特許 7553523 地震コーン貫入試験ツール及びそれを含むシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】地震コーン貫入試験ツール及びそれを含むシステム

(51)【国際特許分類】

   G01V 1/40 20060101AFI20240910BHJP

   G01V 1/02 20060101ALI20240910BHJP

   G01V 1/00 20240101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

G01V1/40

G01V1/02 D

G01V1/00 Z

【請求項の数】 17

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022144828

(22)【出願日】2022-09-12

(65)【公開番号】P2023041657

(43)【公開日】2023-03-24

【審査請求日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】63/243,622

(32)【優先日】2021-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/399,120

(32)【優先日】2022-08-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】519328936

【氏名又は名称】セルーラ・ロボティクス・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＥＬＬＵＬＡ ＲＯＢＯＴＩＣＳ， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】ウッドロフ，エイドリアン

(72)【発明者】

【氏名】デヴォー，メラニー

(72)【発明者】

【氏名】オールデン，ルーク

(72)【発明者】

【氏名】ラストーギ，ナマン

【審査官】佐々木 崇

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１４６６７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／００６７３５（ＷＯ，Ａ２）

【文献】特開２０１８－１２７２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２１２２５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００２－０７１８２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｖ１／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

土壌特性を評価するためのシステムであって、システムは試験ツールを含み、
試験ツールは、
第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を含む細長いハウジングと、
感知部と、を含み、
感知部は、
ハウジングの第１の端部から突出するコーン貫入試験機テスト（ＣＰＴ）ツールと、
ハウジングに収容され、地震波を感知する第１の地震センサと、
ハウジングに収容され、第１の地震センサの出力を処理する１つ以上の回路と、
ハウジングに収容され、１つ以上の回路に結合され、感知部によって感知されたデータを格納するメモリと、
ハウジングに収容され、感知部に電力を供給する電源と、を含み、
システムは、回転式のスロットを備えるドリルカルーセルを含むドリルをさらに含み、
調査のために、試験ツールはドリルカルーセルの特定のスロットから離れ、調査後に特定のスロットに戻り、
システムは、第１の地震センサによって感知される地震波を発生させる、少なくとも１つの地震源をさらに含み、
ドリルは、格納式脚を含み、少なくとも１つの地震源が、格納式脚の少なくとも１つの格納式脚に取り付けられる、
システム。

【請求項2】

感知部は、１つ以上の回路に結合され、ハウジングの第２の端部に配置された通信インターフェイスをさらに含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

通信インターフェイスは、光トランシーバを含み、ハウジングの第２の端部は、光トランシーバが光を送受信する開口を含む、
請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

光トランシーバは、青色光モデムを含む、
請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

少なくとも１つの地震源は、Ｐ波を発生する第１の地震源と、Ｓ波を発生する第２の地震源とを含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

少なくとも１つの格納式脚は、第１の格納式脚と第２の格納式脚とを含み、第１の地震源は、第１の格納式脚に搭載され、第２の地震源は、第２の格納式脚に搭載される、
請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

第２の地震源は、第１の方向に進むＳ波と、第１の方向から実質的に１８０度オフセットした第２の方向に進むＳ波とを生成する、
請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

ドリルは、地震波生成プロファイルに基づいて地震源を制御するコントローラを含む、
請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

地震波生成プロファイルは、テストツールの任意の深さで少なくとも１つの地震源を何回作動させるかを支配する情報を含む、
請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

感知部は、地震波を感知する第２の地震センサであって、ハウジング内にあり、ハウジングの長手方向において第１の地震センサから間隔をあけて配置されている第２の地震センサをさらに含む、
請求項２に記載のシステム。

【請求項11】

第１の地震センサ及び第２の地震センサによって感知された地震波を発生する少なくとも１つの地震源をさらに含み、１つ以上の回路は第１のクロックを含み、少なくとも１つの地震源は第１のクロックと同期した第２のクロックに結合される、
請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

ハウジングは、第１セクション、第２セクション、第３セクション、及び第４セクションを含み、第１セクションと第２セクションは着脱可能に接続され、第２セクションと第３セクションは着脱可能に接続され、第３セクションと第４セクションは着脱可能に接続される、
請求項１０に記載のシステム。

【請求項13】

第１セクションは、通信インターフェイスを含み、第２セクションは、電源を含み、第３セクションは、１つ以上の回路及びメモリを含み、第４セクションは、第１の地震センサ及び第２の地震センサを含む、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

ＣＰＴツールがそこから突出するハウジングの第１の端部は、第４セクションの端部にあり、ハウジングの第２の端部は、第１セクションの端部にある、
請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

ハウジングが水密である、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項16】

土壌特性を評価するためのシステムであって、システムは試験ツールを含み、
試験ツールは、
第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を含む細長いハウジングと、
感知部と、を含み、
感知部は、
ハウジングの第１の端部から突出するコーン貫入試験機テスト（ＣＰＴ）ツールと、
ハウジングに収容され、地震波を感知する第１の地震センサと、
ハウジングに収容され、第１の地震センサの出力を処理する１つ以上の回路と、
ハウジングに収容され、１つ以上の回路に結合され、感知部によって感知されたデータを格納するメモリと、
１つ以上の回路に結合した通信インターフェイスと、
ハウジングに収容され、感知部に電力を供給する電源と、を含み、
システムは、回転式のスロットを備えるドリルカルーセルを含むドリルをさらに含み、
調査のために、試験ツールはドリルカルーセルの特定のスロットから離れ、調査後に特定のスロットに戻り、
システムは、第１の地震センサによって感知される地震波を発生させる、少なくとも１つの地震源をさらに含み、
ドリルは、格納式脚を含み、少なくとも１つの地震源が、格納式脚の少なくとも１つの格納式脚に取り付けられる、
試験ツール。

【請求項17】

土壌特性を評価するためのシステムであって、システムは試験ツールを含み、
試験ツールは、
第１セクション、第２セクション、第３セクション、及び第４セクションを含む細長いハウジングを含み、
第１セクションと第２セクションが着脱可能に接続され、第２セクションと第３セクションが着脱可能に接続され、第３セクションと第４セクションが着脱可能に接続され、
試験ツールはまた、
感知部を含み、
感知部は、
第４セクションから突出するコーン貫入試験機テスト（ＣＰＴ）ツールと、
第４セクションに収容され、地震波を感知する第１及び第２の地震センサと、を含み、
第１及び第２の地震センサは、第４セクションの長手方向に互いに離間し、
感知部はまた、
第３セクションに収容され、第１の地震センサの出力を処理する１つ以上の回路と、
第３セクションに収容され、１つ以上の回路に結合され、感知部によって感知されたデータを格納するメモリと、
第２セクションに収容され、感知部に電力を供給する電源と、
第１セクションに収容され、１つ以上の回路に結合される通信インターフェイスと、を含み、
通信インターフェイスは、テストツールを配備するドリル上の、対応する通信インターフェイスと無線通信を行い、
システムは、回転式のスロットを備えるドリルカルーセルを含むドリルをさらに含み、
調査のために、試験ツールはドリルカルーセルの特定のスロットから離れ、調査後に特定のスロットに戻り、
システムは、第１および第２の地震センサによって感知される地震波を発生させる、少なくとも１つの地震源をさらに含み、
ドリルは、格納式脚を含み、少なくとも１つの地震源が、格納式脚の少なくとも１つの格納式脚に取り付けられる、
試験ツール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２１年９月１３日に出願された米国仮出願第６３／２４３，３２２号及び２０２２年８月１８日に出願された米国仮出願第６３／３９９，１２０号に基づく優先権を主張し、それぞれの内容全体は参照によりここに組み込まれるものとする。

【0002】

本技術は、概して、地震コーン貫入試験ツール及びそれを含むシステムに関するものである。

【背景技術】

【0003】

コーン貫入試験（ＣＰＴ）ツール及び／又は地震センサは、構造物基礎、土工、及び他の構造物の設計及び建設を支援する目的で、土壌の様々な地盤工学的特性を決定するために使用される場合がある。海底土壌測定のためのＣＰＴツール及び地震センサは、ツール／センサが水中環境内で動作することに起因する設計上の課題を呈する。

【発明の概要】

【0004】

本開示の例示的な態様は、以下を含む。

【0005】

土壌特性を評価するためのシステムであって、システムは試験ツールを含み、
試験ツールは、
第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を含む細長いハウジングと、
感知部と、を含み、
感知部は、
ハウジングの第１の端部から突出するコーン貫入試験機テスト（ＣＰＴ）ツールと、
ハウジングに収容され、地震波を感知する第１の地震センサと、
ハウジングに収容され、第１の地震センサの出力を処理する１つ以上の回路と、
ハウジングに収容され、１つ以上の回路に結合され、感知部によって感知されたデータを格納するメモリと、
ハウジングに収容され、感知部に電力を供給する電源と、を含む。

【0006】

本明細書のいずれかの態様において、感知部は、１つ以上の回路に結合され、ハウジングの第２の端部に配置された通信インターフェイスをさらに含む。

【0007】

本明細書のいずれかの態様において、通信インターフェイスは、光トランシーバを備え、ハウジングの第２の端部は、光トランシーバが光を送受信する開口を含む。

【0008】

本明細書のいずれかの態様において、光トランシーバは、青色光モデムを含む。

【0009】

本明細書のいずれかの態様において、テストツールがそこから配備（ｄｅｐｌｏｙ）されるカルーセルを含むドリルをさらに含む。

【0010】

本明細書のいずれかの態様において、第１の地震センサによって感知される地震波を発生させる少なくとも１つの地震源をさらに含む。

【0011】

本明細書のいずれかの態様において、ドリルは、格納式脚を含み、少なくとも１つの地震源が、格納式脚の少なくとも１つの格納式脚に取り付けられる。

【0012】

本明細書のいずれかの態様において、少なくとも１つの地震源は、Ｐ波を発生する第１の地震源と、Ｓ波を発生する第２の地震源とを含む。

【0013】

本明細書のいずれかの態様において、少なくとも１つの格納式脚は、第１の格納式脚と第２の格納式脚とを含み、第１の地震源は、第１の格納式脚に搭載され、第２の地震源は、第２の格納式脚に搭載される。

【0014】

本明細書のいずれかの態様において、第２の地震源は、第１の方向に進むＳ波と、第１の方向から実質的に１８０度オフセットした第２の方向に進むＳ波とを生成する。

【0015】

本明細書のいずれかの態様において、ドリルは、地震波生成プロファイルに基づいて地震源を制御するコントローラを含む。

【0016】

本明細書のいずれかの態様において、地震波生成プロファイルは、テストツールの任意の深さで少なくとも１つの地震源を何回作動させるかを支配する情報を含む。

【0017】

本明細書のいずれかの態様において、感知部は、地震波を感知する第２の地震センサであって、ハウジング内にあり、ハウジングの長手方向において第１の地震センサから間隔をあけて配置されている第２の地震センサをさらに含む。

【0018】

本明細書のいずれかの態様において、第１の地震センサ及び第２の地震センサによって感知された地震波を発生する少なくとも１つの地震源をさらに含み、１つ以上の回路は第１のクロックを含み、少なくとも１つの地震源は第１のクロックと同期した第２のクロックに結合される。

【0019】

本明細書のいずれかの態様において、ハウジングは、第１セクション、第２セクション、第３セクション、及び第４セクションを含み、第１セクションと第２セクションは着脱可能に接続され、第２セクションと第３セクションは着脱可能に接続され、第３セクションと第４セクションは着脱可能に接続されている。

【0020】

本明細書のいずれかの態様において、第１セクションは、通信インターフェイスを含み、第２セクションは、電源を含み、第３セクションは、１つ以上の回路及びメモリを含み、第４セクションは、第１の地震センサ及び第２の地震センサを含む。

【0021】

本明細書のいずれかの態様において、ＣＰＴツールがそこから突出するハウジングの第１の端部は、第４セクションの端部にあり、ハウジングの第２の端部は、第１セクションの端部にある。

【0022】

本明細書のいずれかの態様において、ハウジングが水密である。

【0023】

第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を含む細長いハウジングと、
感知部と、を含み、
感知部は、
ハウジングの第１の端部から突出するコーン貫入試験機テスト（ＣＰＴ）ツールと、
ハウジングに収容され、地震波を感知する第１の地震センサと、
ハウジングに収容され、第１の地震センサの出力を処理する１つ以上の回路と、
ハウジングに収容され、１つ以上の回路に結合され、感知部によって感知されたデータを格納するメモリと、
ハウジングに収容され、感知部に電力を供給する電源と、を含む、試験ツール。

【0024】

試験ツールであって、
第１セクション、第２セクション、第３セクション、及び第４セクションを含む細長いハウジングを含み、
第１セクションと第２セクションが着脱可能に接続され、第２セクションと第３セクションが着脱可能に接続され、第３セクションと第４セクションが着脱可能に接続され、
試験ツールはまた、
感知部を含み、
感知部は、
第４セクションから突出するコーン貫入試験機テスト（ＣＰＴ）ツールと、
第４セクションに収容され、地震波を感知する第１及び第２の地震センサと、を含み、
第１及び第２の地震センサは、第４セクションの長手方向に互いに離間し、
感知部はまた、
第３セクションに収容され、第１の地震センサの出力を処理する１つ以上の回路と、
第３セクションに収容され、１つ以上の回路に結合され、感知部によって感知されたデータを格納するメモリと、
第２セクションに収容され、感知部に電力を供給する電源と、
第１セクションに収容され、１つ以上の回路に結合される通信インターフェイスと、を含み、
通信インターフェイスは、テストツールを配備するドリル上の、対応する通信インターフェイスと無線通信を行う、試験ツール。

【0025】

任意の１つ以上の他の態様と組み合わせた任意の態様。

【0026】

本明細書に開示された特徴のうちの任意の１つ以上。

【0027】

本明細書に実質的に開示された特徴のうちの任意の１つ以上。

【0028】

本明細書に実質的に開示された任意の１つ以上の特徴と組み合わせた、本明細書に実質的に開示された特徴のうちの任意の１つ以上。

【0029】

任意の１つ以上の他の態様／特徴／実施形態と組み合わせた、任意の１つの態様／特徴／実施形態。

【0030】

本明細書に開示された任意の１つ以上の態様又は特徴の使用。

【0031】

本明細書に記載される任意の特徴は、特徴が同じ記載された実施形態に由来するかどうかにかかわらず、本明細書に記載される任意の他の特徴と組み合わせて請求することができることは明らかである。

【0032】

本開示の１つ以上の態様の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載されている。本開示に記載された技術の他の特徴、目的、及び有利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになる。

【0033】

フレーズ「少なくとも１つ」、「１つ以上」、及び「及び／又は」は、機能において接続的及び分離的であるオープンエンドな表現である。例えば、表現「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、又はＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣの１つ以上」、「Ａ、Ｂ、又はＣの１つ以上」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」の各々は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、又はＡ、Ｂ及びＣを意味する。上記表現におけるＡ、Ｂ、及びＣの各１つが、Ｘ、Ｙ、及びＺなどの要素、又はＸ_１～Ｘ_ｎ、Ｙ_１～Ｙ_ｍ、及びＺ_１～Ｚ_ｏなどの要素のクラスを指す場合、この表現は、Ｘ、Ｙ、及びＺから選ばれる単一の要素、同じクラスから選ばれる要素の組み合わせ（例えば、Ｘ_１及びＸ_２）、ならびに２以上のクラスから選ばれる要素の組み合わせ（例えば、Ｙ_１及びＺ_ｏ）を指すことを意図するものである。

【0034】

単数表現された対象物は、その対象物の１つ以上を指す。そのため、用語「或る」、「１つ以上」及び「少なくとも１つ」は、本明細書において互換的に使用することができる。また、表現「Ｘから構成される」、「Ｘを備える」、「Ｘを含む」、及び「Ｘを有する」は、互換的に使用することができることに留意されたい。

【0035】

上の記載は、本開示のいくつかの態様の理解を提供するために、本開示の簡略化された要約である。この要約は、本開示及びその様々な態様、実施形態、及び構成の広範な概観でも網羅的な概観でもない。意図するのは、本開示のキーとなる又は重要な要素を特定することでも、本開示の範囲を画定することでもなく、以下に提示されるより詳細な説明への導入として、本開示の選択された概念を簡略化して提示することを意図する。理解されるように、本開示の他の態様、実施形態、及び構成は、単独で又は組み合わせて、上記に規定された又は以下に詳細に説明される特徴の１つ以上を利用することが可能である。

【0036】

本発明の多数の追加の特徴及び利点は、本明細書以下に提供される実施形態の説明を考慮すると、当業者には明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0037】

添付の図面は、本開示のいくつかの実施例を説明するために、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。これらの図面は、説明と一緒に、本開示の原理を説明する。図面は、本開示がどのように作られ、使用され得るかの好ましい例及び代替例を単に例示するものであり、本開示を例示及び説明された例のみに限定するものと解釈されるべきではない。さらなる特徴及び利点は、以下で参照される図面によって例示される、本開示の様々な態様、実施形態、及び構成の、以下の、より詳細な、説明から明らかになるであろう。

【0038】

【図1】図１は、本願開示の少なくとも１つの実施形態に係るシステムのブロック図である。

【図2】図２は、本願開示の少なくとも１つの実施形態に係る図１のＳＣＰＴツールの様々な断面図を示す。

【図3】図３は、本願開示の少なくとも１つの実施形態に係る図１および２のＳＣＰＴツールの２つのセクションを連結するためのコネクタを例示する。

【図4】図４は、本願開示の少なくとも１つの実施形態にしたがって地震源をドリルに取り付ける例を示す。

【図5】図５は、本願開示の少なくとも１つの実施形態に係るドリルの平面図を示し、脚が伸びた状態で、地震源が図４に示すものと異なる位置に取り付けられた構成を有している。

【発明を実施するための形態】

【0039】

本明細書に開示された様々な態様は、説明及び添付の図面に具体的に示された組み合わせとは異なる組み合わせで組み合わされ得ることが理解されるべきである。また、例又は実施形態に応じて、本明細書に記載されるプロセス又は方法のいずれかの特定の行為又は事象は、異なる順序で実行されてもよく、追加されてもよく、合併されてもよく、又は完全に省かれてもよい（例えば、記載されたすべての行為又は事象は、技術を遂行するのに必要でないかもしれない）ことも理解されるべきである。さらに、本開示の特定の態様は、明確化のために単一のモジュール又はユニットによって実行されるものとして説明されるが、本開示の技法は、例えば、コンピューティングデバイス及び／又は医療デバイスに関連するユニット又はモジュールなどとの組み合わせによって実行されてもよいことが理解されるべきである。

【0040】

１つ以上の例において、説明された方法、プロセス、及び技術は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせで実装されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上の１つ以上の命令又はコードとして格納され、ハードウェアベースの処理ユニットによって実行されてもよい。コンピュータ可読媒体は、データ記憶媒体又はメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は、命令又はデータ構造の形態で所望のプログラムコードを格納するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる他の任意の媒体）などの有形媒体に相当する非一時的なコンピュータ可読媒体を含んでもよい。

【0041】

命令は、１つ以上のプロセッサ、例えば、１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、汎用マイクロプロセッサ（例えば、Ｉｎｔｅｌ Ｃｏｒｅ ｉ３、ｉ５、ｉ７、又はｉ９プロセッサ；Ｉｎｔｅｌ Ｃｅｌｅｒｏｎプロセッサ；Ｉｎｔｅｌ Ｘｅｏｎプロセッサ；Ｉｎｔｅｌ Ｐｅｎｔｉｕｍプロセッサ；ＡＭＤ Ｒｙｚｅｎプロセッサ；ＡＭＤ Ａｔｈｌｏｎプロセッサ；ＡＭＤ Ｐｈｅｎｏｍプロセッサ；Ａｐｐｌｅ Ａ１０又は１０Ｘ Ｆｕｓｉｏｎプロセッサ；Ａｐｐｌｅ Ａ１１、Ａ１２、Ａ１２Ｘ、Ａ１２Ｚ、又はＡ１３ Ｂｉｏｎｉｃプロセッサ、又はその他の汎用マイクロプロセッサ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルロジックアレイ（ＦＰＧＡ）、又はその他の同等の集積又はディスクリートロジック回路、などで実行されてもよい。したがって、本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、前述の構造のいずれか、又は記載された技術の実装に適した他の任意の物理構造を指す場合がある。また、技法は、１つ以上の回路又は論理要素に完全に実装され得る。

【0042】

本開示の任意の実施形態が詳細に説明される前に、本開示は、その適用が、以下の説明で述べられた、又は図面に例示された構造の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行されることが可能である。また、本明細書で使用される言い回し及び用語は、説明のためのものであり、限定的なものと見なすべきではないことを理解されたい。本明細書における「含む」、「備える」、又は「有する」及びそのバリエーションの使用は、その後に列挙された項目及びその等価物、ならびに追加の項目を包含することを意図するものである。さらに、本開示は、その１つ以上の態様を説明するために例を使用することができる。明示的に別段の記載がない限り、１つ以上の例（「例えば」、「例示として」、「例として」、「など」、又は同様の言語によって示され得る）の使用又は記載は、本開示の範囲を限定することを意図せず、限定もしない。

【0043】

発明的概念は、地震コーン貫入試験ツール及びそれを含むシステム（例えば、ドリル）に向けられる。地震コーン貫入試験（ＳＣＰＴ）は、ＣＰＴツールを地震波速度測定と組み合わせ、ひずみせん断弾性率及び／又は土壌液状化潜在指数（ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎｄｅｘ）の評価に有用であると考えられる。基本原理は、地震源が、土壌中又は海底下に設置されたダウンホールＳＣＰＴツール内の１つ以上の地震センサ（例えば、ジオフォン）から水平及び垂直オフセットされた位置でせん断波と圧縮波を発生させることである。検出された波形は、１つ以上の地震センサによって捕捉され、バックグラウンドノイズをフィルタリングし、減少する信号強度を補償するためにデータが分析される。データ解析の主な任務は、地震波が震源によって発生した時点と、地震センサによって感知された時点の時間差を特定することであり、これにより様々な土壌特性を知ることができる。ＳＣＰＴに関連する標準規格が２つあり、ＩＳＯ １９９０１－８とＡＳＴＭ Ｄ７４００である。

【0044】

発明的概念によるＳＣＰＴツール（ダウンホールツールとも呼ばれる）の注目すべき特徴は、ダウンホールツール自体での信号処理、配備の典型的な時間延長に対応して記録するためのダウンホールツールの十分なオンボード電池貯蔵量（例えば、掘削トラブルがあった場合）、地震源が海底で発射されるとき及び地震波が検出されたときに正確に記録するためのドリルとダウンホールとの間の精密なタイミング、また、ダウンホールツールが海底にあるときにすべてを記録し、トリガ信号のタイムスタンプを使用して、関心のあるデータを選択すること、ダウンホールツールに高ダイナミックレンジのＡＤコンバータを搭載し、オペレータが正しいゲイン設定を選択する必要性を減らす（ユーザがゲインを間違って設定すると、センサに過負荷をかけたり、ノイズから信号を分離できなかったりする）、地震源の発射を自動化して操作時間を大幅に減らす、及び／又はダウンホールツールとドリルに光モデムを使用してドリルが海中にあるうちに通信とデータ転送を行う、などを含むが、これらに限定されない。

【0045】

上記の利点／特徴及び他の利点／特徴を達成するために、発明的概念は、ＣＰＴノーズコーンと結合された地震センサ（例えば、ジオフォン）のデュアルアレイを有するカスタムダウンホールツールを提案する。ＳＣＰＴツールは、電力用の１つ以上のバッテリと、ツール上のデータ保存用のメモリカードを含む。ＳＣＰＴツールを押すドリルが水没している間にデータ検証を可能にするために、例えば、プッシュとプッシュの間にツールがドリルカルーセルにあるとき、データアップロードのために青色光モデムが組み込まれる。青色光モデム又は他の適切な通信インターフェイスは、ＳＣＰＴツールがカルーセルの特定のスロットにあるとき、ツールが上側（海面上）コンピュータとシリアルデータ接続できるように、ＳＣＰＴツール及びメインドリルカルーセルに統合されている。一旦接続すると、シリアルプロトコルでデータを送信することができる。さらに、接続が行われると、ドリル及び／又はＳＣＰＴツールに上側のネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）サーバから時刻同期データが送られ、ＳＣＰＴツールの時刻がドリルの時刻と一致することが確かとなる。

【0046】

ＳＣＰＴツールによる検出のために地震波を発生させる地震源（例えば、パルス発生器）は、ドリルの構造からトリガの切り離しを確実にするために、ドリルのアウトリガ（ｏｕｔｒｉｇｇｅｒ：舷外浮材）脚に接続され、それによって配備される場合がある。地震源は、ドリルが海底にあるとき、地震源も、ＳＣＰＴツールのために作られた穴から所定の距離離れて、かつ、ドリル脚及び／又はドリルフレームから所定の距離離れて海底に静止するように、ゴムマウントを介してアウトリガ脚に結合されてもよい。しかしながら、本発明の概念は、地震源をドリル脚に取り付けることに限定されず、地震源は、ドリルの他の部分に取り付けられてもよいし、ドリルに繋がれていない別のデバイスとして存在してもよい。地震源は、圧縮波（Ｐ波）及びせん断波（例えば、左右のＳ波）を発生させることができる。上側コンソール（例えば、海上船舶上）は、地震源の制御ソフトウェアを含んでもよく、後処理のためにドリルから地震データ及び深度データを受信してもよい。

【0047】

次に、発明的概念によるシステムの様々な実施態様を説明する。一般に、データを通信するためには少なくとも２つの方法がある。ＣＰＴデータは音響トランスミッタを介して送信され、地震データは青色光（又は水中環境で使用される他の適切な無線通信）を介して送信されてもよい。青色光は、工具の側面から照射してもよいし、ねじ部を通して端部から照射してもよい。ツールは、マイクロコントローラを含み、データの保存、記録の開始、上側とツール間のデータ転送の処理を担当する電子機器セクションを含んでもよい。電子機器は、地震データの記録が必要なときを感知する能力を含む。例えば、電子機器は、ツールが動いているかどうかを感知するか、又はドリルプラットフォームからのトリガ信号を待ち受けることができる。

【0048】

ツールは、バッテリとツールのためのバッテリ管理システムを含むセクションを含んでもよい。このセクションは、電子機器及び他の構成要素に電力を分配する。このセクションは、ドリルのカルーセル上の特定のスロットにあるとき、ユニットへの電力がオフになるような磁気読み取りスイッチの形態の電力オフスイッチを含んでもよい。

【0049】

ツールは、高品質の３軸アナログ装置としての２つのジオフォン、又はＳ波とＰ波を記録するための２つの３軸加速度計などの２つの地震センサを有するセクションを含んでいてもよい。ＣＰＴプローブと音響発信器の間には、長さを設定できる（すなわち、動的に変更可能な）スペーサを配置することもできる。ＣＰＴプローブは工具の底部に組み込まれ、ドリル工具の構造を介した音響遷移によって上側と常時通信している。

【0050】

工具の各セクションは、雄／雌ねじ部及びＯリング溝又は同様の機械的装置で互いに機械的に接続され、２つのセクション間に圧力バリアを形成することができる。摩擦嵌合接続、ディテント接続、及び／又は同様のものなど、他のタイプの機械的接続が可能である。データ及び電力が構成要素に伝達されるため、構成要素間の電気的接続のタイプは、各セクションによって異なる場合がある。一般に、電気的接続は、工具のセクションと統合されてもよく、及び／又は工具のセクションとは別個のものであってもよい。統合された電気的接続の例は、工具のセクションに組み込まれた導電層（例えば、工具の円筒形部分の層又は内面に組み込まれた導電材料）を含んでもよい。少なくとも１つの例では、２つのセクションを互いに機械的に接続すると、２つのセクションの構成要素間の電気的接続が自然に生じるように、電気接続は、工具のセクションに組み込まれている。工具のセクションと統合されていない電気接続の例（すなわち、工具のセクションとは別個の接続）は、工具の組み立て中に互いに接続される各セクション内に収容された（しかし統合されていない）配線及び／又はコネクタを含んでもよい。

【0051】

システムは、ＳＣＰＴツールを収容し、押し出すドリルをさらに含むことができる。ドリルは既存の電子機器キャニスタを有し、可能な場合、これらは、データの通信及びＳＣＰＴダウンホールツールの制御をサポートするために必要な任意の余分な通信電子機器及び／又はソフトウェアを処理するために利用される。

【0052】

ドリルは、適切な可視光通信技術及び／又はプロトコルに従って通信するための適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを有する青色光インターフェイスを含んでもよい。ダウンホールツールが送信機を含み、ドリルが受信機を含んでもよいが、ダウンホールツールが受信機を含み、ドリルが送信機を含んでもよいことが理解されるべきである。言い換えれば、ドリル及びダウンホールツールの両方が青色光トランシーバを含んでもよい。ドリルの青色光トランシーバは、カルーセルの動きから分離されたドリルのフレームに配置されてもよい。ダウンホールツールがドリル内の特定のカルーセル位置に配置されるか、又は移動可能であることを条件として、ドリルは、通信リンクを可能にするために２つの青色光トランシーバを位置合わせすることができる。少なくとも１つの実施例では、青色光トランシーバは、電子部によるデータ信号及び／又は制御信号に従ってパルス化される又は変調される青色ＬＥＤを有する送信機を採用してもよい。さらに、青色光トランシーバは、送信機から放射された光を検出する光検出器と、光検出器によって生成された信号からデータ信号及び／又は制御信号を回復する処理回路を含む受信機を採用してもよい。

【0053】

システムは、ドリルに機械的及び電気的に接続され、地震波（例えば、Ｐ波及びＳ波）を生成するためのハードウェア及び／又はソフトウェアを含むバングボックス（ｂａｎｇ ｂｏｘ）などの１つ以上の地震源をさらに含んでもよい。

【0054】

上記の特徴及びそれ以上を含む発明的概念によるシステムを、図を参照して以下に追加的に詳細に説明する。

【0055】

図１は、少なくとも１つの例示的な実施形態によるシステム１００のブロック図である。システム１００は、１つ以上のＳＣＰＴツール（又はテストツール）１０２と、ＳＣＰＴツール１０２を表面（例えば、海底面）に押し込むためのドリル１０４と、ドリル１０４と通信し、海面上、例えば、ドリル１０４を配備する海上船舶上に位置する上側コンソール１０６と、を含む。図２は、ＳＣＰＴツール１０２の様々な断面図を示している。図１及び図２については、以下でより詳細に説明される。

【0056】

図１及び図２を参照すると、ＳＣＰＴツール１０２は、第１の端部２０２と、第１の端部２０２の反対側の第２の端部２０４とを有する細長いハウジング２００を含んでもよい。非限定的な一例では、ハウジング２００は円筒形であり、直径約４４ｍｍであり約２６７０ｍｍの長さを有する。しかしながら、例示的な実施形態はこれに限定されず、ハウジング２００は、設計上の好みに応じて（例えば、ドリルカルーセルのサイズに応じて）他のサイズ及び形状を有していてもよい。

【0057】

ＳＣＰＴツール１０２は、ハウジング２００の第１の端部２０２から突出するＣＰＴツール又はＣＰＴプローブ１０８と、ハウジング２００に収容され、地震波を感知する第１の地震センサ１１０と、ハウジング２００に収容され、地震波を感知する第２の地震センサ１１２とを含む。ＳＣＰＴツール１０２は、ハウジング２００に収容され、地震センサ１１０及び１１２の出力を処理する電子機器１１４として具現化された１つ以上の回路と、ハウジング２００に収容され、ＳＣＰＴツール１０２の構成要素に電力を提供する、バッテリ１１６などの電源とをさらに含んでもよい。ＳＣＰＴツール１０２は、任意に、電子機器１１４に結合され、ハウジングの第２の端部２０４に配置された青色光モデム１１８のような通信インターフェイスを含む。さらに、ＳＣＰＴツール１０２は、地震センサ１１０及び１１２の間にオプションのスペーサ１２０を含んでもよい。

【0058】

構成要素１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、及び１１８のグループは、ハウジング２０２内に完全に又は少なくとも部分的に収容されてもよく、集合的に感知部と呼ばれることがある。図２に示すように、センシングセクションは、着脱可能に接続されたセクション１、２、３、及び４を含む。セクション１は通信インターフェース（例えば、青色光モデム１１８）を含み、セクション２はバッテリ１１６のような電源を含み、セクション３は電子機器１１４に含まれる１つ以上の回路及びメモリを含み、セクション４は第１の地震センサ１１０及び第２の地震センサ１１２を含む。ＣＰＴツール１０８が突出するハウジング２００の第１の端部２０２はセクション４の端部にあり、ハウジング２００の第２の端部２０２はセクション１の端部にある。

【0059】

図示のように、セクション１とセクション２はコネクタ２０６によって着脱自在に接続され、セクション２とセクション３はコネクタ２０８によって着脱自在に接続され、セクション３とセクション４はコネクタ２１０によって着脱自在に接続される。コネクタ２０６、２０８、２１０とハウジング２００は、一緒に組み立てられると、ハウジング２００に収容された部品を外部環境から保護するように、水密構造を形成する。図３を参照して、例示的なコネクタを図示し、より詳細に説明する。

【0060】

なお、図１及び図２を参照すると、ＣＰＴツール１０８は、コーン貫入試験機テストを行うのに適した構成要素を含んでいてもよく、これには、コーン、ロードセル、摩擦スリーブ、真空センサ、音響トランスミッタ、及び／又は音響、力、摩擦、並びにコーン貫入試験機テストに役立つ他のパラメータを測定する他の構成要素が含まれていてもよいがこれに限定はされない。ここで、いくつかの実施形態において、ＣＰＴツール１０８は、システム１００から除外されてもよいし、含まれているが使用されなくてもよいことを理解されたい。この場合、ツール１０２は、１つ以上の地震センサを用いた地震測定のため専用のものである。

【0061】

地震センサ１１０及び１１２はそれぞれ、３軸ジオフォン、３軸加速度計、及び／又は地震波を感知することができる他のデバイスで構成されてもよい。各地震センサ１１０及び１１２は、生の信号を電子機器１１４への送信に適した信号に変換する電子機器を内蔵したＩＥＰＥ（集積電子圧電）センサであってもよい。例示的な実施形態は、２つの地震センサ１１０及び１１２を含むＳＣＰＴツール１０２に関して説明されているが、より多くの又はより少ない地震センサが含まれてもよい（例えば、１つの地震センサ又は３つの地震センサ）。

【0062】

電子機器１１４は、ＳＣＰＴツール１０２の構成要素を制御するため、及び／又は地震センサ１１０及び１１２からのデータを処理するための適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを含んでもよい。電子機器１１４は、ハウジング２００内に固定されたプリント回路基板（ＰＣＢ）上に搭載されてもよい。電子機器１１４は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、プロセッサ、マイクロプロセッサ、又は他の処理回路などの１つ以上の回路を含んでもよい。電子機器１１４は、１つ以上の回路に結合され、データ（例えば、感知部によって感知される）及び／又は１つ以上の回路のプロセッサによって実行されてＳＣＰＴツール１０２の機能性を制御する命令を格納するメモリ（例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ）を含んでもよい。電子機器１１４は、地震センサ１１０及び１１２からのアナログ信号を、メモリによって記憶するためのデジタルデータに変換するための高ダイナミックレンジアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）をさらに含んでもよい。少なくとも１つの実施例では、デジタル信号は、ドリル１０４を介して上側海面（ｔｏｐｓｉｄｅ ｓｕｒｆａｃｅ）へデータを通信するために、青色光モデム１１８の出力を制御するために使用される。理解され得るように、ＳＣＰＴツール１０２は少なくとも２つの方法でデータを通信する：ＣＰＴデータはＣＰＴツール１０８の音響送信機を介して送信される、または、地震データはＳＣＰＴツール１０２の側面から又はＳＣＰＴツール１０２の第２の端部２０４（図１ではツールの端部２０４から光を発するものとして示されている）から出る青色光モデム１１８を介して送信される。

【0063】

バッテリ１１６は、ＳＣＰＴツール１０２の構成要素（例えば、モデム１１８、電子機器１１４、地震センサ１１０、１１２）に電力を供給するための適切な電力源を含んでもよい。電池１１６は、再充電可能であってもよいし、本質的に再充電不可能であってもよい。電池１１６は、互いに直列又は並列に接続された複数の電池を含んでもよい。少なくとも１つの非限定的な例では、電池１１６は、直列に接続された１組の単１電池（例えば、８個の電池）を含む。

【0064】

青色光モデム１１８は、光トランシーバを含んでいてもよい。少なくとも１つの実施例では、ハウジングの第２の端部２０４は、光トランシーバが光を送信および受信する開口部を含む。明示的に示されていないが、そのような光トランシーバは、光を放出するための光源（例えば、青色光を放出する発光ダイオードＬＥＤ）及び光を検出するための光検出器（例えば、フォトダイオード又はフォトダイオードのアレイ）を含んでもよいことが理解されるべきである。青色光モデム１１８及び／又は光検出器の光源は、少なくとも部分的に、ＳＣＰＴツール１０２の浸水部分内に配置されてもよく、浸水部分は、ハウジング２００の残りの部分から密閉される。

【0065】

スペーサ１２０は、地震センサ１１０及び１１２間の所望の間隔に応じて、約０．５ｍから約１ｍ又はそれ以上の長さであってよい。スペーサ１２０は、ドリル１０４の押し引き力に耐えることができる鋼又は他の剛性材料などの適切な材料を含んでもよく、少なくとも部分的に中空であってもよく、又は全体的に中実であってもよい。地震センサ１１０及び１１２は、スペーサ１２０の対向する端部に配置または取り付けられてもよい。少なくとも１つの実施形態において、スペーサ１２０の長さは調節可能であり（例えば、上側で）、それによって地震センサ１１０及び１１２の間の距離を変化させ得る。いくつかの例では、スペーサ１２０は、地震センサ１１０と１１２との間のハウジング２００のセクション４における単なる中空の空気空間（すなわち、空気空洞）である。

【0066】

図１及び図２は、ＳＣＰＴツール１０２の構成要素がツール内の特定の順序にあるように図示しているが、ＣＰＴツール１０８が一端にあり青色光モデム１１８が反対端にある限り、構成要素１１０、１１２、１１４、１１６及び１２０の順序はツール１０２内で再配置できることを理解されたい。

【0067】

一般に、ドリル１０４は、ドリル１０４の異なる側面を制御するための様々なコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）を含んでいる。例えば、ドリル１０４は、ペイロードＣＡＮ１２２、ＣＰＴ ＣＡＮ１２４、及び拡張ＣＡＮ１２６を含む。

【0068】

ペイロードＣＡＮは、制御／電力ブロック１２６、データ取得（ＤＡＱ）及びデジタル入力／出力（ＤＩＯ）デバイス１２８、及び通信インターフェイス１３０を含む。制御／電力ブロック１２６は、ＤＡＱ／ＤＩＯデバイス１２８、ドリル１０４の青色光モデム１３２、及び圧縮波源１３８ａ及びせん断波源１３８ｂ、１３８ｃに接続されたジャンクションボックス１３６などの少なくとも１つの地震源１３８の構成要素など、他の構成要素を制御し電力を供給するためのハードウェア及び／又はソフトウェアを含んでもよい。制御／電力ブロック１２６は、青色光モデム１３２を介して受信されたＳＣＰＴツール１０２からの地震データなどのデータを処理することもできる。ＤＡＱ／ＤＩＯデバイス１２８は、拡張ＣＡＮ１２６と制御／電力ブロック１２６との間でデータ及び制御信号を処理及び／又は中継するための適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを含んでもよい。通信インターフェイス１３０は、ＤＡＱ／ＤＩＯデバイス１２８と青色光モデム１３２との間で伝達される信号を変換及び／又は処理するための適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを含む。ここで、ＳＣＰＴツール１０２とドリル１０４との間の青色光通信に関して例示的な実施形態を説明したが、水中環境に適した他の無線通信インターフェイスを用いてもよいことを理解されたい。

【0069】

ＣＰＴ ＣＡＮ１２４は、音響通信インターフェイス１４０を介してドリル１０４のマイクロフォン１４２によって受信されたＣＰＴデータを収集及び／又は処理するための適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを含む。上述したように、ＣＰＴツール１０８は、ツール１０８の配備中に音響信号を発する音響トランスミッタを含み、これは、次に、ＣＰＴ ＣＡＮ１２４によって受信及び処理されるべきＣＰＴデータとしてマイクロフォン１４２によって検出される。したがって、マイクロフォン１４２は、ＣＰＴツール１０８からの水中音響信号を検出するための任意の適切なマイクロフォンを含んでもよい。

【0070】

拡張ＣＡＮ１２６は、ドリル１０４の構成要素（例えば、ペイロードＣＡＮ１２２及びＣＰＴ ＣＡＮ１２４）と上側コンソール１０６との間で伝達される信号を処理及び／又は変換するための適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを含む。示されるように、拡張ＣＡＮ１２６と上側コンソール１０６との間の接続は、光ファイバー接続で構成されてもよい。一般に、ドリル１０４の構成要素とドリル１０４に取り付けられた構成要素（例えば、地震源１３８）との間の通信は、本質的に電気的であり、様々なイーサネット接続を介して行われる。したがって、拡張ＣＡＮ１２６は、ペイロードＣＡＮ１２２及びＣＰＴ ＣＡＮ１２４からの電気信号を、上側コンソール１０６に送信するための光信号に変換してもよい。また、拡張ＣＡＮ１２６は、上側コンソール１０６からの光信号を、ペイロードＣＡＮ１２２に送信するための電気信号に変換してもよい。拡張ＣＡＮ１２６は、ドリル１０４の構成要素に電力を分配するための電子構成要素を含む変圧器ボックス１４４にさらに結合されてもよい。拡張ＣＡＮ１２６は、ユーザが他のタスクを実行するためにドリル１０４の機能を拡張することを可能にする構成要素として機能することもできる。

【0071】

図１には明示されていないが、ドリル１０４は、カルーセル（そこからＳＣＰＴツール１０２が配備される（図４参照））を含んでもよい。

【0072】

少なくとも１つの地震源１３８は、ジャンクションボックス１３６内のコントローラの制御下で、地震センサ１１０及び１１２によって感知される地震波を発生させる。上記で言及したように、少なくとも１つの地震源１３８は、Ｐ波を生成する第１の地震源１３８ａと、Ｓ波を生成する第２の地震源を含む。第２の震源は、反対方向に進むＳ波を発生させる２つの震源１３８ｂ、１３８ｃを含んでもよい。例えば、地震源１３８ｂは、第１の方向に進むＳ波を発生させる一方、地震源１３８ｃは、第１の方向から実質的に１８０度オフセットした第２の方向に進むＳ波を発生させる。一例では、第１の方向は水平に左方向に対応し、一方、第２の方向は水平に右方向に対応する。ジャンクションボックス１３６及び地震源１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃは、同じハウジングに統合されてもよく、又は独立したハウジングに存在してもよい。少なくとも１つの実施例では、地震源１３８の１つ以上は、ドリル１０４のアウトリガ脚に取り付けられている（図４及び図５参照）。１つの非限定的な具体例では、地震源１３８ａは１つのアウトリガ脚に取り付けられ、一方、地震源１３８ｂ及び１３８ｃは別のアウトリガ脚に取り付けられる。各地震源１３８ａ、ｂ、ｃは、ジャンクションボックス１３６の対応するモータ制御装置によって制御される独自のモータを含んでもよい。他の例では、各地震源１３８ａ、ｂ、ｃは、地震波を引き起こすために操作される油圧装置を含む。ジャンクションボックス１３６は、ドリル１０４内（例えば、ペイロードＣＡＮ１２２内）及び／又は地震源１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃの１つ以上を含むハウジング内に含まれてもよい。

【0073】

地震データ収集は、ツールの深さ及び地震源と地震センサとの間の土壌のタイプによって異なる場合がある。このため、地上ツールのための関連技術の地震源は、有用な地震データが収集されるまで、上側海面におけるコントローラへのユーザ入力に基づいて手動で起動される。しかしながら、ＳＣＰＴツール１０２は、ボアホール内にある間、ドリル１０４と通信していない。したがって、少なくとも１つの例示的な実施形態では、制御／電力ブロック１２６及び／又はジャンクションボックス１３６は、地震波生成プロファイルに基づいて地震源１３８を自動的に制御するようにプログラムされる。地震波生成プロファイルは、高品質の地震データを生成することを目的として、ＳＣＰＴツール１０２の任意の深さで個々の地震源１３８ａ、１３８ｂ、及び１３８ｃを何回及びいつ起動するかを支配する情報を含んでもよい。少なくとも１つの例示的な実施形態では、地震波生成プロファイルは、地震データの品質をＳＣＰＴツール１０２の深さ、予想される土壌特性、及び／又は地震波の数、周波数、及び／又は種類と相関させる他のＳＣＰＴ調査から収集された履歴情報に基づいて行われる。別の言い方をすれば、地震波生成プロファイルは、以前の調査からの結果又は他の知識を踏まえて、ＳＣＰＴツール１０２によって収集された高品質の地震データをもたらすと予測される方法で、地震源１３８ａ、ｂ、ｃの発射を自動的に引き起こすように実施されてもよい（高品質のデータは、最善の又は改善された信号対雑音比を達成する地震記録を含んでもよい）。少なくとも１つの実施形態において、初期地震波生成プロファイルは、調査の開始時に実装されるが、調査中に変化する要因を考慮するために、調査の進行に応じて動的に調整され得る。

【0074】

図１は、ペイロードＣＡＮ１２２と電子機器１１４との間の一時的な有線接続をさらに示し、これは、上側海面からのドリル１０４の配備の前に、ドリル１０４とＳＣＰＴツール１０２のクロックを同期させるために使用されている。有線接続は、上側海面からの配備の前に除去される。一般に、タイミング精度は、Ｓ波と比較してＰ波の速度がより高いことを踏まえると、Ｐ波地震データを記録するのに有用である。特に、正確なタイミングは、センサ１１０及び１１２によって収集された地震ツールデータと、少なくとも１つの地震源１３８の発射時に生成される地震トリガデータとの間で有用である。ＳＣＰＴツール１０２及びドリル１０４は、通常、調査中に通信しないので、各装置は、例えば、電子機器１１４及び制御／電源ブロック１２６内に、それぞれ独立したクロック１４６及び１４８を含む。各クロック１４６及び１４８は、３０ｐｐｂより優れた精度を有するオーブン制御水晶発振器（ＯＣＸＯ）で構成されてもよい。少なくとも１つの実施形態では、各クロック１４６及び１４８は、セシウム原子時計を含む。各クロック１４６及び１４８は、ドリル１０４の配備前に上側サーバクロックと同期されてもよい。時間オフセットは、調査の開始時に同期され、任意の相対的な変化は、調査の終了時に測定され、伝達される。センサ１１０及び１１２によって感知された地震データ及び震源１３８をトリガする震源トリガ信号データはタイムスタンプされ、これにより、センサ１１０及び１１２によって感知された地震データを震源１３８からの特定の地震波に正確にマッチングさせることができる。

【0075】

調査の開始時に、ＳＣＰＴツール１０２とドリル１０４との間で通信が確立されると、時間関係はシリアル通信を通じて定量化されることがある。調査の終了時には、通信が再確立され、時間関係は再びシリアル通信を通じて測定される。調査開始時と調査終了時の時間関係を知ることで、ドリル１０４とＳＣＰＴツール１０２の両者間のデータの正確な調整が可能になる。クロック１４６及び１４８の両方は、タイミング精度をさらに向上させるために、できるだけ頻繁に上側サーバの時刻に一致するように更新されてもよい。タイミング精度を各ボアホールの前後に実証する必要がある限りにおいて、これは、ツールが初めてドリル１０４のカルーセルから離れる前と、ツールが調査の終わりにカルーセルに戻ったときのＳＣＰＴツール１０２の時刻を比較することによって達成することができる。この方法では、ツールがカルーセルから戻り、離れるたびに精度が実証され得て、収集されるデータの品質の信頼性が高まる。

【0076】

図１の参照を続けると、システム１００の上側海面構成要素は、ＳＣＰＴデータプロセッサ１５０及びグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）１５２に結合された上側コンソール１０６を含んでもよい。上側コンソール１０６は、ドリル１０４の制御を可能にするハードウェア及び／又はソフトウェアを含んでもよい。例えば、上側コンソール１０６は、ディスプレイと、タッチスクリーン、マウス、キーボード、マイクロフォン、及び／又は同様のもののような１つ以上のユーザ入力デバイスを含んでもよい。ＳＣＰＴデータプロセッサ１５０は、ドリル１０４を介して受信されたＳＣＰＴツール１０２からのデータ、又は海底から回収された後のＳＣＰＴツール１０２自体から読み込んだデータを処理するためのハードウェア及び／又はソフトウェアを含んでもよい。ＧＵＩ１５２は、プロセッサによって実行可能であり、ディスプレイ上にレンダリングされる様々なソフトウェアモジュールを含んでもよい。ソフトウェアモジュールは、（例えば、地震波生成プロファイルのユーザ入力を介して）地震源１３８に対するユーザ制御及び／又は地震源からのフィードバックを可能にする地震源制御モジュール１５４と、（青色光モデム１１８及び１３２を介してドリルと通信する場合）ＳＣＰＴツール１０２に対するユーザ制御及び／又はＳＣＰＴツールからのフィードバックを可能にするＳＣＰＴツール制御モジュール１５６を含むことができるがそれだけ限定されない。

【0077】

例えば、ＧＵＩ１５２は、ＳＣＰＴ制御モジュール１５４を通じて、ＳＣＰＴツール１０２のバッテリ状態情報及び利用可能なメモリの詳細をユーザに提供し得て、ＳＣＰＴツール１０２から選択的又は完全なデータを要求する能力をユーザに提供し得て（ドリル１０４によって提供される、地震トリガパルスタイミングに基づく）、及び／又はＳＣＰＴツール１０２のモード（例えば、睡眠モード、アクティブモード、またはデータ転送モード）を選択する能力をユーザに提供し得る。ＧＵＩ１５２は、地震源制御モジュール１５６を介して、地震源１３８の制御、地震波生成プロファイルの選択、生成する波のタイプの選択（Ｐ波生成、左Ｓ波生成、又は右Ｓ波生成）、生成するＰ波、左Ｓ波又は右Ｓ波の総数の選択、及び波の生成をトリガするための、電子キャニスタへのインターフェイスを可能にし得る。

【0078】

典型的な関連技術の有線ＳＣＰＴ操作の間、地盤工学エンジニアは、取り込まれたデータが良質であることを確実にするために、地震センサからのフィードバックを常時有する。システム１００におけるような無線ＳＣＰＴシステムでは、常時のフィードバックがなく、これでは、ＳＣＰＴ調査中に収集されたデータが許容されないものである可能性が発生する。したがって、少なくとも１つの実施形態では、システム１００は、ＳＣＰＴツール１０２が適切に機能していること、及び／又は許容可能な品質のデータを収集していることを保証するためにデータ品質チェックを実行する。ここで、ＳＣＰＴツール１０２は、定期的にドリル１０４に回収され、青色光モデム１１８及び１３２を介して上側コンソール１０６にデータを渡してもよい。ＳＣＰＴツールをカルーセルに回収する２つの主な理由は、１）地震データを積み重ねるプロセスによって所望の信号対雑音比を達成するために必要な地震波の記録数を理解し、良質のデータを保証するためにデータプロセッサ１５０上で実行されるデータ処理ソフトウェアの適切な設定を理解することによって操作方法を改善し技術を改良するため、及び、２）技術的障害（地震源、ＳＣＰＴシステムなど）によるデータギャップの拡張を回避するため、及び、震源トリガデータとＳＣＰＴツールの１０２のロギングデータとの間の同期を検証することである。データをチェックする頻度は、標準的な作業手順を実施することにより低減することができる。少なくとも１つの実施例において、ＳＣＰＴツール１０２は、以下の状況においてデータ品質チェックのために回収されてもよい：システムが正しく動作していることを確認するための新しいボアホールの第１又は第２のテスト深度の後；地質の変化がＣＰＴコーンによって記録された後－これは典型的には設定を変更する必要があるときである；ＣＰＴ拒否後－これはデータ品質をチェックする良い機会である；及び／又は動作手順の信頼性に応じて６～１０ｍ深さの後。地質の理解が深まれば、データチェックの回数をさらに減らして作業時間を短縮することも可能である。

【0079】

次に、ＳＣＰＴツール１０２の２つのセクションを接続するための例示的なコネクタを示す図３を参照する。具体的には、図３は、図２におけるコネクタ２１０のための例示的な構造の斜視図及び断面図を示している。理解され得るように、コネクタ２１０は、４つの半径方向ピンを含み、そのうちの３つは、３００ａ、３００ｂ、及び３００ｃとして図示されている。しかしながら、より多くの又はより少ない半径方向ピン３００が含まれてもよい（例えば、６つの半径方向ピン）。半径方向ピン３００は、セクション３とコネクタ２１０との間に水密シールを作成するためにガスケットを含み得るスレッド３０２でセクション３にねじ込まれると、コネクタ２１０をハウジング２００のセクション３に固定し得る。図３に示すように、電子機器１１４が搭載されたＰＣＢは、ハウジング２００のセクション３内のコネクタ２１０の端部に固定されてもよい。

【0080】

コネクタ２１０は、セクション４とコネクタ２１０との間に水密シールを形成するために、スレッド３０２と同じ又は類似のガスケットを含み得るスレッド３０４を用いてセクション４にねじ込まれると、ハウジング２００のセクション４をコネクタ２１０にロックする少なくとも１つのラジアルねじ３０６を更に含む。理解され得るように、少なくとも１つの半径方向ねじ３０６は、コネクタ２１０に着座している。しかしながら、より多くの又はより少ない半径方向のねじ３０６が含まれてもよい。

【0081】

コネクタ２１０は、コネクタ２１０を貫通する貫通孔３０８をさらに含んでもよい（例えば、コネクタ２１０の中心部において）。貫通孔３０８は、電子機器１１４と地震センサ１１０、１１２との間の配線を通過させることを可能にする。

【0082】

理解され得るように、コネクタ２１０は、コネクタ２１０が各セクションに固定されると、ハウジング２００のセクション３及び４に当接する環状突出部３１０を更に含む。ドリル１０４からの押し力は、環状突出部３１０及び／又はコネクタ２１０の端面３１２及び／又は環状部分３１４によって少なくとも部分的に吸収され得る。一方、ドリル１０４からの引っ張り力は、ピン３００によって少なくとも部分的に吸収される。

【0083】

明示的に示されていないが、コネクタ２０６及び２０８は、スレッドと半径方向のピンと少なくとも１つの半径方向のねじの組み合わせが、導電性配線がそこを通過できる貫通孔又は他の通路を含む各コネクタでハウジング２００のそれぞれのセクションを互いに接続するために用いられる、コネクタ２１０と同じ又は同様の構造を有することができる。

【0084】

図４は、少なくとも１つの例示的な実施形態によるドリルへの地震源の取り付けのための例を示す図である。

【0085】

図４に示すように、ドリル１０４は、格納可能なアウトリガ脚と、そこからＳＣＰＴツール１０２が配備されるカルーセル４０６とを含む。ドリル１０４は、海底と接触するように延び、ドリル１０４が回収されるときに引っ込む４つの引き込み可能な脚を含んでもよい。図４では、３つの脚４００、４０２、及び４０４が見えている。上述したように、少なくとも１つの地震源１３８は、格納可能な脚の少なくとも１つに取り付けられる。図４は、地震源１３８ａが、脚４００が一旦伸長されると、ドリル１０４から最も離れた脚の端部で脚４００の外縁に取り付けられる非限定的な例を示している。一方、地震源１３８ｂ及び１３８ｃは、近隣の脚４０２の先端部に取り付けられる。なお、地震源１３８ｂ、１３８ｃは、地震源１３８ａが取り付けられた脚４００のすぐ隣の脚４０２に取り付けられているように示されているが、例示した実施形態はこれに限定されず、地震源１３８ａは脚４０２の斜め前に位置する図示しない脚に取り付けられていてもよい。さらに、地震源１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃは、別々の脚に取り付けられてもよいし、全てが単一の脚に取り付けられてもよい。しかしながら、本発明の概念は、地震源１３８ａ、ｂ、ｃをドリルの脚に取り付けることに限定されず、地震源１３８ａ、ｂ、ｃは、ドリル１０４の他の部分に取り付けられてもよいし、ドリル１０４に繋がれていない完全に別のデバイスとして存在してもよい。

【0086】

各地震源１３８ａ、ｂ、ｃは、ピン、ナット、ボルト、ばねなどを含んでもよい適切な機械的接続を介して脚に取り付けられてもよい。各震源１３８は、配備されたときに海底との接触を改善するために、ばねでドリルの脚に取り付けられるベースプレートによって支持されてもよい。マウントは、地震源１３８を発射するときにドリル１０４に付与される振動を減衰させる減衰部材（例えば、ゴムマウント）を含んでもよい。注目すべきは、地震源１３８ａ、１３８ｂ、及び１３８ｃは、脚が延びたとき、地震波がドリル１０４に干渉しないように、脚が地震波に干渉しないように、及び／又は地震波が地震センサ１１０及び１１２によって適切に感知されるように、各地震源がＳＣＰＴツール１０２が押し込まれたボーリング穴から少なくとも最小距離離れるように脚又は脚に取り付けられることが望ましい。一例として、図５は、脚を伸ばしたドリル１０４の平面図であり、図４に示したものとはわずかに異なる取り付け位置を有する地震源１３８のための構成を有するものである。図５に示すように、地震源１３８ａはボアホールから２．５６ｍ離れており、震源１３８ｂ及び１３８ｃはボアホールから３．００ｍ離れている。しかしながら、ボアホールからの距離は、設計上の好みに応じて調整することができる（例えば、５ｍから１０ｍまで）。少なくとも１つの実施形態において、各震源１３８は、脚が拡張状態に配備されたときに震源１３８を脚からさらに遠ざけることができる方法で、対応する脚に接続される。例えば、地震源１３８は、脚が配備されるときに制御されるか又は自然に伸長し、脚が後退するとき又はその前に後退するロッド又は他の構造物に接続されてもよい。

【0087】

図４は、カルーセル４０６の上方にあるものとして、青色光モデム１３２のおよその位置をさらに示している。図の性質上明示されていないが、青色光モデム１３２は、カルーセル４０６の特定のスロットと整列して、ツール１０２が特定のスロットにあるときにＳＣＰＴツール１０２との通信を可能にする。

【0088】

上記を考慮すると、例示的な実施形態は、少なくとも以下の特徴及び利点を有するＳＰＣＴツール及びシステムを提供することが理解されるべきである。特徴及び利点とは、ダウンホールツール自体における信号処理、典型的な時間延長配備に対して記録するのに十分なダウンホールツールのオンボード電池ストレージ（例えば、掘削トラブルがあった場合）、海底で地震源が発射したときに正確に記録するためのドリルとダウンホールツールの間の正確なタイミング、ダウンホールツールが海底にあるときにすべてを記録し、トリガ信号のタイムスタンプを使用して関心のあるデータを選択すること、ダウンホールツールに高ダイナミックレンジのＡＤＣを搭載し、オペレータが正しいゲイン設定を選択する必要性を減らす（ユーザがゲインを間違って設定すると、センサに過負荷をかけたり、ノイズから信号を分離できなかったりする）、操作時間を大幅に減らすために地震源の発射を自動化すること、及び／又はダウンホールツールとドリルに光モデムを使用してドリルが海中にあるうちに通信とデータ転送を行うこと、を含む。

【0089】

前述は、本開示を本明細書に開示された態様又は形態に限定することを意図していない。前述の詳細な説明において、例えば、本開示の様々な特徴は、本開示を合理化する目的で、１つ以上の態様、実施形態、及び／又は構成にまとめられる。本開示の側面、実施形態、及び／又は構成の特徴は、上述した以外の代替の側面、実施形態、及び／又は構成で組み合わされてもよい。この開示方法は、特許請求の範囲が各請求項に明示的に記載されている以上の特徴を必要とする意図を反映していると解釈されることはない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明的側面は、単一の前述の開示された態様、実施形態、及び／又は構成のすべての特徴よりも少ない特徴に存在する。したがって、以下の請求項は、本詳細説明に組み込まれ、各請求項は、本開示の別個の好ましい実施形態としてそれ自体で存在する。

【0090】

さらに、上記は、１つ以上の態様、実施形態、及び／又は構成、並びに特定の変形及び修正の説明を含んでいるが、他の変形、組み合わせ、及び修正は、例えば、本開示を理解した後に、当業者の技術及び知識の範囲内にあり得るように、本開示の範囲内である。そのような代替、交換可能及び／又は同等の構造、機能、範囲又はステップが本明細書に開示されているか否かにかかわらず、また、特許可能な主題を公に献呈することを意図することなく、請求されるものと代替、交換可能及び／又は同等の構造、機能、範囲又はステップを含む代替態様、実施形態及び／又は構成を許される範囲内で含む権利を取得することが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】