用于安裝和拆卸傳感器艙的裝置和方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及海洋地震勘探領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于將傳感器艙(sensorcapsules)安裝到地震節(jié)點外殼(seismicnodecasings)中或?qū)鞲衅髋搹牡卣鸸?jié)點外殼拆卸的裝置和方法，地震節(jié)點外殼形成通過船只部署或者收回的地震電纜的一部分?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]在海洋地震勘探中，震源發(fā)出聲波，該聲波通過不同彈性特性的地下層之間的界面反射/折射。返回的聲波的振幅和到達時間通過地震傳感器記錄。兩種主要技術(shù)用于記錄返回的聲波信號，一種技術(shù)是使用海平面附近的船只后面拖拽的水聽器線纜，另一種技術(shù)是在海底部署地震節(jié)點。本發(fā)明涉及后一種技術(shù)。[0003]海底的地震節(jié)點記錄了地震數(shù)據(jù)之后，地震節(jié)點被收回以將地震數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)儲存單元。[0004]美國專利US8050140公開了一種通過部署多個、連續(xù)操作、無線以及自我控制的海底傳感器單元或吊艙來在海洋環(huán)境中采集地震數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。吊艙利用柔性的、非剛性的、且非導(dǎo)電的線纜來彼此連接，該線纜用于通過水來控制吊艙的部署。吊艙通過船舶的特有配置的甲板部署和收回，其中，該甲板設(shè)置有傳送系統(tǒng)和裝卸系統(tǒng)以將單獨的吊艙連接于非剛性線纜以及從非剛性電纜拆卸。在一種實施方式中，作為甲板配置的一部分，單獨的吊艙以唱片點唱機的形式隨機地存儲在開槽支架內(nèi)。當(dāng)在支架的槽內(nèi)就位時，通過吊艙預(yù)先記錄的地震數(shù)據(jù)能夠被收回，并且吊艙能夠充電、測試、重新同步，而且不需要打開吊艙就能夠重新開始操作。[0005]在美國專利US8050140提供的系統(tǒng)，以及類似的系統(tǒng)中，地震節(jié)點或者吊艙存儲在部署/收回船只的甲板的支架上。這就占用了許多空間并且限制了通過船只部署在海底的地震節(jié)點的數(shù)量。[0006]為了確保用于部署/收回地震節(jié)點的船只能夠覆蓋較大區(qū)域，從而減少地震勘探的成本，這就需要一種在部署/收回船只的甲板上能夠存儲大量地震節(jié)點的技術(shù)方案。本發(fā)明的目的就是提供這樣的技術(shù)方案?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0007]本發(fā)明提供一種裝置和方法，以用于將傳感器艙安裝到地震節(jié)點外殼上和將傳感器艙從地震節(jié)點外殼上拆卸，該地震節(jié)點外殼形成通過船部署或者收回的地震電纜的一部分，所述裝置包括:小車，該小車具有用于至少一個傳感器艙的空間，所述小車沿著與地震電纜的縱向基本一致的方向來回地移動；支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)用于支撐所述小車；鎖止機構(gòu)，該鎖止機構(gòu)用于將所述小車鎖止在節(jié)點外殼上；以及至少一個插入/取出機構(gòu)，該至少一個插入/取出機構(gòu)用于將所述傳感器艙插入所述節(jié)點外殼中和將所述傳感器艙從節(jié)點外殼中取出。[0008]本發(fā)明還提供一種在通過船將地震電纜從卷筒部署到海里期間，用于將傳感器艙安裝到形成地震電纜一部分的地震節(jié)點外殼的方法，該方法包括:[0009]i)將具有用于所述傳感器艙的插入/取出機構(gòu)的小車移動至卷筒位置；[0010]?)將傳感器艙提供至所述插入/取出機構(gòu)中；[0011]iii)將所述小車鎖止于節(jié)點外殼；[0012]iv)當(dāng)所述地震電纜隨著所述節(jié)點外殼和所述小車朝著所述海移動時，所述插入/取出機構(gòu)將所述傳感器艙插入至所述節(jié)點外殼中；以及[0013]V)將所述小車從所述節(jié)點外殼釋放。[0014]本發(fā)明還提供一種在通過船將地震電纜從海里收回到卷筒期間，用于將傳感器艙從形成地震電纜一部分的地震節(jié)點外殼上拆卸傳感器艙的方法。該方法包括:[0015]i)將具有用于所述傳感器艙的插入/取出機構(gòu)的小車移動至海的位置；[0016]ii)將所述小車鎖止于節(jié)點外殼；[0017]iii)當(dāng)所述地震電纜隨著所述節(jié)點外殼和小車從所述海移動時，所述插入/取出機構(gòu)將傳感器艙從所述節(jié)點外殼中取出；[0018]vi)將所述小車從所述節(jié)點外殼釋放；以及[0019]V)將所述傳感器艙從所述插入/取出機構(gòu)中移出。[0020]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式在從屬權(quán)利要求中具體描述。[0021]地震節(jié)點外殼形成地震電纜的一部分，并且地震節(jié)點外殼存儲在一個或者多個電纜卷筒上。傳感器艙的尺寸小于地震節(jié)點外殼的尺寸，傳感器艙能夠存儲在比現(xiàn)有技術(shù)中的地震節(jié)點更小的空間中。[0022]本發(fā)明提供一種裝置和方法，該裝置和方法能夠在部署/收回船上確保存儲大量的地震節(jié)點外殼和傳感器艙，并且能夠確保以快速、低成本的方式部署和收回地震節(jié)點?！靖綀D說明】[0023]下文將參考附圖描述本發(fā)明的具體實施例，這里:[0024]圖1是船在海底部署地震電纜的示意圖。[0025]圖2是船從海底收回地震電纜的示意圖。[0026]圖3是地震電纜的示意圖。[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于將傳感器艙安裝到地震節(jié)點外殼中或者將傳感器艙從地震節(jié)點外殼中拆卸的裝置的示意圖?！揪唧w實施方式】[0028]在所有附圖和整個說明書中，相同的參考數(shù)字用于相同或者類似的特征。[0029]在解釋本發(fā)明之前，將解釋本發(fā)明的使用場合。[0030]圖1示出了船18漂浮在海30的海面17上。船18沿著方向22移動并在海底16部署地震電纜19。地震電纜19從卷筒21上松開并在方向24上越過船尾進行部署。[0031]圖2示出了圖1中的船18沿著方向23移動并從海底16收回地震電纜19。地震電纜19在方向25上越過船18的船尾被收回并纏繞在卷筒21上。[0032]地震電纜可以在船的其他位置部署和收回，例如，在船頭或側(cè)面，而且本發(fā)明并不限制地震電纜在船的任意具體位置部署/收回。[0033]圖3示出了一種用于本發(fā)明的地震電纜19。電纜包括通過應(yīng)力部件(stressmembers)4相互連接的自主的地震節(jié)點(autonomousseismicnodes)29，在這種實施方式中，地震電纜19通過鋼絲繩形成。每個地震節(jié)點29包括節(jié)點外殼5以及位于該節(jié)點外殼的內(nèi)部空間15內(nèi)的可移動的傳感器艙(sensorcapsule)9。圖3的左側(cè)示出了傳感器9處于內(nèi)部空間15的外部，而圖3的右側(cè)示出了傳感器艙9處于內(nèi)部空間15的內(nèi)部。每個傳感器艙9可以包括一個或者多個未圖示的地震檢波器、水診器、加速計、用于執(zhí)行程序代碼的處理器、時鐘、存儲器、運動傳感器、溫度傳感器、輸入/輸出裝置、電源(例如，電池)、內(nèi)部通信裝置以及其他用于測量、記錄和存儲地震信號的必要部件。節(jié)點外殼5和壓力部件4之間的聲學(xué)去親裝置(acousticdecouplingarrangements)6阻止或者減少地震節(jié)點29之間的聲音信號和噪聲的傳播。[0034]根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)使用用于將傳感器艙9安裝到地震節(jié)點外殼5中或?qū)鞲衅髋?從地震節(jié)點外殼5拆卸的裝置實現(xiàn)地震勘探時，節(jié)點外殼5起初存儲在一個或多個卷筒21上以作為地震電纜19的一部分，并且傳感器艙9存放在合適的儲存器中。在正如圖1解釋的部署地震電纜期間，當(dāng)?shù)卣痣娎|在船上時，傳感器艙通過本發(fā)明的裝置安裝到節(jié)點外殼中。部署地震電纜后，激發(fā)(fire)—個或多個震源(例如，氣槍)，聲頻信號通過水和地面?zhèn)鞑?，并被地震?jié)點測量和儲存。然后正如圖2解釋的那樣，收回地震電纜。在船上，傳感器艙9通過本發(fā)明的裝置從節(jié)點外殼5上拆卸。然后將傳感器艙送至一個或多個服務(wù)站以輸出地震數(shù)據(jù)。在傳感器艙上實施的其他活動可以是電源(例如電池)的更新或者充電、處理器的重新編程、時鐘同步、時鐘和傳感器的校準(zhǔn)或者全部的傳感器艙的更新。當(dāng)傳感器艙上沒有服務(wù)要執(zhí)行時，傳感器艙被保持在各自的儲存器中。[0035]根據(jù)本發(fā)明，圖4示出了用于將傳感器艙9安裝到地震節(jié)點外殼5中和將傳感器艙9從地震節(jié)點外殼5拆卸的裝置，該裝置位于圖1和圖2示出的船上。[0036]圖3所示種類的地震電纜19通過未示出的裝置引導(dǎo)穿過本發(fā)明的所述裝置。電纜要么沿著方向24從卷筒21上松開以部署到海30中，要么沿著方向25纏繞到卷筒21上以從海30中收回。為了容易地解釋本發(fā)明，所述裝置的“海的側(cè)邊”是指該裝置的地震電纜19進入海30中的側(cè)邊，并且，所述裝置的“卷筒側(cè)邊”是指該裝置的地震電纜19卷入卷筒21的側(cè)邊。[0037]所述裝置包括小車3，小車3能夠在與地震電纜19的縱向方向24，25基本一致的方向上來回地移動。小車在“海位置”(即，最靠近海30的位置)與“卷筒位置”(即，最靠近卷筒21的位置)之間移動，圖4示出了“卷筒位置”。小車可以通過地震電纜移動，或者可以通過未圖示的機電、氣動或者液壓裝置，或者未圖示的彈簧移動。[0038]所述裝置進一步包括用于小車3的支撐結(jié)構(gòu)12，在圖示的實施方式中，支撐結(jié)構(gòu)12為工作臺(table)?？商娲?，支撐結(jié)構(gòu)可以是梁結(jié)構(gòu)或者板結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)向部件10，該導(dǎo)向部件10用于在小車運動時引導(dǎo)小車3。在圖示的【具體實施方式】中，導(dǎo)向部件由4條鐵軌10形成。阻擋件(圖中未示出)用于限制小車3運動超出海位置和卷筒位置。[0039]所述裝置還包括用于將小車3鎖止到節(jié)點外殼5的鎖止機構(gòu)。圖示的鎖止機構(gòu)包括在小車3的“海的側(cè)邊”(即，小車最靠近海30的側(cè)邊)的兩個插銷和在小車3的“卷筒側(cè)邊”(即，小車最靠近卷筒21的側(cè)邊)的另外兩個插銷7。插銷可以在收縮位置(未示出)和圖4示出的展開位置之間移動。當(dāng)插銷7在收縮位置時，節(jié)點外殼5沿著方向24，25相對于小車3自由地移動。如圖4所示的，當(dāng)插銷7在展開位置時，插銷7將節(jié)點外殼5鎖止在各個插銷7之間，從而將小車3鎖止于節(jié)點外殼5。[0040]圖示的小車3具有用于兩個傳感器艙9的空間，并且該小車3包括兩個插入/取出機構(gòu)，一個插入/取出機構(gòu)對應(yīng)一個傳感器艙9，以將傳感器艙插入節(jié)點外殼5中或者將傳感器艙從節(jié)點外殼5中取出。圖4中僅可見節(jié)點外殼5右側(cè)的傳感器艙9。每個插入/取出機構(gòu)包括內(nèi)部組件14，內(nèi)部組件14又包括具有爪11的快速鎖定和釋放機構(gòu)，以夾持/握住和插入/取出傳感器艙9?？焖冁i定和釋放機構(gòu)8包括支托(Iug)，當(dāng)爪11夾持傳感器艙時，所述支托被按下并將傳感器艙移動進入節(jié)點外殼中或者從節(jié)點外殼中移出。[0041]從圖4可以看出，在橫向于小車移動方向的平面(未示出)內(nèi)，鎖止機構(gòu)位于中心。用于傳感器艙9的第一空間26和對應(yīng)的第一插入/取出機構(gòu)8，11均位于第一側(cè)，即鎖止機構(gòu)的左側(cè)。進一步地，用于傳感器艙9的第二空間27和對應(yīng)的第二插入/取出機構(gòu)8，11位于第二側(cè)，即鎖止機構(gòu)的右側(cè)，也就是鎖止機構(gòu)的第一側(cè)的相反側(cè)。在圖4中，小車3位于卷筒位置，節(jié)點外殼5右側(cè)的第二插入/取出機構(gòu)8，11已經(jīng)將傳感器艙9從節(jié)點外殼5中取出。[0042]當(dāng)?shù)卣痣娎|19通過根據(jù)本發(fā)明的所述裝置引導(dǎo)時，每個節(jié)點外殼5的內(nèi)部空間15的入口/出口通過圖中未示出的部件定位朝向插入/取出機構(gòu)中的一者。在圖4所示的實施方式中，內(nèi)部空間15的入口/出口隨機地定位朝向插入/取出機構(gòu)中的一者。在其他實施方式中，每個節(jié)點外殼5能夠被引導(dǎo)以使內(nèi)部空間15的入口/出口當(dāng)前第1頁1 2