DE2717964A1

DE2717964A1 - Detector for seismic investigation, esp. under amphibious conditions - combines pressure sensitivity with detection of seismic wave acceleration

Info

Publication number: DE2717964A1
Application number: DE19772717964
Authority: DE
Inventors: Jun Ernest M Hall
Original assignee: Houston Oil and Minerals Corp
Current assignee: Houston Oil and Minerals Corp
Priority date: 1976-04-22
Filing date: 1977-04-21
Publication date: 1977-11-10
Also published as: JPS534585A; NL7704341A

Abstract

Seismic investigation of sections of the earth's crust beneath the surface and esp. in the neighbourhood of stretches of water, are carried out by means of instruments incorporating devices some of which are sensitive to the pressures of seismic waves whilst others are sensitive to the acceleration of these waves in signals reflected from below. The composite seismic sensor has a pressure transmitting mantle with two output terminals, a detector reacting to acceleration in the seismic waves and a seismic pressure sensitive unit; the output terminals being connected to the detectors. A mercury switch is linked to the acceleration meter so as to short circuit it, if the meter is tilted too far from the vertical. Acceleration sensitive instruments can be used in boggy, and semisubmerged zones such as bays and river areas together with pressure sensitive instruments, the signals from which are either in phase or 180 degrees out of phase, and in either case can be combined in any way desired. It is now possible for the first time to carry out seismic investigations in water and then to use acceleration sensitive instruments, possibly in the bottom of a river and correlate the results. It is possible also to produce a composite instrument with a pair of pressure sensitive and acceleration sensitive detectors and combine the results.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich-The invention relates to a method and a device

tung zur Durchführung von seismischen Prospektierungen und insbesondere auf die Ermittlung von seismischen Signalen.for carrying out seismic prospecting and in particular on the determination of seismic signals.

Bei der Anwendung der Reflektionsseismik zum Prospektieren werden an "Schußpunkten" in einem elastischen Medium, etwa Land oder Wasser, seismische Wellen erzeugt, und die reflektierten seismischen Signale werden mittels Geophonen und/oder Hydrophonen ermittelt. Ein Geophon ist im wesentlichen ein geschwindigkeitsempfindlicher Detektor und muß im Gebrauch gut mit dem Erdboden gekoppelt sein. Ein Hydrophon ist ein druckempfindlicher Detektor, der im Gebrauch vollständig in Wasser eingetaucht wird.When using reflection seismics to be prospecting at "shot points" in an elastic medium, such as land or water, seismic Waves are generated and the reflected seismic signals are generated using geophones and / or hydrophones determined. A geophone is essentially a speed sensitive one Detector and must be well coupled to the ground in use. A hydrophone is a pressure sensitive detector that is completely immersed in water when in use will.

Zunächst wurden seismische Vermessungen hauptsächlich unter Verwendung von Geophonen an Land durchgeführt. Dann erfolgte die Suche nach Kohlenwasserstoffen im Offshore-Bereich mittels Hydrophonen. Während Geophone gut für seismische Prospektierungen an Land und Hydrophone gut für seismische Prospektierungen im Meeresbereich geeignet sind, ergeben sich auch Grenzbereiche, wie Sümpfe, Marschgebiete, Flüsse, Buchten, u.ä., in denen es erwünscht ist, seismische Wellen entweder gleichzeitig oder nacheinander sowohl mittels Hydrophonen als auch mittels Geophonen festzustellen bzw. zu messen.Initially, seismic surveys were mainly used carried out by geophones on land. Then the search for hydrocarbons followed in the offshore area by means of hydrophones. While geophones are good for seismic prospecting on land and hydrophones well suited for seismic prospecting in the marine area there are also border areas, such as swamps, marshland, rivers, bays, and the like in which it is desirable to have seismic waves either simultaneously or sequentially to be determined or measured both by means of hydrophones and geophones.

Bei der Prospektierung eines Bereiches sowohl mit Geophonen als auch mit Hydrophonen besteht ein Hauptproblem darin, daß häufig die aufgezeichneten seismischen Signale einerseits den geschwindigkeitsempfindlichen Geophonen und andererseits den druckempfindlichen Hydrophonen zugeordnet werden müssen. Da jedoch die Ausgangssignale der geschwindigkeitsempfindlichen Geophone und der druckempfindlichen Hydrophone etwa 900 gegeneinander phasenverschoben sind, können sie nicht ohne weiteres zusammengefaßt werden bzw. sind einander nicht zugeordnet.When prospecting an area with both geophones and A major problem with hydrophones is that the recorded seismic Signals on the one hand to the speed-sensitive geophones and on the other hand must be assigned to the pressure-sensitive hydrophones. However, as the output signals the speed-sensitive geophones and pressure-sensitive hydrophones, for example 900 are out of phase with one another, they cannot simply be combined are or are not assigned to each other.

Da beispielsweise eine nach oben gerichtete Druckwelle an einer Wasseroberfläche mit einer Phasenverschiebung von 1800 reflektiert wird, gibt es die Möglichkeit, die Ausgangssignale eines Bewegungsdetektors und eines Druckdetektors zu kombinieren, um ein herzförmiges seismisches Richtungssignal zu erhalten, so daß die ermittelten Spannungen addiert werden, wenn sich die seismischen Wellen aufwärts bewegen, während diese Spannungen subtrahiert werden, wenn sich die ermittelten seismischen Wellen abwärts bewegen.For example, there is an upward pressure wave on a water surface is reflected with a phase shift of 1800, there is the possibility of combine the output signals of a motion detector and a pressure detector, to get a heart-shaped seismic directional signal so that the determined Stresses are added as the seismic waves move upwards while these voltages are subtracted when the detected seismic waves move downwards.

Es ist bereits bekannt, eine kombinierte Vorrichtung mit einem Hydrophon und einem Geophon zu verwenden (US-PS 2 740 945, US-PS 2 846 662, US-PS 3 332 057), mit denen eine Korrelation, Kombination, Addition und/oder Subtraktion der Ausgangssignale der Druck- und Geschwindigkeitsdetektoren herbeigeführt wird.It is already known a combined device with a hydrophone and a geophone (U.S. Patent 2,740,945, U.S. Patent 2,846,662, U.S. Patent 3,332,057), with which a correlation, combination, addition and / or subtraction of the output signals the pressure and speed detectors is brought about.

Da jedoch die Ausgangsspannungen dieser Detektoren Wechselspannungssignale sind, können sie algebraisch nur dann addiert oder subtrahiert werden, wenn die Signale in Phase oder 1800 phasenverschoben sind. Bei der Verwendung der vorbekannten zusammengesetzten Sensoren wird deshalb angenommen, daß die einzelnen Signale'vom Geophon und vom Hydrophon in Phase oder um 1800 phasenverschoben sind.However, since the output voltages of these detectors are AC signals are, they can only be added or subtracted algebraically if the Signals are in phase or 1800 out of phase. When using the previously known composite sensors is therefore assumed that the individual signals'vom Geophone and hydrophone are in phase or out of phase by 1800.

Es wurde jedoch festgestellt, daß diese Annahme falsch ist, was eine Erklärung dafür darstellt, daß die vorbekannten Anordnungen bisher nur für den Einsatz im Labor geeignet waren.However, it has been found that this assumption is wrong what a Explanation represents that the previously known arrangements so far only for use were suitable in the laboratory.

Um diese bei den vorbekannten Anordnungen bzw. bei den vorbekannten Verfahren auftretenden Schwierigkeiten und Probleme zu vermeiden, wird erfindungsgemäß die Verwendung eines beschleunigungsempfindlichen seismischen Detektors anstelle eines geschwindigkeitsempfindlichen seismischen Detektors vorgeschlagen, wodurch die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen sich auch zum seismischen Prospektieren in der Praxis eignen, insbesondere in Grenz- oder Ubergangsbereichen wie Flüssen, Marschlandschaften, Buchten o.ä.To this in the previously known arrangements or in the previously known Method to avoid difficulties and problems occurring, is according to the invention the use of an acceleration sensitive seismic detector instead proposed a speed sensitive seismic detector, whereby the previously known methods and devices are also used for seismic prospecting suitable in practice, especially in border or transition areas such as rivers, Marshlands, bays, etc.

Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung beruht darauf, daß die Ausgangssignale eines Paares von druckempfindlichen und beschleunigungsempfindlichen Detektoren in Phase oder um 1800 phasenverschoben sind, während die Ausgangssignale eines vorbekannten Paares von druckempfindlichen und geschwindigkeitsempfindlichen Detektoren um 900 phasenverschoben sind.The advantageous effect of the invention is based on the fact that the output signals a pair of pressure sensitive and acceleration sensitive detectors are in phase or out of phase by 1800, while the output signals of a previously known Pair of pressure sensitive and speed sensitive detectors around 900 are out of phase.

Infolge der Phasenübereinstimmung oder der Phasenverschiebung von 1800 können die ermittelten seismischen Signale korreliert, addiert, subtrahiert oder auf andere Weise kombiniert werden.As a result of the phase match or the phase shift of 1800 the determined seismic signals can be correlated, added, subtracted or combined in some other way.

Insbesondere ist es möglich, zunächst eine seismische Vermessung mit in Wasser befindlichen druckempfindlichen Einrichtungen durchzuführen, worauf dann eine benachbarte oder gleiche seismische Vermessung mittels beschleunigungsempfindlicher seismischer Detektoren erfolgt, die beispielsweise in den Flußgrund, den Sumpf oder das Marschland eingelassen werden.In particular, it is possible to begin with a seismic survey to carry out pressure-sensitive devices in water, whereupon an adjacent or the same seismic survey using acceleration-sensitive seismic detectors takes place, for example in the river bed, the swamp or the marshland to be admitted.

Schließlich werden alle aufgezeichneten Daten korreliert.Finally, all recorded data is correlated.

Die Erfindung ermöglicht somit den Aufbau eines zusammengesetzten Sensors, der ein Paar Detektoren enthält, von denen einer druckempfindlich und der andere beschleunigungsempfindlich ist, sowie das elektrische Kombinieren der Meßergebnisse, etwa durch Zusammenschalten der Detektorausgänge in Reihe oder parallel.The invention thus enables the construction of a composite Sensor which contains a pair of detectors, one of which is pressure sensitive and the others are sensitive to acceleration, as well as the electrical combination of the measurement results, for example by connecting the detector outputs in series or in parallel.

Die Erfindung beruht also darauf, daß ein beschleunigungsempfindlicher seismischer Detektor und ein Hydrophon Signale erzeugen, die im wesentlichen in Phase sind, und daß die aufgezeichneten seismischen Signale der beiden miteinander korrelieren bzw. einander zugeordnet sind. Dadurch werden die bei Verwendung von Hydrophonen und geschwindigkeitsempfindlichen Geophonen infolge der Phasendifferenz von 900 bei seismischen Explorationen auftretenden Schwierigkeiten vermieden.The invention is based on the fact that an acceleration-sensitive seismic detector and a hydrophone generate signals that are essentially in Phase, and that the recorded seismic signals of the two with each other correlate or are assigned to one another. This means that when you use Hydrophones and velocity sensitive geophones due to the phase difference Avoided 900 difficulties encountered in seismic exploration.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum seismischen Prospektieren, das sich dadurch auszeichnet, daß ein druökempfindlicher seismischer Detektor benachbart zu oder in einem Nachbarbereich zu einem beschleunigungsempfindlichen seismischen Detektor in einem elastischen Medium angeordnet wird. Die Ausgangssignale der Detektoren werden zum Analysieren der Struktur des elastischen Mediums verwendet.The invention also relates to a method for seismic prospecting, which is characterized by the fact that a pressure-sensitive seismic detector is adjacent to or in a neighboring area to an acceleration-sensitive seismic Detector is placed in an elastic medium. The output signals from the detectors are used to analyze the structure of the elastic medium.

Ein zusammengesetzter seismischer Sensor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Gehäuse aufweisen, das ein Paar Detektoren enthält, von denen der eine beschleunigungsempfindlich und der andere druckempfindlich ist.A composite seismic sensor for implementing the invention Method may include a housing containing a pair of detectors, one of which one is sensitive to acceleration and the other is sensitive to pressure.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Sensor außerdem einen Neigungsschalter und einen Transformator auf, dessen Primärwicklung mit dem Ausgang der Detektoren verbunden ist.In a preferred embodiment, the sensor also has a tilt switch and a transformer, whose primary winding with the Output of the detectors is connected.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.

Figur 1 zeigt in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt einen zusammengesetzten Sensor gemäß der Erfindung.Figure 1 shows a side view and partially in section composite sensor according to the invention.

Figur 2 zeigt in einer Ansicht und teilweise im Schnitt den Beschleunigungsmesser des Sensors gemäß Figur 1.FIG. 2 shows the accelerometer in a view and partially in section of the sensor according to FIG. 1.

Figur 3 zeigt in einer Seitenansicht und teilsweise im Schnitt das Hydrophon des Sensors gemäß Figur 1.Figure 3 shows in a side view and partially in section Hydrophone of the sensor according to FIG. 1.

Figur 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 aus Figur 3.FIG. 4 shows a section along the line 4-4 from FIG.

Figur 5 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung für den Sensor gemäß Figur 1.Figure 5 shows schematically a circuit arrangement for the sensor according to Figure 1.

Figur 6 zeigt schematisch und vereinfacht ein seismisches Kabel, an dem im Abstand eine Anzahl zusammengesetzter Sensoren vonqiUaSde,r~hänqent Figur 7 zeigt teilweise im Schnitt einen kardanisch aufgehängten, zusammengesetzten Sensor zur Verwendung in einem seismischen Kabel.FIG. 6 shows, schematically and in a simplified manner, a seismic cable to which a number of composite sensors from qiUaSde, r ~ hänqent at a distance figure Figure 7 shows, partially in section, a gimbal-mounted composite sensor for use in a seismic cable.

Figur 8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 8-8 aus Figur 7.FIG. 8 shows a section along the line 8-8 from FIG.

Figuren zeigen Schnitte entlang der Linien 9-9 und 10-10 aus 9 und 10 Figur 8.Figures show sections along lines 9-9 and 10-10 of Figures 9 and 10 10 Figure 8.

Figur 11 zeigt schematisch und vereinfacht die kardanisch befestigten zusammengesetzten Detektoren in einem seismischen Kabel.FIG. 11 shows schematically and in a simplified manner the gimbals fastened composite detectors in a seismic cable.

Figur 12 zeigt ein Schiff zur Durchführung der seismischen Untersuchungen, das ein Kabel gemäß Figur 11 schleppt.Figure 12 shows a ship for carrying out the seismic investigations, that tows a cable according to FIG.

Figur 13 zeigt zum Verständnis der Funktionsweise des zusammengesetzten Sensors gemäß der Erfindung dienende Kurvenformen.Figure 13 shows to understand the operation of the composite Curve shapes serving sensor according to the invention.

Der in den Figuren 1 bis 5 dargestellte zusammengesetzte Sensor 10 hat ein längliches, rohrförmiges Gehäuse 11 mit einer Anzahl von Perforationen oder "Druckfenster" 12 in der Zylinderwandung.The assembled sensor 10 shown in FIGS. 1 to 5 has an elongated, tubular housing 11 with a number of perforations or "Pressure window" 12 in the cylinder wall.

Das untere Ende des Gehäuses 11 (Figur 1) ist vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildet, um das Eindringen des Gehäuses in Schlamm u.ä. zu erleichtern. In einem zylindrischen Hohlraum 14 oberhalb des kegelstumpfförmigen Bereiches 13 ist ein Beschleunigungsmesser 15 mit einem Paar elektrischer Anschlußklemmen 16, 17 stramm eingepaßt. Oberhalb des Beschleunigungsmessers 15 ist ein Hydrophon aufgehängt, das Anschlußklemmen 32, 23 aufweist. Am oberen Ende des Gehäuses 11 befindet sich ein Transformator 20. Für einige Anwendungsfälle kann außerdem ein Neigungsschalter 21 vorgesehen sein. Der Transformator 20 hat eine Primärwicklung 20a, eine Sekundärwicklung 20b, ein Paar Eingangsklemmen 24, 25 für die Primärwicklung und ein Paar Ausgangsklemmen 24', 25' für die Sekundärwicklung.The lower end of the housing 11 (Figure 1) is preferably frustoconical designed to prevent the housing from penetrating into mud and the like. to facilitate. In one cylindrical cavity 14 above the frustoconical area 13 is a Accelerometer 15 with a pair of electrical terminals 16, 17 tight fitted. Above the accelerometer 15 is a hydrophone suspended, the terminals 32, 23 has. At the top of the housing 11 there is a transformer 20. For some applications, a Inclination switch 21 may be provided. The transformer 20 has a primary winding 20a, a secondary winding 20b, a pair of input terminals 24, 25 for the primary winding and a pair of output terminals 24 ', 25' for the secondary winding.

Der Neigungsschalter 21 ist vorzugsweise ein Quecksilberschalter mit einem Paar Eingangsklemmen 26, 27, und er ist bei aufgerichtetem Gehäuse normalerweise geöffnet.The tilt switch 21 is preferably a mercury switch with a pair of input terminals 26, 27, and it is normally with the case erected opened.

Das hohle Gehäuse 11 ist mit einem Druck übertragenden, elastischen Material, etwa weichem Kunststoff oder Kautschuk, gefüllt, wie dies beispielsweise in der US-PS 3 932 834 beschrieben ist. Die Anschlußklemmen 24', 25' der Sekundärwicklung sind mit Leitungen 28, 29 eines Kabels 30 verbunden, das am oberen Ende des Gehäuses 11 von einer Fassung 31 gehalten wird.The hollow housing 11 is with a pressure-transmitting, elastic Material, such as soft plastic or rubber, filled, such as this for example is described in U.S. Patent 3,932,834. The terminals 24 ', 25' of the secondary winding are connected to lines 28, 29 of a cable 30 at the top of the housing 11 is held by a socket 31.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Beschleunigungsmesser 15 (Figur 2) ein zylindrisches Gehäuse 40 mit einem Boden 41 und einem Deckel 42 auf, die den zylindrischen Innenraum 43 hermetisch abdichten. Ein auf dem Boden 41 ruhender Ring 44 dient als Halterung für einen flachen, kreisförmigen Kristall 45 mit einer oberen Elektrode 45a und einer unteren Elektrode 45b, von denen jeweils Leitungen 45'a und 45'b ausgehen, die mit den Ausgangsklemmen 16 und 17 des Beschleunigungsmessers verbunden sind.In a preferred embodiment, the accelerometer 15 (FIG. 2) a cylindrical housing 40 with a base 41 and a cover 42 on, which hermetically seal the cylindrical interior 43. One on the floor 41 stationary ring 44 serves as a holder for a flat, circular crystal 45 having an upper electrode 45a and a lower electrode 45b, each of which Lines 45'a and 45'b extend to the output terminals 16 and 17 of the accelerometer are connected.

Im Inneren eines konzentrisch im Gehäuse 40 angeordneten Zylinders 48 befindet sich eine Massenanordnung 36 mit einem oberen Bereich 39a, einer schweren Mittelmasse 49, etwa aus Stahl, und einem Bodenbereich 39b, von dessen Mitte sich ein zylindrischer Hammer 47 nach unten erstreckt, der infolge Schwerkraft mit der oberen Elektrode 45a gekoppelt ist. Die Massenanordnung 36 ist mittels eines Paares von O-Ringen 38a und 38b parallel zu den Wänden des Zylinders 48 zentriert.Inside a cylinder arranged concentrically in the housing 40 48 is a mass arrangement 36 with an upper region 39a, a heavy one Middle mass 49, for example made of steel, and a bottom area 39b, from the center of which a cylindrical hammer 47 extends downward due to gravity with the upper electrode 45a is coupled. The mass assembly 36 is by means of a pair centered by O-rings 38a and 38b parallel to the walls of cylinder 48.

Die Aufwärtsbewegung der Masse 36 wird durch einen sich vom Dekkel 42 nach unten erstreckenden Ansatz 42a begrenzt, während Auslenkungen des Kristalls 45 nach unten durch einen nach oben gerichteten Vorsprung 46 begrenzt werden. Dadurch wird ein Brechen des Kristalls 45 bei zu großen Beschleunigungen verhindert.The upward movement of the mass 36 is caused by a back from the lid 42 downwardly extending extension 42a limited while deflections of the crystal 45 are limited downwards by an upwardly directed projection 46. Through this the crystal 45 is prevented from breaking when the accelerations are too great.

Der druckempfindliche seismische Detektor 19 ist von üblicher Bauart und enthält ein Paar flacher, kreisförmiger Kristalle 50, 51. Der Detektor 19 ist in elastisches Material 52 eingebettet, das in Richtung der Pfeile P verlaufende Quer-Druckwellen überträgt. In einem Hohlraum 53 werden die Bewegungen der Kristalle durch eine innere Trennwand 54 begrenzt, die ein Paar einander gegenüberliegender konkaver Wände aufweist. Die Kristalle sind zwischen den Ausgangsklemmen 22, 23 des Hydrophons parallel geschaltet.The pressure sensitive seismic detector 19 is of conventional design and contains a pair of flat, circular crystals 50, 51. The detector 19 is embedded in elastic material 52, which extends in the direction of the arrows P. Transverse pressure waves transmits. In a cavity 53 the movements of the crystals bounded by an inner partition wall 54, which is a pair of opposing Has concave walls. The crystals are between the output terminals 22, 23 of the hydrophone connected in parallel.

Die Kristalle 50, 51 des Hydrophons 19 und der Kristall 45 des Beschleunigungsmessers 15 sind vorzugsweise aus dem gleichen piezoelektrischen Material hergestellt.The crystals 50, 51 of the hydrophone 19 and the crystal 45 of the accelerometer 15 are preferably made of the same piezoelectric material.

Um ein herzförmiges, seismisches Richtungssignal zu erhalten, müssen die im Gehäuse 11 befindlichen elektrischen Bauelemente miteinander verbunden sein, wie dies etwa in Figur 5 dargestellt ist, in der auch die Polaritäten angedeutet sind. Dabei sind das Hydrophon gemäß Figur 5 und der Beschleunigungsmesser gemäß Figur 2 über die Klemmen 24, 25 der Primärwicklung 20a des Transformators 20 in Reihe geschaltet.To receive a heart-shaped seismic directional signal, you must the electrical components located in the housing 11 are connected to one another, as shown for example in FIG. 5, in which the polarities are also indicated are. The hydrophone according to FIG. 5 and the accelerometer according to FIG FIG. 2 via the terminals 24, 25 of the primary winding 20a of the transformer 20 in FIG Connected in series.

In einem Anwendungsfall der Erfindung sind die abgehenden Kabel 30 mehrere; zusammengesetzter Sensoren 10 mit einem Paar Drähte in einem schwimmenden, mehradrigen Kabel 30' (Figur 6) verbunden. Im Gebrauch kann der zusammengesetzte Sensor 10 in im allgemeinen senkrechter Richtung in Schlamm, Erdboden u.ä. eingebracht werden, wie dies für die Sensoren 10a bis 10c dargestellt ist, deren Neigungsschalter 21 geöffnet sind. Falls ein Sensor, etwa der Sensor 10d versehentlich flach liegt, bewirkt das Quecksilber im Neigungsschalter 21 einen Kurzschluß über die Klemmen 26, 27, wodurch die Ausgangssignale des Beschleunigungsmessers 15 kurzgeschlossen werden, so daß lediglich das Hydrophon 19 ein seismisches Ausgangssignal an die Primärwicklung 20a des Transformators 20 gibt. Der Neigungsschalter 21 kann so aufgebaut sein, daß seine Anschlüsse nur dann kurzgeschlossen werden, wenn die Neigung des Gehäuses 11 einen vorbestimmten Winkel bezüglich der Senkrechten überschreitet.In one application of the invention, the outgoing cables are 30 several; composite sensors 10 with a pair of wires in a floating, multi-core cable 30 '(Figure 6) connected. In use the compound Sensor 10 in a generally vertical direction in mud, soil and the like. brought in become, as shown for the sensors 10a to 10c, their tilt switch 21 are open. If a sensor, e.g. sensor 10d, accidentally lies flat, the mercury in the tilt switch 21 causes a short circuit across the terminals 26, 27, whereby the output signals of the accelerometer 15 are short-circuited be, so that only the hydrophone 19 a seismic output signal to the Primary winding 20a of the transformer 20 there. The tilt switch 21 can thus be constructed be that its connections are only short-circuited when the inclination of the Housing 11 exceeds a predetermined angle with respect to the vertical.

In den Figuren 7 bis 10 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines zusammengesetzten Sensors 10' dargestellt, der einen Zylinderkörper 60 mit einem Ausschnitt 59 aufweist. Der Zylinderkörper 60 hat Endhohlräume 60a, 60b sowie einen Mittelhohlraum 60c. In den Endhohlräumen 60a, 60b ist ein Paar Beschleunigungsmesser 15a und 15b befestigt, während im Mittelhohlraum 60c ein Hydrophon 19 gehaltert ist. Der Zylinderkörper 60 weist ein Paar axialer, sich nach außen erstreckender Achsen 60d und 60e auf, die drehbar in Lagern 60f, 60g gehaltert sind. Durch die Mitte der Achse 60e verläuft eine Leitung 60'e und durch die Mitte der Achse 60d eine Leitung 60'd. Zwei blattförmige Kontakte 69, 69' sind jeweils mittels einer Schraube 63a, 63b an einer Buchse 63, 63' befestigt, und die Schrauben 63a, 63b dienen als Anschlüsse für Leitungen 61, 61'. Die freien Endeh der Kontakte 69, 69' weisen Kontaktelemente 69a, 69'a auf, die in Eingriff mit Kontaktelementen 69a' und 69'a' stehen. Wie am deutlichsten in Figur 8 zu erkennen ist, sind die Beschleunigungsmesser 15a und 15b zwischen den Ausgangsklemmen 63a und 63b in Reihe mit dem Hydrophon 19 geschaltet.In Figures 7-10 there is another embodiment composite sensor 10 'shown, which has a cylinder body 60 with a Has cutout 59. The cylinder body 60 has end cavities 60a, 60b and a central cavity 60c. In the end cavities 60a, 60b there is a pair Accelerometers 15a and 15b attached, while a hydrophone in the central cavity 60c 19 is supported. The cylinder body 60 has a pair of axial, outwardly extending axles 60d and 60e, which are rotatably supported in bearings 60f, 60g. A line 60'e runs through the center of the axis 60e and through the center of the Axis 60d a line 60'd. Two leaf-shaped contacts 69, 69 'are each means a screw 63a, 63b attached to a bushing 63, 63 ', and the screws 63a, 63b serve as connections for lines 61, 61 '. The free ends of the contacts 69, 69 'have contact elements 69a, 69'a which engage with contact elements 69a' and 69'a 'stand. As can be seen most clearly in Figure 8, the accelerometers are 15a and 15b between output terminals 63a and 63b in series with the hydrophone 19 switched.

Man erkennt, daß der Zylinderkörper 16 kardanartig gehaltert ist, so daß die Beschleunigungsmesser immer eine senkrechte Stellung beibehalten, wenn sich der Sensor 10' in einer im allgemeinen horizontalen Lage befindet. Die Buchsen 63, 63' haben eine Anzahl in Umfangsrichtung versetzter, axial fluchtender Öffnungen 64, durch die sich in Umfangsrichtung abwechselnd Spannkabel 65 und Leiterkabel 65' erstrecken.It can be seen that the cylinder body 16 is mounted like a cardan, so that the accelerometers always maintain a vertical position when the sensor 10 'is in a generally horizontal position. The sockets 63, 63 'have a number of axially aligned openings offset in the circumferential direction 64, through which tension cable 65 and conductor cable alternate in the circumferential direction 65 'extend.

Im Einsatz werden zusammengesetzte Sensoren 10' in gewünschten Abständen an einem seismischen Kabel 66 (Figuren 11, 12) befestigt, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die durch die Öffnungen 67 in der Umhüllung 68 in den Mittelhohlraum 60c eintritt (Figuren 7 bis 10). Das seismische Kabel 66 wird von einem Schiff 70 durch das Wasser 71 oberhalb des Meeresbodens 72 geschleppt. Entlang des seismischen Kabels ist eine Anzahl im Abstand voneinander angeordneter, üblicher Tiefenregler angeordnet, die das seismische Kabel in vorbestimmter Tiefe oberhalb des Meeresbodens 72 halten.In use, composite sensors 10 'are used at desired intervals attached to a seismic cable 66 (Figures 11, 12), which with a liquid is filled by the Openings 67 in enclosure 68 in enters central cavity 60c (Figures 7-10). The seismic cable 66 is towed by a ship 70 through the water 71 above the seabed 72. Along the seismic cable are a number of spaced apart, conventional depth regulator arranged that the seismic cable at a predetermined depth Hold above the sea floor 72.

Zur Erläuterung der Funktionsweise des zusammengesetzten Sensors gemäß der Erfindung sei auf Figur 13 verwiesen, in der typische Ausgangssignale des Detektors dargestellt sind. Die Kurve A zeigt ein typisches Ausgangssignal eines Beschleunigungsmessers 15 und die Kurve B ein typisches Ausgangssignal eines Hydrophons 19. Obwohl in dem zusammengesetzten Sensor gemäß der Erfindung kein Geophon verwendet wird, ist zum besseren Verständnis der Erfindung auch ein typisches Ausgangssignal C eines üblichen Geophons dargestellt.To explain the functioning of the assembled sensor according to of the invention, reference is made to Figure 13, in which typical output signals of the detector are shown. Curve A shows a typical accelerometer output 15 and curve B a typical output signal of a hydrophone 19. Although in the composite sensor according to the invention no geophone is used is for better understanding of the invention also a typical output signal C of a conventional Geophons depicted.

Wie vorstehend bereits erwähnt, wurde bei den vorbekannten zusammengesetzten Sensoren, die ein mit einem Hydrophon gekoppeltes Geophon enthielten, davon ausgegangen, daß das Ausgangssignal C des Geophons und das Ausgangssignal B des Hydrophons in Phase sind, obwohl es sich gezeigt hat, daß sie im wesentlichen um 900 gegeneinander phasenverschoben sind. Da die Signale B und C phasenverschoben sind, lassen sich ihre Amplituden weder algebraisch addieren noch subtrahieren. Daher müssen die beispielsweise in Figur 7 der US-PS 2 740 945 dargestellten Additionen und Subtraktionen als fehlerhaft angesehen werden, und dies erklärt auch, warum die vorbekannten zusammengesetzten Sensoren der erwähnten Art sich in der Praxis nicht durchsetzen konnten.As already mentioned above, was in the previously known composite Sensors that contained a geophone coupled to a hydrophone assumed that the output signal C of the geophone and the output signal B of the hydrophone in Phase, although it has been shown to be essentially 900 against each other are out of phase. Since the signals B and C are out of phase, neither add nor subtract their amplitudes algebraically. Therefore, for example additions shown in Figure 7 of US Pat. No. 2,740,945 and subtractions are considered faulty, and this also explains why the previously known compound Sensors of the type mentioned could not establish themselves in practice.

Wenn die Signale B und C in Phase wären und wenn ihre Amplituden gleich groß wären, müßte die Kurve F = (B-C) eine gerade horizontale Linie sein, und die Kurve E = (B+C) müßte eine Amplitudenspitze aufweisen, die gleich der Summe der Spitzen der Signale B und C ist. Wie die Figur zeigt, ist weder die Kurve F eine gerade Linie noch hat die Kurve E eine Spitze entsprechend der Summe der Spitzen der Kurven B und C.If signals B and C were in phase and if their amplitudes were the same would be large, the curve F = (B-C) would have to be a straight horizontal line, and the Curve E = (B + C) should have an amplitude peak that is equal to the sum of the Peaks of signals B and C is. As the figure shows, neither curve F is one straight line, curve E still has a peak corresponding to the sum of the peaks of curves B and C.

Da der zusammengesetzte Sensor gemäß der Erfindung ein Hydrophon (Signal B) in Zusammenhang mit einem Beschleunigungsmesser (Signal A) verwendet, sind ihre jeweiligen Ausgangssignale im wesentlichen in Phase, und daher ist die Spitze der Kurve H =(A+B) die Summe der Spitzen der Signale A und B, und die Spitze des Signals G = (A-B) ist die Differenz zwischen den Spitzen der Signale A und B. Ist LAJ=CBJ, so ist G in gewünschter Weise eine im wesentlichen horizontale Linie.Since the composite sensor according to the invention is a hydrophone (signal B) used in conjunction with an accelerometer (signal A) are theirs respective output signals are essentially in phase, and therefore the peak is the Curve H = (A + B) the sum of the peaks of signals A and B, and the peak of the signal G = (A-B) is the difference between the peaks of signals A and B. If LAJ = CBJ, so G is desirably a substantially horizontal line.

Obwohl die Erfindung im wesentlichen in Zusammenhang mit einem zusammengesetzten Sensor beschrieben wurde, läßt sie sich selbstverständlich auch dann ausführen, wenn der Beschleunigungsmesser und das Hydrophon voneinander getrennt sind.Although the invention is essentially in the context of a composite Sensor, it can of course also be carried out when the accelerometer and the hydrophone are separated from each other.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Method and apparatus for seismic prospecting claims 1. A method for seismic prospecting, characterized in that at least a pressure-sensitive detector and at least one acceleration-sensitive Detector for determining the seismic reflected from an area to be examined Signals are used.

2. Device for carrying out seismic prospecting, characterized by a pressure sensitive seismic detector and an acceleration sensitive one seismic detector that are interconnected.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the detectors are arranged in a pressure transmitting housing, which is a pair with the detectors having connected output terminals.

4. Apparatus according to claim 3, characterized by a tilt switch to short-circuit the accelerometer at a predetermined value exceeding inclination of the housing with respect to the vertical.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that a transformer is connected between the output terminals and the detectors.

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that that the pressure-sensitive detector by means of an elastic, pressure-transmitting Material is supported in the housing.