DE1623540B1 - Verfahren und vorrichtung zum untersuchen unterirdischer formationen - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf die Untersuchung doch nicht mittels einer Hilfsladung, sondern davon unterirdischen Formationen mit Hufe einer durch, daß ein Teil der Explosionsenergie der Hauptseismischen, in Wasser erzeugten Stoßwelle, welche ladung nach oben gerichtet wird,
nach Reflexion oder Brechung an den zu unter- Es hat sich herausgestellt, daß die bekannten Maßsuchenden Formationen bei ihrer Rückkehr zur Erd- 5 nahmen nicht in jedem FaK oder nur in relativ gerinoberfläche in Form eines Seismogramms registriert gen Wassertiefen das Auftreten der sekundären Stoßwird. Die Stoßwelle wird im Wasser z. B. dadurch er- wellen verhindern. Außerdem ist es von Nachteil, zeugt, daß ein explosionsfähiges Gasgemisch oder ein daß die bekannten Verfahren die Verwendung exfester Sprengstoff, wie Dynamit, im Wasser zur Ex- plosiver Ladungen zwingend erfordern; diese müssen plosion gebracht wird oder daß zwischen zwei im io natürlich für jeden Versuch neu im Wasser plaziert Wasser angeordneten Elektroden eine elektrische werden. Die meisten der bekannten Verfahren erfor-Entladung herbeigeführt wird. In jedem Fall ist die dem sogar die Verwendung zweier Ladungen, die in Erzeugung der Stoßwelle von der Entstehung einer Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen jeweils Blase im Wasser begleitet. in einem bestimmten Abstand angeordnet werden und

Diese Blase dehnt sich anfänglich unter Verringe- 15 aufeinander abgestimmte Energien haben müssen,

rung des Innendruckes aus und kollabiert oder im- Dies macht die Untersuchungen zeitraubend und auf-

plodiert anschließend schwingungsartig gegebenen- wendig.

falls mehrfach nach jeweils erneuter Ausdehnung. Der Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe zu-Die einzelnen Implosionen haben die Entstehung gründe, ein Verfahren zur Untersuchung untersekundärer Stoßwellen zur Folge, die auf die primäre 20 irdischer Formationen mit Hilfe von Stoßwellen an-Stoßwelle in kurzem zeitlichem Abstand folgen und zugeben, bei welchen das Auftreten von sekundären ebenso wie diese an den unterirdischen Formationen Stoßwellen auch beim Erzeugen der Stoßwellen in reflektiert oder gebrochen werden. Im registrierten größeren Wassertiefen mit Sicherheit vermieden ist Seismogramm treten die sekundären Stoßwellen da- und welches trotzdem mit einfachen Mitteln, ohne her sowohl direkt als auch nach ihrer Reflektion oder 25 großen Zeit- und Vorbereitungsaufwand durchführ-Brechung als Überlagerung der der primären Stoß- bar ist. Es sollen ferner zweckmäßige Vorrichtunwelle zugeordneten Information in Erscheinung, wo- gen zur Durchführung des Verfahrens angegeben durch die Auswertung des Seismogramms erschwert werden,
oder sogar unmöglich gemacht wird. Ausgehend von einem Verfahren zum Untersuchen

Es sind bereits verschiedene Maßnahmen zur Ver- 30 unterirdischer Formationen mit Hilfe einer im Wasser meidung der Implosion der Blase und entsprechend erzeugten und nach Brechung oder Reflexion an den des Entstehens sekundärer Stoßwellen angegeben unterirdischen Formationen registrierten Stoßwelle, worden. Bei diesen Maßnahmen wird mit festen deren Erzeugung von der Entstehung einer Blase im Sprengstoffen gearbeitet. So ist es bereits bekannt, Wasser begleitet ist, deren Innerem Gas unter überdie Blase mittels einer Hauptladung mit relativ nie- 35 atmosphärischem Druck zugeführt wird, ist diese driger Detonationsgeschwindigkeit zu erzeugen, Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das welche mittels einer Hilfsladung, deren Detonations- Gas in einer zur Unterdrückung einer Implosion der geschwindigkeit relativ hoch, ist, gezündet wird. Da- Blase ausreichenden Menge zugeführt wird,
bei entsteht eine einzige, unter Wasser abgeschlossene Das erfindungsgemäße Verfahren geht von einem Explosionsblase. Es ist auch bekannt, zwei unter der 40 bekannten Verfahren zur Erzeugung von Stoßwellen Wasseroberfläche im Abstand voneinander angeord- unter Wasser aus, bei welchen es nicht um eine Vernete explosive Ladungen unterschiedlicher Energie meidung der sekundären Stoßwellen, sondern um die zu verwenden, die gleichzeitig gezündet werden, und Erzeugung einer besonders intensiven primären Stoßdadurch zwei anfänglich von einander getrennte, welle geht. Statt einer explosiven Ladung wird dabei unter Wasser abgeschlossene Explosionsblasen zu er- 45 ein explosionsfähiges Gasgemisch in einer über ein zeugen. Nach einem bekannten Verfahren sollen die offenes Ende mit dem Wasser gekoppelten Reaktorexplosiven Ladungen dabei in einem solchen Abstand kammer oder Glocke zum Explodieren gebracht. Das voneinander angeordnet werden, daß die Blasen wäh- Gasgemisch oder kurz Gas wird dem Inneren der rend ihrer ersten Expansion nicht miteinander in Be- Glocke fortlaufend zugeführt und periodisch gezünrührung kommen, sondern sich frühestens bei der 50 det. Dabei entstellt eine Blase, deren Inneres zwar zweiten oder dritten Expansion berühren, nachdem mit der Gaszuführung in Verbindung bleibt, der jesie durch sogenannte Bjerknes-Kräfte aufeinander zu doch im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren bewegt worden sind. Nach einem anderen bekannten das Gas nur in geringer Menge zugeführt wird, die Verfahren soll hingegen der Abstand der beiden ex- keinesfalls ausreicht, die sich ausdehnende Blase mit plosiven Ladungen dabei so gewählt werden, daß 55 Gas unter hohem Druck so zu füllen, daß die Blase sich die beiden entstehenden Blasen bereits während nicht zusammenfällt bzw. implodiert. Beim erfinder ersten Ausdehnung berühren und eine einzige, in dungsgemäßen Verfahren wird die sich unter Wasser der Form von der Kugelform abweichende Blase ausdehnende Blase hingegen so mit Gas gefüllt, daß bilden. sie nicht wieder implodieren kann, wodurch die uner-

Es ist ferner bekannt, mittels mindestens einer über 60 wünschten sekundären Stoßwellen in einfachster einer Hauptladung angeordneten Hilfsladung, welche Weise mit Sicherheit vermieden sind. Durch die Ergleichzeitig mit der Hauptladung gezündet wird, einen findung können die unerwünschten sekundären Stoßvon der Hauptladung zur Wasseroberfläche führen- wellen auch bei solchen Gasblasen verringert oder den Gasableitkanal zu schaffen, welcher die Ent- unterdrückt werden, welche in mit Wasser gefüllten stehung einer unter Wasser abgeschlossenen Gas- 65 Bohrlöchern zur Untersuchung von unterirdischen blase, die implodieren könnte, verhindern soll. Bei Formationen erzeugt werden.

einem weiteren bekannten Verfahren wird schließlich Vorzugsweise wird das Gas mindestens während

in ähnlicher Weise ein Gasableitkanal geschaffen, je- eines Teils der Zeitspanne zugeführt, während wel-

1 623 640

3 4

eher der Druck innerhalb der Blase niedriger als der form mit einer elektrischen Funkenentladungseintieh-Wasserdruck auf dem Niveau der Blase ist. Bei tung. ~^r
einem Verfahren, bei welchem die Stoßwelle durch Der Grundgedanke der Erfindung läßt sich am Explosion eines Gases erzeugt wird, ist es besonders besten an Hand von Fig. 1 erläutern; man erkennt in einfach, zur Unterdrückung der Implosion der Blase 5 F i g. 1 in einem senkrechten Schnitt zwei Glocken 1 das gleiche Gas wie zur Erzeugung der Stoßwelle zu und 2, die beide unterhalb des Wasserspiegels 3 anverwenden. Das zur Unterdrückung der Implosion geordnet sind. Jede dieser Glocken umschließt eine erforderliche Gas kann entweder unter einer in Gasmenge, wobei die Begrenzungslinien dieser Gasdas Wasser am Ort der Entstehung der Blase ein- mengen gegenüber dem Wasser bei 4 und 5 durch getauchten Glocke bereitgehalten werden oder alter- io gewellte Linien angedeutet sind. Bei dem in die nativ über eine Leitung zugeführt werden. Glocke 1 eingeschlossenen Gas handelt es sich um ein

Wenn die Blase im Wasser durch Explosion eines explosives Gas, das auf eine noch zu erläuternde Gases bzw. Gasgemisches erzeugt werden soll, um- Weise dazu dient, eine Stoßwelle zu erzeugen; bei faßt eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchfüh- dem in die Glocke 2 eingeschlossenen Gas kann es rung des Verfahrens eine in das Wasser eintauchbare, 15 sich entweder um ein nichtexplosives oder ein exnach unten geöffnete Glocke, welche über mindestens plösionsfähiges Gas handeln, und gegebenenfalls eine in den Raum unter der Glocke führende Zu* kann das Gas in der Glocke 2 die gleiche Zusammenleitung mit dem explosiven Gas füllbar und mit einer Setzung haben wie das in die Glocke 1 eingeschlöS-Zündeinrichtung für das Gas versehen ist, und ist sene Gas; das in der zweiten Glocke befindliche Gas nach einem weiteren Merkmal der Erfindung da- 20 wird im folgenden als Implosions-Verhinderungsgas durch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Glocke bezeichnet, das dazu dient, sekundäre Stoßwellen auf eine weitere, ebenfalls nach unten geöffnete und über eine noch zu beschreibende Weise zurückzudrücken, eine Zuleitung mit einem Gas füllbare Glocke an- Wird das in der Glocke 1 enthaltene gasförmige geordnet ist, wobei das in der weiteren Glocke bereit- explosive Gemisch mit Hilfe bekannter Mittel, z. B. gehaltene Gas zur Verhinderung der Implosion der 25 einer Zündkerze, deren nähere Beschreibung sich erBlase dient. Die Vorrichtung ist besonders kompakt übrigen dürfte, gezündet, reagieren die Bestandteile aufgebaut und leicht zu handhaben, wenn die eine dieses gasförmigen Gemisches spontan, und die vorGlocke die andere Glocke mindestens teilweise um- handene Gasmenge beginnt, sich auszudehnen, wobei schließt. Statt der weiteren Glocke kann alternativ Gase aus der Glocke 1 austreten und unterhalb dieser auch eine weitere Zuleitung für das zur Verhinderung 30 Glocke eine Blase 6 bilden. Die durch die Explosion der Implosion dienende Gas vorgesehen sein, welche erzeugte Stoßwelle wird in der durch die Pfeile 7 anin- oder unterhalb der mit dem explosiven Gas füll- gedeuteten Weise nach allen Richtungen abgestrahlt, baren Glocke mündet. Laboratoriumsversuche unter Benutzung einer sol-

Eine weitere Vorrichtung, welche zur Durchfüh- chen Vorrichtung zum Hervorrufen einer Gasexplo-

rung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer 35 sion, die in einem Glasbehälter durchgeführt wurden,

Erzeugung der Blase durch elektrische Entladung haben gezeigt, daß genau in dem Zeitpunkt, in wel-

geeignet ist, umfaßt eine in das Wasser eintauchbare, chem das Volumen des in der Glocke 1 enthaltenen

nach unten geöffnete Glocke, welche mit Gas füllbar Gases nach der Einleitung der Explosion zuzuneh-

ist, und kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, men beginnt, auch das Volumen des in die Glocke 2

daß unterhalb des Randes der Glocke eine Elektrode 40 eingeschlossenen Implosionsverhinderungsgases zuzu-

angeordnet ist, die an ein gegenüber dem Wasser nehmen beginnt, obwohl es anfänglich verdichtet

hohes elektrisches Potential anschließbar ist. Bei wird, und daß das in der Glocke 2 enthaltene Gas

dieser Vorrichtung wird das zur Verhinderung der dann eine Blase 8 bildet, die sich in Richtung auf die

Implosion dienende Gas in der Glocke bereitgehalten Blase 6 bewegt und sich mit ihr vereinigt, wodurch

und strömt nach Erzeugung einer elektrischen Ent- 45 der Hohlraum ausgefüllt wird, der durch die Bewe-

ladung mittels der Elektrode in die dann entstehende gungsenergie des Wassers in der Umgebung der

Blase ein. Die Vorrichtung hat den Vorteil, daß das Blase 6 erzeugt wird, da sich das Wasser gemäß

Gas von alleine in den Raum unter der Glocke zu- F i g. 1 in Richtung der Pfeile 9 bewegt. Auf diese

rückkehrt, so daß eine gesonderte Gas-Zuleitung zur Weise wird verhindert, daß eine mit Gas gefüllte

Glocke nicht unbedingt erforderlich ist. 50 Zone entsteht, in der ein so niedriger Druck herrscht,

Unter dem bisher und im folgenden verwendeten daß die Bewegungsrichtung des Wassers umgekehrt

Ausdruck »Glocke« soll jeder hohle, einseitig geöff- wird, wodurch eine Implosion der Blase 8 bewirkt

nete Behälter verstanden werden. Der Behälter kann würde. Wenn man die Räume unterhalb der Glocken!

z. B. die Form eines Bechers oder einer Rinne er- und 2 erneut füllt, um die unerwünschten Gase aus

halten und insbesondere auch rotationssymmetrisch, 55 diesen Räumen zu entfernen, ist es möglich, das

z. B. zylindrisch oder konisch ausgebildet sein. gleiche Arbeitsspiel dadurch zu wiederholen, daß man

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schema- erneut eine Explosion in der Glocke 1 mit Hufe der

tischer Zeichnungen an mehreren Ausführungs- in F i g. 1 nicht gezeigten Zündmittel einleitet,

beispielen näher erläutert. Aus praktischen Gründen werden die Glocken vor-

F i g. 1 zeigt im Schnitt eine erste Ausbildungsform 60 zugsweise so ausgebildet, daß die Glocke zum Aufeiner erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ver- nehmen des gasförmigen explosiven Gemisches unteranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens; halb der Glocke angeordnet werden kann, die das

F i g. 2, 3 und 4 zeigen ebenfalls im Schnitt wei- Implosionsverhinderungsgas aufnimmt, wie es in

tere Ausbildungsformen erfindungsgemäßer Vor- Fig. 2 gezeigt ist, wo eine solche Anordnung in einem

richtungen; 65 senkrechten Schnitt dargestellt ist.

Fig. 5 und 6 zeigen zwei verschiedene Ausbil- Die Glocke 10 nach Fig. 2, die vorzugsweise rota-

dungsformen von Glocken der erwähnten Art; tionssyrnmetrisch und z. B. als Zylinder ausgebildet

Fig.7 veranschaulicht eine weitere Ausbildungs- ist, bei dem das Verhältnis zwischen dem Durch-

5 6

messer und der Höhe z. B. zwischen 2 und 10 liegt, außerhalb der Glocke 10 eine in Fig. 2 nicht gezeigte

besteht aus einem dickwandigen Metall, vorzugsweise Blase erzeugt wird. Danach geht der in dieser Blase

aus Stahlblech, und sie ist mit Einführungen für die herrschende Druck infolge der Bewegungsenergie des

Bestandteile des gasförmigen explosiven Gemisches von der Blase wegströmenden Wassers sowie infolge

versehen, die den Einführungen bzw. Einlassen über 5 der Kondensation des Wasserdampfes zurück, der bei

Leitungen 11 und 11.4 zugeführt werden. Diese Lei- der Reaktion der Bestandteile des explosiven Ge-

tungen sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 misches entsteht. Bevor diese Druckabnahme jedoch

einander diametral gegenüber angeordnet, doch sei zu einer Implosion der Blase führt, wird Luft in die

bemerkt, daß man im Rahmen der Erfindung auch Blase hinein angesaugt, wobei diese Luft dem Raum

jede andere geeignete Anordnung zum Zuführen der io zwischen der Glocke 14 und der Glocke 10 entnom-

erforderlichen Bestandteile zu dem Raum unterhalb men wird. Das Einströmen dieser Luft in die Blase

der Glocke 10 vorsehen kann. verhindert das Zusammenfallen der Blase, wodurch

Die Leitungen 11 und 11A stehen mit Quellen die unerwünschte Entstehung sekundärer Stoßwellen

zum Zuführen der Bestandteile des explosiven Gas- unterdrückt wird. Mit Hilfe sogenannter Hydrophone,

gemisches in Verbindung. Zwar könnte dieses Ge- 15 d. h. von Mitteln zum Messen von Drucksignalen

misch dem Raum unterhalb der Glocke 10 über eine innerhalb des Gewässers, werden die zurückkehren-

einzige Leitung zugeführt werden, doch wird die Ver- den Wellen, die durch die unterirdischen Formationen

wendung getrennter Leitungen für die Bestandteile unterhalb des Gewässers zurückgeworfen oder ge-

aus Sicherheitsgründen bevorzugt. brachen werden, wenn die Schallquelle nach Fig. 2

In die Glocke 10 ist eine Zündkerze 13 eingebaut, ao in dem Gewässer aufgehängt ist, aufgefangen und zu

zu der geeignete elektrische Leitungen führen, die mit Geräten übertragen, die geeignet sind, diese Druck-

einem Gerät bekannter Art zum Erzeugen einer hohen unterschiede in Beziehung zum Zeitpunkt der Explo-

Spannung verbunden werden können, wenn ein sion aufzuzeichnen. Hierbei wird auch die Amplitude

Zündfunke erzeugt werden soll. der zurückkehrenden Wellen registriert. Auf diese

Oberhalb der Glocke 10 ist eine zweite Glocke 14 25 Weise ist es möglich, die Eigenart, die Neigung und

angeordnet, deren unterer Rand mit dem unteren andere Merkmale der unterirdischen Formationen zu

Rand der Glocke 10 auf gleicher Höhe liegt. Die ermitteln.

Glocke 14 besteht vorzugsweise aus Blech, und ihre Wenn man die Räume unter der Glocke 10 und

Wandstärke braucht nicht so groß zu sein wie die- zwischen den Glocken 10 und 14 erneut mit einem

jejoige des zur Herstellung der Glocke 10 verwen- 30 explosiven Gemisch bzw. mit dem Implosionsverhin-

deten Blechs. derungsgas füllt, ist es möglich, durch erneute Be-

Die Zündkerze 13 und die Gasleitungen 11 und tätigung der Zündkerze 13 das soeben beschriebene

11 A sind mit abdichtender Wirkung durch Öffnungen Arbeitsspiel zu wiederholen.

in der Wand der Glocke 14 geführt. Die beiden Glok- Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung, bei der sich

ken sind durch geeignete Mittel, z. B. hier nicht ge- 35 die Glocken 16 und 17 von den Glocken nach Fig. 2

zeigte Abstandsschrauben oder Bolzen, so miteinander dadurch unterscheiden, daß der untere Rand der

verbunden, daß sie ein zusammenhängendes Aggre- oberen Glocke 17 höher angeordnet ist als der untere

gat bilden. Eine weitere Leitung 12 zum Zuführen des Rand der Glocke 16. Wenn die Ränder der Glocke

Implosionsverhinderungsgases mündet in dem Raum nicht in parallelen waagerechten Ebenen liegen, muß

zwischen den Glocken 10 und 14. 40 mindestens ein Teil des Randes der Glocke 17 höher

Nachstehend wird die Wirkungsweise der Unter- angeordnet sein als der auf dem höchsten Niveau be-

wasser-Schallquelle nach F i g. 2 beschrieben. f indliche Teil des Randes der unteren Glocke 16.

Die Schallquelle wird in dem Gewässer, bei dem Die Leitungen 18 und 19 zum Zuführen der Be-

die darunterliegenden unterirdischen Formationen standteile des gasförmigen explosiven Gemisches, die

untersucht werden sollen, herabgelassen, bis sie sich 45 Zündkerze 20 und die Leitung 21 zum Zuführen des

unterhalb des Wasserspiegels befindet. Genauer ge- Implosionsverhinderungsgases sind gemäß Fig. 3

sagt wird die Schallquelle z. B. mit Hilfe eines Seils, ähnlich angeordnet wie bei der Konstruktion nach

das durch eine Augenschraube 15 geführt ist, bis auf Fig. 2.

die gewünschte Tiefe herabgelassen. Danach wird der Das Implosionsverhinderungsgas, z. B. Luft, wird Raum unter der Glocke 10 mit einem gasförmigen 50 über die Leitung 21 kontinuierlich dem Raum unter explosiven Gemisch gefüllt; zu diesem Zweck führt der Glocke 17 zugeführt, soweit dieser Raum nicht man z. B. Sauerstoff und Wasserstoff im richtigen vom oberen Teil der Glocke 16 eingenommen wird. Mengenverhältnis über die Leitungen 11 und 11A zu, Das überschüssige Gas entweicht kontinuierlich unter wobei die gesamte Gasmenge gerade ausreicht, um dem Rand der Glocke 17 hindurch und steigt in Form den Innenraum der Glocke 10 zu füllen. Gleichzeitig 55 von Blasen zur Oberfläche des Gewässers, in dem oder aber vorher oder danach wird der Raum zwi- sich die Schallquelle befindet. Geeignete Gase, z. Bi sehen den Glocken 10 und 14 über die Leitung 12 mit Luft und Butan oder Propan, werden über die Leieinem geeigneten Gas, z. B. Luft, gefüllt, bis die tungen 18 und 19 dem Raum unter der Glocke 16 in Trennfläche zwischen der Luft und dem Wasser auf geeigneten anteiligen Mengen zugeführt, so daß ein gleicher Höhe mit den unteren Rändern der Glocken 60 explosives Gemisch entsteht. Jeder etwaige Über-10 und 14 oder kurz darüber liegt. Die Drücke des schuß dieses Gemisches strömt ebenso wie die Verexplosiven Gemisches und der Luft sind gleich groß brennungsgase, die von einer vorangehenden Explo- und außerdem gleich dem hydrostatischen Druck auf sion stammen, unter dem Rand der Glocke 16 hindern Niveau der unteren Ränder der beiden Glocken. durch und passieren danach den Rand der Glocke 17, Wird an die Zündkerze 13 eine hohe Spannung an- 65 da das überschüssige Implosionsverhinderungsgas gelegt, wird das explosive Gemisch in der Glocke 10 unter dem Rand der Glocke 17 hindurch aus dieser augenblicklich zur Verbrennung gebracht, so daß Glocke entweicht. Nach Ablauf einer kurzen Zeitsich das Volumen der Gasfüllung vergrößert und spanne nach dem Zuführen der Bestandteile des ex-

plosiven Gemisches zu dem Raum unter der Glocke Auslaß der Leitung 26 und der Glocke 22 gemäß

16 bzw. nach der Unterbrechung der Zuführung F i g. 4 vorhandene Wasserschleuse verhindert eine dieser Bestandteile sind somit die überschüssigen Beschädigung des Auslasses der Leitung 26 durch die Mengen dieser Bestandteile aus dem Raum unter der Explosion sowie ein Zurückschlagen der Flamme in Glocke 16 wie auch aus dem Raum unter der Glocke 5 der Leitung 26. Der Sauerstoff aus dem Raum zwi-

17 entfernt worden. Wenn das Gemisch dann gezün- sehen den Glocken 22 und 23 wird dann, wenn er det wird, erfolgt eine schnelle Reaktion der Bestand- dazu gedient hat, eine Implosion zu verhindern, von teile in der Glocke 16, so daß eine Blase erzeugt wird. dem Raum unter der Glocke 22 aufgefangen, so daß Nachdem das Volumen dieser Blase so weit zugenom- er bei der nächsten Explosion mit dem über die Leimen hat, daß der Druck in der Blase genügend weit io tung 26 zugeführten Wasserstoff reagieren kann, zurückgeht, um die Gefahr einer Implosion dieser Zwar sind die in F i g. 2 bis 4 gezeigten Glocken Blase herbeizuführen, wird die Blase teilweise mit sämtlich als am unteren Ende offene Zylinder aus-Gas aufgefüllt, das dem Raum zwischen den Glocken gebildet, bei denen das Verhältnis zwischen dem 16 und 17 entnommen wird. Es sei bemerkt, daß Durchmesser und der Höhe ziemlich groß ist, doch man außer Luft auch jedes andere Gas oder Gas- 15 sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf diese gemisch und sogar ein explosives Gasgemisch als Ausbildungsformen beschränkt. Gemäß F i g. 5 ist es Implosionsverhinderungsgas verwenden kann. auch möglich, Zylinder 28 und 29 zu benutzen, bei

Hervorragende Ergebnisse bezüglich der Unter- denen das Verhältnis zwischen der Höhe und dem drückung von Sekundärwellen lassen sich mit Hilfe Durchmesser einen großen Wert hat. Die Ränder der der in F i g. 3 gezeigten Glockenanordnung erzielen, 20 Glocken 28 und 29 brauchen nicht in der aus F i g. 2 bei der der Rand der äußeren Glocke etwas höher ersichtlichen Weise in einer gemeinsamen Ebene zu liegt als der Rand der inneren Glocke. Bei dieser Aus- liegen, sondern sie können auch in der in Fig. 3 bildungsform war die innere Glocke mit einem Zün- und 4 gezeigten Weise angeordnet sein, der ausgerüstet, und zum Zuführen von Gas zu den Eine weitere abgeänderte Konstruktion ist in

Glocken ist nur eine einzige Leitung vorgesehen, die 25 F i g. 6 dargestellt. Die Explosionsglocke 30 umfaßt in einem gewissen Abstand unterhalb der inneren einen konischen oberen Abschnitt und einen zylin-Glocke mündete. Ein explosives Gasgemisch kann drischen unteren Abschnitt. Die äußere Glocke 31 über diese Leitung durch das Wasser hindurch dem hat eine zylindrische Form, doch kann ihre Form Inneren der inneren Glocke und nach dem Füllen gegebenenfalls derjenigen der Explosionsglocke 30 dieser Glocke auch der äußeren Glocke zugeführt 30 ähneln. Entsprechend der vorstehenden Beschreibung werden. Wenn durch das Zünden des in der inneren können die Ränder der beiden Glocken auch in verGlocke enthaltenen Gases im Wasser eine Blase er- schiedenen parallelen Ebenen angeordnet sein, zeugt wird, so führte dies nur zur Entstehung einer Bei einer weiteren hier nicht gezeigten Ausbildungsprimären Stoßwelle. form der Erfindung besteht die Schallquelle aus einer

Gegebenenfalls können die Ränder der beiden 35 Glocke, die mit Zündmitteln und Mitteln zum Zu-Glocken bei der im vorstehenden Absatz beschrie- führen eines explosiven Gasgemisches ausgerüstet ist. benen Ausbildungsform auch auf gleicher Höhe an- Eine Gasleitung mündet im Wasser und unterhalb der geordnet sein. Glocke; über diese Leitung kann der durch die Ex-

F i g. 4 zeigt eine weitere Ausbildungsform der Er- plosion erzeugten Blase ein Gas zugeführt werden, findung. Diese umfaßt eine Glocke 22, die vollstän- 40 Gegebenenfalls kann man in diese Leitung ein Rückdig innerhalb einer äußeren Glocke 23 angeordnet ist. schlagventil einschalten, und diese Leitung ist an Hierbei liegt der Rand der Glocke 22 höher als der ihrem einen Ende an eine Druckgasquelle an-Rand der Glocke 23. Wenn die Ränder der beiden geschlossen.

Glocken nicht in parallelen waagerechten Ebenen Fig. 7 zeigt eine Konstruktion einer Schallquelle,

liegen, so muß mindestens ein Teil des Randes der 45 bei der eine elektrische Einrichtung zum Erzeugen <jrlocke 22 höher angeordnet sein als der höchste Teil eines Zündfunkens vorgesehen ist. des Randes der Glocke 23. Die durch eine Elektrode 32 gebildete Zündeinrich-

Der Glocke 23 wird über eine Leitung 24 konti- tung ist auf einem Gehäuse 33 aus isolierendem nuierlich Sauerstoff zugeführt. Hierdurch wird das Material angeordnet und gasdicht in die Wand der Wasser aus dem Inneren der beiden Glocken 22 und 50 Glocke 34 eingebaut. Die Elektrode 32 ist so angeord-23 bis zu der Linie 25 verdrängt. Periodisch wird net, daß sie in das Wasser eintaucht, wenn sich die über eine weitere Leitung 26 eine geeignete Wasser- Glocke 34 unterhalb der Wasseroberfläche befindet, stoff menge zugeführt, wobei der Wasserstoff in Form Hierbei kann sich die Seitenwand der Glocke 34 weivon Blasen im Wasser nach oben steigt und durch die ter nach unten erstrecken, wie es in Fig. 7 mit geGlocke 22 aufgefangen wird. Die Menge des Wasser- 55 strichelten Linien angedeutet ist, vorausgesetzt, daß Stoffs wird so gewählt, daß sie der Menge des Sauer- mindestens eine Öffnung 35 auf einem Niveau oberstoffs in der Glocke 22 angepaßt ist, so daß ein halb der Elektrode 32 vorgesehen ist. In den Raum stöchiometrisches Gemisch entsteht. Unmittelbar nach unterhalb der Glocke 34 wird eine geeignete Menge demZuführen des Wasserstoffs zu der Glocke 22 wird eines Implosionsverhinderungsgases eingeschlossen, die Zündeinrichtung 27 betätigt, so daß das Wasser- 60 Die Trennlinie zwischen diesem Gas und dem Wasser stoff-Sauerstoff-Gemisch explodiert und eine Blase " ist in F i g. 7 bei 36 angedeutet.

erzeugt wird, die sich im Wasser nach unten ver- Die primäre Stoßwelle in dem Gewässer, in das die

größert. Sauerstoff aus dem Raum zwischen den Schallquelle nach Fig. 7 eingetaucht ist, wird da-Glocken22 und 23, der an dieser Explosion nicht-—durch erzeugt, daß man die Zündeinrichtung betätigt, teilnimmt, ersetzt die fehlende Gasmenge in der Blase 65 indem man eine hohe Spannung zwischen der Elek-

und verhindert so das Entstehen eines Hohlraums^ trode 32 und dem sie umgebenden Wasser anlegt,

um die Implosion zu unterdrücken, die anderenfalls z. B. durch das Entladen eines hier nicht gezeigten auf die Explosion folgen würde. Die zwischen dem Kondensators zwischen der Elektrode 32 und der

Glocke 34 aus Metall oder dem Körper eines ebenfalls nicht gezeigten Schiffs oder einem nicht dargestellten Gegenstand aus Metall, der sich in der Nähe der Schallquelle im Wasser befindet. Diese elektrische Entladung erzeugt eine Stoßwelle, deren Auftreten von der Entstehung einer Gasblase in der Umgebung der Elektrode 32 begleitet ist. Das Innere der Blase wird dann, wenn der darin herrschende Druck niedriger wird als der hydrostatische Druck auf dem Niveau der Schallquelle, teilweise durch das Gas aufgefüllt, das in die Glocke 34 eingeschlossen ist. Dieses Gas kehrt automatisch in den Raum unter der Glocke 34 zurück; dies ist auf den Unterschied zwischen den spezifischen Gewichten des Gases und der Flüssigkeit zurückzuführen. Gegebenenfalls kann eine hier nicht gezeigte Leitung in der Glocke 34 münden, so daß man dem Raum unter der Glocke zusätzliches Gas kontinuierlich oder diskontinuierlich zuführen kann.

Bei der Schallquelle nach F i g. 7 kann die Glocke 34 durch eine Leitung ersetzt werden, die von einer Druckgasquelle zu einem Punkt in der Nähe der Elektrode 32 führt. Über diese Leitung kann man ein Gas kontinuierlich den Hohlräumen zuführen, die durch die Funken erzeugt werden, welche in der Umgebung der Elektrode 32 entstehen. Bei einer anderen Anordnung ist es möglich, in diese Leitung Rückschlagventilmittel einzuschalten, die sich nur öffnen, um das Gas dann durch die Leitung strömen zu lassen, wenn der Druck am Auslaß der Leitung bis unter den hydrostatischen Druck auf dem betreffenden Niveau zurückgeht/Das aus dem Auslaß der Leitung entweichende Gas verhindert eine Implosion der Blasen, die in dem Wasser mit Hilfe der Funken erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Schallquelle wird vorzugsweise von einem Schiff aus betätigt. Auf diesem Schiff befinden sich die erforderlichen Gasflaschen und/ oder Gaspumpen, die elektrischen Geräte zum Betätigen der Zündkerzen oder Elektroden sowie die Einrichtungen zum Registrieren der von den unterirdischen Schichten zurückkehrenden Stoßwelle.

Die Schallquelle wird vorzugsweise gegenüber den Hydrophonen an einem bestimmten Punkt angeordnet, wobei die Hydrophone dazu dienen, die zurückkehrenden Stoßwellen zu empfangen und sie dem Registriergerät zuzuführen.

Gegebenenfalls kann man die Untersuchung der unterirdischen Formation mit Hilfe einer sich nicht bewegenden Schallquelle in Verbindung mit ortsfesten Hydrophonen durchführen, doch wird es vorgezogen, zur Untersuchung unterirdischer Formationen die Schallquelle sowie die Hydrophone in der gewünschten Wassertiefe längs einer vorbestimmten Bahn gegenüber den zu untersuchenden Formationen nachzuschleppen. Hierbei wird der gesamte Zyklus der Betätigung der Schallquelle (Spülen, Füllen und Zünden) auf die Betätigung des Registriergeräts abgestimmt. Da eine solche Abstimmung als solche bekannt ist und nicht einen Gegenstand der ₆ Erfindung bildet, dürfte sich eine nähere Beschreibung erübrigen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Untersuchen unteridischer Formationen mit Hilfe einer in Wasser erzeugten und nach Brechung oder Reflexion an den unterirdischen Formationen registrierten Stoßwelle, deren Erzeugung von der Entstehung einer Blase im Wasser begleitet ist, deren Innerem Gas unter überatmosphärischem Druck zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in einer zur Unterdrückung einer Implosion der Blase ausreichenden Menge zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mindestens während eines Teils der Zeitspanne zugeführt wird, während welcher der Druck innerhalb der Blase niedriger als der Wasserdruck auf dem Niveau der Blase ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Stoßwelle durch Explosion eines Gases erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung der Implosion der Blase das gleiche Gas wie zur Erzeugung der Stoßwelle verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas unter einer in das Wasser am Ort der Entstehung der Blase eingetauchten Glocke bereitgehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas über eine Leitung zugeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 mit einer in das Wasser eintauchbaren, nach unten geöffneten Glocke, welche über mindestens eine in den Raum unter der Glocke führende Zuleitung mit explosivem Gas füllbar ist und welche mit einer Zündeinrichtung für das Gas versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Glocke (10; 16; 22) eine weitere, ebenfalls nach unten geöffnete und über eine Zuleitung (12; 21; 24) mit einem Gas füllbare Glocke (14; 17; 23) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Glocke (14; 17; 23) die andere Glocke (10; 16; 22) mindestens teilweise umschließt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 mit einer in das Wasser eintauchbaren, nach unten geöffneten Glocke, welche über mindestens eine in den Raum unter der Glocke führende Zuleitung mit explosivem Gas füllbar ist und welche mit einer Zündeinrichtung für das Gas versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in oder unterhalb der Glocke eine weitere Zuleitung für Gas mündet.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer in das Wasser eintauchbaren, nach unten geöffneten Glocke, welche mit Gas füllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Randes der Glocke (34) eine Elektrode (32) angeordnet ist, die an ein gegenüber dem Wasser hohes elektrisches Potential anschließbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen