[发明专利]通过撞击活塞和气体、液压、蒸气和电磁发射系统在海洋环境中产生波用于获取地震数据的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种在海洋环境中产生压力波以用于地震调查的设备，例如在烃类勘探中的在海洋环境中产生压力波以用于地震调查的设备。

背景技术

已知为气枪的系统在用于海洋地理地震调查领域被广泛地采用，通常集群地、成系列地或成队列地被使用，一般以阵列表示。气枪阵列在海洋环境中制造由高压气体的瞬间释放获得的压力波。

气枪必须合适地布置且以同步方式致动，以使由阵列中的每个单一枪产生的压力信号的总和可以引起在发射的压力场中振荡作用的消除。这一般导致了关于气枪使用的容易性的缺点，特别是在海洋环境中，例如有漂浮的冰的海洋环境中。

气枪通过使船上的合适压缩器供给的压缩气体膨胀直接在水中产生压力波。这导致了缺点，因为气枪需要气体的连续供给和压缩器。此外，产生声波的气泡分散于水中，作为结果的是气体的巨大消耗。另一缺点是由于产生的压力波随着时间振荡的事实，且这个特征危害由海底反射的信号的地理地震分析的效率。

这些缺点使气枪系统不适于用在小尺寸水下航行单元上，因为不能提供将被压缩器处理的连续气体供给给气枪系统，且同时由于重量和与相当大的气体消耗相关的负担的原因，因为罐中预压缩气体的存储在这些航行器中不实用，且此外，在气枪的运转过程中，存储罐的重量减少，完全改变了航行器的漂浮条件，使补偿罐的使用成为必要。最后，压力信号的振荡特征使气枪类型的单一源不能使用。实际上，气枪必须群体地使用且阵列中的每个源必须具有不同的尺寸特征，因此通过利用这些源(这些源的释放的气泡的脉动相互稍微不同)之间的可能的相移，可以获得压力振荡的消除作用，仅保持对所有使用的源一致的初始压力峰。

发明内容

为了克服以上缺点，设想用于产生压力波的设备，该设备包括缸体，缸体限定出轴线，在缸体中容纳有撞击活塞和泵活塞，撞击活塞和泵活塞中的每一个相对于轴线具有两个相对侧，其中位于泵活塞之前的撞击活塞的一侧限定为第一冲击侧，且位于撞击活塞之前的泵活塞的一侧限定为第二冲击侧，泵活塞和撞击活塞在缸体中在与轴线平行的方向上滑动，且泵活塞和撞击活塞构造为通过第一冲击侧和第二冲击侧彼此撞击，撞击活塞通过压在与撞击活塞本身的冲击侧相对的一侧上的致动工具被驱动，其中缸体包括位于其一个端部的腔体，腔体的直径不同于缸体容纳撞击活塞的部分的直径，其中泵活塞的一部分在腔体中能够滑动，这个腔体装备有连通通路，连通通路将腔体与海洋环境中的水连接，以便发送由对海洋环境的冲击产生的脉冲。

本发明的设备的目的是能够释放仅由两个冲击活塞之间的冲击产生的高强度压力波，该设备具有以下相当多的优点：该设备不消耗空气或任何其他气体以用于其运转，且无污染，因为该设备不向水中释放空气或任何其他气体。

压力波仅由圆柱管内容纳的两个同轴活塞之间的冲击获得，将第一个活塞对着与海洋环境中的水接触的第二个活塞推进，且由于冲击，第二个活塞发射压力脉冲。

设备产生具有很短声发射和高强度的压力波，该压力波不会引起如本领域已知的装置中发生的压力振荡现象。

该设备可有利地用于常规地震海洋源被认为不利的或技术上不可能使用的情况，或需要当脉冲式的压力发射而没有残留振荡时的情况。

该设备的另一有利应用是将设备用在用于地理地震用途(例如用于石油或其他烃类勘探调查)的水下航行器的可能性。

该设备还具有的优点是操作时不需要与大气接触，因为在该设备的特殊实施例中没有一个需要空气或任意其他气体的外部供给。

此外，因为本发明的设备的能量源形成部分的特征是不产生压力振荡的纯脉冲压力发射，该设备还具有的优点是能够单独使用且不需要以阵列(如在气枪的情况下)的形式。

本发明的用于产生波的设备具有两个主要部分：

冲击活塞装置和该冲击活塞装置的致动系统，该致动系统可以利用四种不同类型的致动工具：(i)气体致动工具、(ii)液压致动工具、(iii)蒸气致动工具、(iv)电磁致动工具。

该冲击活塞装置包括缸体，两个活塞该缸体中滑动，称为撞击活塞、由致动工具致动的第一活塞以高速率对着第二活塞被推进，第二活塞称为泵活塞，与第一活塞间隔合适距离，该第二活塞在与被撞击活塞撞击的表面相对的表面上与海洋环境中的水连通；撞击活塞在泵活塞上的冲击使泵活塞产生了高的加速度，因此释放高强度压力扰动，直到由海水在泵活塞的与被撞击的表面相对的一侧产生的对抗压力使泵活塞停止。