CZ20013701A3

CZ20013701A3 - Zařízení pro přijímání seizmických vln a metoda jeho spojení s pevným prostředím

Info

Publication number: CZ20013701A3
Application number: CZ20013701A
Authority: CZ
Inventors: Julien Meunier
Original assignee: Gaz De France
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2002-02-13
Also published as: CA2366553A1; DE60137313D1; FR2805050B1; ES2320093T3; DZ3148A1; NO20014956D0; BR0104487A; NO334227B1; CA2366553C; US20020159331A1; FR2805050A1; SK16302001A3; WO2001059482A8; NO20014956L; EP1257849A1; US6584038B2; PL197978B1; EP1257849B1; SA01220010B1; HUP0201183A2

Description

Zařízení pro příjímání seizmických vln a metoda jeho spojení s pevným prostředím

Oblast techniky:

Předmět vynálezu se týká zařízení pro přijímání seizmických vln, sestávající z hydrofonu a/nebo geofonu a metoda pro jeho (jejich) spojem s pevným prostředím, jako například jeho uložení pod povrch země.

Zařízení podle předmětu vynálezu se především využívá pro operace zkoumání nebo seizmického pozorování podzemních útvarů.

Stav techniky:

Je dobře známé pozorovat různé dlouhodobé stavy zdrojů během jejich vývoje, přičemž se může jednat o ložisko hydrouhlíku nebo o zdroj, který obsahuje plyn nebo různé jiné druhy látek, atd, a to prostřednictvím seizmického systému, který sestává ze seizmického impulzního zdroje nebo ze seizmického vibrátoru, který vysílá elastické vlny do půdy a zařízení na přijímání sestává ze seizmických přijímačů, uložených do země nebo do šachet a je spojeno s určeným útvarem k pozorování, aby zachycovalo nesouvisle vysílané vlny a zaznamenávalo je a tak byl získán reprezentativní seizmogram. Po určeném časovém intervalu se provádí seizmický průzkum a tak se pomocí srovnání modifikací ve zdroji, které vznikly během těžby, určuje jeho stav.

Jako seizmický přijímač se nejčastěji používá geofon spojený se zemí nebo se šachtou. Geofony mohou být spuštěny do šachet kabelem nebo ustaveny k trubce buď pevně k příčce šachty prostřednictvím patky, a nebo pružinami. Mohou být také spuštěny do určených šachet a z vnějšku obalu tohoto zařízení je vstříknut cement do prstencového prostoru mezi obalem tohoto zařízení a stěnou šachty. Geofony mohou být ještě instalovány do pro tento účel vyvrtaných šachet, které jsou nakonec zality cementem.

Je také dobře známo užívat hydrofony, které jsou spojeny s útvarem prostřednictvím kapaliny, která zaplňuje šachty.

Různé druhy systémů dlouhodobého seizmického pozorování jsou popsány například v patentech EP 591 037 (US 5 461 594), FR 2 593 292 (US 4 775 009), FR 2 728 973 (US 5 724 311), FR 2 775 349 nebo US 4 534 020.

Kombinované užití geofonu 1 a hydrofonu 2 ve stejném bodě představuje důležitou výhodu, pokud se jedná o rozdělení seizmických vln 3, 4, které se šíří podélně ve stejném směru, ale navzájem k sobě ve směru opačném (obrázek 1). Geofon 1 měří projekci v ose geofonu, vektor rychlosti částic v pozorovacím prostředí účinkem vln a hydrofon 2 měří tlak. V homogenním prostředí 5, kde je rychlost šíření vln konstantní jsou tyto dvě veličiny vázány vztahem:

P=szV/cosa kde:

P - je tlak z - je seizmická impedance prostředí ε - je koeficient rovný +1 nebo -1, podle šíření vln

V - je rychlost částic po paralelní ose šíření vln a a - je úhel mezi osou geofonu a směrem šíření vln.

To je případ v klasických operacích Prospection Sismique Verticale (PSV) (vertikální seizmický průzkum), kde dlouhodobá instalace přijímačů do šachet zjišťuje najednou klesající vlny a stoupající vlny a je známo, že využíváním dvojice geofonů a hydrofonů uložených dlouhodobě vedle sebe do šachet je možné jednoduše oddělovat vlny dvou typů lineárních kombinací výpočtu rychlosti a tlaku a:

Klesající = P - ZV/COS a

Stoupajfcl= p + zV/cos a

Seizmografy z obrázku 2A, 2B korespondují s údaji zaznamenanými ve vertikální šachtě geofonem (údaje o rychlosti V) a hydrofonem (údaje o tlaku P). Seizmografy z obrázku 2C, 2D korespondují s rozdílem (P-V) a se součtem (P+V).

Zatímco údaje V a P obsahují dvě stoupající vlny (S) a klesající vlny (K), jejich rozdíl obsahuje jen vlny klesající (obrázek 2C) a jejich součet, vlny stoupající (obrázek 2D).

Praktické využití této diskriminace vln užitím kombinování hydrofonu a geofonu se zakládá na spojení hydrofonů s prostředím.

V případě měření v šachtách je spojení hydrofonů s prostředím zajištěno prostřednictvím kalu, který zaplňuje šachtu, což je velmi nepříjemné, protože je vystaveno vlnám zmíněného kalu, jehož kolísání je povětšinou vyšší než vlny rozšiřující se v okolním prostředí, tedy vlny, které chceme zachytit.

Podstata vynálezu:

Zařízení a metoda spojení podle vynálezu umožňuje velmi výhodně spojit hydrofony a/nebo geofony s prostředím, jako například s podzemím vyhýbajíc se nežádoucím účinkům spojených s uložením do seizmických šachet a jejich přímém ponoření do kalu.

Zařízení na příjem seizmických vln sestává alespoň z jednoho hydrofonu, z vnějšku obklopený pláštěm, naplněným kapalinou určenou k těsnému spojení s prostředím po celém povrchu, ve kterém je hydrofon uložen, přičemž zevnějšek je uzavřen na svém kraji vodotěsnou zátkou opatřenou vodotěsným průchodem pro kabel umožňující vazbu mezi hydrofonem a zařízením získávající signály.

Zařízení na příjem může také sestávat z alespoň jednoho geofonu, který spojíme s prostředím v blízkosti pláště obsahujícího hydrofon a který je spojen se zařízením na získávání signálů.

Geofon a/nebo hydrofon ve svém plášti může být například těsně spojen s prostředím a to ztvrzujícím materiálem, jako například cementem uloženým mezi tato zařízení a dutinu v prostředí.

Metoda podle předmětu vynálezu umožňuje spojit zařízení na příjem seizmických vln sestávající z alespoň jednoho hydrofonu uloženého do pevného prostředí jako například pod povrch země, do kterého byla vytvořena dutina umožňující jeho uložení do tohoto prostředí. Uložíme hydrofon do pláště naplněného kapalinou, která je uzavřena na svém kraji vodotěsnou zátkou opatřenou vodotěsným průchodem pro kabel umožňující vazbu mezi hydrofonem a zařízením na získávání signálů a spojíme celý plášť s prostředím a to injektáží zpevňujícího materiálu do dutiny okolo pláště, například cementem.

Je také možné spojit prostředí, a to stejným zpevňujícím materiálem, s alespoň jedním geofonem uloženým v blízkosti pláště obsahujícího hydrofon.

Zařízení pro příjem je možné uložit do prostoru mezi šachtu a sestupující trubku do šachty a spojit je s prostředím pomocí injektáže materiálu do alespoň jedné části tohoto prostoru.

Přehled obrázků na výkresech:

Další výhody a vlastnosti metody a zařízení podle vynálezu lépe vyplynou z následujícího popisu obrázků a to tak, že tím není omezen rozsah uvedeného vynálezu.

Obrázek 1 schematicky znázorňuje cesty elastických vln, které se šíří v podzemních formacích, a které jsou zjišťovány prostřednictvím jejich • pohlcení.

Obrázky 2A - 2D znázorňují příklady seizmogramů vytvořených na základě signálů obdržených přijímači rychlosti nebo geofony (obrázek 2A), přijímači tlaku nebo hydrofony (obrázek 2B), odčítáním signálů rychlosti a tlaku (obrázek 2C) a sčítáním těchto stejných signálů (obrázek 2D); a

Obrázek 3 znázorňuje příklad spojení hydrofonu s prostředím

Podrobný popis vynálezu:

Metoda zde využitého spojení jednoho nebo více hydrofonů 2 se zařízením na přijímání seizmických vln v pevném prostředí 5, jako například pod povrchem země, spočívá zvláště v uložení hydrofonů 2 do pláště 7, který je naplněn kapalinou 8, kterou těsně spojíme s prostředím. Tento plášť 7, který vytváří kapsuje opatřen otvorem, kterým vkládáme hydrofon 2 a zaplňující kapalinu 8. Těsná zátka 9, jako například tlakové utěsnění izoluje vnitřek pláště 7. Těsná zátka 9 je opatřena těsným průchodem 6 (?) pro elektrický kabel 10 s vazbou na jeden nebo více hydrofonů a na zařízení E k získávání vnějších signálů, který je uložen například na povrchu země.

Zařízení pro příjem signálů může být spojeno s prostředím 5 těsným průchodem 6, kde je uložen plášť 7. Je výhodné spojit plášť 7 s prostředím 5 pevným materiálem 11, který je schopen tečnení a může být představován navážkou nebo zpevňujícím materiálem, jako je například cement. Plášť 7 musí být dostatečně malý, aby bylo možné jeho uložení do určeného prostoru a dostatečně velký, aby aktivní část hydrofonů byla bezprostředně v kontaktu s kapalinou.

Je výhodné zajistit spojení hydrofonů 2 v plášti s geofonem 1, který také připojíme na přijímací zařízení E a tato dvě zařízení spojíme s prostředím stejným způsobem, tedy zpevňujícím materiálem 11.

Seizmogramy z obrázků 2A až 2D jsou získány za pomoci zařízení sestávajícího ze svazku geofonu a hydrofonů.

Těsný průchod 6, kde je zařízení umístěno, může být dutina nebo šachta, která je určena pouze pro instalaci přijímačů nebo eventuálně pro sestupující trubku do šachty (například kyvelážní trubku) a sloužící k pozorování ložiska nebo podzemního zásobníku (operace přenosu kapalin mezi povrch a dno).

Uložení pláště do půdy zpevňujícím materiálem a zvláště pak cementem umožňuje získání těsného spojení hydrofonů a/nebo geofonu s prostředím bez vystavování hydrofonů silným vlnám v kapalinách a šachtách. Zařízení umožňuje uložení přijímačů do značné vzdálenosti od povrchu a také prakticky žádné jejich ovlivnění hluky z povrchu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro příjem seizmických vln v pevném prostředí (5), jako například pod povrchem země, sestávající z alespoň jednoho hydrofonu (2) uloženém v dutině (6) a s ní spojený, vyznačující se tím, že sestává z pláště (7), který je určen k těsnému spojení s prostředím celým svým povrchem, přičemž tento plášť je naplněn kapalinou (8), ve které je hydrofon uložen a na svém kraji je uzavřen těsnou zátkou (9) opatřenou těsným průchodem pro elektrický kabel (10), který zajišťuje vazbu mezi hydrofonem a zařízením na přijímání signálů (E).

2. Zařízení pro příjem seizmických vln, podle patentového nároku l,vyznačuj í c í se tím, že plášť (7) obsahující hydrofon (2) je těsně spojen s prostředím a to injektáží zpevňujícího materiálu (11), jako je například cement.

3. Zařízení pro příjem seizmických vln, podle patentového nároku 1, vy značuj í c í se tím, že sestává, z alespoň jednoho geofonu (1) spojeného s prostředím v blízkosti pláště (7) obsahujícího hydrofon (2) a je připojen na zařízení k získávání signálů.

4. Zařízení pro příjem seizmických vln, podle patentového nároku 3, vyznačující se tím, že geofon (1) a plášť (7) obsahující hydrofon (2) jsou těsně spojeny s prostředím a to injektáží zpevňujícího materiálu (11), jako je například cement.

5. Metoda pro spojení zařízení pro příjem seizmických vln sestávajícího z alespoň jednoho hydrofonu s pevným prostředím (5), jako například s podzemím, ve kterém byla vytvořena dutina umožňující uložení tohoto zařízení do země, vyznačující se tím, že těsné uložení hydrofonu (1) do pláště (7) naplněného kapalinou (8), který je na svém kraji uzavřen těsnou zátkou (9) opatřenou těsným průchodem pro elektrický kabel (10), umožňující vazbu mezi hydrofonem a zařízením na přijímání signálů (E), přičemž toto zařízení je spojeno s pláštěm (7) a s prostředím a to injektáží do dutiny kolem zevnějšku zpevňujícím materiálem, jako je například cement.

6. Metoda podle patentového nároku 5, v y z n a č u j í c í se tím, že se spojuje alespoň jeden geofon (1) uložený v blízkosti pláště (7) obsahující hydrofon a to stejným způsobem, tedy zpevňujícím materiálem.

Ί. Metoda podle patentového nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že zařízení pro příjem seizmických vln je uloženo v prostoru mezi šachtu a sestupující trubku do šachty injektáží materiálu do alespoň jedné části tohoto prostoru.