DE1907501A1

DE1907501A1 - Druckgeber zum seismischen Aufschliessen der Erde

Info

Publication number: DE1907501A1
Application number: DE19691907501
Authority: DE
Inventors: Layotte Pierre Claude; Michel Lavergne
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1968-02-14
Filing date: 1969-02-14
Publication date: 1969-09-18
Also published as: NL6901883A; GB1256304A; FR1592086A

Description

Erde".

Die Erfindung bezieht sich auf ein Erdbodengerät, insbesondere Druckgeber, zum Messen von aus dem Erdboden stammenden Schallwellen,

Die zur Zeit bei der terrestrischen bzw. Erdbodenprospektion verwendeten Geophone umfassen im allgemeinen Geber bzw. Empfänger, die durch starre Gehäuse geschützt sind, welche auf den Boden gesetzt oder in diesen mittels Spitaen eingepflanzt sind. Die Geber können vom Induktanetyp oder vom Typ mit variabler Reluktanz sein und auf piezoelektrischer oder magnetostrikt iver Basis arbeiten. Diese Geophone messen die Bewegung der Partikel des Erdbodens, weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie gegenüber Schwankungen ihrer Kopplung mit dem Boden empfindlich sind. Das elektrische Signal» das sie tibertragen, hängt nicht allein von der Bewegung des Erdbodens sondern auoh von der Beschaffenheit des Erdbodens, auf den sie gesetzt oder in den sie eingepflanzt sind, ab, sowie von der Art und Weit*» wie sie aufgesetzt bzw. eingepflanzt sind. Die Änderungen ia den mechanischen Eigenschaften des Erdbodens führen eu lade-

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rungen der Kopplung zwischen dem Erdboden lind dem Geophon. Die Unregelmäßigkeiten in der Kopplung machen sich insbesondere bei erhöhten Frequenzen, beispielsweise oberhalb 500 Hz bemerkbar und sind äußerst störend bei der mit hoher Auflösung arbeitenden seismischen Prospektion. In bestimmten Fällen, insbesondere, wenn der Erdboden aus leichten Sedimentgesteinen besteht, macht eine fehlerhafte Kopplung der Geophone mit dem Erdboden die Aufzeichnung der Hochfrequenzeingänge unmöglich.

Erfindungs gemäß soll nun ein neuartiges Geophon vorgeschlagen werden, das es ermöglicht,- die Änderungen der Kopplung aufgrund von Variationen der mechanischen Eigenschaften des Erdbodens zu eliminieren und die Aufzeichnungstreue, insbesondere im Band der für die Seismik hoher Auflösung interessanten Frequenzen, d.h. zwischen 80 Hz und 5000 Hz, stark zu verbessern.

Erfindungs gemäß wird dies bei einem Geophon durch einen Geber beispielsweise vom piezoelektrischen lyp oder mit variabler Reluktans für Druckwellen erreicht, die in einem flüssigen Medium übertragen werden, wobei der Geher in eine in einer Hülle enthaltene Flüssigkeit eintaucht. Hierbei besitzt die Hülle wenigstens einen nachgiebigen Teil; der dazu bestimmt ist, mit dem Erdboden in Kontakt zu kommen; auch kann die Hülle völlig aus nachgiebigem oder halbnachgiebigem Material aufgebaut sein.

Diese« nachgiebige Material muß die Umwandlung der Bewegung der Partikel in einen Druck in der Flüssigkeit ohne Abschwächung oder Deformation ermöglichen. Seine Härte, ausgedrückt in Shoreeinheiten, ¹¹^e* vorzugsweise zwischen 30 und 90 und insbesondere zwischen 40 und 80 Shoreeinheiten.

Die in der Hülle enthaltene Flüssigkeit, die an den Geber die duroh das nachgiebige Material empfangene Schallwelle übertragen soll, kann aus Wasser, öl oder irgendeiner anderen Flussig-

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koit geringer Viskosität xmä geringer Kompressibilität bestehen.

Arbeitet man mit dem Geophon nach der Erfindung, so ersetzt man die gewöhnliche Kopplung Ereboden-Geophon durch eine Doppelkopp lung. nämlich: Kopplung Eraboäen-Flilßsiglcßit -und Kopplung Flü BBi {gke i t-Geb er.

Eine gute Erdboden-Flüssigkeitskopplung erhält man, wenn die Oberfläche des nachgiebigen Teiles der mit dem Erdboden in Kontakt stehenden Hülle ziemlieh groß ist. Gute Resultate erhält man, wenn diese Kontaktflache wenigstens 10 £ der Gesamtoberfläche der Hülle darstellt,

Die Kopplung Flüssigkeit-Geber variiert nicht. Man kann empfindliche, an Frequenzen bis zu 2000 Hz angepaßte Geber, beispielsweise Geber mit piezoelektrischer Keramik, verwenden.

Die Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Figur 1 ein Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Geophone nach der Erfindung darstellt;

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Geophones

Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des Geophone;

Figur 4 zeigt eine erste Variante zu dem in Figur 2 gezeigten Geophontyp mit einer Yielzähl von Gebern; Figur 5 zeigt eine zweite Variante zu diesem Geophontyp;

Figur 6 zeigt eine dritte Variante für den gleichen Geophontyp.

Nach Figur 1 ist ein Geber 1 bekannter Art, beispielsweise vom piezoelektrischen Typ, im Inneren einer Hülle 2, die beisplele-

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«eise völlig aus nachgiebigem Material hergestellt let, angeordnet. Die Httlle let mit Flüssigkeit 3 geringer Viekoeität und geringer Kompressibilität, beispielsweise öl» gefüllt. Die so gebildete Anordnung wird auf den Boden gesetzt» der Geber ΐ wird über leiter mit einem geeigneten nicht-dargeatellten Signalauf seichnungssystem verbunden«

Nach Figur 2 ist der Geber 1 an eioh bekannter Art im Inneren eines starren Gehäuses 4 angeordnet» welches alt einer nachgiebigen Membran 5 versehen ist, welche auf den Erdboden auf« ruht* Die so gebildete mile wird mit einer Flüssigkeit 3 g·- füllt» die den obengenannten Bedingungen entsprieht·

Nach Figur 5 ist ein Hohlraum bzw» eine Vertiefung In den Erdboden hinein eingearbeitet, Dieser Hohlraum 1st Alt einer dichten und nachgiebigen Hülle 7, die mit Flüssigkeit 3 gefüllt ist, ausgekleidet. Der an sich bekannte Geber, der mit einer Aufseichnungsvorrlohtung verbunden 1st, die auf der Erdoberfläche angeordnet ist, taucht in diese Flüssigkeit ein*

lach Figur 4 werden eine Tieleahl von Gebern oder Gruppen von

Gebern C₁, C₂ «·· O_n, die untereinander und mit einem

Signalauf seichnungssysteis verbunden sind, im Inneren einer Hülle angeordnet, die einen halb-nachgiebigen Teil 8 aufweist, der durch einen Rippenröhren- oder Ringkörperröhrenteil (beispielsweise eine Rippenröhre, die Über ihre länge in stwel Hälften geschnitten ist) und eine nachgiebige Membran 9 gebildet 1st, die dicht an der Rippen- bzw. Ringkörperröhre befestigt ist. Die so gebildete Hülle wird mit Flüssigkeit gefüllt*

Diese Formgebung ermöglicht es, eine Hülle sehr großer länge (mehr als 1000 Meter) zu verwenden, die man beispielsweise auf eine auf einem Lastwagen angeordnete Trommel aufwickelt. Das Aufstellen des kompletten Geophone kann so rasch erfolgen»

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indem diese Bulle so abgewickelt wird, daß die Membran auf dem Erdboden aufliegt.

Nach einer in Figur 5 dargestellten Variante dieser Geophonart kann die Hülle 10 aus einem röhrenförmigen, völlig aus nachgiebigem Material bestehenden Teil gebildet sein. Ist das verwendete Material sehr nachgiebig, so vermeidet man ein Nachgeben oder Durchhängen der Hülle, indem innen kleine Sttttabodenelemente 11, beispielsweise von halbkreisförmiger Gestalt angeordnet werden, wobei auf diese Weise ein planer Teil für den Eontakt der Hülle mit dem Erdboden beibehalten wird. Eine solche Hülle kann ebenfalls leioht auf- und abgewickelt werden. ™

Sie Geber werden in der Hülle auf die gleiche Art und Weise wie nach dem vorhergehenden Beispiel angeordnet.

figur 6 erläutert eine dritte Variante einer Ausführungsform eines Geophone großer Länge» Dieses besteht hier aus mehreren Elementen, je mit einem starren Teil 12, beispielsweise von halhzylindrisoher Gestalt und einem nachgiebigen Teil 13, beispielsweise einer Membran versehen, die am Halbaylinder Über Flansohe 14 befestigt ist.

Die in einem Element angeordneten Geber werden elektrisch mit | den Gebern der benachbarten Elemente über Leiterkabel 15 und elektrische Anschlüsse 16 verbunden«

Im letztgenannten i'all werden die Elemente beim Transport beispielsweise Seite neben Seite auf der Plattform des fahraeuges angeordnet, wobei die Länge jedes Elementes auf die Länge der Plattform abgestimmt 1st.

Die die Geber enthaltende Hülle kann ebenfalls durch eine lange Röhre bsw. einen langen Schlauch aus einem einzigen völlig

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aus halb-nachgiebigem Material bestehenden Stück aufgebaut sein*

Das neuartige Geophon nach einer der beschriebenen Ausführungeformen bietet den Vorteil, sich schnell Aufstellen und Versetzen zu lassen» was die Verbringung von einer Zone in eine andere erleichtert · Auch ist es besonders gut für Messungen in sumpfigen Gebieten geeignet, wo die Verwendung üblicher Geophone nicht möglich ist, allgemeiner in allen den i'errainbereichen, wo das Einsetzen üblicher Geophone schwierig wird.

Im übrigen bilden die Geophone der Figuren 4t 5 und 6 je ein kontinuierliches richtungsabhängiges Gerät.

Ihre große Bodenkontaktfläohe in einer bestimmten Richtung ermöglicht es, den Empfang der im wesentlichen vertikal ankommenden Wellen zu verstärken.

Mit den zur Zeit gebräuchlichen Geophonen läßt sich ein solches kontinuierliches Gerät nicht erstellen.

Patentansprüche

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Claims

Äff. 820 PATENTANSPRÜCHE

1.) Erdbodengerät zur Meeeung von aus dem Brdboden kommenden Druckwellen, gekennzeichnet durch eine MlIe (2j 7; 10) mit wenigstens einer Wandung aus nachgiebigem Material in Kontakt mit dem Erdboden? und wenigstens einem im Inneren der Hülle angeordneten Druckgeber (1); und durch eine die Hülle füllende Flüssigkeit (3) geringer Viskosität und geringer Kompressibilität.

2.) Srdbodeisgerttt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß das die in Kontakt mit dem Erdboden befindliche Wandung bildende Material eine Härte zwischen 30 und 90 Shoreeinheiten» und insbesondere zwischen 40 und 80 Shoreeinheiten aufweist.

3.) Brdbodengerät nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet) daß die in Kontakt mit dem Boden befindliche nachgiebige Wandung wenigstens 10 # der Gesamtoberfläche der HUlIe ausmacht.

4.) Erdbodengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Hülle (2) völlig aus nachgiebigem Material besteht.

5.) Erdbodengerät nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet» | daß die Hülle (10} innen kleine *ogen (11) aus steifem oder starrem Material zur Verhinderung eines Durchhängene aufweist«

6.) Erdbodengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß ein Teil (12) der Hülle, der sich nicht in Kontakt mit dem Erdboden befindet, aus steifem oder starrem Material hergestellt ist.

7.) Erdbodengerät nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet»

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daß ein fell der Hülle» der ei oh. nicht In Kontakt mit dem Erdboden befindet, aus einem ssylindrieohen feil aue Rippenrohr-» oder Ringeohlauchelementen aufgebaut 1st.

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