Способ и устройство для регистрации сейсмических данных

Способ и устройство для регистрации сейсмических данных

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к области сейсмической разведки. Более конкретно, изобретение относится к устройству и способу для сейсмической разведки, а более конкретно, к морской сейсмической разведке с помощью систем сейсмоприемников для донных наблюдений.

Сейсмическая разведка, в общем, использует источник сейсмической энергии для формирования акустического сигнала, который распространяется через толщу земли и частично отражается посредством глубинных сейсмических отражающих горизонтов (т.е. граничных слоев между глубинными литологическими слоями или слоями флюидов, характеризующихся различными эластическими свойствами). Отражаемые сигналы (известные как "сейсмические отражения") обнаруживаются и регистрируются сейсмоприемниками, размещенными над или около поверхности толщи земли, тем самым формируя сейсмоисследования пласта. Регистрируемые сигналы, или данные сейсмической энергии, затем могут быть обработаны, чтобы предоставить информацию, связанную с литологическими глубинными образованиями, идентифицируя такие признаки, как например, границы литологических глубинных формаций.

В типичном варианте сейсмоприемники размещаются в конфигурации, причем конфигурация сейсмоприемников состоит из одной связки сейсмоприемников, распределенных вдоль линии, чтобы регистрировать данные из сейсмического разреза под линией приемников. Для данных по большей площади и для трехмерных представлений формации несколько связок приемников может быть расположено рядом, так чтобы сформировалась решетка приемников. Зачастую приемники в конфигурации размещаются на расстоянии друг от друга. При наземных сейсмоисследованиях, например, сотни или тысячи приемников, называемых геофонами, могут быть развернуты пространственно разнесенным способом, например, в типичной конфигурации решетки, где каждая связка имеет протяженность 1600 метров с детекторами, размещенными через каждые 50 метров, а идущие одна за другой связки разнесены на 500 метров. При морских исследованиях буксируемый сейсморазведочный кабель, имеющий приемники, называемые гидрофонами, прикрепленными к нему, может буксироваться до 12000 метров за буксировочным судном.

Как правило, несколько приемников соединены в параллельно-последовательной комбинации на одной витой паре проводов, чтобы сформировать одну группу или канал приемников. В процессе сбора данных выходные данные от каждого канала оцифровываются и регистрируются для последующего анализа. В свою очередь, группы приемников обычно соединены с кабелями, используемыми для того, чтобы обмениваться данными с приемниками и передавать собранные данные в регистрационные устройства, расположенные в диспетчерской. Более конкретно, когда эти исследования проводятся на земле, кабельная телеметрия для передачи данных используется для узлов детекторов, которые должны быть обязательно соединены посредством кабелей. Другие системы используют беспроводные способы передачи данных, так чтобы отдельные узлы детекторов не соединялись друг с другом. Еще одни другие системы временно сохраняют данные до тех пор, пока данные не будут извлечены.

Хотя фундаментальный процесс обнаружения и регистрации сейсмических отражений одинаков для земной и морской сред, морская среда представляет уникальные проблемы, обусловленные водным пространством, покрывающим поверхность земли, очень высоким давлением от действия глубинных вод и коррозионной средой от действия соленой воды. Помимо этого, даже простое развертывание и извлечение усложняется, поскольку операции должны осуществляться вне палубы судна сейсмической разведки, где внешние воздействия, такие как действие волн, погода и ограниченное пространство, могут существенно влиять на работу.

При одном стандартном способе морской сейсмической разведки сейсморазведочные работы выполняются на поверхности воды. Морские суда буксируют сейсморазведочные кабели, в которые встроены гидрофоны для обнаружения отражаемой энергии, проходят через толщу воды. Сейсморазведочные кабели в типичном варианте состоят из связок гидрофонов, других электрических проводов и материала для обеспечения практически нейтральной плавучести. Сейсморазведочные кабели сделаны так, чтобы держаться на плаву около поверхности воды. Такие же или другие аналогичные морские суда буксируют источники акустической энергии, такие как пневмопушки (пневматический источник колебаний), чтобы разряжать импульсы энергии, которые идут вниз к глубинным геологическим образованиям под водой.

Системы, размещенные на дне океана, также использовались в течение многих лет. Эти устройства в типичном варианте упоминаются как системы OBC (океанические донные сейсморазведочные кабели) или OBS (океанические донные сейсмоприемники). Предшествующий уровень техники ориентировался на трех основных группах океанических донных устройств для измерения сейсмических сигналов на дне моря. Первый тип устройств - это OBC-система, аналогичная буксируемому сейсморазведочному кабелю, которая состоит из проводного кабеля, который содержит геофоны и/или гидрофоны и который размещается на дне океана, при этом узлы детекторов соединены с кабельной телеметрией. В типичном варианте сейсмическое судно развертывает кабель за пределами носа или кормы судна и извлекает кабель на противоположном конце судна. OBC-системы, такие как эта, могут иметь недостатки, которые возникают вследствие физической конфигурации кабеля. Например, при использовании трехмерных геофонов, поскольку кабель и геофоны не крепятся жестко к отложению на океаническом дне, горизонтальное перемещение, отличное от перемещения, обусловленного отложением, такое как, например, океанические придонные течения, могут приводить к возникновению ошибочных сигналов. В том же русле, вследствие своей протяженной структуры OBC-системы имеют удовлетворительное крепление только по основной оси кабеля при попытке регистрировать данные сдвиговой волны. Помимо этого, необходимо три судна для осуществления таких операций: помимо судна с источником сейсмической энергии требуется специально оборудованное судно для развертывания кабелей и отдельное судно необходимо для регистрации. Регистрационное судно обычно стационарно прикреплено к кабелю, тогда как судно развертывания, как правило, находится в постоянном движении вдоль линии приемников, развертывая и извлекая кабель. Поскольку регистрационное судно находится в постоянном физическом контакте с кабелем, усилия, требуемые для того, чтобы сохранять положение судна, действие волн и океанические течения, могут создавать большое натяжение кабеля, повышая вероятность разрыва кабеля или выхода из строя оборудования, а также появления помех сигналов на кабель. Наконец, такие кабельные системы имеют высокие капитальные вложения и, как правило, дороги для их эксплуатации.

Второй тип регистрационной системы - это OBS-система, в которой набор датчиков и набор электронного оборудования крепится к якорю на дне моря. Устройство оцифровывает сигналы и в типичном варианте использует проводной кабель для того, чтобы передавать данные в радиоузел, прикрепленный к заякоренному кабелю и держащийся на плаву на поверхности воды. Плавучий узел передатчиков затем передает данные в надводное судно, где регистрируются сейсмические данные. Несколько узлов в типичном варианте развертывается при сейсмоисследованиях.

Третьим типом устройств регистрации сейсмических данных является OBS-система, известная как донные сейсмические регистраторы (SSR). Эти устройства содержат датчики и электронное оборудование в герметичной упаковке и регистрируют сигналы на морском дне. Данные получаются посредством извлечения устройства с морского дна. Эти устройства в типичном варианте предназначены для многократного использования. Настоящее изобретение сосредоточено на OBS-системах SSR-типа.

OBS-системы SSR-типа, в общем, включают в себя один или более датчиков геофонов и/или гидрофонов, источник питания, регистратор сейсмических данных, кварцевый генератор тактовых импульсов, схему управления и в случаях, когда используются шарнирно закрепленные геофоны и регистрируются данные сдвигов, компас или шарнир. За исключением рамок, в которых энергия предоставляется из внешнего источника посредством кабеля, источником питания, как правило, является комплект аккумуляторов. В рамках, в которых OBS-системы предшествующего уровня техники использовали бортовые аккумуляторы, в отличие от внешней кабельной разводки, чтобы предоставлять питание, аккумуляторами предшествующего уровня техники были свинцово-кислотные, щелочные или неперезарядные аккумуляторы. Все OBS-системы предшествующего уровня техники, в общем, требуют того, чтобы отдельные блоки были доступны для различных работ по техническому обслуживанию, контролю качества и извлечению данных. Например, извлечение данных из блоков предшествующего уровня техники требует того, чтобы блоки были физически открыты или разобраны, чтобы извлечь данные. Также, блоки должны быть открыты для того, чтобы заменить использованные аккумуляторы.

В отношении функции синхронизации OBS-системы синхронизация между согласованием по времени данных датчиков и включением источника сейсмической энергии или источника сейсмических волн является очень важной для того, чтобы согласовывать событие сейсмического источника с событием отраженной волны. В прошлом различные кварцевые генераторы тактовых импульсов использовались в OBS-системах для этой функции. Генераторы тактовых импульсов являются относительно недорогими и точными. Один недостаток этих генераторов тактовых импульсов предшествующего уровня техники, тем не менее, заключается в том, что кварц генераторов подвергается гравитационному и температурному воздействию. Это гравитационное и температурное воздействие может приводить к сдвигу частоты генератора импульсов, тем самым приводя к ошибкам сейсмических данных. Помимо этого, поскольку кварц подвергается гравитационному воздействию, ориентация OBS-системы может влиять на работу генератора тактовых импульсов. Поскольку генератор тактовых импульсов в типичном варианте закреплен в комплекте OBS, так чтобы быть корректно ориентированным, когда OBS-система надлежащим образом ориентирована на дне океана, любая неправильная ориентация OBS-системы на дне океана может приводить к неточностям в тактовых импульсах. Наконец, эти генераторы тактовых импульсов зачастую отличаются медленным перемещением и смещением по времени вследствие изменений температуры и теплового старения, что также может приводить к неточностям в регистрируемых сейсмических данных. Хотя может быть возможность того, что могут выполняться математические корректировки данных, чтобы учитывать тепловое старение и смещения по времени, отсутствует устройство предшествующего уровня техники, чтобы корректировать гравитационное воздействие на кварцевый генератор тактовых импульсов. В основном, в предшествующем уровне техники корректируются только температурные воздействия на кварцевые генераторы тактовых импульсов.

Более современные OBS-системы также могут включать в себя механическое устройство, чтобы корректировать наклон, а именно карданный шарнир. Карданный шарнир - это устройство, которое обеспечивает свободное угловое перемещение в одном или более направлениях, и оно используется для определения ориентации OBS-системы на океаническом дне. Данные ориентации, формируемые посредством карданного шарнира, затем могут быть использованы для того, чтобы корректировать сейсмические данные, регистрируемые геофонами. В рамках, в которых карданные шарниры используются в предшествующем уровне техники, они чаще всего встроены как часть самого геофона, который упоминается как "шарнирно закрепленный геофон". Один недостаток этих механических карданных шарниров предшествующего уровня техники заключается в ограниченной угловой ориентации, разрешаемой устройствами. Например, по меньшей мере, одно устройство предшествующего уровня техники дает возможность вращения шарнира на 360°, но ограничена углом отклонения шарнира в 30°. Для этого устройства, чтобы карданные шарниры предшествующего уровня техники функционировали надлежащим образом, сама OBS-система должна ложиться на дно океана практически в требуемой позиции. В рамках, в которых OBS-система не ориентирована, по меньшей мере, практически горизонтально, например, разместившись на боку или вверх дном, механический карданный шарнир предшествующего уровня техники может не функционировать надлежащим образом. Другие шарнирно закрепленные устройства механического типа не ограничены 30°, тем не менее, в этих механических шарнирно закрепленных устройствах механическое демпфирование устройства может ухудшать точность регистрируемого сигнала. Наконец, шарнирное крепление геофона дорого и требует больше пространства, чем геофон без шарнира. В OBS-системах, которые используют несколько геофонов, может быть непрактично помещать геофоны на шарнир вследствие требований по размеру и пространству. Что касается ориентации, определение местоположения OBS-системы на дне океана является необходимым для того, чтобы корректно интерпретировать сейсмические данные, регистрируемые системой. Точность обрабатываемых данных частично зависит от точности информации о местоположении, используемой для обработки данных. Поскольку традиционные устройства определения местоположения, такие как GPS, не работают в водной среде, традиционные способы предшествующего уровня техники для установления местоположения OBS-систем на дне океана включают в себя гидролокатор. Например, с помощью системы гидролокатора OBS-устройство может выдавать ультразвуковой импульс для определения его положения. В любом случае, точность обрабатываемых данных непосредственно зависит от безошибочности, с которой определено местоположение OBS-системы. Таким образом, очень желательно использовать способы и устройства, которые генерируют надежную информацию о местоположении. В том же русле, очень желательно обеспечить планированное позиционирование OBS-устройства на дне океана.

В отношении работы вышеупомянутых OBS-систем, системы предшествующего уровня техники, как правило, требуют определенной внешне сгенерированной команды управления, чтобы инициировать и получить данные для каждого сейсмического источника. Таким образом, узлы сейсмоприемников могут быть либо физически соединены с диспетчерской регистрационной станцией, либо "соединяемы" посредством беспроводных средств. Как упоминалось выше, специалисты в данной области техники должны понимать, что определенные среды могут представлять значительные сложности для традиционных способов соединения и управления детекторами, такие как перенаселенные или глубоководные области, горные местности и джунгли. Трудности также могут возникать в тех случаях, когда конфигурация приемников периодически смещается, чтобы охватить большую область.

Вне зависимости от ситуации, каждый тип соединения, посредством физического кабеля или беспроводных методик, имеет свои недостатки. В системах кабельной телеметрии крупные конфигурации или длинные сейсморазведочные кабели приводят к большому количеству электропроводящего кабеля, что дорого и трудно обслуживать, развертывать или иным образом управлять. В случаях, когда используется кабельная разводка на океаническом дне, коррозионная среда и высокое давление зачастую требуют дорогой брони кабеля на глубине моря более 500 фут. более того, традиционная кабельная разводка также требует физического соединения между кабелем и блоком датчиков. Поскольку, как правило, непрактично соединять проводами датчики на кабеле, более традиционная методика заключается в том, чтобы прикреплять кабели к датчикам с помощью внешних соединений между кабелем и датчиком. Эта точка соединения между кабелем и датчиком особенно уязвима для повреждений, особенно в коррозионных морских средах под большим давлением. Разумеется, с помощью систем, которые физически соединены кабелем, гораздо проще предоставлять мощность датчикам, синхронизировать датчики со временем сейсмического источника и друг с другом и иным образом управлять датчиками.

Следует отметить, что и для кабельных, и для беспроводных систем, когда внешние кабели требуются для того, чтобы соединять комплект датчиков оборудования с комплектами регистрации и/или радиотелеметрии узла, существуют многие из вышеупомянутых недостатков. Конкретно, OBS-системы предшествующего уровня техники состоят из отдельных узлов или комплектов датчиков и регистрации/радиотелеметрии, установленных на каретке. Отдельные блоки имеют внешние разъемы, которые соединены кабелем, представляя многие из тех же проблем, что и кабельная разводка от диспетчерской на поверхности воды. Основная причина разделения узлов датчиков, т.е. комплектов геофонов и оставшейся части электронного оборудования, заключается в необходимости обеспечить то, что геофоны эффективно сцепляются с дном океана.

В случае если либо используется беспроводная технология, либо работа датчиков осуществляется посредством предварительного программирования, управление датчиками становится более трудным. Например, обеспечение того, что регистрация синхронизирована по времени с сейсмическим источником является чрезвычайно важным, поскольку отдельные датчики не соединены проводами, как описано выше. Следовательно, требуются точные бортовые генераторы тактовых импульсов, как упоминалось выше. В этом отношении активация каждого узла для проведения измерений и регистрации в надлежащее время должна совпадать с сейсмическим источником. Обеспечение того, что узлы получают достаточно энергии, также до сих пор было проблемой. Многие патенты предшествующего уровня техники ориентированы на методики и механизмы повышения расхода энергии датчиков в ходе получения и регистрации данных и понижения расхода энергии датчиков во время простоя.

Предпринимались различные попытки устранять некоторые из вышеупомянутых недостатков. Например, донный сейсмический регистратор описан в Патенте (США) №5189642. Этот патент раскрывает протяженный вертикальный корпус, сформированный из разнесенных горизонтальных кольцевых пластин, скрепленных посредством вертикальных опорных стоек. Каждая опорная стойка сформирована из вложенных труб, которые могут скользить относительно друг друга и которые крепятся друг к другу посредством зажимного приспособления. К нижней пластине крепится с возможностью снятия балластное кольцо. Помимо этого, к нижней пластине крепится комплект геофонов. К верхней пластине крепится буй из пенопласта. Комплект управления идет вниз от верхней пластины. Комплект управления содержит источник питания, регистратор сейсмических данных, компас и схему управления. Внешнее проводное соединение электрически соединяет комплект управления с комплектом геофонов. Система не использует проводную линию связи со станцией поверхностного мониторинга, а использует акустическое или предварительно запрограммированное средство для управления блоком. Когда опущено в воду, балластное кольцо должно предоставлять достаточную массу, чтобы поддерживать систему в вертикальном положении и сцеплять геофоны с дном океана после стабилизации. Для минимизирования вероятности шума геофонов, создаваемого посредством течения волн или воды, действующего на буй и комплект управления, после того как система сцеплена с дном океана, зажимное приспособление на каждой стойке отпускается, позволяя комплекту управления и бую скользить вверх на вложенных стойках, изолируя геофоны от других частей системы. После того, как регистрация сейсмических данных завершается, балластное кольцо освобождается из корпуса, и система всплывает на поверхность воды под действием положительной плавучести балласта. Акустические датчики, радиомаяк и стробирующий световой сигнал предусмотрены для возможности обеспечения обнаружения и извлечения системы.

Другая морская система регистрации сейсмических данных раскрыта в патенте US №6024344. Этот патент раскрывает способ развертывания и позиционирования регистраторов сейсмических данных в глубоких водах. С наводного судна регистраторы данных крепятся к полужесткому проводу, который развертывается в воде. Благодаря жесткости провода он служит для того, чтобы задавать фиксированный интервал между регистраторами по мере того, как регистраторы и провод опускаются на дно моря. Провод также предоставляет электрическую связь для питания или сигналов между соседними регистраторами и между регистраторами и судном. После того, как регистраторы размещены, они активируются либо посредством заранее заданного тактового импульса, либо с помощью сигнала управления, передаваемого по воде или посредством провода. По завершении сбора данных провод и регистраторы извлекаются из воды. Развертывание выполняется с помощью двигателя для кабеля, размещенного на наводном судне. Как показано на фиг.1 патента 344, развертывание осуществляется через корму судна по мере того, как оно перемещается в направлении от провода и регистраторов. Этот патент также раскрывает необходимость хранить регистраторы последовательным способом, чтобы упрощать развертывание и отслеживание местоположения на дне моря OBS-системы в ходе сбора данных.

GeoPro предлагает автономную, т.е. без использования кабелей, OBS-систему, состоящую из стеклянного шара диаметром 430 мм, в котором содержатся все электрические компоненты системы, в том числе аккумуляторы, радиомаяк, узел регистрации сейсмических данных, акустическая система расцепления, глубоководный гидрофон и три шарнирно смонтированных геофона. Шар установлен на утяжеленных салазках, которые противодействуют плавучести шара и сцепляют OBS-систему с морским дном. Геофоны размещаются в нижней части шара рядом с салазками. Для извлечения OBS-системы после завершения сбора данных, акустический управляющий сигнал передается в шар и распознается посредством глубоководного гидрофона. Сигнал активирует акустическую систему расцепления, которая вызывает отделение шара от утяжеленных салазок, которые остаются на дне моря. Под действием положительной плавучести шара свободно плавающая система поднимается на поверхность океана, где радиомаяк передает сигнал для обнаружения и извлечения шара. Один недостаток указанной системы заключается в том, что геофоны не сцепляются непосредственно с дном океана. Вместо этого любой сейсмический сигнал, зарегистрированный геофонами, должен пройти через салазки и низ шара и при этом подвергается шуму и другим вышеописанным искажениям. Следует отметить, что эта конфигурация упаковки представляет множество цилиндрических и сферических форм, используемых в предшествующем уровне техники, поскольку хорошо известно, что эти формы более эффективны для выдерживания высокого давления, очевидно, встречающегося в океанической среде.

K.U.M. и SEND предлагают бескабельную OBS-систему, содержащую рамку, имеющую шток наверху и образующую треногу внизу. Пенное устройство обеспечения плавучести крепится к штоку. Якорь крепится к нижней части треноги и сцепляет рамку с дном моря. Цилиндры давления, установленные на части треноги рамки, содержат сейсмические регистраторы, аккумуляторы и систему расцепления. Гидрофон крепится к рамке, чтобы принимать управляющие сигналы с поверхности океана и активировать систему расцепления. Также к рамке прикреплен установленный с возможностью поворота рычага кран, который крепится с возможностью снятия к блоку геофонов. В ходе развертывания рычаг крана изначально поддерживается в вертикальном положении, при этом узел геофонов крепится к свободному краю рычага. Когда рамка соприкасается с морским дном, рычаг крана отворачивается от рамки и высвобождает узел геофонов на дно моря примерно в 1 метре от системы рамки. Проводное соединение обеспечивает электрическую связь между узлом геофонов и регистраторами. Сам узел геофонов - это несимметричный диск диаметром примерно 250 мм, который является плоским с одной стороны и куполообразным с другой стороны. Плоская сторона узла геофонов является гофрированной и соприкасается с дном моря, когда отпускается рычаг крана. После завершения сбора данных акустический сигнал активирует систему расцепления, которая инициирует отделение якоря от системы рамки. Пенное устройство обеспечения плавучести инициирует поднятие системы рамки и геофона на поверхность океана, где система может быть обнаружена с помощью радиомаяка и извлечена.

SeaBed Geophysical предлагает на рынке бескабельную OBS-систему под названием CASE. Эта система состоит из узла управления, т.е. комплекта электронного оборудования, и узлового блока, т.е. комплекта геофонов, соединенных между собой посредством кабеля. И узел управления, и узловой блок удерживаются на продолговатой рамке. Узел управления состоит из трубчатого корпуса, который содержит аккумуляторы, генератор тактовых импульсов, регистрационный узел и транспондер/модем для гидроакустической связи с поверхностью. Узловой блок состоит из геофонов, гидрофона, наклономера (уклонометра) и заменяемой втулки, при этом втулка образует открытый снизу цилиндр под узлом геофонов. Узловой блок открепляется от продолговатой рамки и узла управления, но поддерживает связь с узлом управления посредством внешней кабельной разводки. Использование трубчатого корпуса, такого как вышеуказанный, является традиционным для структур предшествующего уровня техники, поскольку комплект системы должен быть разработан таким образом, чтобы выдерживать высокое давление, которому подвергается устройство. В ходе развертывания весь узел опускается на дно моря, при этом дистанционно функционируемое средство транспортировки (отдельное от OBS-системы) используется для того, чтобы отсоединять узловой блок от рамки и размещать узловой блок на дне моря, вдавливая открытый конец втулки в отложение на дне. Продолговатая рамка включает в себя кольцо, к которому может крепиться кабель для развертывания и извлечения. Преобразователь и модем связи используются для того, чтобы управлять системой и передавать сейсмические данные на поверхность.

Каждое из упомянутых устройств предшествующего уровня техники характеризуется одним или более недостатками. Например, OBS-система патента US №5189642, а также устройства GeoPro и K.U.M./SEND являются вертикальными системами, каждая из которых имеет относительно высокий вертикальный профиль. По сути, сейсмические данные, собираемые посредством этих систем, подвержены шуму, возникающему вследствие движения воды, действующего на устройства. Помимо этого, выявлено, что сдвиговое движение, вызываемое перемещением дна океана под этой OBS-системой с высоким профилем, может приводить к качательному движению OBS-системы, в частности, по мере того как движение переносится снизу вверх узла, дополнительно ухудшая точность регистрируемых данных. Более того, эти устройства предшествующего уровня техники являются асимметричными, так что они могут быть помещены только в одной ориентации. В типичном варианте это достигается посредством утяжеления одного конца каретки OBS. Тем не менее, это устройство, вероятно, должно проходить через сотни футов воды и соприкасаться с зачастую неровным дном океана, которое может быть разделено обломочными породами. Все эти факторы приводят к некорректной ориентации системы, когда она ложится на дно океана, тем самыми влияя на работу системы. Например, в рамках, в которых эта OBS-система предшествующего уровня техники ложится на боку, геофоны вообще не сцепляются с океаническим дном, делая устройство непригодным для использования. Помимо этого, некорректная ориентация может мешать механизму расцепления системы, подвергая опасности возвращение системы.

Высокий профиль этих систем предшествующего уровня техники также является нежелательным, поскольку такие узлы могут запутываться в рыболовной леске, сетке, различных типах кабелей или другой обломочной породе, которая может присутствовать в месте работ по регистрации сейсмических данных.

С другой стороны, системы предшествующего уровня техники, которые имеют меньший профиль, такие как океанические донные сейсмологические кабели, зачастую имеют плохую способность к сцеплению или требуют внешней помощи в размещении с помощью дорогого оборудования, такого как ROV. Например, продолговатая форма океанических донных сейсмологических кабелей приводит к "хорошему" сцеплению только в одном направлении, а именно вдоль основной оси кабеля. Более того, даже вдоль основной оси вследствие небольшой площади поверхности фактического контакта между кабелем и океаническим дном сцепление может быть подвергнуто риску вследствие неровного дна океана или других преград на или около дна океана.

Другой недостаток этих систем предшествующего уровня техники заключается в необходимости активировать и деактивировать блоки для регистрации и работы. Это, как правило, требует управляющего сигнала от наводного судна, в типичном варианте передаваемого либо акустически, либо посредством кабеля, идущего от поверхности к блоку. Внешнее управление любого типа является нежелательным, поскольку оно требует передачи сигналов и дополнительных компонентов в системе. Хотя акустическая передача может быть использована для передачи некоторых данных, ее, как правило, нецелесообразно использовать для целей синхронизации вследствие неизвестных изменений траектории. Разумеется, любой тип кабельной разводки управляющих сигналов для передачи электрических сигналов является нежелательным, поскольку он добавляет уровень сложности к обработке и управлению блоком и требует внешних соединителей или стыковок. Эта кабельная разводка и соединители особенно подвержены протечке и сбоям в коррозионной среде под высоким давлением при сейсморазведке на больших океанических глубинах.

Аналогичная проблема существует с узлами, которые используют внешние электрические провода для того, чтобы соединять распределенные элементы узла, как, например, описывается в патенте US №5189642, и аналогичными устройствами, в которых комплект геофонов является отдельным от комплекта электронного оборудования. Более того, в рамках, в которых электронное оборудование системы распределено, вероятность неисправностей в работе системы возрастает.

Многие системы предшествующего уровня техники также используют радиотелеметрию вместо блока регистрации данных на борту, чтобы собирать данные. Эти системы, разумеется, имеют ограничения, налагаемые характеристиками радиопередачи, например лицензионные ограничения на спектр радиочастот, ограничения на диапазон, преграды для прямой видимости, ограничения по антеннам, ограничения на скорость передачи данных, ограничения по мощности и т.д.

Те блоки OBS, которые используют устройства обеспечения плавучести для извлечения, являются нежелательными, поскольку типичное устройство расцепления добавляет дополнительные расходы и сложность узлам и, как правило, должно быть активировано для того, чтобы высвобождать системы на поверхность. Помимо этого, такие системы в типичном варианте отбрасывают часть узла, а именно утяжеленный якорь или салазки, оставляя их как нанос на дне океана. В ходе развертывания, поскольку они являются свободно плавающими, эти системы трудно разместить в требуемой позиции на дне океана. Несмотря на вышеупомянутую возможность неисправности в ходе некорректной ориентации, при извлечении свободно плавающие системы зачастую трудно обнаруживать, и, как известно, они теряются в море, несмотря на наличие радиосигналов и маяков. Аналогично, в бурном море узлы оказываются громоздкими для их вылавливания и поднятия на борт, зачастую они соударяются с рычагом или корпусом судна и потенциально повреждают систему. Аналогично, обращение с узлами в ходе развертывания и извлечения оказалось непростым. В рамках, в которых жесткая или полужесткая кабельная система используется для того, чтобы фиксировать расстояния и размещать отдельные узлы регистраторов, эти кабели являются негибкими¸ чрезвычайно тяжелыми и с ними трудно обращаться. Эти кабели не подлежат корректировкам в ходе развертывания. Например, как описано выше, требуемая схема решетки идентифицирует конкретные позиции отдельных блоков вдоль линии. Если судно развертывания дрейфует или иным образом вызывает укладку кабеля таким образом, чтобы быть помещенным не на требуемой линии, судно на поверхности должно изменить свою позицию, чтобы инициировать кабель для возвращения обратно на линию. Тем не менее, вследствие жесткости кабеля неправильно позиционированная часть кабеля приводит к тому, что все оставшиеся блоки кабеля являются неправильно позиционированными вдоль требуемой линии.

Помимо этого, текущие процедуры, используемые в предшествующем уровне техники для того, чтобы доставать кабели, налагают чрезмерную нагрузку на кабели. Конкретно, общепринятый способ извлечения кабельной линии со дна океана заключается либо в том, чтобы опускаться по линии или вести корабль вниз по линии, доставая кабель по носу судна. Это является нежелательным, поскольку скорость судна и скорость кабельной лебедки должны тщательно регулироваться, с тем чтобы чрезмерно не натягивать или растягивать кабель. Эта регулировка зачастую затруднена вследствие различных внешних факторов, действующих на судно, таких как ветер, действие волн и подводные течения. Невозможность контролировать натяжение или растяжение кабеля вызывает в результате волочение всего участка линии, а также блоков, крепящихся к ней, подвергая всю линию и все блоки повреждениям. Дополнительный недостаток этого способа заключается в том, что, если судно движется слишком быстро, это вызывает провисание кабеля, и кабель плывет под судном, где он может запутаться в гребных винтах судна.

Наконец, нигде в предшествующем уровне техники не описывается система задней палубы для функционирования с вышеописанными узлами OBS, будь то хранение узлов или развертывание и извлечение узлов. По мере того, как размер конфигурации глубоководных сейсмических регистраторов становится больше, необходимость эффективного хранения, слежения, обслуживания и обращения с тысячами узлов регистраторов, составляющих эту конфигурацию, в системе становится более важной. Дополнительные наводные судна дороги, как и персонал, требуемый для того, чтобы комплектовать экипаж этих суден. Наличие дополнительного персонала и суден также повышает вероятность несчастных случаев и ущерба, особенно в открытом море, где погода может резко ухудшаться.

Таким образом, предпочтительно предоставить систему сбора сейсмических данных, которая не требует дополнительной кабельной разводки связи/питания, как с поверхности, так и в самом узле сбора сейсмических данных, а также любых типов внешнего управляющего сигнала для работы. Другими словами, узел должен работать на основе "опустил и забыл". Аналогично, устройство должно быть простым в обслуживании без необходимости открывать устройство для того, чтобы выполнять такие действия, как извлечение данных, контроль качества и восполнение мощности. Устройство также должно быть разработано таким образом, чтобы противостоять коррозионной среде под высоким давлением, распространенной в глубоководных морских применениях. Узел должен быть сконфигурирован, чтобы минимизировать эффекты шума, возникающего в результате океанических течений, и максимизировать сцепление между устройством и дном океана. При этом устройство должно быть разработано с возможностью корректного ориентирования для максимального сцепления по мере того, как устройство соприкасается с дном океана, без помощи внешнего оборудования, такого как ROV, и минимизировать вероятность неправильной ориентации. Также, устройство должно быть в меньшей степени подвержено вылавливанию или захватыванию посредством рыболовной сетки, лески и т.п.

Устройство должно включать в себя ме