CN103299213A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN103299213A
CN103299213A CN2011800568692A CN201180056869A CN103299213A CN 103299213 A CN103299213 A CN 103299213A CN 2011800568692 A CN2011800568692 A CN 2011800568692A CN 201180056869 A CN201180056869 A CN 201180056869A CN 103299213 A CN103299213 A CN 103299213A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston
pressure
pump piston
impact
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800568692A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103299213B (zh
Inventor
安东尼奥·卡尔卡特拉
达维代德·卡尔卡格尼
斯特凡洛·卡洛·卢吉·桑德罗尼
弗朗西斯卡·盖亚·伯瑞加
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eni SpA
Original Assignee
Eni SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eni SpA filed Critical Eni SpA
Publication of CN103299213A publication Critical patent/CN103299213A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103299213B publication Critical patent/CN103299213B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02Generating seismic energy
    • G01V1/133Generating seismic energy using fluidic driving means, e.g. highly pressurised fluids; using implosion
    • G01V1/135Generating seismic energy using fluidic driving means, e.g. highly pressurised fluids; using implosion by deforming or displacing surfaces of enclosures, e.g. by hydraulically driven vibroseis™
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02Generating seismic energy
    • G01V1/133Generating seismic energy using fluidic driving means, e.g. highly pressurised fluids; using implosion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02Generating seismic energy
    • G01V1/133Generating seismic energy using fluidic driving means, e.g. highly pressurised fluids; using implosion
    • G01V1/137Generating seismic energy using fluidic driving means, e.g. highly pressurised fluids; using implosion which fluid escapes from the generator in a pulsating manner, e.g. for generating bursts, airguns
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02Generating seismic energy
    • G01V1/143Generating seismic energy using mechanical driving means, e.g. motor driven shaft
    • G01V1/145Generating seismic energy using mechanical driving means, e.g. motor driven shaft by deforming or displacing surfaces, e.g. by mechanically driven vibroseis™
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

在海洋环境中产生压力波以用于地震调查的设备,包括:缸体(3),缸体(3)限定出轴线,在缸体(3)中设有撞击活塞(1)和泵活塞(2),撞击活塞(1)和泵活塞(2)中的每一个相对于轴线具有两个相对侧,位于泵活塞(2)之前的撞击活塞(1)的一侧限定为第一冲击侧,且位于撞击活塞(1)之前的泵活塞(2)的一侧限定为第二冲击侧,泵活塞(2)和撞击活塞(1)在缸体(3)中在与轴线平行的方向上滑动,且泵活塞(2)和撞击活塞(1)构造为通过第一冲击侧和第二冲击侧彼此撞击,撞击活塞(1)通过压在与撞击活塞(1)本身的冲击侧的相对的一侧上的致动工具被驱动,其中缸体(3)包括位于其一个端部的腔体(15),腔体(15)的直径大于、小于或等于缸体(3)容纳撞击活塞(1)的部分的直径,其中泵活塞(2)的一部分在腔体(15)中能够滑动,连通通路,连通通路将腔体(15)与海洋环境(10)中的水连接,以发送通过对海洋环境的该冲击产生的脉冲。

Description

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
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,根据权利要求1,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。
撞击活塞的发射过程允许由在撞击活塞的运行过程中致动工具的工作压力产生的动能被积累在撞击活塞中,在冲击过程中的很短时间内,即大约几千分之几秒内该动能被释放至泵活塞。这种冲击允许将高压力峰值释放至水中,该压力峰值可以超过1,000巴,该峰值相对于典型地为几十巴左右的撞击活塞的致动压力大得多;该装置还可以产生从几百赫兹变化至几千赫兹的激励声频带。
就信号发射的强度和频带而言,致动工具的调节允许供给性质不同的压力波。
由于有限的尺寸和不存在来自大气的空气供给,本发明的设备特别适合在可以在水下航行的、具有小尺寸的自控水下航行器上使用。
当致动工具为气体时,因为不将膨胀气体释放至水中,通常使用相同质量的气体,通过用于产生冲击(在撞击活塞的直接运动中)和再次压缩气体(在撞击活塞的后退运动中)的合适活塞(撞击活塞)分离水和空气(或其他气体)而每次合适地压缩膨胀气体,使用第二活塞(泵活塞)以在冲击之后在海洋环境中产生压力脉冲,该脉冲比如在已知领域的气枪中的、通过使空气在与水接触时直接膨胀获得的脉冲更大。此外,通过活塞之间的冲击的这种产生压力的方法产生了没有振荡的纯脉冲信号。
当致动工具为通过泵加压的液体(即纯液压系统)时,该设备可以利用与源浸没其中的液体相同的液体,例如海水。
如果致动工具为过热蒸气,设有来自海洋环境中的海水的抽水系统,该抽水系统引起该水的过热以产生加压蒸气,然后将加压蒸气送至撞击活塞运行的缸体。
附图说明
图1示出了装置在纵向轴平面上的截面,该装置为图5、6、7和8的本发明的用于产生压力波的设备的一部分;
图2示出了在操作阶段过程中的图1的装置;
图3示出了在与图2的操作阶段不同的操作阶段过程中的图1的装置;
图4示出了在与图2和3的操作阶段不同的操作阶段过程中的图1的装置;
图5示出了本发明的设备的第一实施例的方案;
图6示出了本发明的设备的第二实施例的方案;
图7示出了本发明的设备的第三实施例的方案;
图8示出了本发明的设备的第四实施例的方案。
具体实施方式
具体参考图1至4,这些示出了用于产生压力波的冲击活塞装置。还被称为推进管的缸体3装备有两个活塞:撞击活塞1和泵活塞2,泵活塞2包括相互为一体的两个本体,一个本体在缸体3中滑动,另一个本体在缸体15中滑动,该缸体3和缸体15相互为一体且相互可能具有不同半径。通过加压流体将撞击活塞1对着泵活塞2推进,加压流体作用在撞击活塞的左侧,且通过进入开口8进入管3的体腔(volume)11内,或者在该设备的一个实施例中,还通过电磁力进入管3的体腔11内。因为撞击活塞1和泵活塞2之间的缸体3的体腔已经被排空,很低的压力施加在撞击活塞1的右侧,该排空是通过流体通过连接至泵送系统的开口9的排放获得的。在图2所示的操作阶段中,最初位于缸体3左侧的活塞1,在通过开口8供给的加压流体的作用下,在图3所示的操作阶段过程中加速,且以高速率通过冲击尖顶部12撞击活塞2,在图4所示的操作阶段中,冲击尖顶部12的形式和尺寸允许泵活塞2在撞击活塞1的本体到达挡块6且靠着挡块6缓冲之前被撞击,挡块6为与缸体3一体的、且装备有弹性阻尼元件。在冲击时,撞击活塞1将其动能释放至泵活塞2。由于冲击,在几分之一秒内泵活塞获得与冲击之前的撞击活塞的速度相近的速度,以使泵活塞2经历非常高的加速,该加速在与海洋环境10的水连通的缸体15内部滑动的泵活塞的左表面上产生压力脉冲,该压力脉冲传播直到其朝向海洋环境离开。在冲击之后,泵活塞2进行短的停止运行,通过海水在泵活塞2表面产生的很高的对抗压力减速。在这个运行中,泵活塞2将其所有的动能以声冲击波的形式释放至水中。
由于冲击,撞击活塞1完全失去其速度且由装备有合适的弹性阻尼元件7的运行终止挡块6阻挡。应该指明的是,与挡块6上的冲击相关联的动能是适中的。实际上,该动能是由加压流体的压力在小的剩余膨胀时做功而赋予撞击活塞的能量,该剩余膨胀介于泵活塞的冲击和停止之间。在与撞击活塞1的冲击尖顶部12一起经历的冲击和泵活塞2靠着与缸体3一体的挡块4的停止之间的运行过程中,泵活塞2将其动能完全转化为释放在缸体15内且因此释放在海洋环境10中的声压力能。以这种方式,在运行终止挡块6上发生的停止时没有大量的剩余动能,在这种情况下终止挡块6同样装备有弹性元件7。
然后,由于来自海洋环境10的静水压力的作用和在弹性元件5的推进的作用下,将泵活塞2返回至其位置,即靠着挡块6缓冲的位置。由于适中的静水过压值和为了恢复备用位置的活塞的减速运行,这种情况下,在停止时的剩余动能同样是适中的。冲击活塞装置在浸没过程中操作,且因此周围的海洋环境具有与静水压头相关的压力,该静水压头与浸没深度相关。
如图1中可以看出的,泵活塞2还装备有具有不同截面的两个本体,这两个本体分别插入缸体3和缸体15中:相对于第二本体具有更小或更大的截面的第一本体在缸体3中滑动。为了说明的目的,图1示出了缸体15的直径大于缸体3的直径的情况。第二本体在缸体15中面对海洋环境10的水滑动。截面的差异的理由是由于以下事实:以这种方式泵活塞的停止运行可以有效地增加或减小,这种方式允许声能与更充分的轴线运动或更适中的轴线运动相联,一旦将被释放至水中的声能和声能的光谱特征被建立,这种截面的差异允许活塞的质量、撞击活塞的自由运行和加压流体的进给压力被最适当地选择以用于装置的构造需要。下表提供了冲击活塞装置的优选实施例的尺寸的示例。
特征尺寸 值的范围
泵活塞的停止自由运行 2cm-20cm
泵活塞-缸体15的半径 2cm-10cm
撞击活塞-缸体3的半径 2cm-10cm
泵活塞-缸体3的半径 2cm-10cm
撞击活塞的质量 2kg-20kg
泵活塞的质量 2kg-20kg
加压流体的压力 5巴-100巴
加压流体的温度 5-40℃
在不排除在本发明的范围之外的情况下,这些值可以小量地改变。
以上描述的装置的主要运转阶段在图2、3、4中示出。
撞击活塞在推进管3中的重新定位阶段,通过内收开口9用比体腔11中的力的压力更高的压力注入的加压水实施。在压力差的作用下,泵活塞1执行后退运动,直到泵活塞1到达装备有还作为阻尼器的弹性挡块14的运行终止挡块13。当通过以下说明的合适的阀使开口8关闭时,装满水的缸体3的体腔15然后通过穿过开口9抽水被排空,连接至以下描述的排空泵,且在该体腔中产生真空。在排空的过程中,通过电磁体16将撞击活塞1保持在原位,电磁体10吸引作为撞击活塞1的一部分的柱体17。此时,装置准备用于新的声音发射。
冲击活塞装置的致动系统
如以上提到的,用上述的冲击活塞装置,这种致动系统可以利用各种致动工具,该致动工具可以可选地或结合地全部组合。
当致动工具由气体组成时,该系统在图5中示出。在这个实施例中,冲击活塞装置的致动系统设有三个罐:仅容纳具有约400巴的参考值的高压气体的重整罐SR、仅容纳具有约50巴的参考值的气体的推进罐SL、容纳具有约55巴的参考压力的气体和水的再充罐Sric。
推进罐SL容纳用于撞击活塞1的进给的加压气体。在推进之前的阶段,关闭阀V8、V11、V12、V13、V9、V10且致动抑制撞击活塞的电磁体。发射的时候,打开阀V8,这将罐SL与在缸体3中滑动的撞击活塞1连通,且使释放撞击活塞1的电磁体16同时失效。活塞1运行直到其撞击释放压力脉冲的泵活塞2。这个阶段结束时,打开阀V9且连通阀V10打开罐SRic与阀V9之间的连通,然而阻挡了对排空泵P2的压力连通。在容纳于罐SRic中的加压水的作用下,活塞1朝向运行终止挡块13缩回,再次压缩容纳在缸体3的体腔11内的气体,且将11内容纳的该气体转移至推进罐SL。撞击活塞1在挡块13上的运行结束时,阀V8被关闭,且锚定电磁体16吸引柱体17,允许撞击活塞1保持其运行终止位置。
阀V10通过将V9与泵P2连通且关闭通向罐SRic的线路而换向。开启泵P2,排空缸体3内容纳的水,将水通过出口SP2送至海洋环境。这个阶段结束时,关闭阀V9且阀V10再次换向,关闭通向泵P2的线路且打开使再充罐SRic与阀V9连通的线路。
开启泵P1,打开阀V13,从海水入口AP1抽水且恢复罐SRic中的水位和操作压力。
随着减压阀V11和V12的打开,重整罐SR在罐SL和罐SRic中再次贮存起始气体物质,以补偿在前述操作过程中可能发生的任何可能的泄露。
此时,该装置准备用于发射新的压力脉冲。
图6示出的致动系统的第二个实施例,设有由加压流体组成的致动工具。
第二个实施例克服了前述气体致动系统的缺点,随着使用时间的延长,前述气体致动系统具有以下风险:作为撞击活塞的推进的结果,由于相同的气体的泄露气体罐S1可能逐步失去压力和气体物质。实际上,泵活塞必须在大约50巴的相当大的压力差下操作,可以预料到开始在高压推进腔和撞击活塞与泵活塞之间的间隙之间,且随后在推进管和海洋环境之间通过泵活塞的气体泄露(即使以适中的量)。
泄露的问题代表从逻辑观点上看的难处。实际上,如果在以上描述的设备中,致动气体被释放至水中,甚至以适中的量释放至水中,如果由于损失这个压力降低接近55巴,可能产生再次填充罐SR的阶段的需要。
为了消除这个问题,以下描述且图6示出了完全液压的致动系统的第二个实施例,在这个实施例中撞击活塞的致动直接由加压海水代替气体来实施。
在撞击活塞的推进之前的阶段,阀V8阻挡了向海洋环境中的出口SV8的压力连通,还阻挡了向发挥撞击器的推进罐和再定位罐的功能的罐(这个情况中的唯一一个)SRic的压力连通。关闭阀V9,阀V10阻挡V9和出口SP2之间的压力连通且打开V9和关闭的阀V12之间的连通。关闭阀V13。阀V14为自动的且将缸体3与气体阻尼罐SA之间连通,以降低与撞击活塞1和泵活塞2之间的冲击相应的水锤效应。抑制电磁体16为主动的,将撞击活塞保持在与挡块13对应的位置。
打开阀V8启动推进阶段,阀V8将罐SRic与撞击活塞1连通,然而排除通向海洋环境中的出口SV8的线路。活塞1在缸体3中运行,直到活塞1撞击发射压力脉冲的泵活塞2。当由于阻尼器SA,管3中的水锤开始阻挡高压波从撞击活塞1朝向阀V8传播时,自动阀C14打开。这个阶段结束时,泵活塞2的再定位阶段开始。阀V8换向,关闭通向罐SRic的线路且打开通向海洋环境中的出口SV8的线路,以使缸体3中的压力下降至与相同的海洋环境的压力相同。开启泵P1,供给稍微高于海洋环境的压力的压力且通过阀V12和打开的阀V9调节,允许水流进缸体3内部。撞击活塞朝向挡块13缩回,直到撞击活塞到达靠着挡块13缓冲的最后位置。致动电磁体16,将撞击活塞1保持在位。
阀V10在泵P2上换向,且关闭通向关闭的阀V12的线路。开启泵P2,使缸体3排空且通过出口SP2将水排放至海中。关闭阀V9且阀V10再次换向,关闭通向P2的线路且打开通向V12的线路。
开启泵P1,打开阀V13且通过海水入口AP1将水从海洋环境中抽入罐SRic,直到恢复水位。关闭阀V13。
通过阀V11,重整罐SR再次引入由于前述阶段过程中发生的可能损失的空气物质。
在这个阶段,致动系统准备用于发射新的压力脉冲。
作为气体致动系统的替代物或与气体致动系统组合,设有致动系统的一个实施例,该致动系统允许不仅将初始容纳在罐SL本身中的气体和来自罐SR的可能的重整物质进料至罐SL,而且可选地通过产生通过由相同的海水进给的蒸发器产生的过热蒸气,将初始容纳在罐SL本身中的气体和来自罐SR的可能的重整物质进料至罐SL。本发明的致动系统安装在其上的设备的方案在图7中示出。
致动系统的运转与图5所示的气体致动系统的运转相同,除了以下改变:(i)实施了用海水部分填充推进罐SL;(ii)填充水的罐SL的一部分容纳有电蒸发器VAP,且蒸发器通过电池B供电;(iii)推进罐SL具有减压阀和供水阀以允许在罐SRic的再充阶段的过程中通过从泵P1抽的水被进料至蒸发器。
罐SL内部的水的蒸发允许由于泄露的可能的气体损失和蒸气损失在设备的运转阶段的过程中被重整。即使重整罐中的所有气体都被消耗,通过泵P1简单地向系统提供海水,这个蒸发系统能够向装置供给用于发射撞击活塞1的加压蒸气。
最后,撞击活塞1可以通过电磁力使用单独用于推进撞击活塞1的方法致动,或与前述致动系统组合致动。
原则上,如图8,在这种情况下缸体3装备有与其成一体的电磁线圈,该电磁线圈在推进管3内部产生具有径向分量的场线LC的磁场,这个线圈形成感应绕线筒S1。撞击活塞1又装备有感应电磁线圈S2,感应电磁线圈S2具有与推进管3的轴再次重合的轴。电池B产生高安培数电流,该电流通过控制系统C调节,注入电磁线圈S1内部,使磁场产生变化,该变化在感应电磁线圈S2中感应电流,因此该电流通过与场线LC的相互作用在相同的感应电磁线圈S2上产生排斥的洛伦兹力,该洛伦兹力具有用于使活塞1沿推进管3从左至右加速直到引起在泵活塞2上冲击的轴向分量。在冲击之后,电流的控制系统能够引导电磁力在相反的方向上将撞击活塞从右至左移动,因此将撞击活塞返回至初始位置。
在撞击活塞1的电磁致动的情况下,因为电磁致动不需要保证加压空气的密封性,所以这通过具有利于装置的机械效率的很低摩擦的滚动或球形轴承流入推进管,且活塞1本身可以完全穿孔且具有比缸体3的直径更小的直径,因此允许空气通过活塞1和在活塞1周围,避免由于撞击活塞和泵活塞之间的气垫的存在导致的与活塞2的冲击的减弱作用。

Claims (11)

1.一种用于在水下环境中产生压力波的设备,包括:缸体(3),所述缸体(3)限定出轴线,在所述缸体(3)中设有撞击活塞(1)和泵活塞(2),所述撞击活塞(1)和所述泵活塞(2)中的每一个相对于所述轴线具有两个相对侧,位于所述泵活塞(2)之前的所述撞击活塞(1)的一侧限定为第一冲击侧,且位于所述撞击活塞(1)之前的所述泵活塞(2)的一侧限定为第二冲击侧,所述泵活塞(2)和所述撞击活塞(1)在缸体(3)中在与所述轴线平行的方向上滑动,且所述泵活塞(2)和所述撞击活塞(1)构造为通过所述第一冲击侧和所述第二冲击侧彼此撞击,所述撞击活塞(1)通过压在与所述撞击活塞(1)本身的冲击侧相对的一侧上的致动工具被驱动,其中所述缸体(3)包括位于其一个端部的腔体(15),所述腔体(15)的直径大于、小于或等于所述缸体(3)容纳所述撞击活塞(1)的部分的直径,其中所述泵活塞(2)的一部分在所述腔体(15)中能够滑动,连通通路,所述连通通路将所述腔体(15)与所述水下环境(10)中的水连接,以便发送通过对所述水下环境的所述冲击产生的脉冲。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述泵活塞(2)包括一系列相互为一体的本体,所述一系列相互为一体的本体中的第一本体在所述缸体(3)中滑动且第二本体在所述腔体(15)中滑动。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的设备,其中设有所述撞击活塞(1)的所述致动工具的压力调节工具,以改变所述设备本身的声发射特征。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备,其中所述撞击活塞(1)的所述致动工具为气体、和/或水蒸气或加压流体。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备,其中设有洛伦兹电磁力的产生工具,用于通过由与所述缸体成一体的电路和与所述撞击活塞成一体的电路产生的磁场,将所述撞击活塞推向所述泵活塞。
6.一种用于通过根据权利要求1所述的设备在水下环境中产生压力波的方法,包括以下步骤:
a)通过所述缸体(3)的体腔(11)内部致动工具的压力或电磁力,将所述撞击活塞(1)对着所述泵活塞(2)推进,使所述泵活塞(2)与所述撞击活塞(1)的与所述冲击侧相对的一侧接触,直到在所述泵活塞(2)上引起冲击,产生脉冲;
b)通过与所述冲击侧相对的一侧,所述泵活塞(2)将所述脉冲发送至所述水下环境中的水,产生压力波;
c)由于海水在所述泵活塞(2)表面产生的压力,所述泵活塞(2)减速直到停止,终止声发射过程。
7.根据前述权利要求中所述的方法,其中在所述冲击之后,所述气体、蒸气或液体致动工具通过在所述撞击活塞(1)的所述冲击侧与所述泵活塞(2)的所述冲击侧之间注入的液体的压力能而从所述体腔(11)中被排出。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其中所述致动工具为由液体的蒸发产生的加压流体,特别是从所述水下环境抽的水。
9.根据权利要求6或7所述的方法,其中所述致动工具为加压流体,特别是从所述水下环境抽的水。
10.根据权利要求8所述的方法,其中所述加压流体为气体或蒸气,在跟随所述活塞的运行而经历的膨胀之后,所述气体或蒸气通过积累在包含气体和液体的蓄能罐中的压力能被再次压缩,且其中所述压力能通过注入液体来压缩其中容纳的气体的泵的系统供给。
11.根据权利要求8所述的方法,其中所述加压流体为气体或蒸气,在跟随所述活塞的运行而经历的膨胀之后,所述气体或蒸气通过所述撞击活塞(1)的后退运动被再次压缩,所述后退运动在与相对于与推进罐的气体的膨胀阶段相关的方向相反的方向上沿所述缸体发生,所述泵活塞的运动通过所述蓄能罐中容纳的所述液体的压力的作用而产生,其中通过所述泵的作用,所述压力相对于所述推进罐中的力的值保持为更高值。
CN201180056869.2A 2010-11-26 2011-11-24 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 Active CN103299213B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITMI2010A002201A IT1404143B1 (it) 2010-11-26 2010-11-26 Apparato di generazione di onde in ambiente marino mediante pistoni impattanti e sistema di lancio a gas, idraulico, a vapore e elettromagnetico per l'acquisizione di dati sismici
IT2010A002201 2010-11-26
PCT/EP2011/070987 WO2012069611A1 (en) 2010-11-26 2011-11-24 Apparatus for the generation of waves in the marine environment by means of impacting pistons and gas, hydraulic, vapour and electromagnetic launching system for the acquisition of seismic data

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103299213A true CN103299213A (zh) 2013-09-11
CN103299213B CN103299213B (zh) 2017-08-04

Family

ID=43742813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180056869.2A Active CN103299213B (zh) 2010-11-26 2011-11-24 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

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9765754B2 (zh)
CN (1) CN103299213B (zh)
AU (1) AU2011333703B2 (zh)
BR (1) BR112013013122B1 (zh)
GB (1) GB2498691B (zh)
IT (1) IT1404143B1 (zh)
NO (1) NO345855B1 (zh)
RU (1) RU2589943C2 (zh)
WO (1) WO2012069611A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106199685A (zh) * 2016-08-03 2016-12-07 广东省地质物探工程勘察院 用于水域地震勘探的压缩空气能震源装置
CN114787664A (zh) * 2019-11-21 2022-07-22 艾尼股份公司 声波发生器
CN117270029A (zh) * 2023-09-04 2023-12-22 中国地质大学(武汉) 一种陆地横波勘探电火花震源装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9568406B2 (en) * 2011-08-31 2017-02-14 King Tester Corporation Portable brinell hardness tester with stented through bore pumping chamber
US9562982B1 (en) * 2012-08-13 2017-02-07 Applied Physical Sciences Corp. Coherent sound source for marine seismic surveys
ES2962158T3 (es) 2018-05-23 2024-03-15 Blue Ocean Seismic Services Ltd Un sistema autónomo de adquisición de datos
CN109100780B (zh) * 2018-10-17 2023-09-22 上海申丰地质新技术应用研究所有限公司 便携式高压气体冲击震源气体补偿装置
IT202200008594A1 (it) * 2022-04-29 2023-10-29 Eni Spa Generatore di onde acustiche per applicazioni sottomarine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3394775A (en) * 1966-11-04 1968-07-30 Continental Oil Co Marine vibration transducer
US3741333A (en) * 1969-01-23 1973-06-26 Geophysique Cie Gle Generators of fluid wave trains
US4188610A (en) * 1977-08-29 1980-02-12 Hydroacoustics, Inc. Method of and apparatus for the generation and transmission of signals for echolocation and other signalling purposes, such as in geophysical exploration
US4571484A (en) * 1979-04-02 1986-02-18 Dicore Resources, Ltd. Mechanisms to heat fluids to higher temperatures and pressures
US4811815A (en) * 1985-06-29 1989-03-14 501 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung der Wissenchaften E.V. Process and a device for hydrodynamic sound pulse generation in a liquid
CN1036081A (zh) * 1988-03-25 1989-10-04 法国石油研究所 地震勘探声波发生改进装置
CN200972510Y (zh) * 2006-08-31 2007-11-07 杨海波 一种震源装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303141A (en) * 1979-01-26 1981-12-01 Pascouet Adrien P Liquid slug projector apparatus
FR2452719A1 (fr) * 1979-03-30 1980-10-24 Geophysique Cie Gle Procede et installation avec eau liquide surchauffee et liberee en vue de l'implosion d'une bulle de vapeur
NO850176L (no) * 1984-01-17 1985-07-18 Seismograph Service England Automatisk tilbakestilling av seismisk vannlydkilde
SU1746343A1 (ru) * 1990-06-12 1992-07-07 Пермский политехнический институт Источник сейсмических сигналов
EP1848480B1 (en) * 2005-02-11 2010-10-27 Massachusetts Institute of Technology Surface injection device
ITMI20090929A1 (it) * 2009-05-26 2010-11-27 Eni Spa Sistema di generazione di onde di pressione in ambiente sottomarino

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3394775A (en) * 1966-11-04 1968-07-30 Continental Oil Co Marine vibration transducer
US3741333A (en) * 1969-01-23 1973-06-26 Geophysique Cie Gle Generators of fluid wave trains
US4188610A (en) * 1977-08-29 1980-02-12 Hydroacoustics, Inc. Method of and apparatus for the generation and transmission of signals for echolocation and other signalling purposes, such as in geophysical exploration
US4571484A (en) * 1979-04-02 1986-02-18 Dicore Resources, Ltd. Mechanisms to heat fluids to higher temperatures and pressures
US4811815A (en) * 1985-06-29 1989-03-14 501 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung der Wissenchaften E.V. Process and a device for hydrodynamic sound pulse generation in a liquid
CN1036081A (zh) * 1988-03-25 1989-10-04 法国石油研究所 地震勘探声波发生改进装置
CN200972510Y (zh) * 2006-08-31 2007-11-07 杨海波 一种震源装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106199685A (zh) * 2016-08-03 2016-12-07 广东省地质物探工程勘察院 用于水域地震勘探的压缩空气能震源装置
CN106199685B (zh) * 2016-08-03 2018-04-17 广东省地质物探工程勘察院 用于水域地震勘探的压缩空气能震源装置
CN114787664A (zh) * 2019-11-21 2022-07-22 艾尼股份公司 声波发生器
CN114787664B (zh) * 2019-11-21 2024-11-29 艾尼股份公司 声波发生器
CN117270029A (zh) * 2023-09-04 2023-12-22 中国地质大学(武汉) 一种陆地横波勘探电火花震源装置

Also Published As

Publication number Publication date
NO20130728A1 (no) 2013-05-24
CN103299213B (zh) 2017-08-04
AU2011333703B2 (en) 2015-12-17
US9765754B2 (en) 2017-09-19
GB201309316D0 (en) 2013-07-10
ITMI20102201A1 (it) 2012-05-27
BR112013013122A2 (pt) 2016-08-23
NO345855B1 (no) 2021-09-13
GB2498691B (en) 2016-11-02
RU2589943C2 (ru) 2016-07-10
BR112013013122B1 (pt) 2020-10-27
WO2012069611A1 (en) 2012-05-31
RU2013128972A (ru) 2015-01-10
US20130291715A1 (en) 2013-11-07
AU2011333703A1 (en) 2013-06-13
IT1404143B1 (it) 2013-11-15
GB2498691A (en) 2013-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103299213B (zh) 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
US4185714A (en) Implosive acoustic generator
CN103941291B (zh) 用来在水下环境中产生压力波的系统
US4234052A (en) Method and apparatus for generating seismic impulses using high pressure water pump as the energizing source
CN103384561B (zh) 用于在介质中产生压力波的具有可移动的控制杆的压力波发生器
JPH02276986A (ja) 音響源
ZA200607006B (en) Pressure-fluid-operated percussion device
GB2140560A (en) Pneumatically-operated liquid slug projector apparatus
US4603409A (en) Marine seismic acoustic source
JP2017536526A (ja) 連続発射装置
EP0252377A2 (en) Seismic source
US3642089A (en) Marine imploder-type acoustic impulse generator
JPS61194383A (ja) 衝撃音波発生装置及び発生方法
US5144596A (en) Marine acoustic source
CN116559936B (zh) 一种内爆式海洋负压空气枪震源及其激发方法
ZA200408994B (en) Percussion device with a transmission element compressing an elastic storing material
CN116538857A (zh) 一种用于水下连续高压气体破冰实验的气枪装置
OA16969A (en) Apparatus for the generation of waves in the marine environment by means of impacting pistons and gas, hydraulic, vapour and electromagnetic launching system for the acquisition of seismic data.
EP2772774A2 (en) Device for exciting seismic vibrations
KR102185198B1 (ko) 유압과 공압으로 작동하는 액츄에이터 어셈블리 및 그 제어방법
RU2345926C2 (ru) Водометный движитель судна
SU940101A1 (ru) Групповой источник сейсмических сигналов
CN119043958A (zh) 一种长时序超高加速度电热co2加速装置及其控制方法
JP2573928B2 (ja) 衝撃音波発生装置及び発生方法
CA1150390A (en) Method and apparatus for generating seismic impulses using high pressure water pump as the energizing source

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant