JP2003019999A - 海底地層探査システム - Google Patents
海底地層探査システムInfo
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- JP2003019999A JP2003019999A JP2001208062A JP2001208062A JP2003019999A JP 2003019999 A JP2003019999 A JP 2003019999A JP 2001208062 A JP2001208062 A JP 2001208062A JP 2001208062 A JP2001208062 A JP 2001208062A JP 2003019999 A JP2003019999 A JP 2003019999A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】海底の地層探査の精度向上を計ると共に、運用
コストの低減を計ることができる海底地層探査システム
を提供する。 【解決手段】自律型無人航走体1を海底5の近傍で航走
させながら前記自律型無人航走体1に設けた圧電素子や
超磁歪合金等の振動源2から前記海底5に向けて振動波
を発する。該振動波の反射波を前記自律型無人航走体1
によって曳航しているストリーマケーブル3により受信
する。
コストの低減を計ることができる海底地層探査システム
を提供する。 【解決手段】自律型無人航走体1を海底5の近傍で航走
させながら前記自律型無人航走体1に設けた圧電素子や
超磁歪合金等の振動源2から前記海底5に向けて振動波
を発する。該振動波の反射波を前記自律型無人航走体1
によって曳航しているストリーマケーブル3により受信
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大深度の海域にお
いて、海底の地層などの探査を行う場合に好適な海底地
層探査システムに関する。
いて、海底の地層などの探査を行う場合に好適な海底地
層探査システムに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、海底の地層内に埋蔵されている
石油やメタンハイドレートなどのエネルギー資源などを
探査するため、海底の地層を探査することが行われてい
る。
石油やメタンハイドレートなどのエネルギー資源などを
探査するため、海底の地層を探査することが行われてい
る。
【0003】海底の地層を探査する方法としては、例え
ば、図4に示すように、増幅器、曳航深度を制御する曳
航深度制御器、探査コースを制御する探査コース制御器
などの各種の機器を備えたストリーマーケーブル3を母
船6によって曳航すると共に、母船6から海中に吊り下
げたエアガン10から海底(図示せず)に向けて音波
(弾性波)を発し、その反射波をストリーマケーブル3
によって受信して解析する方法が採用されている。
ば、図4に示すように、増幅器、曳航深度を制御する曳
航深度制御器、探査コースを制御する探査コース制御器
などの各種の機器を備えたストリーマーケーブル3を母
船6によって曳航すると共に、母船6から海中に吊り下
げたエアガン10から海底(図示せず)に向けて音波
(弾性波)を発し、その反射波をストリーマケーブル3
によって受信して解析する方法が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来は、ス
トリーマーケーブル3及びエアガン10の位置が比較的
海面に近く、これらの機器3,10から海底までの距離
が非常に長いために、エアガン10から約100Hzの
低周波数の音波を海底に向けて発しているが、このよう
な低周波数の音波を用いると、反射波の分解能が低く、
高精度の地層探査を行うことが困難になる。
トリーマーケーブル3及びエアガン10の位置が比較的
海面に近く、これらの機器3,10から海底までの距離
が非常に長いために、エアガン10から約100Hzの
低周波数の音波を海底に向けて発しているが、このよう
な低周波数の音波を用いると、反射波の分解能が低く、
高精度の地層探査を行うことが困難になる。
【0005】このため、ストリーマーケーブルを、直
接、母船によって曳航するのではなく、ストリーマーケ
ーブルを曳航体に取り付け、その曳航体を母船によって
曳航することも考えられる。
接、母船によって曳航するのではなく、ストリーマーケ
ーブルを曳航体に取り付け、その曳航体を母船によって
曳航することも考えられる。
【0006】しかし、曳航体は、水中で安定しないばか
りでなく、曳航索及び母船の動揺の影響もあるために、
1000m以上の大深度の海域にてストリーマーケーブ
ルを曳航する曳航体を海底から一定の高さ及び方位を保
って精度良く曳航することは技術的にも極めて困難であ
る。また、曳航体を曳航する母船上の装置が大掛かりと
なるとともに、オペレーションも大掛かりとなる。
りでなく、曳航索及び母船の動揺の影響もあるために、
1000m以上の大深度の海域にてストリーマーケーブ
ルを曳航する曳航体を海底から一定の高さ及び方位を保
って精度良く曳航することは技術的にも極めて困難であ
る。また、曳航体を曳航する母船上の装置が大掛かりと
なるとともに、オペレーションも大掛かりとなる。
【0007】また、上記のように、曳航体、換言すれ
ば、曳航体によって曳航されるストリーマーケーブルを
海底近くで曳航することが難しいほか、曳航体を曳航す
る曳航索の振動の影響もあるので、反射波の分解能を大
きく改善することも難しい。
ば、曳航体によって曳航されるストリーマーケーブルを
海底近くで曳航することが難しいほか、曳航体を曳航す
る曳航索の振動の影響もあるので、反射波の分解能を大
きく改善することも難しい。
【0008】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであって、その目的とするところは、海
底の地層探査の精度向上を計ると共に、運用コストの低
減を計ることができる海底地層探査システムを提供する
ことにある。
になされたものであって、その目的とするところは、海
底の地層探査の精度向上を計ると共に、運用コストの低
減を計ることができる海底地層探査システムを提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、次のように構成されている。
め、本発明は、次のように構成されている。
【0010】すなわち、
(1) 自律型無人航走体を、海底の近傍で航走させな
がら前記自律型無人航走体に設けた圧電素子や超磁歪合
金等の振動源から前記海底に向けて振動波を発し、該振
動波の反射波を前記自律型無人航走体によって曳航して
いるストリーマケーブルにより受信する海底地層探査シ
ステムである。
がら前記自律型無人航走体に設けた圧電素子や超磁歪合
金等の振動源から前記海底に向けて振動波を発し、該振
動波の反射波を前記自律型無人航走体によって曳航して
いるストリーマケーブルにより受信する海底地層探査シ
ステムである。
【0011】(2) ハイドロホンを内装した海底ケー
ブルを所定の海底に敷設すると共に、伝送ケーブルを介
して浮体の受信器に接続し、更に、前記海底の近傍で自
律型無人航走体を航走させながら該自律型無人航走体に
設けた圧電素子や超磁歪合金等の振動源から前記海底に
向けて振動波を発し、該振動波の反射波を前記海底ケー
ブルで受信し、該受信信号を前記伝送ケーブルを経て前
記浮体の受信器に伝送し、前記浮体から母船又は陸上基
地に伝送することを特徴とする海底地層探査システムで
ある。
ブルを所定の海底に敷設すると共に、伝送ケーブルを介
して浮体の受信器に接続し、更に、前記海底の近傍で自
律型無人航走体を航走させながら該自律型無人航走体に
設けた圧電素子や超磁歪合金等の振動源から前記海底に
向けて振動波を発し、該振動波の反射波を前記海底ケー
ブルで受信し、該受信信号を前記伝送ケーブルを経て前
記浮体の受信器に伝送し、前記浮体から母船又は陸上基
地に伝送することを特徴とする海底地層探査システムで
ある。
【0012】(3) 自律型無人航走体に設けた振動源
から海底に向けて振動波を発射し、該振動波の反射波を
前記自律型無人航走体によって曳航しているストリーマ
ーケーブルにより受信して早期に海底の地層の概査を行
い、その結果に基づいて所定のポイントに移り、海底に
敷設した海底ケーブルからの信号を伝送ケーブルを経て
浮体に搭載している受信器に伝送すると共に、前記浮体
から母船又は陸上基地に伝送することを特徴とする海底
地層探査システムである。
から海底に向けて振動波を発射し、該振動波の反射波を
前記自律型無人航走体によって曳航しているストリーマ
ーケーブルにより受信して早期に海底の地層の概査を行
い、その結果に基づいて所定のポイントに移り、海底に
敷設した海底ケーブルからの信号を伝送ケーブルを経て
浮体に搭載している受信器に伝送すると共に、前記浮体
から母船又は陸上基地に伝送することを特徴とする海底
地層探査システムである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。 (イ)第1の実施形態 図1は、本発明に係る海底地層探査システムの第1の実
施形態を示す概略図である。
を用いて説明する。 (イ)第1の実施形態 図1は、本発明に係る海底地層探査システムの第1の実
施形態を示す概略図である。
【0014】図1において、1は、自律型無人航走体
(AUV)であり、自律型無人航走体1は、その底部に
圧電素子(PZT)や超磁歪合金(Terfenol-D) などの
振動源2を備えると共に、船尾に振動制御モジュール、
伝送モジュール、ハイドロホンアレイ、センサモジュー
ル(深度、方位、温度)、およびスタビライザモジュー
ルを備えたストリーマーケーブル3を連結している。ま
た、自律型無人航走体(AUV)1は、その船尾部に送
受波装置12を備えている。
(AUV)であり、自律型無人航走体1は、その底部に
圧電素子(PZT)や超磁歪合金(Terfenol-D) などの
振動源2を備えると共に、船尾に振動制御モジュール、
伝送モジュール、ハイドロホンアレイ、センサモジュー
ル(深度、方位、温度)、およびスタビライザモジュー
ルを備えたストリーマーケーブル3を連結している。ま
た、自律型無人航走体(AUV)1は、その船尾部に送
受波装置12を備えている。
【0015】一方、海底5には、トランスポンダ4が設
置されており、自律型無人航走体1は、各トランスポン
ダ4から発信される信号を受信して所定の海域を自由に
航走できるようになっている。
置されており、自律型無人航走体1は、各トランスポン
ダ4から発信される信号を受信して所定の海域を自由に
航走できるようになっている。
【0016】6は、母船であり、その船底には、送受波
器14が設置されている。この送受波器14は、自律型
無人航走体1と交信するためと、相対位置を検出するた
めの機器である。
器14が設置されている。この送受波器14は、自律型
無人航走体1と交信するためと、相対位置を検出するた
めの機器である。
【0017】自律型無人航走体1は、母船6によって探
査しようとする所定の海域まで運搬された後、トランス
ポンダ4からの信号により所定の水深、例えば、海底5
から数十メートル〜数百メートルの高度を保ってストリ
ーマーケーブル3を曳航しながら航走し、航走中に、振
動源2から海底5に向けて振動波P1 を発する。
査しようとする所定の海域まで運搬された後、トランス
ポンダ4からの信号により所定の水深、例えば、海底5
から数十メートル〜数百メートルの高度を保ってストリ
ーマーケーブル3を曳航しながら航走し、航走中に、振
動源2から海底5に向けて振動波P1 を発する。
【0018】この振動波P1 は、例えば、約400Hz
の比較的高い周波数の音波であり、海底5に向けて連続
的に発射される。この振動波P1 の反射波は、自律型無
人航走体1によって曳航されているストリーマーケーブ
ル3によって受信され、公知の記録装置に記録される。
の比較的高い周波数の音波であり、海底5に向けて連続
的に発射される。この振動波P1 の反射波は、自律型無
人航走体1によって曳航されているストリーマーケーブ
ル3によって受信され、公知の記録装置に記録される。
【0019】自律型無人航走体1及びストリーマーケー
ブル3は、海底地層探査終了後、母船6に回収され、記
録したデータを解析して地層構造などの解明が行われ
る。
ブル3は、海底地層探査終了後、母船6に回収され、記
録したデータを解析して地層構造などの解明が行われ
る。
【0020】上記のように、この発明は、振動波P1 と
して比較的高い周波数の音波を使用しているが、自律型
無人航走体1によって海底5の近傍から発射され、その
反射波を海底5の近傍に位置しているストリーマーケー
ブル3によって受信するために、高感度で反射波の受信
が可能となる。
して比較的高い周波数の音波を使用しているが、自律型
無人航走体1によって海底5の近傍から発射され、その
反射波を海底5の近傍に位置しているストリーマーケー
ブル3によって受信するために、高感度で反射波の受信
が可能となる。
【0021】従って、反射波の分解能の精度が高くな
り、海底地層の精査が可能となる。また、ストリーマー
ケーブル3を海底5の近傍で曳航するため、その長さL
1 を従来より短くても支障が少なくなる。例えば、数十
メートルに短縮しても反射波の受信が可能である。その
結果、ストリーマーケーブル3を曳航する自律型無人曳
航体1の大型化を抑制することも可能となる。 (ロ)第2の実施形態 図2は、本発明に係る海底地層探査システムの第2の実
施形態を示す概略図であり、第1の実施形態に記載した
機器と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明について
は省略した。
り、海底地層の精査が可能となる。また、ストリーマー
ケーブル3を海底5の近傍で曳航するため、その長さL
1 を従来より短くても支障が少なくなる。例えば、数十
メートルに短縮しても反射波の受信が可能である。その
結果、ストリーマーケーブル3を曳航する自律型無人曳
航体1の大型化を抑制することも可能となる。 (ロ)第2の実施形態 図2は、本発明に係る海底地層探査システムの第2の実
施形態を示す概略図であり、第1の実施形態に記載した
機器と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明について
は省略した。
【0022】図2において、7は、洋上に浮かべたブイ
などの浮体であり、その内部には、受信器(図示せず)
が搭載されている。8は、ハイドロホンを一定のピッチ
で設けた海底ケーブル(OBC)であり、海底ケーブル
8は、所定の探査域の海底5に敷設される。この海底ケ
ーブル8は、伝送ケーブル9を介して浮体7の受信器に
接続されている。
などの浮体であり、その内部には、受信器(図示せず)
が搭載されている。8は、ハイドロホンを一定のピッチ
で設けた海底ケーブル(OBC)であり、海底ケーブル
8は、所定の探査域の海底5に敷設される。この海底ケ
ーブル8は、伝送ケーブル9を介して浮体7の受信器に
接続されている。
【0023】この海底地層探査システムでは、自律型無
人航走体1の振動源2から発した振動波P1 の反射波が
海底ケーブル8によって受信され、その受信信号V
2 は、伝送ケーブル9を経て浮体7に搭載した受信器
(図示せず)に伝送される。浮体7で受信された信号V
2 は、浮体7から母船6又は通信衛星(図示せず)を利
用して陸上基地に伝送され、解析される。 (ハ)第3の実施形態 図3は、本発明に係る海底地層探査システムの第3の実
施形態を示す概略図であり、第1,第2の実施形態に記
載した機器と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明に
ついては省略した。
人航走体1の振動源2から発した振動波P1 の反射波が
海底ケーブル8によって受信され、その受信信号V
2 は、伝送ケーブル9を経て浮体7に搭載した受信器
(図示せず)に伝送される。浮体7で受信された信号V
2 は、浮体7から母船6又は通信衛星(図示せず)を利
用して陸上基地に伝送され、解析される。 (ハ)第3の実施形態 図3は、本発明に係る海底地層探査システムの第3の実
施形態を示す概略図であり、第1,第2の実施形態に記
載した機器と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明に
ついては省略した。
【0024】この発明は、自律型無人航走体1に曳航さ
れるストリーマーケーブル3による海底5の地層の概査
と、海底ケーブル8による海底5の地層の精査とを組み
合わせて行うことができる特徴を有している。
れるストリーマーケーブル3による海底5の地層の概査
と、海底ケーブル8による海底5の地層の精査とを組み
合わせて行うことができる特徴を有している。
【0025】すなわち、自律型無人航走体1によって曳
航しているストリーマーケーブル3によって海底5の地
層を広範囲にわたって探査し、その反射波によって早期
に海底5の地層の概査を行い、その結果に基づいて所定
のポイントに移って海底ケーブル8からの信号V2 を伝
送ケーブル9を経て浮体7に搭載している受信器に伝送
して海底5の地層の精査を行うのである。
航しているストリーマーケーブル3によって海底5の地
層を広範囲にわたって探査し、その反射波によって早期
に海底5の地層の概査を行い、その結果に基づいて所定
のポイントに移って海底ケーブル8からの信号V2 を伝
送ケーブル9を経て浮体7に搭載している受信器に伝送
して海底5の地層の精査を行うのである。
【0026】この第3の実施態様においても第1の実施
態様と同様にストリーマーケーブル3を海底5の近傍で
曳航するため、その長さL1 を従来より短くても支障が
少なくなる。例えば、数十メートルに短縮しても反射波
の受信が可能である。その結果、ストリーマーケーブル
3を曳航する自律型無人曳航体1の大型化を抑制するこ
とも可能となる。
態様と同様にストリーマーケーブル3を海底5の近傍で
曳航するため、その長さL1 を従来より短くても支障が
少なくなる。例えば、数十メートルに短縮しても反射波
の受信が可能である。その結果、ストリーマーケーブル
3を曳航する自律型無人曳航体1の大型化を抑制するこ
とも可能となる。
【0027】
【実施例】(実施例)本発明の海底地層探査システム
(図1参照)と、従来の物理探査船による海底地層探査
方式(図4参照)とを比較した。その結果、本発明の海
底地層探査システムの方が、従来の海底地層探査方式よ
りも分解能が約5倍向上していることが分かる。
(図1参照)と、従来の物理探査船による海底地層探査
方式(図4参照)とを比較した。その結果、本発明の海
底地層探査システムの方が、従来の海底地層探査方式よ
りも分解能が約5倍向上していることが分かる。
【0028】即ち、分解能γX は、次式(1)で表され
るから設定条件を下記のように設定すると、本発明と従
来例の分解能は、(2)及び(3)のようになる。
るから設定条件を下記のように設定すると、本発明と従
来例の分解能は、(2)及び(3)のようになる。
【0029】
γX =√(Z0 ・λ/2) ・・・・・・ (1)
ここで、
γX :フルネルゾーン半径(分解能)
Z0 :反射面までの距離
λ/2:波長(速度/周波数)
・設定条件
・水深:2000m
・海底下の反射面の深さ:300m
・音速:1500m(一様と仮定)
・エアガン10が発する周波数:100Hz
・AUV(高度100m)の振動源2が発する周波数:
400Hz 従って、 (イ)本発明 γX =√(Z0 ・λ/2) =√(400 ×(1500/400)/2) =27m ・・・・(2) (ロ)従来例 γX =√(Z0 ・λ/2) =√(2300×(1500/100)/2) =131 m ・・・・(3) よって、 27/131=1/4.85 となり、本発明の海底地層探査システムの方が、従来の
海底地層探査方式よりも分解能が約5倍向上している。
400Hz 従って、 (イ)本発明 γX =√(Z0 ・λ/2) =√(400 ×(1500/400)/2) =27m ・・・・(2) (ロ)従来例 γX =√(Z0 ・λ/2) =√(2300×(1500/100)/2) =131 m ・・・・(3) よって、 27/131=1/4.85 となり、本発明の海底地層探査システムの方が、従来の
海底地層探査方式よりも分解能が約5倍向上している。
【0030】
【発明の効果】上記のように、本発明の海底地層探査シ
ステムによれば、海底の近傍を航走する自律型無人航走
体から海底に向けて振動波を発するため、比較的高い周
波数でも所定の地層まで到達させることができる。しか
も、その反射波を海底の近傍において曳航されるストリ
ーマーケーブル、あるいは海底に敷設した海底ケーブル
により受信するため、反射波(海底地層探査信号)の分
解能が向上し、以て、探査精度を大幅に改善することが
可能になった。
ステムによれば、海底の近傍を航走する自律型無人航走
体から海底に向けて振動波を発するため、比較的高い周
波数でも所定の地層まで到達させることができる。しか
も、その反射波を海底の近傍において曳航されるストリ
ーマーケーブル、あるいは海底に敷設した海底ケーブル
により受信するため、反射波(海底地層探査信号)の分
解能が向上し、以て、探査精度を大幅に改善することが
可能になった。
【図1】本発明の第1の実施形態を示す概略図である。
【図2】本発明の第2の実施形態を示す概略図である。
【図3】本発明の第3の実施形態を示す概略図である。
【図4】従来の海底地層探査方式を示す概略図である。
1 自律型無人航走体
2 振動源
3 ストリーマケーブル
5 海底
Claims (3)
- 【請求項1】 自律型無人航走体を、海底の近傍で航走
させながら前記自律型無人航走体に設けた圧電素子や超
磁歪合金等の振動源から前記海底に向けて振動波を発
し、該振動波の反射波を前記自律型無人航走体によって
曳航しているストリーマケーブルにより受信する海底地
層探査システム。 - 【請求項2】 ハイドロホンを内装した海底ケーブルを
所定の海底に敷設すると共に、伝送ケーブルを介して浮
体の受信器に接続し、更に、前記海底の近傍で自律型無
人航走体を航走させながら該自律型無人航走体に設けた
圧電素子や超磁歪合金等の振動源から前記海底に向けて
振動波を発し、該振動波の反射波を前記海底ケーブルで
受信し、該受信信号を前記伝送ケーブルを経て前記浮体
の受信器に伝送し、前記浮体から母船又は陸上基地に伝
送することを特徴とする海底地層探査システム。 - 【請求項3】 自律型無人航走体に設けた振動源から海
底に向けて振動波を発射し、該振動波の反射波を前記自
律型無人航走体によって曳航しているストリーマーケー
ブルにより受信して早期に海底の地層の概査を行い、そ
の結果に基づいて所定のポイントに移り、海底に敷設し
た海底ケーブルからの信号を伝送ケーブルを経て浮体に
搭載している受信器に伝送すると共に、前記浮体から母
船又は陸上基地に伝送することを特徴とする海底地層探
査システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001208062A JP2003019999A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 海底地層探査システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001208062A JP2003019999A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 海底地層探査システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003019999A true JP2003019999A (ja) | 2003-01-21 |
Family
ID=19043950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001208062A Pending JP2003019999A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 海底地層探査システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003019999A (ja) |
Cited By (7)
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---|---|---|---|---|
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KR100944096B1 (ko) | 2008-01-23 | 2010-02-24 | 한국지질자원연구원 | 스트리머 전기비저항 탐사 시스템 및 이를 이용한 하저지반구조 해석 방법 |
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