллон 108 высокого давления содержит сжатый газ или другую текучую балластную среду в количестве, достаточном для раздувания или расширения поверхностного слоя буксируемой косы, увеличения внешнего диаметра для положительного регулирования плавучести кабеля путем повышения объема кабельной системы 111, снижения эффективного удельного веса. Инертный газ, такой как аргон, диоксид углерода, азот, или другой сжимаемый газ можно использовать в качестве балластной среды, или можно использовать масла и другие менее сжимаемые жидкости. Небольшие изменения объема буксируемой косы приводят к значительным изменениям балласта, при этом относительно небольшие количества балластной текучей среды можно использовать для изменения плавучести всей кабельной системы от отрицательной или нейтральной, например, в случае, когда эффективный удельный вес кабельной системы больше или равен эффективному удельному весу окружающего водяного столба, до состояния положительной плавучести, например, в котором эффективный удельный вес кабельной системы меньше, чем эффективный удельный вес водяного столба.

[062] В некоторых вариантах осуществления корпус 102 балластного модуля 100 может быть выполнен как баллон высокого давления для балластной среды 101, при этом исключается необходимость во втором (внутреннем) баллоне 108 высокого давления. В зависимости применения механизм перемещения балласта может включать в себя клапан высокого давления и/или механизм 109 разрывного диска, находящийся в сообщении по потоку с гидравлическим соединением 110, через которое балластная среда 101 перемещается изнутри баллона 108 высокого давления и/или из корпуса 102 высокого давления внутрь одной или нескольких соседних буксируемых кос 111.

[063] Кроме того, на каждом конце соседних/противолежащих буксируемых кос или отрезков 111 кабеля могут быть установлены обратный клапан, разрывной диск или подобное дополняющее (например, находящееся на одной линии) гидравлическое соединение 113 для перемещения балластной среды 101 из резервуара 108 и/или по жидкостному трубопроводу или соединению 110 балластного модуля 100 в сердцевину соседней кабельной секции 111. В таком случае после приведения в действие балластного модуля 100, либо вручную по команде с борта судна, либо автоматически (например, на основании сигнала давления или глубины, установления равноправной связи или при использовании внешнего сигнала регулирования дифферента), балластная среда 101 нагнетается по осевому или продольному направлению через гидравлическое соединение или отверстие 113 в сердцевинную часть одной или обеих секций 111 буксируемой косы/кабеля.

[064] В некоторых вариантах осуществления балластная среда (например газ или другая текучая среда) свободно распространяется по длине каждой соседней кабельной секции 111 в оболочке буксируемой косы и может проходить по всей длине каждой соседней буксируемой косы. В таком случае положительно балластированные кабели всплывают на поверхность и могут быть выбраны на борт.

[065] В ином случае балластная среда 101 может занимать радиальное пространство между оболочкой и сердцевиной из синтактического пенопласта или другого по существу непроницаемого материала сердцевины. Кроме того, могут быть предусмотрены непроницаемые перегородки или подобные принадлежности для ограничения продольного распространения балластной среды 101 вдоль осевой протяженности соседних кабельных секций 111. Кроме того, балластный модуль 100 может быть выполнен с возможностью нагнетания только части имеющейся балластной среды 101 или замены выбранного количества балластной среды 101 между баллоном 108 или корпусом 102 модуля и соседней буксируемой косой или кабельными системами 111, чтобы обеспечить положительное регулирование дифферента и регулирование плавучести во время выполнения сейсморазведочных работ, описанных в этой заявке.

[066] На фиг. 6А представлен вид сбоку коаксиально установленной балластной модульной системы 200. На фиг. 6В представлен детальный (внутренний) вид установочной конфигурации с показом внутреннего заполняемого маслом блока 201, вокруг которого может быть установлен модуль 200.

[067] Как показано на фиг. 6А, балластная модульная система 200 может быть жестко и коаксиально установлена на буксируемой косе или отрезке 111 кабеля, например, совместно с балластным устройством 100, расположенным в одном или нескольких модульных корпусных компонентах 210, коаксиально расположенных на заполняемом маслом блоке 201 или вокруг него или на другом внутреннем компоненте, установленном в одном или нескольких заполненных маслом и/или гелем кабелях 111, показанных на фиг. 6В. В ином случае такой модуль 200 может быть установлен на океанском донном кабеле или другой сейсмической кабельной системе, описанной выше.

[068] Варианты осуществления коаксиально установленной балластной системы 200 или модуля 100 можно успешно совмещать с существующими конструкциями буксируемых кос и кабелей и также можно создавать дополнительные топологии кабелей, для которых не требуются свободное, находящееся на одной линии место присоединения для каждой балластной системы 200 или модуля 100. Кроме того, могут быть реализованы внутренний баллон для хранения балластной среды и механизм нагнетания (например, аналогичные использованным в варианте осуществления, показанном на фиг. 5) а существующая распорная заглушка нагнетания масляного блока (или другое устройство гидравлического соединения) может быть заменена однолинейным распределителем или разрывным диском 203, выполненным с возможностью нагнетания балластной среды в масляный блок 201 или другой внутренний компонент и/или по длине соседних буксируемых кос или кабельных секций 111.

[069] На фиг. 6С представлен вид сбоку модульного корпуса 210 с быстроразъемным кольцом 202 для коаксиального соединения балластной системы или модуля 200 с буксируемой косой или кабельной секцией, например, с быстросъемным штифтом или другим соединительным механизмом 206 для закрепления кольца 202 вокруг балластного модуля 100 на сейсмическом кабеле. На фиг. 6D представлен вид с торца модульного корпуса 210 для балластного модуля или системы 200 с показом соединительного кольца 202 в открытом положении. В этом примере соединительный модуль 200 может быть встроен в конфигурацию кольца или образован как отдельный компонент, который прикрепляется к сейсмической кабельной системе кольцом 202 и размещается в модульном корпусе 210.

[070] Подходящие конфигурации соединительного кольца 202 для реализации быстрых и надежных способов установки и удаления модуля 200 включают в себя, но без ограничения ими, соединительные системы QUICK LATCH и QUICKCUFF, которые можно получить от ION Geophysical Corporation, Хьюстон, Техас. Другие подходящие соединительные устройства и способы описаны в патенте США №5507243 (Williams et al.), ʺConnector for underwater cablesʺ, и патенте США №6263823 (Olivier), ʺConnection system for connecting equipment to underwater cablesʺ, каждый из которых полностью и для всех целей включен в эту заявку путем ссылки.

[071] На фиг. 7 представлен вид варианта балластного модуля 300 в разобранном состоянии, например, с использованием балластного модуля 100 или системы 200, выполненной с возможностью замены существующего устройства сопряжения кабельной секции или другого находящегося на одной линии кабельного компонента в находящемся на одной линии корпусе 312 компонентов. Кроме того, в одном варианте осуществления балластный модуль 300 может быть выполнен с возможностью коррекции в реальном времени распределения балласта в ответ на изменения плотности морской воды и другие навигационные условия и компенсации отклонений от нормативов в процессе производства на всем протяжении длины отдельных буксируемых кос или других сейсмических кабельных систем 111. В результате во время непрерывного процесса регистрации сейсмических данных можно в реальном времени уменьшать относительные изменения глубины погружения по всей длине кабельных систем 111.

[072] Как показано на фиг. 7, балластная среда 101 может перемещаться непосредственно в буксируемую косу (косы) 111 или сердцевину кабеля через гидравлическое соединение или отверстие 113 для раздувания оболочки буксируемой косы и обеспечения повышенной плавучести путем снижения эффективного удельного веса. Однако в отличие от других конструкций балластная среда 101 может быть точно согласована с акустическим импедансом буксируемой косы 111. В этом состоит отличие от существующих устройств (например, от промышленных дистанционно-управляемых транспортных средств и глиссирующих катеров), в которых используются слабо сжимающиеся масла, имеющие несколько меньший удельный вес, чем морская вода. Кроме того, балластный модуль 300 может обеспечивать двунаправленное функционирование для повышения или снижения плавучести кабеля путем избирательного обмена балластной средой 101 между баллоном или резервуаром 301 и телами соседних буксируемых кос или кабельных систем 111.

[073] Подходящее действие по двунаправленному перемещению балластной среды может включать в себя выпуск балластной среды 101 наружу в морскую воду (или другой водяной столб), например, при условии использования инертного газа или другой экологически безопасной и совместимой балластной среды 101, и/или перемещение балластной среды 101 обратно во внутренний резервуар или баллон 108 высокого давления. Кроме того, балластную среду 101 можно извлекать из сейсмической кабельной системы через подходящее отверстие или с помощью механизма выпуска после выбора из моря, например, при использовании бортовой системы загрузки-разгрузки текучей среды для удаления используемой балластной среды и для пополнения внутреннего баллона высокого давления или резервуара 108.

[074] Насос высокого давления или другой механизм 302 перемещения текучей среды и клапанная система 109 могут быть выполнены с возможностью перемещения выбранного количества масла или другой балластной среды 101 в кабельную систему 111 или из нее, которая может функционировать как эластичный баллон или объемный резервуар с изменяющимся внешним диаметром. Обычно количество перемещаемой балластной текучей среды, необходимой для дифферентовки кабельной системы 111 при буксировке (например, для согласования с удельным весом окружающего водяного столба), составляет только долю от количества, необходимого для выбора из моря поврежденной буксируемой косы.

[075] Для распределения балласта модуль 300 может включать в себя один или несколько маслонаполненных баллонов 301 высокого давления, гидравлический насос 302 высокого давления и клапанную систему 109, датчик 303 глубины или внешнего давления, аккумуляторный источник питания или другой источник 304 питания, модуль 305 электроники/управления и отверстие для заливки буксируемой косы или аналогичное гидравлическое соединение 110. Во время и после регистрации сейсмических данных инструкции с внешнего процессора регулирования дифферента могут передаваться с борта судна при использовании проводных или беспроводных электронных интерфейсов для выработки команд модулю 300 по регулированию в реальном времени балласта и плавучести кабельной системы 111 в соответствии с командами по установке глубины погружения или давления, выдаваемыми до, во время и после регистрации сейсмических данных..

[076] В вариантах осуществления устройства 300 регулирования плавучести с распределением балласта уменьшена или исключена необходимость в наружных надувных оболочках, грузах и других устанавливаемых снаружи устройствах и обеспечено регулирование в реальном времени объема буксируемой косы и соответствующего эффективного удельного веса кабельной системы 111. Кроме того, при таком подходе обеспечивается более согласованная эффективная модуляция в реальном времени удельного веса и плавучести по всей длине каждой секции 111 буксируемой косы.

[077] Небольшие изменения внешнего диаметра (ВД) буксируемой косы могут приводить к значительным изменениям эффективного удельного веса и плавучести, обуславливающим значительные регулировки балласта для уменьшения отклонений от плоскости изображения. Кроме того, при исключении или уменьшении потребности в надувных оболочках, внешних способных всплывать компонентах и соответствующем установочном оборудовании может снижаться шум буксируемого кабеля, обеспечиваться возможность хранения кабеля непосредственно на лебедке и уменьшаться опасность внешнего захлестывания.

[078] На фиг. 8 представлен схематичный вид судна 112 с системой 400 регулирования распределения балласта и выбора из моря, предназначенной для группы сейсмических кабелей 111 с сетью балластных модулей 100. Как показано на фиг. 8, в конкретном варианте осуществления внешняя система 400 регулирования может быть установлена на борту надводного сейсморазведочного судна 112, которое выполнено с возможностью буксирования группы многочисленных кабелей 111 буксируемых кос. Система 400 поддерживает связь с одним или несколькими балластными модулями 100, расположенными вдоль кабеля 111, при использовании проводного или беспроводного интерфейса для обеспечения передачи 405 данных и сигналов управления (пунктирная линия). Лебедочная система 430 выпуска и выбора может быть расположена на палубе судна 112 для выпуска и выбора отдельных кабелей 111 сейсмических кос, например, для хранения на барабане, лебедке или аналогичном компоненте кабелей 111, в том числе находящихся на одной линии или низкопрофильных модулей 100, установленных между соседними секциями 111 сейсмической косы. Кроме того, система 430 выпуска и выбора может включать в себя устройство пополнения балластом, выполненное, например, с возможностью удаления балластной среды из кабелей 111 буксируемых кос, когда это необходимо, и пополнения резервуаров в каждом балластном модуле 100 для возврата кабелей 111 в эксплуатацию.

[079] Кроме того, согласно конкретным примерам каждый кабель 111 буксируемой косы может быть снабжен одной или несколькими гондолами или аналогичными устройствами 410 позиционирования буксируемых кос, и они могут находиться на связи с надводным судном 112 при использовании подходящих систем 420 из передатчика или приемника (Rx) и телеметрических модулей 422 (например, с использованием частотной манипуляции (ЧМ) или совместимых с частотной манипуляцией). В ином случае может использоваться сочетание проводной, акустической, беспроводной и/или индуктивной линий 405 связи, приспособленных для работы с бортом судна, концентратором и/или системами 400 регулирования на основе подводного автономного судна, каждой из которых обеспечивается глобальный мониторинг балласта буксируемых кос и управление в реальном времени модулем дифферентовки и подъема к поверхности для широкого ряда соответствующих буксируемых кос, океанских донных кабелей и автономных сейсмических кабельных систем 111 на основе узлов. Кроме того, отдельные балластные модули 100 могут быть выполнены с возможностью непосредственной равноправной связи, например, для реализации решения по регулированию глобальной дифферентовки на основании информации о глубине погружения и положении от сети модулей 100 регулирования балласта или плавучести или по сигналу общего выбора из моря, основанному на глубине погружения, или по внешнему сигналу датчика давления от выбранного количества отдельных модулей 100 регулирования плавучести.

[080] Кроме того, система 400 может быть приспособлена для обновления в реальном времени соответствующих инструкций по подъему буксируемой косы к поверхности на основании глубины возбуждения акустического источника. Кроме того, могут быть предусмотрены дополнительные компоненты аппаратного обеспечения и программного обеспечения для мониторинга и контроля множества или сети балластных модулей 100 и/или устройств 410 регулирования, распределенных по одному или нескольким кабелям 111 сейсмических кос или узловым линиям 111 в сейсмической группе, чтобы уменьшить или минимизировать неровности кабелей или другие отклонения от плоскости изображения при ослаблении требований к плотности гондол, углам выпуска с лебедки и других требований к системе регулирования. Эти способы также позволяют сочетать кабели разных моделей и уменьшать количество внешних грузов и других внешних балластных компонентов или исключать их.

[081] Кроме того, для снижения шума буксируемых кос и улучшения хранения их балластные модули 100 могут иметь коаксиальные, гидродинамические и согласованные с модульным корпусом 102 конфигурации. В конкретных примерах корпус 102 может быть выполнен по существу согласованным с номинальным внешним диаметром оболочки 107 кабеля, например, как показано на фиг. 8, корпус 102 расположен коаксиально вдоль кабеля 111 в пределах номинального внешнего диаметра внешней оболочки 107 кабеля или в пределах номинального диапазона (например, от 120% до 150%) номинального внешнего диаметра внешней оболочки 107 кабеля. Балластные модули 100 таких конфигураций можно легко выпускать, выбирать и хранить вместе с буксируемыми косами или другими сейсмическими кабельными системами 111, например, при использовании лебедки или барабана для хранения кабеля вместе с модулями дифферентовки, установленными по длине кабеля, которые, как описано выше, располагают посреди соседних секций сейсмического кабеля между последовательными операциями регистрации сейсмических данных.

ПРИМЕРЫ

[082] Типичное устройство согласно вариантам осуществления может содержать одну или несколько сейсмических кабельных систем, выполненных с возможностью регистрации сейсмических данных. Сейсмические кабельные системы могут иметь одну или несколько оболочек кабеля; резервуар для балластной текучей среды; механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения балластной текучей среды между резервуаром и сейсмической кабельной системой во время регистрации сейсмических данных, например, посредством которой балластная текучая среда перемещается к сейсмической кабельной системе в оболочку кабеля; и контроллер, сконфигурированный для регулирования плавучести сейсмической кабельной системы, чувствительной к перемещению балластной текучей среды.

[083] В любом их этих примеров и вариантов осуществления плавучесть сейсмической кабельной системы может быть чувствительной к расширению оболочки кабеля при перемещении балластной текучей среды из резервуара. Аналогично этому, механизм перемещения текучей среды может быть выполнен с возможностью избирательного перемещения балластной текучей среды по длине сейсмической кабельной системы, например, в соответствии с тем, что плавучесть является чувствительной к изменениям площади поперечного сечения по длине оболочки кабеля.

[084] Контроллер может быть сконфигурирован для выравнивания плавучести по длине сейсмической кабельной системы, например, путем избирательного перемещения балластной текучей среды во время регистрации сейсмических данных. Механизм перемещения может содержать насос или клапан, выполненный с возможностью перемещения балластной текучей среды между резервуаром и объемом, обозначенным в пределах внешнего диаметра оболочки кабеля.

[085] Балластная текучая среда может быть выбрана из условия согласования с акустическим импедансом оболочки кабеля. Датчик давления внешнего водяного столба, чувствительный, например, к глубине погружения сейсмической кабельной системы, может быть расположен во внешнем водяном столбе, находящемся в непосредственной близости к датчику давления. Резервуар может содержать баллон высокого давления, например, чувствительный к глубине, выполненный с возможностью выпуска балластной текучей среды в объем, образованный в оболочке кабеля.

[086] Модульный корпус может быть расположен вокруг резервуара и механизма перемещения текучей среды, при этом модульный корпус, например, выполнен с возможностью установки вдоль сейсмической кабельной системы. Первая и вторая осевые муфты могут быть выполнены с возможностью присоединения модульного корпуса в линию между первой и второй соседними секциями сейсмической кабельной системы, например, вместе с модулем электроники, выполненным с возможностью передачи данных между соседними секциями во время регистрации сейсмических данных.

[087] Осевые гидравлические соединения могут быть выполнены с возможностью перемещения балластной текучей среды из резервуара в одну или несколько соседних секций сейсмической кабельной системы, например, в пределы внешнего диаметра оболочки кабеля. Модульный корпус может быть выполнен с возможностью присоединения вокруг внешней оболочки сейсмической кабельной системы, например, с помощью одного или нескольких соединительных колец, расположенных по внешнему диаметру кабеля и соединяющих корпус с оболочкой кабеля, например, с помощью сжимающего зацепления на одном или обоих концах корпуса. Отверстие может быть выполнено для перемещения балластной текучей среды из резервуара, например, в пределы внешнего диаметра оболочки кабеля.

[088] Согласно вариантам осуществления типичный балластный модуль может содержать корпус, приспособленный для установки балластного модуля вдоль сейсмической кабельной системы, выполненной с возможностью регистрации сейсмических данных. Резервуар может быть расположен в корпусе, при этом, например, резервуар может быть выполнен с возможностью перемещения балластной среды между резервуаром и объемом, образованным во внешней оболочке сейсмической кабельной системы. Контроллер может быть сконфигурирован для обеспечения избирательного действия резервуара, например, для регулирования плавучести сейсмической кабельной системы. Согласно некоторым примерам плавучесть является чувствительной к изменениям объема внутри внешней оболочки, например, основанной на перемещении балластной среды во время регистрации сейсмических данных посредством сейсмической кабельной системы.

[089] Согласно любому из этих примеров и вариантам осуществления корпус может быть выполнен с возможностью коаксиальной установки вдоль сейсмической кабельной системы между соседними секциями ее, при этом, например, он также содержит механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения балластной среды в сердцевину по меньшей мере одной или нескольких соседних секций, в объем, образованный во внешней оболочке. Аналогично этому, корпус может быть выполнен с возможностью присоединения балластного модуля вокруг внешней оболочки сейсмической кабельной системы, при этом он также содержит, например, механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения балластной среды через отверстие во внешней оболочке.

[090] Интерфейс может быть сконфигурирован для поддержания связи между контроллером и внешним процессором регулирования дифферента, при этом, например, контроллер сконфигурирован для избирательного действия резервуара, чтобы обеспечивать в реальном времени плавучесть и регулирование дифферента по длине сейсмической кабельной системы в ответ на передачу информации. Датчик давления может быть расположен в сообщении с водяным столбом, внешним по отношению к корпусу, при этом, например, датчик давления является чувствительным к глубине в водяном столбе, а контроллер сконфигурирован для обеспечения избирательного действия резервуара на основании глубины.

[091] Согласно вариантам осуществления также может быть предусмотрена система регистрации сейсмических данных, например, содержащая один или несколько сейсмических кабелей, выполненных с возможностью регистрации сейсмических данных. Один или несколько балластных модулей могут быть расположены вдоль каждого сейсмического кабеля, при этом, например, каждый из балластных модулей содержит один или несколько корпусов, выполненных с возможностью установки балластного модуля между соседними секциями соответствующего сейсмического кабеля; резервуар, расположенный в корпусе, при этом, например, резервуар содержит балластную текучую среду; и механизм перемещения, соединенный с резервуаром, при этом, например, механизм перемещения выполнен с возможностью перемещения балластной текучей среды между резервуаром и объемом, образованным в соответствующей оболочке сейсмического кабеля.

[092] Плавучесть по длине каждого сейсмического кабеля может регулироваться изменением объема, образованного в соответствующей оболочке сейсмического кабеля, например, чувствительного к перемещению балластной текучей среды. Согласно некоторым примерам балластная текучая среда может быть перемещена во внутренний или сердцевинный объем, распределенный по всей длине каждой секции сейсмического кабеля, например, продолжающийся вдоль каждой секцией между модулями регулирования плавучести вблизи каждого противоположного конца. Согласно другим примерам балластная текучая среда может быть перемещена в объем, образованный между перегородками, блоками, непроницаемыми перегородками или другими материалами или структурами, выполненными с возможностью ограничения продольного распространения переносимой балластной текучей среды к конкретному осевому пространству соседних кабельных секций или секций.

[093] В любом из этих примеров и вариантов осуществления может содержаться процессор, поддерживающий связь с одним или несколькими балластными модулями, при этом, например, процессор сконфигурирован для подстройки плавучести каждого сейсмического кабеля вдоль соответствующей длины его. Плавучесть может быть чувствительной к избирательному перемещению балластной текучей среды, задаваемому, например, процессором.

[094] Один или несколько интерфейсов могут быть сконфигурированы для равноправной передачи сигнала подъема к поверхности на один или несколько балластных модулей, при этом, например, каждый балластный модуль выполнен с возможностью перемещения балластной текучей среды для придания положительной плавучести соседней секции соответствующей сейсмической кабельной системы в ответ на сигнал подъема к поверхности. Отверстие может быть образовано в каждом резервуаре, при этом, например, отверстие выполнено с возможностью пополнения балластной текучей средой резервуара, расположенного в корпусе, или извлечения балластной текучей среды из резервуара во внешний баллон, расположенный вне корпуса, или осуществления того и другого.

[095] Согласно любым из этих примеров и вариантов осуществления способы работы могут включать в себя один или несколько этапов, на которых выпускают сейсмический кабель в сейсмическую среду; регистрируют сейсмические данные с помощью сейсмического кабеля; приводят в действие балластный модуль для перемещения балластной среды между резервуаром и одной или несколькими соседними секциями сейсмического кабеля, например, когда резервуар расположен в корпусе, выполненном с возможностью установки балластного модуля между соседними секциями; и регулируют плавучесть сейсмического кабеля, например, когда плавучесть является чувствительной к перемещению балластной среды в объем, образованный в оболочке кабеля одной или нескольких соседних секций. Например, объем может быть чувствительным к радиальному расширению или сокращению оболочки кабеля при перемещении балластной среды.

[096] Подходящие способы работы могут включать в себя одну или несколько регулировок дифферента вдоль одной или нескольких соседних секций сейсмического кабеля во время регистрации сейсмических данных, например, когда глубина погружения сейсмического кабеля поддерживается чувствительной к плавучести, и выбор сейсмического кабеля на сейсморазведочное судно, и хранение сейсмического кабеля между последовательными регистрациями сейсмических данных вместе с балластным модулем, установленным между соседними секциями. Кроме того, подходящие способы могут включать в себя одно или несколько из извлечения балластной среды из резервуара для хранения сейсмического кабеля и пополнение балластной средой резервуара перед выпуском сейсмического кабеля.

[097] Поэтому устройство регулирования плавучести буксируемой косы или сейсмической кабельной системы может включать в себя один или несколько резервуаров для балластной текучей среды или другой среды, например, вместе с исполнительным механизмом или механизмом перемещения, выполненным с возможностью перемещения балластной текучей среды между резервуаром и соседними секциями сейсмического кабеля или туда и обратно между резервуаром и соседним сейсмическим кабелем. Перемещением текучей среды можно изменять плавучесть или балластное состояние сейсмической кабельной системы в ответ на изменения объема кабеля и эффективного удельного веса, например, путем увеличения или уменьшения внешнего диаметра или внутреннего (сердцевинного) объема в оболочке кабеля для достижения подъема кабеля к поверхности или регулирования в реальном времени дифферента во время регистрации сейсмических данных. Ниже приведены конкретные примеры систем и средств, но изобретение не ограничено ими.

[098] 1. Система, содержащая средство или устройство для изменения удельного веса сейсмического кабеля во время регистрации сейсмических донных.

[099] 2. Система согласно примеру 1, при этом система содержит средство или устройство для изменения объема сейсмического кабеля путем нагнетания газообразного, жидкого или текучего материала в кабель во время регистрации сейсмических данных.

[100] 3. Система согласно примеру 2, при этом система содержит средство или устройство для перемещения балластной среды из баллона, установленного последовательно и концентрически на сейсмическом кабеле (кабелях), в сейсмическую буксируемую косу во время регистрации сейсмических данных.

[101] 4. Система, содержащая сеть балластных модулей, способных осуществлять равноправную связь или приспособленных осуществлять такую связь в случае повреждения кабеля.

[102] 5. Система согласно примеру 2 или примеру 4, при этом система содержит средство или устройство для перемещения балластной среды из баллона, установленного коаксиально на одном или нескольких сейсмических кабелях, в сейсмическую буксируемую косу во время регистрации сейсмических данных.

[103] 6. Система согласно примеру 3 или примеру 4, при этом система содержит средство или устройство для измерения давления или глубины и средство или устройство для перемещения балластной среды между баллоном и внутренней частью сейсмического кабеля.

[104] 7. Система согласно примеру 1 или примеру 4, при этом система может находиться или может быть выполнена с возможностью нахождения на связи с бортовой системой индуктивно или через посредство прямого электрического интерфейса.

[105] 8. Способ хранения балластной системы согласно любому из примеров 1-3 на лебедке.

[106] 9. Средство или устройство, приспособленное для ограничения нагнетаемой балластной среды по длине кабеля, описанное в этой заявке.

[107] 10. Средство или устройство, приспособленное для мониторинга множества балластных модулей во время регистрации сейсмических данных, описанное в этой заявке.

[108] 11. Средство или устройство, приспособленное для извлечения балластной среды, и средство для возврата кабеля в работу, описанные в этой заявке.

[109] Хотя это изобретение было описано с обращением к примерам вариантов осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что могут быть сделаны различные изменения, а эквиваленты могут быть подставлены без отступления от сущности и объема. Кроме того, могут быть сделаны модификации для приспособления идей изобретения к конкретным проблемам, технологиям, материалам, применениям и материалам без отступления от основного объема. Таким образом, изобретение не ограничено конкретными примерами, которые описаны в этой заявке, а охватывает все варианты осуществления, попадающий в объем прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских сейсморазведочных мероприятий. Сейсмическое устройство включает в себя одну или несколько сейсмических кабельных систем, выполненных с возможностью регистрации сейсмических данных, при этом каждая сейсмическая кабельная система имеет одну или несколько оболочек кабеля, резервуар для балластной текучей среды или другой балластной среды и исполнительный механизм или иной механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения балластной текучей среды между резервуаром и сейсмической кабельной системой во время регистрации сейсмических данных, например, когда балластная текучая среда перемещается к сейсмической кабельной системе в оболочку кабеля. Контроллер может быть сконфигурирован для регулирования плавучести сейсмической кабельной системы, чувствительной к перемещению балластной текучей среды, например, когда внутренний объем расширяется или сокращается на основании перемещения текучей среды. Технический результат - повышение точности и информативности получаемых данных. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для регистрации сейсмических данных, содержащее:

сейсмическую кабельную систему, выполненную с возможностью регистрации сейсмических данных, при этом сейсмическая кабельная система имеет оболочку кабеля;

резервуар для балластной текучей среды;

механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения балластной текучей среды между резервуаром и сейсмической кабельной системой во время регистрации сейсмических данных, при этом балластная текучая среда перемещается к сейсмической кабельной системе в оболочку кабеля;

модульный корпус, расположенный вокруг резервуара и механизма перемещения текучей среды, при этом модульный корпус выполнен с возможностью установки коаксиально вдоль сейсмической кабельной системы,

причем модульный корпус выполнен с возможностью присоединения вокруг внешней оболочки сейсмической кабельной системы;

отверстие, выполненное с возможностью перемещения балластной текучей среды из резервуара через внешний диаметр оболочки кабеля,

контроллер, сконфигурированный для регулирования плавучести сейсмической кабельной системы, чувствительной к перемещению балластной текучей среды.

2. Устройство по п. 1, в котором плавучесть сейсмической кабельной системы является чувствительной к расширению оболочки кабеля при перемещении балластной текучей среды из резервуара.

3. Устройство по п. 1, в котором механизм перемещения текучей среды выполнен с возможностью избирательного перемещения балластной текучей среды по длине сейсмической кабельной системы и плавучесть является чувствительной к изменениям площади поперечного сечения оболочки кабеля на всем протяжении длины.

4. Устройство по п. 1, в котором контроллер сконфигурирован для подстройки плавучести по длине сейсмической кабельной системы путем избирательного перемещения балластной текучей среды во время регистрации сейсмических данных.

5. Устройство по п. 1, в котором механизм перемещения содержит насос или клапан, выполненный с возможностью перемещения балластной текучей среды между резервуаром и объемом, обозначенным внутри внешнего диаметра оболочки кабеля.

6. Устройство по п. 1, в котором балластная текучая среда выбирается из условия согласования с акустическим импедансом оболочки кабеля.

7. Устройство по п. 1, к тому же содержащее датчик давления внешнего водяного столба, чувствительный к глубине погружения сейсмической кабельной системы во внешнем водяном столбе вблизи датчика давления, при этом резервуар содержит баллон высокого давления, выполненный с возможностью выпуска балластной текучей среды в объем, образованный внутри оболочки кабеля, чувствительный к глубине.

8. Устройство по п. 1, к тому же содержащее первую и вторую осевые муфты, выполненные с возможностью подсоединения модульного корпуса в линию между первой и второй соседними секциями сейсмической кабельной системы, и в тому же содержащее модуль электроники, выполненный с возможностью передачи данных между соседними секциями во время регистрации сейсмических данных.

9. Устройство по п. 8, к тому же содержащее осевое гидравлическое соединение, выполненное с возможностью перемещения балластной текучей среды из резервуара в одну или несколько соседних секций сейсмической кабельной системы, во внешний диаметр оболочки кабеля.

10. Балластный модуль, содержащий:

корпус, приспособленный для установки балластного модуля вдоль сейсмической кабельной системы, выполненной с возможностью регистрации сейсмических данных;

резервуар, расположенный внутри корпуса, при этом резервуар выполнен с возможностью перемещения балластной среды между резервуаром и объемом, образованным во внешней оболочке сейсмической кабельной системы; причем

корпус выполнен с возможностью присоединения балластного модуля вокруг внешней оболочки сейсмической кабельной системы и к тому же содержит механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения балластной среды через отверстие во внешней оболочке,

контроллер, сконфигурированный для избирательного приведения в действие резервуара для регулирования плавучести сейсмической кабельной системы, при этом плавучесть является чувствительной к изменениям объема, основанным на перемещении балластной среды во время регистрации сейсмических данных с помощью сейсмической кабельной системы.

11. Балластный модуль по п. 10, в котором корпус выполнен с возможностью коаксиальной установки вдоль сейсмической кабельной системы между соседними секциями ее и к тому же содержит механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения балластной среды в сердцевину одной или нескольких соседних секций, в объем, образованный во внешней оболочке.

12. Балластный модуль по п. 10, к тому же содержащий интерфейс, сконфигурированный для обмена информацией между контроллером и внешним процессором регулирования дифферента, при этом контроллер сконфигурирован для избирательного приведения в действие резервуара для обеспечения регулирования в реальном времени плавучести и дифферента по длине сейсмической кабельной системы в ответ на обмен информацией во время регистрации сейсмических данных.

13. Балластный модуль по п. 10, к тому же содержащий датчик давления, находящийся в сообщении с водяным столбом, внешним по отношению к корпусу, при этом датчик давления является чувствительным к глубине в водяном столбе, а контроллер сконфигурирован для избирательного приведения в действие резервуара на основании глубины.

14. Система регистрации сейсмических данных, содержащая:

один или несколько сейсмических кабелей, выполненных с возможностью регистрации сейсмических данных;

один или несколько балластных модулей, расположенных вдоль каждого сейсмического кабеля, при этом каждый из балластных модулей содержит корпус, выполненный с возможностью установки балластного модуля между соседними секциями соответствующего сейсмического кабеля; резервуар, расположенный в корпусе, при этом резервуар содержит балластную текучую среду; и механизм перемещения, соединенный с резервуаром, при этом механизм перемещения выполнен с возможностью перемещения балластной текучей среды между резервуаром и объемом, образованным в оболочке соответствующего сейсмического кабеля;

причем корпус выполнен с возможностью присоединения балластного модуля вокруг внешней оболочки сейсмической кабельной системы и к тому же содержит механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения балластной среды через отверстие во внешней оболочке, и

причем плавучесть по длине каждого сейсмического кабеля регулируется изменениями объема, образованного в оболочке соответствующего кабеля, чувствительного к перемещению балластной текучей среды.

15. Система по п. 14, к тому же содержащая процессор, имеющий связь с одним или несколькими балластными модулями, при этом процессор сконфигурирован для подстройки плавучести каждого сейсмического кабеля вдоль соответствующей длины его, при этом плавучесть является чувствительной к избирательному перемещению балластной текучей среды, задаваемому процессором.

16. Система по п. 14, к тому же содержащая один или несколько интерфейсов, сконфигурированных для равноправного обмена сигналом подъема к поверхности между одним или несколькими балластными модулями, вследствие чего каждый балластный модуль выполнен с возможностью перемещения балластной текучей среды для обеспечения положительной плавучести соседней секции соответствующей сейсмической кабельной системы.

17. Система по п. 14, к тому же содержащая отверстие, образованное в каждом резервуаре, при этом отверстие выполнено с возможностью осуществления одного или обоих действий из пополнения балластной текучей средой и извлечения балластной текучей среды во внешний баллон, расположенный вне соответствующего корпуса.

18. Способ регистрации сейсмических данных, содержащий этапы, на которых:

выпускают сейсмический кабель в сейсмическую среду;

регистрируют сейсмические данные с помощью сейсмического кабеля;

приводят в действие балластный модуль для перемещения балластной среды между резервуаром и одной или несколькими соседними секциями сейсмического кабеля, при этом резервуар располагают в корпусе, выполненном с возможностью установки балластного модуля между соседними секциями;

причем корпус выполнен с возможностью присоединения балластного модуля вокруг внешней оболочки сейсмической кабельной системы и к тому же содержит механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения балластной среды через отверстие во внешней оболочке, и

регулируют плавучесть сейсмического кабеля, при этом плавучесть является чувствительной к перемещению балластной среды в объем, образованный в оболочке кабеля одной или нескольких соседних секций.

19. Способ по п. 18, в котором объем является чувствительным к радиальному расширению или сокращению оболочки кабеля при перемещении балластной среды.

20. Способ по п. 18, к тому же содержащий регулирование дифферента вдоль одной или нескольких соседних секций сейсмического кабеля во время регистрации сейсмических данных, при этом глубину погружения сейсмического кабеля поддерживают чувствительной к плавучести.

21. Способ по п. 20, к тому же содержащий выбор сейсмического кабеля на сейсморазведочное судно и хранение сейсмического кабеля между последовательными регистрациями сейсмических данных вместе с балластным модулем, установленным между соседними секциями.

22. Способ по п. 21, к тому же содержащий одно или несколько из извлечения балластной среды из резервуара для хранения сейсмического кабеля и пополнения балластной средой резервуара перед выпуском сейсмического кабеля.