專利名稱：用于海洋地震勘測(cè)操作的海洋中發(fā)電的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一般涉及進(jìn)行海洋地震勘測(cè)，具體地涉及用于向海洋中電 氣設(shè)備提供后備和/或主電力的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在海洋地震勘測(cè)的領(lǐng)域中，確定海底地面下面的巖層的構(gòu)造以對(duì) 有利于油氣蓄積的地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位是十分重要的。在海洋地震勘測(cè) 中，通過(guò)用諸如氣槍的聲源產(chǎn)生聲脈沖或沖擊波并通過(guò)用聲傳感器監(jiān) 測(cè)從海底界面反射而產(chǎn)生的聲波，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在典型的海洋勘測(cè)操 作中，地震勘測(cè)聲源和聲傳感器以指定的模式被拖在地震勘測(cè)船后面。 這些勘測(cè)操作的基本原理對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。
一般地，諸如水聽(tīng)器的地震勘測(cè)聲傳感器的陣列被配置在地震勘 測(cè)電纜中，其中，各水聽(tīng)器沿地震勘測(cè)電纜的長(zhǎng)度分開(kāi)。該地震勘測(cè) 電纜一般被稱為拖纜。拖纜與船上的包含電源和數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)備 連接。
為了最佳地開(kāi)展三維海洋勘測(cè)、減少地震勘測(cè)船勘測(cè)特定區(qū)域所 需要的通行次數(shù)并提高得到的地球物理信息的質(zhì)量， 一般以與船的中 心線平行的模式配置多個(gè)拖纜。各拖纜以計(jì)算的偏移距離相互分開(kāi)以 提供希望的、分開(kāi)的平行路徑，這些路徑使重復(fù)覆蓋最小化但足以覆 蓋要勘測(cè)的區(qū)域。為了在地震勘測(cè)船穿過(guò)勘測(cè)區(qū)域的整個(gè)時(shí)期獲得并 維持相鄰的拖纜之間的希望的橫向距離，拖纜在電纜上的預(yù)定的拖點(diǎn)
上被固定到在地震勘測(cè)的領(lǐng)域中被稱為拖標(biāo)(pullavane)或掃雷器的 設(shè)備上。掃雷器被拖到船的 一側(cè)并提供沿與拖船的路徑平行但橫向分 開(kāi)的路徑拖引拖纜的手段。
拖纜一般填充有用作浮力材料的流體以在勘測(cè)操作的過(guò)程中將拖
3纜保持在水面下的希望的深度。由于拖纜的長(zhǎng)度(有時(shí)為幾英里/公里 長(zhǎng))，因此拖纜有與其它船碰撞的危險(xiǎn)。因此，諸如尾浮標(biāo)的漂浮設(shè) 備被固定到拖纜的浸沒(méi)的尾端以提供可見(jiàn)地接近拖纜的端部位置的手 段。尾浮標(biāo)對(duì)于收回操作也是相當(dāng)有用的。如果海洋電纜的船端與船 分開(kāi)，那么可通過(guò)使用固定到尾浮標(biāo)和拖纜上的拖線從電纜的尾浮標(biāo) 端收回海洋電纜。
另外，尾浮標(biāo)一般包含用于從諸如已知為全球定位系統(tǒng)(GPS) 的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并將尾浮標(biāo)的位置信 息傳送到船上的跟蹤系統(tǒng)的設(shè)備。尾浮標(biāo)的定位數(shù)據(jù)不僅提供對(duì)尾浮 標(biāo)進(jìn)行物理定位的手段，而且可被用于幫助確定拖纜的端部的實(shí)際位 置。增加拖纜的端部的計(jì)算的位置的精度并由此增加拖纜中的聲傳感 器的位置的精度，使得能夠增加將由聲傳感器接收的地震勘測(cè)信號(hào)與 實(shí)際的地面信息相關(guān)的精度。
拖纜上的各種設(shè)備操作起來(lái)需要電力。主要通過(guò)拖纜和/或通過(guò)電 池從船提供這種電力。 一般地，用于對(duì)拖纜和諸如地震勘測(cè)源和配備 有GPS的尾浮標(biāo)的其它展開(kāi)的元件進(jìn)行定位的設(shè)備具有電池。
因此，希望提供用于向海洋中設(shè)備提供電力源的海洋中發(fā)電機(jī)。 還希望提供不是螺旋槳驅(qū)動(dòng)或由太陽(yáng)能提供的海洋中發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上和其它的考慮，本發(fā)明涉及用于從獲自海洋波浪的能量 向地震勘測(cè)設(shè)備提供電力的系統(tǒng)和方法。因此，提供不使用螺旋槳或 太陽(yáng)電池板的海洋中發(fā)電機(jī)和地質(zhì)勘測(cè)系統(tǒng)。注意，這里使用的"地震 勘測(cè)"包含常規(guī)的地震勘測(cè)等以及電磁研究和相關(guān)的設(shè)備。
一種用于具有海洋波浪的海洋環(huán)境中的地震勘測(cè)系統(tǒng)包括攜帶與 用于從海洋波浪的移動(dòng)發(fā)電的機(jī)構(gòu)電連接的電動(dòng)設(shè)備的至少一個(gè)拖 纜。
一種進(jìn)行地震勘測(cè)操作的方法包括以下步驟將攜帶電動(dòng)設(shè)備的 地震勘測(cè)拖纜從船配置到具有波浪的水中；提供與電動(dòng)設(shè)備電連接的
4海洋中發(fā)電機(jī)；通過(guò)從波浪中獲取機(jī)械能從海洋中發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力； 和向該電動(dòng)設(shè)備提供產(chǎn)生的電力。產(chǎn)生的電力可被直接提供給電動(dòng)設(shè) 備，或者被存儲(chǔ)在電池、電容器或其它類似的設(shè)備中。
為了可以更好地理解本發(fā)明的以下詳細(xì)說(shuō)明，以上概述了本發(fā)明 的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。以下說(shuō)明形成本發(fā)明的權(quán)利要求的主題的本發(fā)明 的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的特定實(shí)施例的以下詳細(xì)說(shuō)明，可以最好地 理解本發(fā)明的以上和其它特征和方面，其中
圖1是利用本發(fā)明的海洋中發(fā)電的元件的海洋地震勘測(cè)系統(tǒng)的示 意性側(cè)視圖2是本發(fā)明的海洋中發(fā)電機(jī)的例子的部分?jǐn)嗝鎴D； 圖3是本發(fā)明的海洋中發(fā)電機(jī)的另一例子的部分?jǐn)嗝鎴D； 圖4是本發(fā)明的海洋中發(fā)電機(jī)的另一例子的部分?jǐn)嗝鎴D；以及 圖5是本發(fā)明的海洋中發(fā)電機(jī)的另一例子的部分?jǐn)嗝鎴D。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，其中，示出的元件未必按比例繪制，并且相同或 類似的元件在幾個(gè)圖中均由相同的附圖標(biāo)記表示。
圖1是利用本發(fā)明的海洋中發(fā)電的由附圖標(biāo)記10總體表示的地震 勘測(cè)系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。系統(tǒng)10包含拖引拖纜14的海船或船舶12。 雖然圖l僅示出一個(gè)拖纜14，但一般將配置多個(gè)拖纜14以形成陣列。 拖纜14可包含各種元件，諸如掃雷器16、尾浮標(biāo)18、電動(dòng)設(shè)備20(羅 盤(pán)、GPS等)、氣槍22，以及一個(gè)或更多個(gè)海洋中發(fā)電機(jī)24。
電動(dòng)設(shè)備20可包含可在系統(tǒng)10中使用的許多設(shè)備，諸如但不限 于諸如聲波發(fā)射器的聲源20c、聲接收器20d和水聽(tīng)器、導(dǎo)航系統(tǒng)20a、 定位系統(tǒng)20b和各種信號(hào)發(fā)射器和接收器。在諸如在陣列中配置拖纜 14、對(duì)陣列定位、測(cè)距和進(jìn)行地震勘測(cè)的海洋地震勘測(cè)操作的各個(gè)方
5面中使用各種電氣設(shè)備。海洋中發(fā)電機(jī)24與一個(gè)或更多個(gè)電動(dòng)設(shè)備 20電連接以提供主、補(bǔ)充或輔助電力。發(fā)電機(jī)24可通過(guò)諸如電池或 可再充電電池的電存儲(chǔ)設(shè)備與設(shè)備20連接。
船12通過(guò)電纜26將拖纜14配置到具有示為海洋波浪的移動(dòng)30 的水體28中。眾所周知，海洋波浪在某種程度上代表整個(gè)水柱的移動(dòng)。 電纜26 —般將來(lái)自位于船12上的主電力源32的電力提供給電氣設(shè)備 20中的至少一些，并且還提供在船舶地震勘測(cè)設(shè)備上的操作控制裝置 34之間的電氣和/或光學(xué)通信。
不是在所有的時(shí)間通過(guò)電纜26向所有的電氣設(shè)備20供電。例如， 一些設(shè)備由電池供電，而一些設(shè)備20當(dāng)經(jīng)由拖纜14 (電纜26)的電 力不可用時(shí)需要電力。例如，對(duì)于船電力不可用時(shí)，對(duì)于給予航向或 距離測(cè)量(聲測(cè)距)的導(dǎo)航和定位設(shè)備需要電力。本發(fā)明提供海洋中 發(fā)電機(jī)24以從稱為海洋波浪移動(dòng)的水移動(dòng)獲取機(jī)械能并將其轉(zhuǎn)變成 供給設(shè)備20中的一個(gè)或更多個(gè)的電力。
常常在拖纜14上配置掃雷器16，以相對(duì)于船12和其它拖纜14 將拖纜14定位和維持在希望的位置上。掃雷器16可包含電動(dòng)導(dǎo)航和/ 或定位設(shè)備20a。常常地，設(shè)備20a不由船12供電，或者它們?cè)谕侠| 電力不可用時(shí)需要電力。本發(fā)明的海洋中發(fā)電機(jī)24可被配置在掃雷器 16中，以提供沿拖纜14定位的設(shè)備20a或其它設(shè)備20所需要的輔助 電力。
海洋中發(fā)電機(jī)24的定位的另一例子是在尾浮標(biāo)18中。 一般出于 各種目的設(shè)置尾浮標(biāo)18作為拖纜14的一部分。與本發(fā)明相關(guān)的是， 尾浮標(biāo)18常常攜帶諸如GPS和通信鏈路的定位設(shè)備20b和大型的裝 備用平臺(tái)。海洋中發(fā)電機(jī)24可定位于浮標(biāo)18中，并與設(shè)備20b或沿 拖纜14定位的其它設(shè)備電連接。
海洋中發(fā)電機(jī)24的定位的另一例子是沿著拖纜14。參照?qǐng)D4更 詳細(xì)地說(shuō)明可與電纜26 —體化或形成為其一部分的海洋中發(fā)電機(jī)24。
海洋中發(fā)電機(jī)24將水體28的移動(dòng)、或者更具體地將海洋中發(fā)電 機(jī)24的移動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電力。海洋中發(fā)電機(jī)24不利用螺旋槳，
6因此避免螺旋槳操作的系統(tǒng)的缺點(diǎn)。如提到的那樣，海洋中發(fā)電機(jī)24 可直接向設(shè)備20或向再充電電池提供電力。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2,其中示出機(jī)械差動(dòng)海洋中發(fā)電機(jī)24a的例子。海 洋中發(fā)電機(jī)24a包含定位于外殼38內(nèi)的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)36和在功能上可 移動(dòng)地與旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)36連接的物質(zhì)或負(fù)載40。應(yīng)當(dāng)理解，外殼38可 以為諸如浮標(biāo)18或掃雷器16的i殳備的一部分。物質(zhì)40通過(guò)軸41和 齒輪42或其它適當(dāng)?shù)倪B接機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)36連接。在操作中，負(fù)載40 響應(yīng)海洋波浪移動(dòng)而相對(duì)于發(fā)電機(jī)36移 動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)36以產(chǎn) 生電力。海洋中發(fā)電機(jī)24a然后與至少一個(gè)電氣設(shè)備20電連接。海洋 中發(fā)電機(jī)24a可直接與電氣設(shè)備20連接，或者可以與電池或其它電存 儲(chǔ)設(shè)備44連接。海洋中發(fā)電機(jī)24a還可包含接口電路46以選擇性地
在需要的時(shí)間和場(chǎng)合供給產(chǎn)生的電力。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，其中示出磁場(chǎng)海洋中發(fā)電機(jī)24b。海洋中發(fā)電機(jī) 24b包含產(chǎn)生磁場(chǎng)50的永磁體48和磁場(chǎng)傳感器或感測(cè)元件52。磁場(chǎng) 傳感器52包含與第二電活化層56接合的第一磁致伸縮材料層54。第 一層54通過(guò)產(chǎn)生應(yīng)力來(lái)響應(yīng)磁場(chǎng)50的變化，第二層56通過(guò)產(chǎn)生電力 對(duì)應(yīng)力做出響應(yīng)。磁體48被定位為可響應(yīng)海洋波浪的移動(dòng)30而相對(duì) 于磁場(chǎng)傳感器52移動(dòng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，其中示出細(xì)長(zhǎng)的海洋中發(fā)電機(jī)24c的例子。海洋 中發(fā)電機(jī)24c包含具有第一端60和第二端62的細(xì)長(zhǎng)的柔性的壓電構(gòu) 件58。構(gòu)件58可由諸如聚偏氟乙稀("PVDF")的材料形成。如圖所 示，構(gòu)件58可形成為拖纜14的電纜26的一部分。壓電構(gòu)件58從在 該構(gòu)件中引起的應(yīng)力產(chǎn)生電力。波浪移動(dòng)30在壓電構(gòu)件58中產(chǎn)生引 起應(yīng)力的形變"D"，該應(yīng)力被轉(zhuǎn)變成電力。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5，其中示出微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)共振器型海洋中 發(fā)電機(jī)24d。海洋中發(fā)電機(jī)24d包含通過(guò)彈簧66與外殼38連接以響 應(yīng)波浪移動(dòng)30而移動(dòng)的磁物質(zhì)64。磁物質(zhì)64定位于線圏68附近， 使得物質(zhì)64的移動(dòng)在線圏68中感生電壓。
從本發(fā)明的特定實(shí)施例的以上的詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，公開(kāi)了基
7于由海洋波浪導(dǎo)致的位移產(chǎn)生用于海洋地震勘測(cè)設(shè)備的電力的系統(tǒng)和 方法。雖然這里在一些細(xì)節(jié)中公開(kāi)了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是完成 這一點(diǎn)只是出于說(shuō)明本發(fā)明的各個(gè)特征和方面的目的，其意圖不在于 限制本發(fā)明的范圍?？梢栽O(shè)想，在不背離由以下所附的權(quán)利要求限定 的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以對(duì)公開(kāi)的實(shí)施例進(jìn)行包括但不 限于這里建議的那些實(shí)現(xiàn)變化的各種替代、變更和/或修改。
權(quán)利要求
1. 一種用于具有海洋波浪的海洋環(huán)境中的地震勘測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括攜帶電動(dòng)設(shè)備的至少一個(gè)拖纜；和用于從海洋波浪的移動(dòng)發(fā)電的裝置，該發(fā)電裝置在功能上與所述電動(dòng)設(shè)備連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中，發(fā)電裝置包含 發(fā)電機(jī)；和物質(zhì)，該物質(zhì)可移動(dòng)地與發(fā)電機(jī)連接，使得該物質(zhì)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā) 電機(jī)以產(chǎn)生電力。
3 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中，發(fā)電裝置包含 產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體；和具有與第二材料連接的第一材料的磁場(chǎng)感測(cè)元件，該第一材料通 過(guò)產(chǎn)生應(yīng)力來(lái)響應(yīng)所述磁場(chǎng)的變化，該第二材料通過(guò)產(chǎn)生電力來(lái)響應(yīng) 應(yīng)力，其中，磁體響應(yīng)所述波浪移動(dòng)而相對(duì)于磁場(chǎng)感測(cè)元件移動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中，發(fā)電裝置包含將形變轉(zhuǎn)變成電 力的細(xì)長(zhǎng)的壓電構(gòu)件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4的系統(tǒng)，其中，發(fā)電裝置 由與拖纜連接的尾浮標(biāo)攜帶；由掃雷器攜帶；或 形成為拖纜的一部分。
6. —種使用如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)中的系統(tǒng)進(jìn)行地震勘測(cè)操作 的方法，該方法包括以下步驟將地震勘測(cè)拖纜從船配置到具有波浪的水中，該拖纜攜帶電動(dòng)設(shè)備；通過(guò)從波浪中獲取機(jī)械能而由從海洋波浪的移動(dòng)發(fā)電的裝置產(chǎn)生 電力；和向該電動(dòng)設(shè)備提供產(chǎn)生的電力。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于海洋地震勘測(cè)操作的海洋中發(fā)電。一種進(jìn)行地震勘測(cè)操作的方法包括以下步驟將攜帶電動(dòng)設(shè)備的地震勘測(cè)拖纜從船配置到具有波浪的水中；提供與電動(dòng)設(shè)備電連接的海洋中發(fā)電機(jī)；通過(guò)從波浪中獲取機(jī)械能從海洋中發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力；和向該電動(dòng)設(shè)備提供產(chǎn)生的電力。
文檔編號(hào)G01V1/38GK101487900SQ200810179589
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者K·E·韋爾克 申請(qǐng)人:格庫(kù)技術(shù)有限公司