DE2264334A1

DE2264334A1 - Verfahren und vorrichtung zur aussendung pneumatischer energieimpulse bei seismischen arbeiten, wobei der sekundaerimpuls abgeschwaecht auftritt

Info

Publication number: DE2264334A1
Application number: DE2264334A
Authority: DE
Inventors: John Joseph Havlik; Kenneth Dubois Shaub; Billy Humphreys Towell
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-03-06
Filing date: 1972-12-30
Publication date: 1973-09-13
Also published as: US3805914A; AR194873A1; BR7301545D0; FR2175467A5; GB1363394A; JPS48102001A; IT981132B; NL7302301A; CA974636A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aussendung pneumatischer Energieimpulse bei seismischen Arbeiten, wobei der Sekundär-Impuls abgeschwächt auftritt.

Im allgemeinen bezieht sich die Erfindung auf einen verbesserten seismischen Luft-Pulser,mit dem seismische Energie in konventionelle wassergefüllte Bohrungen bzw. Schußlöcher, in sumpfige Gebiete oder von einem schwimmfähigen Fahrzeug im Offshore-Hereich in das Wasser abgegeben werden kann. Die seismische Energie wirtl in Form von komprimierter Luft abgegeben, wobei die Reflexionen von einer Geophysiker-Mann-

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et werden um ein möglichst genaue« Bild «'er untert η pm gen Erdf orma t i onen unl (\r-.r unter Wasser 1 i p.i'ondon Schichten der Ozeane, Meere, Seen, Flüsse oder dertrl. zu erhalten. Inslirsnndi're betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verkleinern der Bildung einer zusammenhängenden (lasblase zur Dämpfung der Sekundär-Tmpulse und drei seismische pneumatische Energie-Generatoren zur Dämpfung der Sekundär-ImpuIse und zur Verlängerung der Periode der Gas-Impulse oder Sekundär-Schwingungen.

Während der Erfindung, wie nachfolgend näher beschrieben, für viele Zwecke verwendbar ist, beschränkt sich die eigentliche Beschreibung und Zeichnung auf die Verwendung in wassernder schlammgefüllten Bohrlöchern und ozeanographisehen Ausrüstungen für seismische Explorationsnrbeiten der unterwasserliegenden Erdschicht en. Da Wasser ein gutes Scha 1lühertracungsmedium ist, ist es nicht nötig, die Schallwellen direkt auf oder in den Meeresboden zu geben; os reicht aus, wenn sie innerhalb des Wassers im Bereich der Oberfläche erzeugt werden. Die Druckwellen pflanzen sich in Richtung des Meeresbodens fort und werden dort vie bei der Verwendung normaler Echo-Scha11techniken reflektiert. Jedoch dringen die Druckwellen auch durch den Meeresboden und werden von den darunterliegenden Schichten reflektiert. Diese akustischen Wellen pflanzen sich ebenfalls in horizontaler Richtung durch eine oder mehrere geologische Schichten und können in einer gewissen Entfernung aufgezeichnet werden und schaffen somit verwendbare Brechungsdaten der- Schichten oder Daten, die die

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ORiGfNAL

Schichten beinhalten, Die gleichen Ri-jiplmi ssr· sind lci ireolojrischen Untersuchungen möglich, bei Hpiumi mi, oiiiom plötzlichen Auslösen einer Menge liochpespnnnt.er InJ 1 in die umgebende Erde, Sumpf formation oder das Wasser eine;· Bohrloches gearbeitet wird. ■ ,

Obgleich Explosivkörper für seismische Arbeiten eine grofte Energiemenge an das Wasser abgeben können und eine große Tiefe der Durchdringung ermöglichen, hat diese Art der seismischen Arbeit auch' große Nachteile; die Handhabung von Explosivkörpern und deren Verwendung ist gefährlich und in manchen Gebieten, wie z.B. in überfüllten Häfen, können sie nicht verwendet werden. Ebenso ist jeder "Schuß" sehr teuer und erhöht die Vermessungskosten erheblich. Außerdem tendieren die Explosivkörper im allgemeinen dahin, einen wesentlichen Anteil ihrer Energie im höheren Frequenzbereich auszusenden, obwohl für viele Zwecke dieser höherfrequente Komponente nicht wünschenswert ist. Dagegen können im Schall-Tmpuls-Verfahren mit der vorliegenden Vorrichtung der Amplitudenbereich adjustiert werden und zur Erzeugung des gewünschten Spektrumbereiches der Schallfrequenzen entsprechend den vorliegenden Bedingungen modifiziert werden.

Die vorliegende Erfindung ist anhand einer Vorrichtung beschrieben, die eine große Menge akustischer Energie in das Wasser abgeben bzw. aussenden kann in Form von klaren, wied'erholbaren Impulsen, deren Frequenz und Amplitude leicht bestimmt werden kann. Diese kraftvollen Schallimpulse eig-

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non sich sphr gut für seismische Εχπ,Ι nra t i ons·!] ι nr i rh 1 u n.een.

Bei seismischen Verm-essungsarbeiten, din über wnsserbedeckten Gebieten ausgeführt werden, gibt es eine Reihe unterschiedlicher Verfahren zur Erzeugung der seismischen Energie. So werden z.B. Dynamit oder ähnliche Sprengstoffe zur Explosion gebracht oder man verwendet Gasmischungen; weiterhin werden elektrische Funkenentladungen zur Ionisierung eines Teiles des die Elektrode umgebenden Wassers durchgeführt oder zur Erzeugung eines starken seismischen oder Druckwellen-Signals eine Menge hochgespannter Luft unter Wasser plötzlich entspannt. Diese seismischen Signale werden von den unterseeigen geologischen Formationen und Strukturen reflektiert und von Seismometern aufgefangen und aufgezeichnet.

Bei den meisten gebräuchlichen Verfahren werden entweder ein oder mehrere Detektoren auf dem Meeresboden oder im Wasser im Bereich der Schallquelle positioniert, um die von den verschiedenen tieferli<fienden Formationen und Strukturen

wert] en reflektierten Signale aufzunehmen. Die aufgenommenen Signale von einer entsprechenden Einrichtung entweder in digitaler oder analoger Form aufgezeichnet. Ebenso werden zeitweilig die Signale als veränderliche Flächen-Signale zur Erzeugung eines Profiles der vermessenen Fläche aufgezeichnet. Diese Aufzeichnung ähnelt jener Aufzeichnung, die mit herkömmlichen Einrichtungen für Tiefenmessungen durchgeführt wird.

Die vorgenannten seismischen Verfahren und Vorrichtungen wei·

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son nine Reihe unterschiedlicher Narhteile auf mi-·! keines diesel· Verfahren eignet sich für srismiscl «» Arbeiten unter den unterschiedlichsten Bedingungen. Die Handhabung von Explosivstoffen ist schon wie vorbeschriebon gefährlich, wobei durch diese Explosionen jedesmal ein Toil der belebton Meereswelt zerstört wird, wie es insbesondere in der US-PS 2 877 859 beschrieben ist. Ein weiterer Machteil ist, daß man bei diesem Verfahren zwei schwimmfähige Fahrzeuge benötigt; eines für den Abwurf des Dynamits und ein zweites, das mit der Aufzeichnungs-Einrichtung ausgerüstet ist. Dadurch erhöhen sich die Vermessungskost en sehr stark.

Abgesehen von den Nachteilen dieses Verfahrens während der

Vermessungsarbeiten, werden durch das erfindungsgemäße System

bessere Daten aufgrund der wirkungsvollen Dämpfung der Sekundär-Schwingungen der Signale erworben.

Die Verwendung von Gasgemischen löst einige Probleme, die bei der Verwendung von Dynamit auftreten, da explosible Gasgemische nicht ganz soviel der belebten Meereswelt, töten (vergl. hierzu die US-PS 3 "20 327)· Normalerweise können nicht explosible Gasgemische separat auf dem gleichen Wasserfahrzeug gelagert werden, auf dem auch die Aufzeichnungs-Ausrüstung angeordnet ist., Somit ist bei diesem Verfahren die Notwendigkeit eines zweiten Wasserfahrzeuges tind die Möglichkeit der Tötung flor belebten Meereswelt reduziert. Dn ein Nachteil dieser Gas-Schallquellen darin besteht, daß die

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flexiblen Behälter, in denen (Ue Detonation (1ι·ν explosiblen Gnsgemi scher erfolgt eine relativ kurze, !,ebensiliuier aufweisen, ist es von grundsätzlicher Schwierigkeit, di «· anwesende Hingebung zu erhalten.

Bei der Verwendung von Schallquellen mit einer elektrischen Entladung, hat es sich als gebräuchlich erwiesen, eine Reihe von Kondensatorenentladungen über eine einzelne Elektrode oder über eine Anzahl paralleler Elektroden und eine Erdungsplatte zu entladen, wobei die Kondensatoren vorher auf einen Hochspannungswert aufgeladen werden. Bei Entladung der Kondensatoren über die Elektroden und die Erdungsplatte, bildet sich an jeder Elektrodenspitze eine Gasdruckblase, während über die Erdungsplatte die Rückführung der elektrischen Energie erfolgt. Die Gas-Druckblase erzeugt den gewünschten seismischen Impuls, während die Erdungsplatte nichts zur Größe der ausgehenden akustischen Welle hinzutut. Tatsächlich werden nur 3 - 5 % der gesamten zur Verfugung stehenden elektrischen Energie der Kondensatoren-Reihe in verwendbare akustische Energie umgewandelt. Wie aus der US-PS 3 613823 hervorgeht, können auch mehrere parallel angeordnete Elektroden gleichzeitig benutzt werden.

Bekannte Verfahren zur Dämpfung der Pulsation der Gasblasen bestehen in der Verwendung einer metallischen Kugel, die auf ihrer Oberfläche in einem regelmäßigen Abstand eine Anzahl Löcher aufweist, durch die die Explosion, welche im Inneren

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der Kugel durchgeführt wird, nach außen dringt, wobei die Kugel aus einem Material gefertigt ist, das der Explosion standhält. Dieses Verfahren ist in den US-PS 2 877 859 und 3 525 416 offenbart. Da es jedoch ziemlich schwierig ist solche Kugeln mit ausreichender mechanischer Widerstandskraft zu batten, die den wiederholten Explosionen standhalten, mangelt es nach einiger Zeit an einer vollwertigen Dämpfung der Gas-Impuls-Amplitude. Eine andere bekannte Vorrichtung weist einen Behälter mit einem federnden Verschluß- und Öffnungsteil auf, das eine intermittierende Verbindung des BehäIterinnenraumes mit der den Behälter umgebenden Flüssigkeit erzeugt, so wie es in der US-PS 3 kkk 953 offenbart ist. Keines der vorgenannten Systeme dämpft die 'Amplitude der Gasblasen-Pulsation oder Schwingung jedoch ausreichend gut.

Eine vorrangige Aufgabe der Erfindung besteht darin, mindestens ein Verfahren zur Dämpfung der Amplitude der Sekundär-Impulse zu schaffen, die aus einem seismischen Primär-Impuls resultieren.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung mechanische Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit der die Bildung einer zusammenhängenden Luftblase reduziert werden kann.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zur Formung des gewünschten seismischen Signal durch Verlängern • · . -8-

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rlor Form der Lu ft kamm er zu scha ΓΓ on und boi .lom /nr Dämpfung der Spkundiir-Tmptil.se die Luft aus den untrrschicllirlion Positionen der Luftkammer radial ausgestoßen wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die assoziierten seismischen Gasblasen-Impulse und deren schädliche Auswirkung auf die seismische Explorationsarbeit zu dämpfen.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen pneumatischen Pulser für die seismische Energie zu erzeugen, bei dem weit auseinanderliegend radiale Ausstoß-Düsen zur Formung der Primär-Impulse vorgesehen sind, so daß die dominierende Frequenz der Primär-Impulse herabgesetzt wird und ein Großteil der Energie im verwendbaren seismischen Frequenzbereich angeordnet ist, woraus eine größere Durchdringung der seismischen Signale im sedimentären Bereich resultiert.

Weiterhin soll der pneumatische Pulser leicht zu bedienen sein, eine einfache Ausbildung aufweisen, wirtschaftlich zu erstellen und zusammenzubauen sein und von größerer Effektivität bei der Erzeugung der vorgenannten Primär-Impulse sein.

Die Form der seismischen Primär-Impulse, erzeugt durch die Entladung einer Explosiv-Einrichtung, wie z.B. durch einen Luft-Pulser (air-gun) der unter Wasser angeordnet ist, wird primär durch die Größe der Luft-Pulser-Öffnung und Durchgangsöffnungs-Bereiehe des Pulser bestimmt, sowie durch die Entladungsgeschwindigkeit der Luft oder des Gases in das umgebende

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Wasser, durch den Gasdruck und den Hesorvo i rrniirii und durch das in das Wasser abpe lass one Lu ft volumen . Jv i rd mit einem speziell ausjrebi Ideten I.iift-Pulsor bei gleichem Luftdruck und gleicher Gasraumgröße gearbeitet, kann davon ausgegangen werden, daß die Form des erzeugten Primär-"Impu 1 sos wiederholbar ist. Eine Änderung des Fülldruckes des Luftraumes hat außer einer Änderung· der Amplitude des Primär-Tmpulses keine nennenswerte Auswirkung auf die Zeitdauer des Primärimpulses .

Die Erfindung offenbart Verfahren zur Dämpfung der Amplitude und zur Veränderung der Periodendauer der Gasblasen oder Sekundär-Tmpulsen, die aus einem seismischen Primiir-Tmpuls resultieren.

Ein Verfahren zur Dämpfung der Amplitude und der Sekmidär-Tmpulse, die auf den aus einem Behälter mit komprimiertön Gas ausgelösten Primär-Impuls folgen, beinhaltet ein plötzliches Ausstoßen dos komprimierten Gases, 7.Π. Luft in einor Anzahl vonStrömen,die sich strahlenförmig aus einem ersten Bereich in eine erste radiale Ebene erstrecken und ein gleichzeitiges plötzliches Ausstoßen von komprimiertem Gas in einer Anzahl von;trömen, di e sich strahlenförmig von einem zweiten Bereich (](■·* Behälters, der weit genug von dem ersten Bereich entfernt liegt, in eine zweite radiale Ebene, die im wesentlichen parallel zur erste Ebene angeordnet ist, zur Verminderung der Bildung einr zusammenhängenden Gasblase zur Dämpfunc der Sekundär-linpu 1 se .

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Ein mo<H f i ζ i ert ns Vorfahren beinhaltet dir- Knmbiηiorung und Hinzufiiprun.fr einer dritten Stufe zu den -beiden vorgenannten Verfahrensstufen, bei der el ei ch^ei t i e und plötzlich komprimiertes Gas in einer Anzahl von^trömen,die sich strahlenförmi g von einem dritten Hereich erstrecken, der in Flucht mit den ersten beiden Bereichen und weit trenn .or vom zweiten Bereich entfernt liegt, ausgestoßen wird, wobei die strahlenförmig angeordneten StrömeJBine dritte radiale Ebene bilden, die parallel zu den beiden vorgenannten Ebenen angeordnet ist.

Eine weitere Modifizierung des Verfahrens beinhaltet die Kombinierung und Ilinzufügung einer anderen Verfahrensschrittfolge, wobei an wesentlichen gleichenMengen komprimierten Gases aus jedem Bereich plötzlich ausgestoßen wird.

Tn einer weiteren Modifizierung zeichnet sich das Verfahren zur Erzeugung seismischer Primär-Tmpulse mit gedämpften Sekundär- Inipul sen mittels komprimierten Gases, das aus einer Kammer oder dergl. ausgestoßen wird e »'durch aus, daß die Kammer in einer langgestreckten Form ausgebildet wird, die eine Anzahl von entfernt voneinander liegenden Bereichen aufweist und das gleichzeitig das komprimierte Gas über strahlenförmig in jedem Bereich angeordnetenStrömenusgcstoßen wird, um die Bildung einer zusammenhängenden Gasblase aufgrund der gedämpften Sekundär-Tmpulse zu vermindern. Die Bereiche liegen dabei vorzugsweise in einer Flucht.

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AuFsfiihr-unjrsbed spiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in dor Zeichnung'dargestellt, wobei gleiche Teile der Ausführungsbeispiele gleiche Bezugszahlen in den einzelnen Figuren erhalten haben. Es zeigen : ,

Fig. 1 einen schematisierten Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pulser*⁵ für gedämpfte Sekundär-Impulse,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Druck/Zeit-Diagramm

der pneumatischen, seismischen Energie bei Verwendung der Vorrichtung nach Fig.· 1 in Vergleich zu einem entsprechenden Diagramm aufgrund der Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung,

Fig. k eine modifizierte Ausbildung der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 5 eine weitere modifizierte Ausbildung der Vorrichtung nach Fig. 1,

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Fie. 1 offenbart oino Aushilfhing «lor erf i ndniifs "·οπι,^:ίρ.οη Vorrichtung zur Durchführung dos vorgenannten VOtTnIu-ons, hoi dom ein scharfer Anfangs- oder Pri inär-Impu1f erzeugt wird, dem stark gedämpfte Sekumdär-Impulse folgen. Dor Luft-Pulser 10 in Fig. 1, der die pneumatische seismische Energie erzeugt, weist eine Hochdruck-Luftkammer 11, eine obere Ausstoßöffnung 12 und eine untere Ausstoßöffnung 13 sowie ei?: oberes und ein unteres Schnellschluß-Ventil lh und 15 zum plötzlichen Offnen sämtlicher Ausstoß-Offnuncren auf. Während die dargestellte Ausführungsform des Luftpulsers primär für die Verwendung in Schuß-Löchern zwischen 1^,2^ m und 76,20 m Bohrtiefe Verwendung findet, kann sie ebenfalls für Explorationsarbeiten in Offshore-Gebieten Verwendung finden, indem der Pulser unter Wasser hinter einem Vermessungsschiff hergezogen wird.

In Fig. 1 ist eine Einlaßöffnung 11b für die Hochdruck-Luft dargestellt, über die die Hochdruck-Luftkammer gefüllt wird; gleichzeitig wird die kleinere Kammer 16 einer herkömmlichen Schieß-Einrichtung 17 mit Hochdruck-Luft gefüllt,um den Luft-Pulser für den Primar-ImpuIs "scharfzumachen".

Die Schieß-Einrichtung oder Ahzugse}nrichtung zur Einleitung der Bewegung des Ventils lh, die mittels Schraubgewinde am oberen Ende lla der Hochdruck-Luftkammern 11 gesichert und mittels O-Rin'gen 17b, 17b abgedichtet ist, kann als ; borkömml i <c ho Schi eß—Ei nri chtung ausgebildet sein.

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ni)woh i in dor Fi g. 1 die Vielzahl der ol r-'f-n Aus «-· ' of -i { t nungon 12 in ihrer Läne^er-st rockung yioinlic'- '!:Vm und γ·₍·- ptvrcki tinsgebi 1 dot sind und sich vom olioj-cii Ti>i ! 1 In dor Hochdruck-! u f tknmmor strahl on for mi ir nncli ,infWi- erstrecken, könnon einige Auks toßö ffniirigen dor Vorr ί <"li ι in;<> vor/njrsvpisp radial weit und axial schmal ausgebildet' sr-in.

Jede AusstoßBffnung 12 weist eine strah 1 piiförmi. r: nach außen vom Tnnenraum der Hochdruck—I/uftkammer 11 verlaufende Passatre auf, die im-Tiechten Winkel 7iir Längsachse dor I.uftkammer 7,n einor im Außcnborpi el ι dos oberen End"? 11a befindlichen Öffnung vorläuft. Normalerweise lverdon tlroi oiri7ol.no radiale Ausstoßöffnungoii 12 verwendet. Tr nach Erfordernis kann dir. Anzahl der Ausstoßöffnuntron angopaßf Kordon. Da = obere Ventil lh (Fig. 1), zur Ahdirhtunc der Aiisst oßof f mine 12, ist vorzugsweise als Kolben-Ventil, vie in dor Fig. 1 dargestellt, ausgebildet und auf dem Kolbenhemd mit. zwei O-Ringon 1'la. und \kh versehen. Tn der dargestellten Position, in der das Ventil «respannt ist, 1 i ogi es cron-en einen Abd i oh f unesri ng 10 an, tier y-wri 0-]}intro 1 Oa und 1 Ob au V-wf j. <; t , ΛνηΙ^οι ein Gegendruck von einem mit 7ΐίο i Federn 2On, r?Ob versehenen Dnickritip· '!0 eoron den Abd i ch t une^r i ii"· 10 ausToülit wird. Zur Sicherung dor lage dos- Ahd i r'i t ungsr i.nires 10 \)nt^ (IfR Driickr i ngo^ 2i) ist e > no If i n.emu t t er 2.1 vorp-eseben .

Γ'η s olifTf ivriflo einer Ko ! hens I i> ncco 22 ist mit dom Ko lbon-Vorit i I 1'i \ <· r<: rii t-iiu I) t und da?-· untere Kndo weist vi (M^- st r.'ililon-

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förmige Arme 2 In, 2 3 b, 21 c und 21 d zur Mof>stijrung flor Kdlbenstanee mit dem Ventil I¹I, rlns vnrscli i ebba r im untoren

on Γ Ende 2'» der Hochdrur.k-Ln f tkatnmer gelagert i s i., \ >;\ s untere

Ende 2'l ist mit der Hochdruckkammer orsclirnuht und

jtepten die Innenwand der IIochdruck-Luftkarimor 11 mit einem O-Ring 2*» a abgedichtet.

Zur Abdichtung der in diesem Bereich analog zu den oberen Aiisstoßöffnungen 12 angeordneten unteren Ausstoßöffnungen 13 dient das untere Ventil 13. Während die O-Rinjrn 1^a und 1.5b eine gute Abdichtung zwischen dem Ventil I5 und dem unteren Ende 2k bilden, wird diirch einen Abdichtungsring 26, der zwei O-Ringe 26a und 26b aufweist, zusammen mit einem .Druckring 27, der zwei Federn 27a lind 27h aufweist., hinter und unter dem Ventil IS eine weitere Abdichtung der Ausstoßöffnungen I3 erzielt. Zur Abdichtung der Hochdruck-Luftkammer 11 und zur Lngefixierung sowohl des Abdichtungsringes 26 als auch des Druckringes 27 ist in dem unteren Bereich des unteren Endr^s2'l eine Versen lußk appe 28 mit einem Ο-ΙΗησ 2.°>η geschraubt. Die Hochdruck-Luftkammer 11 ist im wesentlichen dreimal so lang wie deren Durchmesser ausgebildet, um auf diese Weise einen Rehälter zu schaffen, der eine große Metirre

i η Druckluft in einem großen Vo Lumen aufnimmt, wonn or ein enges Bohrrohr abgesenkt wird. G1 oichermaßen ist. die Hochdruck-Luftkammer 11 stromlinienförmig ausgebildet, so daß sie für die seismischen Offshore-Arbeiten eine günstige Schlepp form au Two ist.

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Für don Einsatz dos orfindimcsri'-'i-ii'i'ii ί u ;'s -I'm I ^„.-.- K), i--i rd übor el i ο Ei nl η iSö ff nun tr 11b dor Hauptt.fi! '!«τ !■■ ■ !<·'; ι si ί J in ■dio llochdruck-Luftkammer 11 geleitet πη.ί ■■ 1 ο i c -Ii τ i 1 i g dio kleinere Kammer 16 über nine Abzwpijr-I.fi t'in'v (nicht darjrostel.lt) gefüllt tind damit, dem ,el pichen Oiuclc u-in die Luft- · kammer 11 ausgesetzt. Das Kolben-Ventil 1'{ wird von dem in der Kammer 16 herrschenden Druck nach unten gedrückt, so daß die Ausstoßöffnunpen 12 abgedichtet sind. Da die Kolben-Ventiloberfläche größer ist, als die Ventil-Bodenflache, der Druck auf beiden Seiten aber gleich ist, wirkt auf die Kolbenoberfläche die größere Kraft. Die unteren Ausstoßöffnungen 13 werden vom Ventil I5 verschlossen, das über die Kolbenstange 22 mit dem Ventil lh verbunden ist. Zur Abfeuerung des Luft-Pulsers 7\nr Erzeugung eines Primär-Impulses, wird das Kolben-Ventil 14 mittels einer geeigneten Einrichtung plötzlich nach oben bewegt, z.B. durch plötzliches Vermindern des Druckes in der Kammer lf>- durch die Schieß-Einrichtung 17· Da das Kolben-Ventil I^ und das Ventil I5 über die Kolbenstange 22 miteinander verbunden sind, verden die oberen Ausstoßöffnungen 12 und die unteren Atisstoßöffnungen 13 bei der plötzlichen AuTwärtsbevegimg des Kolben-Ventils l'l ebenfalls gleichzeitig und plötzlich geö.ffnet. Aus dieser Öffnungsbewegung sowohl für die oberen Ausstoßöffnungen als auch für die unteren Ausstoßöffnungen 13? die sich wie vorbeschrieben am Umfang des Pulser^radial nach Außen erstrecken, resultiert ein Ausströmen hochgespannter Druckluft aus den ausreichend weit auseinander1legenden Ausströmbereieben,wobei sehr unregelmäßig ausströmende unzusammen-

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hangende l.n f t bl η son rehildol wcr<lpn und ο t n · > lies¹ i r , _; t <■· Dämpfung tier Sekundär-Γηιριι 1 «w , \ί ι <· ans den Din'-! -'/ <- i t -Π i π pramm dor F i g. 3 orsi chi 1 i ch , erreicht ν i ti. F·- > .· i rH nnjrenornmeii, daß <lie vormindort ο Hi 1 dunjr ζ»: ρπγιγιοπ1ι;ι'»ι «render Luft — lilnson, aus denen die Ilampfuncr der Snkundiir-'impulso resultiert, aufcrund der weit auseinander liegenden Bereiche, aus denen el ei chzeit i jr und plötzlich die Druckluft aus.cEestoßen wird, erfolgt.

Fipr. 2 stellt einen Querschnitt der Fi jr. 1 ent lanjr der Linie 2-2 dar und offenbart detailliert die Verbindung der Kolbenstange 22 über die vier Arme 23 a, 23 b, 23 c und 23 d mit dem unteren Ventil 15.

Aus dem Diagramm nach Fig. 3 wird ersichtlich, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Luft-Pulsers der IViinär-Tmpuls unbeeinflußt gegenüber den durch herköminliehe Pulser erzengbnre Primär-Impulse bleibt, während die Sekundnr-Tmpulse und die sich nachteilig auswirkenden Impulse gesäinpft auftreten.

In Fig. k ist eine modifizierte Ausbi Idling des Lu ft-Pulser nach Fig. 1 dargestellt, bei der die langgestreckte Hochdruck-Luftkammer 3^ so lang ist, daß drei Bereiche 30a, 30b, 30c vorgesehen werden können, die die drei Ausstoßöffnungen 3la, 3lb und 3lc aufnehmen können,wobei jede Ausstoßöffnung ein Ventil 32a, 32b und 32c aufweist und die drei Ventile annlog zu den Ventilen 1'i und 11 in Fig. 1 mittels einer

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Kolbenstange 33 verbindet. Das Ventil 32 η ist « 1 s Kolben-Ventil Tind die Ventile32 b und 32 c sind als Buchsen-Ventile ausgebildet.

Die drei Kammer-Bereiche 30a, 3⁰^ und 3°c sind ausreichend weit voneinander entfernt angeordnet. Die Arbeitsweise des Pulsers und Bildung der Impulse ist analog dem in Fig. 1
beschriebenen Pulser.

Es wurde herausgefunden, wie auch in Fig. 3 dargestellt, daß wenn die üblicherweise kugelförmig auftretenden Luftblasen in ihrer Form dergestalt verändert werden, daß sie flacher oder länglicher ausgebildet sind, d.h.daß die Längsachse
oder der Durchmesser der größeren Achse der Luftblase um
ein Vielfaches größer als die kleinere Längsachse ist, die Luftblasen mit geringerer Kraft zusammenfallen oder aufschlagen, mit dem Resultat, daß die Amplitude der erzeugten Sekundär-Impulse merklich kleiner auftritt.

Mit einer Schratibkappe 35 ist das untere Ende der in Fi<r. h dargestellten Pulser-Ausbildung verschlossen.

In Fig. 5 ist eine weitere Modifikation der erfindungsge»
mäßen Vorrichtung dargestellt, die insbesondere für Schußbzw. Bohrlöcher mit begrenztem Durchmesser Verwendung findet, wobei jedoch zur Erzeugung der erforderlichen seismischen Primär-Tmpu1 se ei no bedeutend größern Hochdruck-

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Lu ft kammer benötigt wird. Die lan.cctre.^treck te Hochdruck-Luftkammer 'iO weist mehr als drei Katnmer-Tlerei ehe 'i()a , ΊθΤ>, ^Oc u.s.w. und eine entsprechende Anzahl Ausstoßöffnungen 4la, 41b, 4lc auf. Weiterhin sind ein Kolben-Ventil Ί2 sowie eine entsprechende Anzahl Buchsen-Ventile 'l2a, ^2b u.s.w. vorgesehen, die in der vorbeschriebenen Art mittels einer Kolbenstange Ό verbunden sind. Die Ausstoßöffnungen dieser Ausbildung sind vorzugsweise in axialer Richtung dünn und in radialer Richtung weiter in ihrer Form ausgebildet und erstrecken sich in der Art, wie es in der vorgenannten US-Patentanmeldung beschrieben ist.

Gemäß den Fig. 1 und 3 sind in der Fig. 5 eine ScIi ieß-Einrichtung kh sowie eine nicht dargestellte Schraubkappe zum Verschließen des unteren Endes der Hochdruck-Luftkammer ^O vorgesehen. Die Arbeitsweise entspricht ebenfalls derjenigen der Ausbildungen nach Fig. 1 und 3·

In Fig. 3 stellt die gestrichelte Linie den Druckverlauf dar, wie er bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auftritt, während die durchgezogene Linie den herkömmlichen Druckverlauf kennzeichnet.

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Claims

T 7" o/i 3 Patentansprüche :

1. )) Verfahren zur Erzeugung und Aussendung pneumatischer Energieimpulse bei seismischen Arbeiten, wobei die Sekundärimpulse gedämpft auftreten, d a d u r c h gekennzeichnet, daß

a) das komprimierte Gas plötzlich in einer Violzahl strahlenförmig von einem ersten Bereich einer Hochdruck-Luftkammer ausgehender Ströme ausgestoßen wird und

ti) gleichzeitig weiteres komprimiertes Gas ebenfalls plötzlich in einer Vielzahl strahlenförmig von mindestens einem zweiten, vom ersten weit entfernt angeordneten Bereich der Hochdruck-Luftkammer ausgehender Ströme ausgestoßen wird, um die Bildung einer zusammenhängenden Gasblase einzuschränken und resultierend daraus die Sekundär-Impulse gedämpft werden.

2. ) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

n.) das komprimierte Gas plötzlich in strahlenförmig vom ersten Bereich der Hochdruck-Luftkammer alisgehenden

erste
Strömen in ei iHyli.-iH i a !ebene entlassen wird und daß

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b) das komprimierte Gap strahlenförmig von mindestens einem zusätzlichen Bereich der Hochdnick-lii ί τ kammer ausgehenden Strömen ebenfalls nlötzHcli in eine zur ersten Radi a 1 ebene para 1 Ie 1 liegenden zusätzlichen Radialebene entlassen wird.

3·) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß aus den Bereichen gleichzeitig im wesentlichen gleichgroße Gas- und Luftmeneen ausgestoßen werden.

*4. ) Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, gekennzeichnet durch eine Hochdruck-Luftkammer (11),

durch einen Satz Au ssirßöf fnungen (12) an einem Ende der Hochdruck-Luftkammer (11),

durch.ein Kalben-Ventil (1k) zum schnellen Öffnen des ersten Satzes von Ausstoßöffnungen (12), durch mindestens einen zweiten Satz Ausstoßöffnungen (I3) am anderen Ende der Hochdruck-Luftkammer (11), durch mindestens ein Buchsen-Ventil (15) zum schnellen Öffnen des zweiten Satzes von Ausstoßöffnungen (13)« durch eine Kolbenstange (22) zwischen Kolben-Ventil (1*O tind Buchsenventil (15), wobei das Kolben-Ventil (1*0 sämtliche Ausstoßöffnungen (12,13) schnell und gleichzeitig zur Dämpfung der seismischen Sekundär-Tmpulse öffnet und durch eine Einrichtung (I7) zur Betätigung d e s K ο 1 h e τι ν e η t i I s ( 1 Ό . ο-j

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5. ) Vorrichtung nach Anspruch 5, π a rl u r c h α t- Jv e η η -

mi t zeichnet, daß sie eine Mohr,™¹.! vo. Ausstoßöffnun-,tren (I3, 31b, 3lc, 'lib, 4lc) versehenen IW eichen aufweist und daß eine entsprechende Vielzahl an Huchsen-Ventilen ( 1*5, 32b, 32c, 4lb, 42c), vorgesehen sind, die mittels einer Kolbenstange (22), (.33), (43) antriebsmäßig untereinander und mit dem Kolbenventil (14,32a, 42a) verbunden sind.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 4 und f>_f dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ausstoßöffnungen (12, 13, 31a, 31b, 31c, 4la, 4lb, 4lc) versehenen Bereiche ausreichend weit voneinander entfernt angeordnet sind.

7.) Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, d a d u r c h g e kennzei chnet, daß die Ausstoßöffnungen ( 12, 13, 31a, 31b, 31c, 4la, 4lb, 4lc) im Rechten Winkel zur Längsachse der Hochdruck-Luftkammer (H, 3°, ^O) angeordnet sind.

8.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstoßnffuungen (12) in ihrer Längserstreckung verhältnismäßig gestreckt ausgebildet sind.

9.) Vorrichtung nach einem dor Ansprüche 4 bis 8, d a d u r c h gekennzeichnet, daß einige Ausptoßöffnungen in ihror Längsorst rorkiinr verhältnismäßig kui'z ausgebildet s i η r!.

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