MX2014004608A - Interruptor y metodo de sensor activado por profundidad. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con un interruptor para un sensor sísmico marino. El interruptor incluye un fuelle que tiene un extremo cerrado, una porción lateral y un extremo abierto, en donde la porción lateral conecta el extremo cerrado al extremo abierto, el extremo cerrado incluye una superficie conductora y la porción lateral actúa como un resorte; un tapón base que incluye primeros contactos de entrada y de salida en un primer lado y segundos contactos de entrada y de salida en un lado opuesto; y un tapón localizado en el extremo abierto del fuelle y configurado para formar una cámara, dentro de la cual se proporcionan el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida. La superficie conductora invalida el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida cuando una presión mayor que una presión predeterminada (P) actúa en la superficie conductora.

Description

INTERRUPTOR Y MÉTODO DE SENSOR ACTIVADO POR PROFUNDIDAD CAMPO DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la materia descritas en el presente generalmente se relacionan con métodos y sistemas y, más propiamente, con mecanismos y técnicas para desconectar automáticamente el equipo sísmico utilizado para la exploración geofísica marina cuando se excede una profundidad determinada.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La sismología de reflexión es un método de exploración geofísica para determinar las propiedades de una porción de una capa debajo de la superficie en la tierra, cuya información es especialmente útil en la industria del petróleo y gas. La sismología de reflexión marina se basa en el uso de una fuente sísmica controlada que envía ondas de energía dentro de la tierra. Es posible calcular la profundidad y/o la composición de las características que provocan las reflexiones, por medio de la medición del tiempo que toma para que tales reflexiones regresen a los receptores plurales. Estas características pueden estar asociadas con depósitos subterráneos de hidrocarburos.

Para las aplicaciones marinas, como se ilustra en la Figura 1 , un barco remolca una fuente sísmica a cierta profundidad a lo largo de dirección X. Las ondas sonoras de la fuente sísmica (una pistola de aire, una pistola de agua, una fuente vibratoria, etc.) se propagan en todas direcciones. La Figura 1 muestra una matriz de fuentes 104 que es remolcada detrás de un barco 101 a poca profundidad. La matriz de fuentes 104 se puede conectar a una boya 102 para flotar a una profundidad determinada y también se puede conectar al barco 101 mediante un cable umbilical 1 1 1 para recibir, por ejemplo, las señales eléctricas y/o el aire comprimido. Cuando la matriz de fuentes se activa, la energía sonora se acopla dentro del agua y se transmite dentro de la tierra, en donde parte de la energía se refleja parcialmente desde el fondo del océano 113 y desde el contacto de la formación de rocas 112 (la capa de roca que tiene un cambio en la impedancia sonora). Los sensores o receptores 106, localizados a lo largo de un cable marino 105, se utilizan para registrar la energía reflejada. Tales receptores pueden incluir hidrófonos, geófonos y/o acelerómetros. Los receptores se pueden encapsular, ya sea en cables marinos llenos de fluido o sólidos 105, que también son remolcados mediante barcos a poca profundidad.

Actualmente es característico que un barco remolque múltiples cables marinos con desviadores, empleados para asegurar una separación del cable marino por una distancia fija. El barco se mueve hacia adelante continuamente, con el fin de mantener una separación adecuada entre los cables marinos y las fuentes, típicamente a una velocidad de aproximadamente 4 nudos (2 m/s). En algunos casos, las posiciones de los cables marinos se pueden controlar de manera que todos los receptores se encuentren a una profundidad común o en otros casos, los receptores en cada cable marino están controlados para seguir un perfil de profundidad específico.

Los cables marinos modernos están equipados con sensores aéreos, brújulas y boyas de receptor GPS. Los sensores aéreos son dispositivos equipados con alas o aletas y los sensores aéreos están espaciados a intervalos y están en comunicación con el barco para controlar la profundidad del cable marino y la posición espacial transversal. Opcionalmente, los receptores pueden ser estacionarios y colocarse en el fondo oceánico como nodos autónomos o en un cable en el fondo del océano.

Dependiendo del tipo de sensor, la energía que regresa se registra como una variación de presión, de velocidad o de aceleración, como una función de tiempo en cada posición del receptor. La combinación de registros hecha en múltiples ubicaciones de la fuente y el receptor se pueden utilizar para formar una imagen de las características subterráneas de la tierra. Las imágenes formadas a partir de la sismología de reflexión son útiles para la localización de estructuras que son indicativas de yacimientos de petróleo y/o de gas.

No obstante, la tecnología antes citada se puede utilizar para determinar no solamente una imagen subterránea, sino también los objetos presentes en el agua, por ejemplo, ballenas, delfines, submarinos, etc. Debido a este doble uso de los sistemas de adquisición sísmica y con el propósito de prevenir que los sistemas sísmicos comerciales se usen en el terreno militar, existen reglamentos nacionales e internacionales que requieren que cada hidrófono debe estar provisto con un interruptor sensible a la presión (presostato) que desconecta el hidrófono si éste alcanza una profundidad mayor a 35 m.

No ha sido fácil para que el diseño efectivo de tal interruptor sensible a la presión cumpla con estos requisitos. Es deseable que el interruptor sea económico, en especial, porque actualmente, las operaciones de levantamientos sísmicos utilizan un número de cables marinos, cada uno de los cuales puede tener cientos de hidrófonos, de los cuales, cada uno debe tener un dispositivo que restrinja la profundidad. La presión a la cual el interruptor se cierra, no le permite desviarse sustancialmente del ajuste de la profundidad deseada, debido a que los hidrófonos operan en matrices grandes y la desactivación prematura de algunos de los hidrófonos puede degradar el funcionamiento de la matriz o incluso requerir la suspensión de una exploración, a un costo elevado.

En la patente de E.U.A. 6,318,497, de De Groot et al., cuyo contenido completo se incorpora en el presente como referencia, describe un interruptor sensible a la presión que incluye un miembro de base que tiene una superficie de montaje formada de un material de aislamiento eléctrico. Dos electrodos están montados en el miembro de base y cada uno de los electrodos tiene una superficie de contacto con conductividad eléctrica. Un diafragma corrugado, flexible, tiene su periferia asegurada de una manera impermeable a la superficie de montaje; con su porción central con conductividad eléctrica sobrepuesta a las superficies de contacto de los electrodos. Las múltiples estrías están expuestas a la presión externa. Cuando el interruptor es expuesto a la presión atmosférica, la porción central del diafragma no toca las superficies de contacto de dichos electrodos, sin embargo, cuando el interruptor es expuesto a una presión mayor a la presión atmosférica, esta porción central es forzada a conectar ambas superficies de contacto, lo que de esa manera conecta eléctricamente los dos electrodos.

El interruptor descrito por De Groot er a/, tiene ciertos inconvenientes. El diafragma corrugado es innecesariamente complejo, requiere un alto grado de exactitud en el control de calidad, lo cual aumenta el costo de la unidad completa. También, el diafragma corrugado se debe colocar muy cuidadosamente. Adicionalmente, pequeñas variaciones en la configuración del diafragma corrugado dan como resultado la falla de los elementos con conductividad eléctrica del interruptor para hacer contacto.

Por lo tanto, aún existe la necesidad de un interruptor sensible a la presión simple, económico y ligero de peso, para montarse en un cable de hidrófono y en otras aplicaciones, lo cual elimina el diafragma corrugado. El interruptor presente con la profundidad limitada está dirigido para cumplir con éstas y otras necesidades en la técnica.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De conformidad con una modalidad, existe un interruptor para un sensor sísmico marino. El interruptor incluye un fuelle que tiene un extremo cerrado, una porción lateral cerrada y un extremo abierto, en donde la porción lateral conecta el extremo cerrado al extremo abierto, el extremo cerrado incluye una superficie conductora y la porción lateral actúa como un resorte; un tapón base que incluye unos primeros contactos de entrada y de salida en un primer lado y unos segundos contactos de entrada y de salida en un lado opuesto, en donde el primer contacto de entrada es conectado eléctricamente al segundo contacto de entrada a través de un primer puente y el primer contacto de salida es conectado eléctricamente al segundo contacto de salida a través de un segundo puente; y un tapón localizado en el extremo abierto del fuelle y configurado para formar una cámara adentro en el cual se localizan el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida, en donde la cámara es formada mediante el fuelle y el tapón base. La superficie conductora invalida el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida cuando una presión mayor a una presión predeterminada (P) actúa en la superficie conductora.

En esta modalidad, la porción lateral del fuelle puede ser ondulada.

La porción lateral del fuelle puede estar orientada hacia una porción lateral del tapón base en la cual no hay contactos eléctricos.

En una modalidad determinada, la porción lateral del fuelle no puede contactar los segundos contactos de entrada y de salida.

La superficie conductora puede ser completamente plana.

Una separación H entre la superficie conductora y el segundo lado del tapón base puede calcularse, por ejemplo, en base a una constante elástica de la porción lateral de tal forma que cuando la presión predeterminada (P) actúa en la superficie conductora, la separación H es cero.

De conformidad con esta modalidad, el interruptor puede incluir además: un conductor de señal de entrada conectado eléctricamente al primer contacto de entrada; y un conductor de señal de salida conectado eléctricamente al primer contacto de salida, el conductor de señal de entrada y el conductor de señal de salida están conectados, por ejemplo, a un sensor sísmico.

Además, el interruptor puede comprender un sellador que cubre una porción del tapón base y el fuelle para el sellado la cámara.

De conformidad con otra modalidad, existe un interruptor para un sensor sísmico marino y el interruptor incluye un fuelle que tiene un primer extremo abierto, una porción lateral y un segundo extremo abierto, en donde la porción lateral conecta el primer extremo abierto al segundo extremo abierto y la porción lateral actúa como un resorte; un tapón base localizado en el segundo extremo abierto e incluye primeros contactos de entrada y de salida en un primer lado y segundos contactos de entrada y de salida en un segundo lado opuesto, en donde el primer contacto de entrada es conectado eléctricamente al segundo contacto de entrada a través de un primer puente y el primer contacto de salida es conectado eléctricamente al segundo contacto de salida a través de un segundo puente; un tapón de extremo localizado en el primer extremo abierto del fuelle y configurado para incluir un electrodo orientado hacia el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida; y un tapón localizado en el extremo abierto del fuelle y configurado para formar una cámara con el fuelle y el tapón base, y el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida se localizan dentro de la cámara. El electrodo invalida el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida cuando una presión mayor a la presión predeterminada (P) actúa en el tapón extremo.

En esta modalidad, la porción lateral del fuelle puede ser ondulada.

La porción lateral del fuelle está orientada, por ejemplo, hacia una porción lateral del tapón base en la cual no hay contactos eléctricos.

En una modalidad determinada, la porción lateral del fuelle no puede hacer contacto con los segundos contactos de entrada y de salida.

Una separación H entre el electrodo y el segundo lado del tapón base se puede calcular, por ejemplo, en base a una constante elástica de la porción lateral del fuelle de forma tal que cuando la presión predeterminada (P) actúa en la superficie conductora, la separación H es cero.

Además, el interruptor puede comprender un conductor de señal de entrada conectado eléctricamente al primer contacto de entrada y un conductor de señal de salida conectado eléctricamente al primer contacto de salida, el conductor de señal de entrada y el conductor de señal de salida están conectados, por ejemplo, a un sensor sísmico.

De conformidad con aún otra modalidad, existe un interruptor para un sensor sísmico marino que incluye una tapa metálica que tiene una región de resorte que conecta una superficie superior a un cuerpo que tiene una abertura, en donde la región del resorte tiene un diámetro mayor que un diámetro del cuerpo; y un tapón localizado dentro la tapa metálica para cerrar la abertura y configurado para alojar múltiples contactos. Cuando se aplica una presión en la superficie superior, la región del resorte se deforma para permitir que la superficie superior se mueva hacia el tapón, y cuando se aplica una presión predeterminada (P) en la superficie superior, la región del resorte se deforma para permitir que la superficie superior haga contacto con dos de los múltiples contactos.

Un sensor sísmico correspondiente puede estar en corto circuito cuando dos de los múltiples contactos son contactados por la superficie superior.

Los múltiples contactos pueden incluir primeros contactos de entrada y de salida, segundos contactos de entrada y de salida y puentes que conectan el primer contacto de entrada al segundo contacto de entrada y el primer contacto de salida con el segundo contacto de salida.

Por ejemplo, una porción lateral del tapón está orientada hacia ambos, el cuerpo y la región del resorte. La región del resorte puede ser una sola prominencia.

La tapa metálica puede ser cilindrica y la sola prominencia se puede extender alrededor de la tapa metálica.

El interruptor puede además comprender un sellador que está configurado para aislar herméticamente una cámara formada entre la tapa metálica y el tapón de sello.

La superficie superior es, por ejemplo, completamente plana.

Una separación central H entre la superficie superior y el segundo lado del tapón de sello se puede calcular, por ejemplo, en base a una constante elástica de la región del resorte, de manera que cuando la presión predeterminada (P) actúa en la superficie superior, la separación H es cero.

El interruptor puede además comprender un conductor de señal de entrada conectado eléctricamente al primer contacto de entrada y un conductor de señal de salida conectado eléctricamente al primer contacto de salida, el conductor de señal de entrada y el conductor de señal de salida están conectados por ejemplo a un sensor sísmico.

De conformidad con otra modalidad, hay un método para desconectar un sensor sísmico durante una exploración sísmica marina. El método incluye remolcar el sensor sísmico a una profundidad del agua predeterminada que es menor que el nivel de profundidad del agua; registrar datos sísmicos con el sensor sísmico; y, desconectar automáticamente el sensor sísmico con un interruptor localizado cercano al sensor sísmico, debajo del agua, cuando una profundidad actual del sensor sísmico es mayor que el nivel de profundidad del agua. El interruptor tiene un fuelle y una porción conductora y la porción conductora es calibrada para tocar dos cojinetes de contacto para desconectar el sensor sísmico cuando la presión del agua actúa en el fuelle a una profundidad mayor que el nivel de profundidad del agua.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos adjuntos, los cuales se incorporan al presente y constituyen una parte de la especificación, ilustran una o más modalidades y, junto con la descripción, explican estas modalidades. En los dibujos: La Figura 1 ilustra un sistema tradicional de exploración sísmica marina; La Figura 2 es un diagrama esquemático de un interruptor de conformidad con una modalidad ejemplar; La Figura 3 es un diagrama esquemático de un interruptor de conformidad con otra modalidad ejemplar; La Figura 4A es una vista de conjunto del interruptor de la Figura 2 o 3 de conformidad con una modalidad ejemplar; La Figura 4B es un corte transversal del interruptor de la Figura 2 de conformidad con una modalidad ejemplar; La Figura 5 es un diagrama esquemático de otro interruptor de conformidad con una modalidad ejemplar; La Figura 6 es un diagrama esquemático de aún otro interruptor de conformidad con una modalidad ejemplar; La Figura 7 es una vista de conjunto de los interruptores ilustrados en las Figuras 5 o 6 de conformidad con una modalidad ejemplar; La Figura 8 es una vista posterior de uno de los interruptores ¡lustrados en las Figuras 5 o 6 de conformidad con una modalidad ejemplar; La Figura 9 es otra vista de conjunto de uno de los interruptores ilustrados en las Figuras 5 o 6 de conformidad con una modalidad ejemplar; La Figura 10 es un corte transversal de uno de los interruptores ilustrados en las Figuras 5 o 6 de conformidad con una modalidad ejemplar; La Figura 1 1 es un diagrama esquemático de un soporte de sensor y la configuración de un interruptor relativo a un sensor sísmico de conformidad con una modalidad ejemplar; y La Figura 12 es un diagrama de flujo de un método para intercambiar un sensor sísmico con un interruptor de conformidad con una modalidad ejemplar.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción de las modalidades ejemplares hace referencia a los dibujos adjuntos. Los mismos números de referencia en los diferentes dibujos identifican los mismos elementos o similares. La siguiente descripción detallada no limita la invención. Por el contrario, el alcance de la invención está definido por las reivindicaciones anexas. Las siguientes modalidades se discuten, para hacerlo más simple, con respecto al interruptor adherido a un hidrófono y activado mediante presión. No obstante, los interruptores que se abordarán a continuación no se limitan a un medio ambiente sísmico, sino que pueden aplicarse a otras estructuras que deban ser desconectadas automáticamente a cierta presión.

La referencia de principio a fin de la especificación a "una modalidad" o "la modalidad" significa que un aspecto, una estructura o una característica en particular descritos en relación con una modalidad se incluye en al menos una modalidad de la materia descrita. Así, la presencia de las frases "en una modalidad" o "en la modalidad" en varias partes de principio a fin de la especificación no necesariamente se refieren a la misma modalidad. Además, los aspectos, las estructuras o características se pueden combinar de cualquier forma adecuada en una o más modalidades.

De conformidad con una modalidad ejemplar ilustrada en la Figura 2, un interruptor sensible a la presión 10 puede incluir un elemento de fuelle 12 que tiene un extremo cerrado 12A y un extremo abierto 12C sellados con un tapón de sello 14. Una porción lateral 12B conecta el extremo cerrado 12A al extremo abierto 12C. La porción lateral 12B se puede fabricar de manera que tenga una o más ondulaciones, como se ilustra en la Figura 2. La porción lateral 12B del fuelle 12 puede proporcionar un muelle elástico preciso, de manera de que la presión a la cual el interruptor lleva a cabo su función prevista, se puede anticipar muy bien. El tapón de sello puede ser penetrado por un conductor de señal de entrada 16 y por un conductor de señal de salida 18. Los conductores de señal 16 y 18 están sellados de manera que el aire u otro gas no puede entrar o escapar de la cámara 12D. El tapón de sello 14 puede colocarse en contacto adyacente con un tapón base 20 para sostener el tapón base capturado en un descanso 22 del elemento de fuelle 12. El tapón de sello puede ser pegado con goma o fijado mediante otros medios a los lados del fuelle 12. De manera opcional, el tapón de sello se puede pegar con goma o fijar mediante otros medios a la parte inferior del tapón base.

El tapón base 20 se puede fabricar de un material de aislamiento eléctrico por razones que se tratarán más adelante. En una modalidad, el tapón base 20 es un circuito impreso (PCB, por sus siglas en inglés) que tiene contactos eléctricos en caras opuestas 20A y 20B. Por ejemplo, un cojinete del primer contacto de entrada 24 se coloca entre el tapón de sello 14 y el tapón base 20, en la cara 20A del tapón base, para hacer contacto eléctrico con el conductor de señal de entrada 16. Del mismo modo, un cojinete del primer contacto de salida 26 se coloca entre el tapón de sello y el tapón base, en la cara 20A del tapón base, para hacer contacto eléctrico con el conductor de señal de salida 18. El cojinete del primer contacto de entrada se comunica eléctricamente con un puente de entrada 28 el cual termina en un cojinete del segundo contacto de entrada 30 en la cara 20B. El cojinete del primer contacto de salida 26 se comunica eléctricamente con un puente de entrada 32 el cual termina en un cojinete del segundo contacto de salida 34 también en la cara 20B. Las caras 20A y 20B pueden ser opuestas entre sí.

En una modalidad, el área de la cara 20A, orientada hacia el tapón de sello 14, es mayor que el área de la cara 20B. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2, el tapón base 20 puede tener una forma de T, con la parte larga 20C orientada hacia el tapón de sello 14. Es posible que el tapón base tenga otras formas. La parte angosta 20D del tapón base 20 forma una tolerancia G con la porción lateral 12B del fuelle 12. Esta tolerancia aloja a la porción lateral 12B cuando una presión P comprime el fuelle 12 y las porciones laterales 12B se expanden debido a la compresión. Un tamaño h de una ondulación de la porción lateral 12B se puede seleccionar en base a la resistencia del material utilizado para el fuelle 12 y también en la profundidad deseada en la cual el interruptor desconecta el sensor correspondiente S. El fuelle 12 puede fabricarse de un material con conductividad eléctrica, por ejemplo, un metal u otro material. El número de ondulaciones de la porción lateral 12B puede variar, por ejemplo, entre uno y diez.

La superficie superior 12A del fuelle 12 comprende una superficie con conductividad eléctrica 36, la cual puede ser sustancialmente plana con una protuberancia 36A como se ilustra en la figura. La protuberancia se puede formar para hacer contacto con los cojinetes de contacto 30 y 34. En una modalidad ejemplar, la superficie conductora 36 puede ser plana, sin protuberancias (por ejemplo, lisa sin cambios en los ángulos de su superficie). No obstante, como se ilustra más adelante, la superficie conductora 36 puede tener, además de una porción plana, hoyuelos, otras protuberancias o un perfil no plano para aumentar la presión de contacto. Cuando está funcionando, los hoyuelos u otras protuberancias se mueven integralmente con la porción plana, es decir, los hoyuelos u otras protuberancias no se pueden mover en relación a la porción plana como en el caso de una superficie corrugada. El interior del fuelle 12 y el exterior del tapón base 20 forman una cámara 12D. Como se expone más adelante, la cámara 12D puede ser herméticamente cerrada, de esa manera, encapsula, por ejemplo, aire a una presión deseada. Para llenar la cámara 12D se pueden utilizar, además de aire, otros gases.

Cuando el interruptor sensible a la presión 10 es expuesto a la presión atmosférica, el fuelle 12 está en su posición relajada y la superficie con conductividad eléctrica 36 no está en contacto eléctrico con el cojinete del segundo contacto de entrada 30 y el cojinete del segundo contacto de salida 34. Cuando se sumerge el interruptor 10 debajo del agua y, por lo tanto, se somete a la presión hidrostática del agua, el fuelle 12 se comprime es decir, el tamaño h de la ondulación disminuye y la separación H entre la superficie 36 y la cara 20B del tapón base 20 también disminuye. Cuando el interruptor alcanza la profundidad deseada (por ejemplo, 35 m), la separación H puede ser cero, es decir, la superficie con conductividad eléctrica 36 contacta los cojinetes de contacto 30 y 34. En otras palabras, la separación H entre la superficie conductora 36 y el lado superior 20B del tapón base se calcula en base a una constante elástica de la porción lateral 12B del fuelle 12, de forma tal, que para una presión exterior predeterminada (P), la separación H llega a ser de cero. Esta acción ocasiona un corto circuito en los cojinetes de contacto 30 y 34, lo que provoca un corto circuito a lo largo del sensor sísmico S, por ejemplo, en el hidrófono, el cual incluye una sola línea 17. El ocasionar un corto circuito a lo largo del hidrófono S deshabilita efectivamente el hidrófono en ésa profundidad en particular. No obstante, cuando el cable marino se mueve sobre la profundidad donde se ocasiona el corto circuito, el interruptor abre el sensor S y, así, el sensor S se puede volver a utilizar para registros sísmicos. En otras palabras, el cortocircuito solamente dura mientras la presión externa está por arriba del valor predeterminado.

El interruptor 10 se puede ensamblar en un equipo de cámara hiperbárica a una presión predeterminada (que puede corresponder con la presión que ejerce una columna de agua de 35 m). De esta forma, una presión seleccionada se captura dentro del fuelle 12, el cual combinado con la constante elástica del fuelle, establece la presión hidrostática a la cual funcionará el interruptor para ocasionar un cortocircuito al hidrófono. Mientras se ensambla el interruptor, se puede formar un cordón de sellado 38 alrededor del tapón de sello 14, lo que mantiene la presión predeterminada. En otras palabras, la cámara 12D se sella herméticamente con el cordón de sellado 38. Así, la modalidad de la Figura 2 incluye, entre otras cosas, la ventaja de que el fuelle forma un cuerpo unitario para contener la presión seleccionada y, un solo cordón sella efectivamente el mecanismo completo. Esta modalidad también proporciona la ventaja de tener la capacidad de soportar condiciones de alta sobrepresión.

La Figura 3 representa otra modalidad de un interruptor 40. El interruptor 40 incluye un elemento de fuelle 42 sellado en un extremo 42C con un tapón de sello 44 y en su otro extremo 42A con un tapón de extremo 45. Con respecto al dispositivo de la Figura 2, el elemento de fuelle 42 tiene una porción lateral 42B que actúa como un mecanismo de resorte (por ejemplo, una porción corrugada u ondulada) y que proporciona un muelle elástico más preciso que el de los interruptores existentes de forma que se puede predecir muy bien la presión a la cual el interruptor lleva a cabo su función. El tapón de sello es penetrado por un conductor de señal de entrada 46 y por un conductor de señal de salida 48. El tapón de sello 44 se coloca en contacto adyacente con un tapón base 50 para mantener el tapón base atrapado en un descanso 52 del elemento de fuelle 42. Ambos, el tapón base 50 y el tapón extremo 45 pueden tener una forma de T como se ilustra en la figura. Como será valorado por los expertos en la técnica, por supuesto se pueden implementar otras formas. El tapón extremo se puede fabricar de cualquier material aislante, mientras que el tapón base 50 se puede fabricar de manera similar al tapón base 20 ilustrado en la Figura 2.

Un cojinete de un primer contacto de entrada 54 se coloca en una interfaz entre el tapón de sello 44 y el tapón base 50 (en una cara inferior 50A del tapón base 50) para hacer contacto eléctrico con el conductor de señal de entrada 46. Del mismo modo, un cojinete de un primer contacto de salida 56 se coloca en una interfaz entre el tapón de sello y el tapón base (en una cara superior 50B del tapón base 50) para hacer contacto eléctrico con el conductor de señal de salida 48. El cojinete de un primer contacto de entrada se comunica eléctricamente con un puente de entrada 58, el cual termina en un cojinete del segundo contacto de entrada 60 en una superficie superior 50B del tapón base 50. El cojinete del primer contacto de salida 56 se comunica eléctricamente con un puente de entrada 62, el cual termina en un cojinete del segundo contacto de salida 64 también en la superficie superior del tapón base 50.

El tapón extremo 45 se sella dentro de un descanso superior 70 del fuelle 42 con un cordón de sellado 72. De manera opcional, se puede localizar una placa superior 73 sobre el tapón extremo 45. La placa superior 73 se puede fabricar de un material metálico. Se puede localizar un electrodo 74 (que ocasiona un cortocircuito en el contacto) en la superficie inferior del tapón extremo 45 orientado hacia el tapón base 50. El electrodo 74 puede ser completamente plano o puede tener una o más protuberancias para hacer un mejor contacto con los cojinetes correspondientes.

Cuando el interruptor sensible a la presión 40 es expuesto a la presión atmosférica, el fuelle 42 se encuentra en su posición relajada y el contacto en cortocircuito 74 no se encuentra en contacto eléctrico con el cojinete del segundo contacto de entrada 60 y el cojinete del segundo contacto de salida 64. No obstante, cuando el interruptor 40 se sumerge y, por lo tanto, se somete a la presión hidrostática bajo el agua, el fuelle 42 se comprime hasta que el contacto en cortocircuito 74 hace contacto con los cojinetes de contacto 60 y 64 (es decir, la separación H se reduce a cero). Por esta razón, estos cortocircuitos a través de los cojinetes de contacto 60 y 64, ocasionan cortocircuitos a través del hidrófono (no se muestra) y lo desactivan.

También el interruptor 40 se ensambla de manera preferible, en un equipo de cámara hiperbárica a una presión predeterminada. Esto captura una presión seleccionada dentro del fuelle 42, el cual, establece automáticamente la presión hidrostática a la cual el interruptor funcionará para ocasionar un cortocircuito en el hidrófono. Al momento que se ensambla el interruptor, se forma un cordón de sellado 68 alrededor del tapón de sello; lo que encierra la presión predeterminada, al igual que el cordón de sellado 72. La modalidad de la Figura 3 incluye, entre otras, la ventaja de que el elemento de fuelle de esta modalidad es menos costoso de producir y proporciona una función de acople de contacto más sólida.

En la Figura 4A se ilustra una vista de conjunto de cualquiera de los dos interruptores, el 10 o el 40, los cuales, muestran el fuelle 12, 42 configurado para recibir el tapón base 20, 50. Los cojinetes 30, 34, 60, 64 se pueden ver en la cara superior del tapón. La Figura 4B muestra un corte por la mitad (corte transversal) del interruptor 10.

La Figura 5 representa otra modalidad de un interruptor sensible a la presión 80. El interruptor comprende una tapa metálica moldeada 82 con un abultamiento que se extiende radialmente hacia afuera 84. La tapa metálica puede ser cilindrica y el abultamiento (o prominencia) se puede extender alrededor de la tapa metálica. En una aplicación, existe un solo abultamiento o prominencia. La tapa incluye un cuerpo cilindrico 91 que define un diámetro de cuerpo. Por ejemplo, se pueden concebir otras formas para la tapa metálica y el cuerpo, ovalada, etc. Se debe observar que el abultamiento 84 tiene un diámetro mayor que el diámetro del cuerpo cilindrico 91. El abultamiento 84 sirve como un mecanismo de resorte que soporta una superficie superior 86 de la tapa 82 y el abultamiento se extiende radialmente más allá del diámetro del cuerpo. Bajo presión, la superficie superior 86 es presionada hacia abajo y el abultamiento 84 se flexiona hacia adentro de forma que la superficie superior 86 se mueve hacia un tapón de sello 88. El tapón de sello 88 se coloca dentro de la tapa 82 y se sella con un cordón de sellado 90, de tal manera, que se forma una cámara herméticamente cerrada 82A entre la tapa 82 y el tapón de sello 88. Un contacto de entrada inferior 92 se forma en la parte inferior del tapón de sello 88 y el contacto 92 se acopla eléctricamente a un puente de entrada 94, el cual, se conecta a un contacto de entrada superior 96. Del mismo modo, un contacto de salida inferior 98 se forma en la parte inferior del tapón de sello 88 y se conecta a un puente se salida 100 y después a un contacto de salida superior 102. Los contactos de entrada y de salida superiores 96 y 102 se forman en una superficie superior 88A del tapón de sello 88 y están orientados hacia la superficie superior 86. El contacto 92 se conecta a un conductor de señal de entrada 104 y el contacto 98 se conecta a un conductor de señal de salida 106. Los conductores de señal 104 y 106 se conectan a un sensor sísmico, por ejemplo, un hidrófono, similar a la modalidad ilustrada en la Figura 2.

El posicionamiento del tapón de sello 88 dentro de la tapa 82 determina el punto de ajuste del interruptor, debido a que la distancia vertical entre la superficie supenor 86 y los contactos 96 y 102 determinan la distancia que necesita la superficie superior 86 para desplazarse para hacer contacto. La modalidad de la Figura 5 incluye un conjunto de puntos de contacto que se proyectan hacia abajo 104 en la cara inferior de la superficie superior 86. En una modalidad, hay tres de tales puntos de contacto 104, para hacer contacto con los contactos 96 y 102. Tres puntos de contacto aseguran un contacto balanceado entre las superficies acopladas. La modalidad de la Figura 6 es construida de una forma similar, pero sin los puntos de contacto, es decir, la superficie superior 86 es completamente plana (lisa).

El análisis ha demostrado que el grosor óptimo de la superficie superior es de aproximadamente 0.15 mm o de aproximadamente .006 pulgadas. La desviación (correspondiente a la separación H en las Figuras 2 y 3) para las estructuras ¡lustradas en las Figuras 5 y 6 es de aproximadamente 0.38 mm o de aproximadamente .015 pulgadas para adquirir la presión de conmutación deseada de 3.1 bar (45 psi), la cual corresponde a una profundidad de aproximadamente 31 m. Cabe destacar que los reglamentos actuales requieren que el hidrófono se mantenga inactivo a aproximadamente 35 m. Con la finalidad de no exceder esta profundidad, la presente modalidad utiliza una profundidad de 31 m para ocasionar un corto circuito en el hidrófono. No obstante, se pueden utilizar otras profundidades dependiendo de los reglamentos en cada país. El interruptor fácilmente puede soportar una condición de sobrepresión de 25 bar (362 psi), sin superar el límite elástico en el interruptor, es decir, el interruptor se diseña de tal forma que la sobrepresión en el dispositivo no aumentará su rango operativo. La superficie superior, en cualquiera de las modalidades abordadas con anterioridad, se puede fabricar a partir de aleaciones de berilio-cobre, a pesar de que también se pueden utilizar metales para reducir costos.

En la Figura 7 se muestra una vista de conjunto del interruptor abordado con anterioridad, con respecto a las Figuras 5 y 6. Se muestra la tapa metálica 82 que tiene la superficie superior 86 y el mecanismo de resorte (abultamiento) 84. Cabe señalar que esta modalidad muestra solamente un abultamiento 84. Esto tiene la ventaja de fabricarse con facilidad. Se muestra el tapón de sello 88 que tiene dos contactos 96 y 102 separados entre sí y cada uno en comunicación con los correspondientes puentes 94 y 100, respectivamente. Se muestra que la forma de los contactos 96 y 102 en la Figura 7 es semicircular. No obstante, como se muestra en la Figura 8, se pueden utilizar otras formas. La Figura 9 muestra el interior de la tapa metálica 82 y la superficie inferior del tapón de sello 88, lo cual expone los contactos de entrada y de salida inferiores 92 y 98. Se muestra el tapón de sello 88 fabricado en dos piezas 88A y 88B, por ejemplo, una conductora y otra no conductora, de forma tal, que las señales hacia los contactos de salida 92 y 98 están separadas entre sí. La Figura 10 muestra una vista de un corte transversal del interruptor 80.

Los interruptores tratados con anterioridad pueden ser internos con respecto al hidrófono, en una ubicación de forma tal que no puedan desmontarse o retirarse fácilmente. Por ejemplo, la Figura 11 muestra un hidrófono 200 que sostiene ambos elementos S y el interruptor 10, por ejemplo, en la misma ubicación del portador del hidrófono 206 dentro del cable marino. El hidrófono 200 ¡lustrado en la Figura 1 1 tiene cuatro componentes S. No obstante, un hidrófono puede tener menos o más componentes. Además, el interruptor se puede impleméntar para controlar más de un sensor, por ejemplo, una pluralidad de sensores. En una aplicación, el interruptor no está provisto junto a o en el mismo alojamiento como si fuera un sensor. Por ejemplo, el sensor se puede proporcionar en una primera ubicación a lo largo del cable marino y el interruptor se puede proporcionar en una segunda ubicación, diferente a la primera ubicación, a lo largo del cable marino.

Como se tratará a continuación, se puede poner en marcha un método para desconectar un sensor sísmico cuando alcanza una profundidad deseada. Como se ilustra en la Figura 12, el método incluye una etapa 1200 de remolcar el sensor sísmico a una profundidad del agua predeterminada, la cual es menor al nivel de la profundidad del agua, una etapa 1202 de registrar datos sísmicos con el sensor sísmico, y una etapa 1204 de desconectar automáticamente el sensor sísmico con un interruptor localizado cercano al sensor sísmico, debajo del agua, cuando una profundidad actual del sensor sísmico es mayor al nivel de profundidad del agua. El interruptor puede ser cualquiera de los interruptores abordados con anterioridad.

Las modalidades ejemplares descritas proporcionan un interruptor y un método para desconectar (ocasionar un corto circuito) un sensor sísmico cuando se alcanza una profundidad predeterminada en un ambiente marino. Se debe entender que esta descripción no pretende limitar la invención. Por el contrario, las modalidades ejemplares pretenden cubrir alternativas, modificaciones y equivalentes, las cuales se incluyen en el espíritu y alcance de la invención como lo definen las reivindicaciones anexas. Aunado a esto, en la descripción detallada de las modalidades ejemplares, se publican numerosos detalles específicos para proporcionar un entendimiento comprensivo de la invención reivindicada. No obstante, un experto en la técnica entenderá que se pueden practicar varias modalidades sin tales detalles específicos.

A pesar de que se describen las características y elementos de las modalidades ejemplares presentes, en las modalidades en combinaciones específicas, cada característica o elemento se puede utilizar aisladamente, sin las otras características y elementos de las modalidades, o en varias combinaciones con o sin otras características y elementos descritos en el presente.

Esta descripción escrita utiliza los ejemplos de la materia descrita para permitir a cualquier persona experta en la técnica practicar lo mismo, incluidos la realización y utilización de cualquier dispositivo o sistemas y de esta forma, llevar a cabo cualquier método incorporado. El alcance de la pantentabilidad de la materia se define mediante las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que pasen por la mente de los expertos en la técnica. Se pretende que esos otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1 . Un interruptor para un sensor sísmico marino, el interruptor comprende: un fuelle que tiene un extremo cerrado, una porción lateral cerrada y un extremo abierto, en donde la porción lateral conecta el extremo cerrado al extremo abierto, el extremo cerrado incluye una superficie conductora y la porción lateral actúa como un resorte; un tapón base que incluye primeros contactos de entrada y de salida en un primer lado y segundos contactos de entrada y de salida en un lado opuesto, en donde el primer contacto de entrada es conectado eléctricamente al segundo contacto de entrada a través de un primer puente y el primer contacto de salida es conectado eléctricamente al segundo contacto de salida a través de un segundo puente; y un tapón localizado en el extremo abierto del fuelle y configurado para formar una cámara dentro de la cual se localizan el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida, en donde la cámara se forma mediante el fuelle y el tapón base, en donde la superficie conductora invalida el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida cuando una presión mayor a la presión predeterminada (P) actúa en la superficie conductora.

2. El interruptor de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la superficie conductora es completamente plana.

3. El interruptor de conformidad con la reivindicación 1 , en donde una separación H entre la superficie conductora y el segundo lado del tapón base se calcula en base a una constante elástica de la porción lateral, de forma tal, que cuando la presión predeterminada (P) actúa en la superficie conductora, la separación H es cero.

4. El interruptor de conformidad con la reivindicación 1 , además comprende: un conductor de señal de entrada conectado eléctricamente al primer contacto de entrada; y un conductor de señal de salida conectado eléctricamente al primer contacto de salida, en donde el conductor de señal de entrada y el conductor de señal de salida están conectados a un sensor sísmico.

5. Un interruptor para un sensor sísmico marino, el interruptor comprende: un fuelle que tiene un primer extremo abierto, una porción lateral y un segundo extremo abierto, en donde la porción lateral conecta el primer extremo abierto al segundo extremo abierto, y la porción lateral actúa como un resorte; un tapón base localizado en el segundo extremo abierto e incluye primeros contactos de entrada y de salida en un primer lado y segundos contactos de entrada y de salida en un segundo lado opuesto, en donde el primer contacto de entrada es conectado eléctricamente al segundo contacto de entrada a través de un primer puente y el primer contacto de salida es conectado eléctricamente al segundo contacto de salida a través de un segundo puente; un tapón de extremo localizado en el primer extremo abierto del fuelle y configurado para incluir un electrodo orientado hacia el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida; y un tapón localizado en el extremo abierto del fuelle y configurado para formar una cámara con el fuelle y el tapón base, y el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida localizados dentro la cámara, en donde el electrodo invalida el segundo contacto de entrada y el segundo contacto de salida cuando una presión mayor a la presión predeterminada (P) actúa en el tapón extremo.

6. El interruptor de conformidad con la reivindicación 1 o 5, en donde la porción lateral del fuelle es ondulada.

7. El interruptor de conformidad con la reivindicación 1 o 5, en donde la porción lateral del fuelle está orientada hacia una porción lateral del tapón base en la cual no hay contactos eléctricos.

8. El interruptor de conformidad con la reivindicación 1 o 5, en donde la porción lateral del fuelle no puede hacer contacto con los segundos contactos de entrada y de salida.

9. El interruptor de conformidad con la reivindicación 5, en donde una separación H entre el electrodo y el segundo lado del tapón base se calcula en base a una constante elástica de la porción lateral del fuelle de forma tal que cuando la presión predeterminada (P) actúa en la superficie conductora, la separación H es cero.

10. Un interruptor para un sensor sísmico marino, el interruptor comprende. una tapa metálica que tiene una región de resorte que conecta una superficie superior a un cuerpo que tiene una abertura, en donde la región del resorte tiene un diámetro mayor a un diámetro del cuerpo; y un tapón localizado dentro de la tapa metálica para cerrar la abertura y configurado para alojar múltiples contactos, en donde cuando se aplica una presión en la superficie superior, la región del resorte se deforma para permitir que la superficie superior se mueva hacia el tapón; y cuando se aplica una presión predeterminada (P) en la superficie superior, la región del resorte se deforma para permitir que la superficie superior haga contacto con dos de los múltiples contactos.

1 1. El interruptor de conformidad con la reivindicación 10, en donde se ocasiona que un sensor sísmico correspondiente ocasione un corto circuito cuando dos de los múltiples contactos hacen contacto mediante la superficie superior.

12. El interruptor de conformidad con la reivindicación 10, en donde los múltiples contactos incluyen primeros contactos de entrada y de salida, segundos contactos de entrada y de salida y puentes que conectan el primer contacto de entrada al segundo contacto de entrada y el primer contacto de salida al segundo contacto de salida.

13. El interruptor de conformidad con la reivindicación 10, en donde una porción lateral del tapón está orientada hacia ambos, el cuerpo y la región del resorte.

14. El interruptor de conformidad con la reivindicación 10, en donde la región del resorte es una sola prominencia y en donde la tapa metálica es cilindrica y la sola prominencia se extiende alrededor de la tapa metálica.

15. El interruptor de conformidad con la reivindicación 10, en donde la superficie superior es completamente plana.

16. El interruptor de conformidad con la reivindicación 10, en donde una separación central H entre la superficie superior y el segundo lado del tapón de sello se calcula en base a una constante elástica de la región del resorte de forma tal que cuando la presión predeterminada (P) actúa en la superficie superior, la separación H es cero.

17. El interruptor de conformidad con la reivindicación 1 , 5 o 10, además comprende: un conductor de señal de entrada conectado eléctricamente al primer contacto de entrada; y un conductor de señal de salida conectado eléctricamente al primer contacto de salida, en donde el conductor de señal de entrada y el conductor de señal de salida están conectados a un sensor sísmico.

18. Un método para desconectar un sensor sísmico durante una exploración sísmica marina, el método comprende: remolcar el sensor sísmico a una profundidad del agua predeterminada que es menor a un nivel de la profundidad del agua; registrar datos sísmicos con el sensor sísmico; y desconectar automáticamente el sensor sísmico con un interruptor localizado cercano al sensor sísmico, bajo el agua, cuando una profundidad actual del sensor sísmico es mayor que el nivel de profundidad del agua, en donde el interruptor tiene un fuelle y una porción conductora y la porción conductora es calibrada para tocar dos cojinetes de contacto para desconectar el sensor sísmico cuando la presión de agua actúa en el fuelle a una profundidad mayor que el nivel de profundidad del agua.