[发明专利]卡持和对接设备、方法及应用

说明书

相关申请数据

本申请要求于2012年11月27日提交的美国临时申请序列号61/730,243的优先权，该临时申请的主题内容通过参引全部并入本文。

背景技术

1.发明领域

本发明的实施方式总体上属于在不稳定的介质(例如水)中操作的设备的领域，并且更具体地涉及用于卡持、对接、控制、释放、装载、卸载、复载、以及/或者以其他方式可控制地操纵设置在不稳定介质中的至少两个相互连接的载运平台的设备及相关方法，以及其应用。甚至更具体地，实施方式涉及在达到或超过几千英尺的水体中卡持、对接以及释放至少两个移动的(即，在输运中)相对大型的相互连接的载运平台，以及实现包括确定载运物在载运平台之间的卡持、装载、保持、释放、卸除、卸载、复载、转移以及/或者其他控制管理和/或操纵的操作性的部署，及其应用。

2.相关技术

长期用于石油勘探的地震数据越来越多地不仅用于勘探而且用于生产、开发以及查探已产油田，并且通常在本领域中被称为‘地震查探’。

在海洋环境中，地震数据通常由水面船只收集，所述水面船只拖引接收器的长电缆，并且通过同一或单独源船只后方拖引的气枪引入能量。在过去的十年间，已经开发了海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)或被称为‘节点(nodes)’的自主式海底接收器。节点包含有其自己的电源并且从其放置在海床上并且在停止和/或补偿之后起动之时起被动且连续地记录地震数据。

最近三十年中，三维地震影像已经很普遍，但在近些年来，由于地震查探已经成熟，第四维查探，即时间查探已经大量出现。在4D地震探查中，相同的(尽可能接近)3D地震程序以范围为几个月至几年的时间间隔重复执行，并对结果进行了比较。差别可以是并且归因于油田自身根据生产的改变。这进而允许油田生产管理者更好地安置未来的油井并且/或者管理其喷油器和当前生产油井以最大化资源开发。

海底记录的成本通常显著超过地面地震记录的成本，该成本主要通过放置和收回海底设备产生。由于石油生产移动至越来越深的水体中，因此这些成本逐渐增加。在节点处于非常深的水体的情况下，节点通过重工作级遥控潜水器(remotely operated vehicle,ROV)放置和收回，该ROV不仅自身昂贵，而且需要引导员、其他船员、备用设备、维护、电能和甲板设备，还需要大型船只，从而共同使得这些操作极其昂贵。由于成本较高，因此海底接收器通常放置在恰好(例如200至400米)的栅架上并且通过细表面源栅注入。然而，仅通过ROV和配装ROV的船只输运大型栅架需要大量时间和较高成本。

在深水中，ROV最常见的是由与其系绳管理系统(tether management system,TMS)联接的水面船只或平台发射和收回。TMS和ROV共同在船外并且通过连接纽带从水面悬吊在水层中。连接纽带通常是在其中传递电能和数据连接的沉重的铠装电缆，从而将ROV/TMS连接至水面。当处于操作深度处时，ROV与TMS脱离接合并且能够不受通过称为系绳的更轻且更柔韧的线缆连接的TMS的约束而运动。与连接纽带类似，系绳经由导体在ROV与TMS之间传输电能和数据。TMS仍然经由连接纽带悬吊在水面船只或平台下方的水层中。

收回ROV是两步骤的过程。ROV必须返回至TMS并且与其TMS安全对接，在该过程中，TMS收回松弛的系绳。一旦接合完成，ROV和TMS通过连接纽带吊回水面。所述两个操作可能伴随有相当大的风险。在TMS通过水面船只悬吊的情况下，除非采用升沉补偿，否则TMS会受到与水面船只相同的运动(在一些情况下放大运动)。各种升沉补偿装置是可用的但所有装置均很昂贵并且增加了另一极其昂贵的物品——连接纽带——的磨损和撕裂。

接合的TMS和ROV当经过空气/水界面直到在甲板上安全地固定就位时非常容易损坏，主要是因为船只的运动。结合从很大深度收回设备本身会是费时的事实，最小化ROV必须收回至船只的次数对于有效的操作来说是至关重要的。此外，在收回操作期间存在当ROV仍在深处时关于工作人员的安全性考虑。