NO741958L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved seismiske undersøkelser

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til seismiske under-søkelser av områder som ligger under, vann dekket med is.

Seismiske undersøkelser til havs er det vanlige uttrykk for fremgangsmåter - til seismograf iske undersøkelser av. vanndekkede områder. Ved undersøkelser til havs blir det frembrakt trykkbølger fra en kilde, vanligvis en eksplosiv kilde, i vannet, og bølgene blir etter refleksjon eller refraksjon fra grensene mellom undersjøiske lag registrert og analysert, for å frembringe en opptegning av formen av de' undersjøiske berglagene. De eksplosive ladningene blir vanligvis anbrakt i vannet og avfyrt sekvensielt fra en båt i bevegelse, og de seismiske bølgene blir registrert ved hjelp av en rekke hydrofoner som blir slept etter båten. Denne fremgangsmåten kan

ikke anvendes for tilfrossede havområder, og i slike områder må

de eksplosive ladninger anbringes -på annen måte. • Ifølge en fremgangsmåte blir ladninger med sprengningseksplosiver anbrakt i pa-troner som henges i vannet under isen og brakt til å eksplodere, men denne fremgangsmåten har flere ulemper.- Ladningen må selvsagt anbringes tilstrekkelig dypt under isen til at isen ikke brekkes opp, og den'opprinnelige eksplosjonen blir derfor etterfulgt av den velkjente "boble.pulsef fekten", dvs. utvidelse og sammentrekning av gassboblen, noe som kompliserer den seismiske registreringen. En ytterligere kLlde til forstyrrelse av registreringen er den bøy-ning av isen som skyldes, eksplosjonen av en.punktladning og som frembringer en lavfrekvent bølge og effektivt "utvisker" alle refleksjonene av den primære seismiske bølgen. Slike isbøynings-bølger kan bare unngås ved at det brukes en liten ladning som anbringes dypt. Selv når ladningen blir avfyrt tilstrekkelig dypt til å. forhindre isbøyningsbølger, blir registreringen komplisert av sterke "spøkelses"-signaler frembrakt ved refleksjon av den primære seismiske bølge og hver boblepuls fra isens nedre flate, . og ved etterklang i isen. Det er også funnet at punktladninger ikke gir uniform klarhet, at grunt anbrakte ladninger gir klarere

registreringer av de dypere reflekterende horisonter og dypere anbrakte ladninger.gir klarere registreringer av de grunnere horisonter,og for å oppnå en fullstendig registrering, blir det ofte avfyrt to ladninger ved. forskjellige dybder, for hvert a.vfyrings-punkt. For å unngå problemene ved opphengte punktladninger, har linjeladninger av detonerende kabel blitt anbrakt horisontalt på eller i isflatelag.. Men i områder med tilfrosset hav er det på grunn av havdybden og den. ujevne isflaten vanskelig å frembringe tilstrekkelig avgrensning av den eksplosive ladningen til å sikre at det oppnås et sterkt nedadrettet seismisk signal. Denne fremgangsmåten har. derfor ikke vært særlig benyttet for områder hvor vannet er mer enn 30 meter dypt.

Det er et. formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe en forbedret fremgangsmåte til seismiske undersøkelser av isdekkede havområder ved bruk.av en.eksplosiv ladning som henger nedi vannet som en seismisk energikilde, idet de. forannevnte ulemper ved opphengte punktladninger ved denne fremgangsmåten blir redusert eller unngått.

Ifølge denne, fremgangsmåten til seismiske undersøkelser av et : isdekket havområde blir seismiske signaler, frembrakt.ved detonasjon av en lineær eksplosiv ladning som er opphengt hovedsakelig vertikalt i vannet ved en dybde under isen som er tilstrekkelig til å unngå at isen brekker eller at det frembringes isbøyningsbølger som hindrer tolkning av den seismiske oppteghingen når'ladningen detoneres.

En spesielt hensiktsmessig lineær ladning er i form av detonerende kabel som omfatter en høyeksplosiv kjerne omgitt av et vanntett bærelag, idet den foretrukne ladningsverdi er' i området 10 til 200- g/m med høyeksplosiver som har en detonasjonshastighet

på fra 1,5 til 8 kiiometer/sek. Lineære'ladninger med denne ladningsverdien bør. fortrinnsvis anbringes med den øvre enden minst 3 meter under islaget.

Minimumsmengden av nødvendig eksplosiv ladning vil avhenge

av dybden på det berg.som skal undersøkes, og refleksjonsevnen til de forskjellige reflekterende horisonter, og dette kan lett. fastslås ved å avfyre noen prøveladninger. Vanligvis vil det. være nødvendig med ladninger i området fra 50 til 500 gram med eksplosivt materiale. Lengden av den nødvendige eksplosive ladning vil selvsagt avhenge

av ladningsverdien til den lineære ladning, men. for å unngå boble-pulser, er det bedre jo lenger ladningen er. Man har funnet at'boblepuls.ef fekten er minimalisert når ladningslengden og posisjonen tilfredsstiller, følgende, forhold:

der 1 = ladningslengden (meter) og

h = ^dybden (meter) av ladningens øvre ende under isens øvre flate.

Det blir derfor foretrukket ladningsléngder på minst den-lengde som gis av den ovennevnte, formel,og.fortrinnsvis bør lengden være slik at den høyre siden av ovennevnte, formel blir større enn 1,3.

For å minimalisere boblepuls.ef fekten, er det også ønskelig at gass.boblen dannes som en vertikal, ubrutt gass-søyle som er. for lang i forhold til diameteren til å oscillere som en kule. For denne betingelsen avhenger den nødvendige minimale'ladningslengde

.av ladningsverdien til den lineære ladning og ladningsdybden. Den minimale ladningslengde bør fortrinnsvis, være-minst. 25 ganger den maksimale tverrsnittsradius av den frembrakte gassboble, og enda mer fordelaktig minst 50 ganger den maksimale tverrsnittsradién

til den frembrakte gassboblen. De. foretrukne ladningslengder overstiger således 4,5.meter og bør fortrinnsvis overstige de lengder

(i meter) som er antydet i den følgende tabell 1.

Bruken av vertikale lineære eksplosive ladninger ifølge oppfinnelsen har mange fordeler sammenliknet med de©pphengte punktladninger som hittil er brukt. For en gitt ladningsvekt kan således toppen av den lineære ladningen være meget nærmere: undersiden av isen uten

åforåsake brysomme isbøyningsbølger.. F.eks. må en 450 grams punktladning være minst 2 5 meter fra isen, mens en ladning som består av 25 meter med detonerende .kabel. ladet med 20 g/m med pentaerytrLtol tetranitrat (PETN),ikke behøver være mer enn 10 meter under isen. Dette fordi den lineære eksplosive ladningen er spredt over en

avstand og den oppadrettede sjokkbølgen ikke tr.effer isen i et øyeblikk, men,er spredt over et lite tidsrom. Fordi ladningén kan være nærmere isen, kan de elektriske ledninger til detonatoren som bringes til å avfyre ladningen ved toppen,, være kortere enn .ved en punktladning, og detonatoren blir tilsvarende billigere. Den lineære ladningen gir bedre registreringer ved alle horisonter, fordi det-seismiske, utgangssignalet er en firkantbølge som er lett å tolke, mens .punktladningen gir diskontinuerlige spisser spredt over en lengre periode og registreringer som blir ytterligere komplisert av høye. frekvensetterklanger i isen. En ytterligere fordel er at den lineære ladning. lettere og mer. nøyaktig lar seg oppdele i de nød-vendige porsjoner, fra en større lagret mengde.

Oppfinnelsen blir ytterligere illustrert av den følgende beskrivelse av et praktisk utførelseseksempel under henvisning til

den ved f øydé -tegning som skjematisk viser,, ikke i riktig'målestokk, et delvis snitt av anordningen av den eksplosive.ladning og registre-ringsstasjoner■i posisjon for detonering av ladningen ved en seismisk undersøkelse.

Som vist på tegningen, er en ladning 10'av detonerende kabel med en stålvekt 11. festet til sin nedre ende ført gjennom et hull 12 med diameter 5 cm'som er boret gjennom et havislag 13 på et vannlag

14 som dekker, havbunnen 15 i undersøkelsesområdet. En elektrisk

detonator 16 er ved hjelp av klebebånd festet til den øvre ende av den detonerende kabelladningen 10, og ladningen 10 er opphengt i vannet med sin øvre ende i en avstand fra den undre flaten

til islaget 13., idet ladningen 10 henger i de' elektriske ledningene 17 til detonatoren. Ledningene 17 er. festet til en avfyringskabel 18 for a.vfyring av detonatoren 16 og ladningen 10. En rekke gepfonsta sjoner langs undersøkelseslinjen på toppen av isen.(eller på eventuelt frossent snølag på isen) med passende mellomrom, idet hullet 12 ligger i. en perpendikulær avstand på fra. 5 til 10 meter, fra sentrum av ge.ofonrekken. Suksessive ladninger detonert ved ayfyringspunkter med mellomrom på.268 meter langs undersøkelseslinjen, gir en seksfoldig registrering.

Déh følgende tabell 2 omfatter detaljer.ved ladningene og avfyririgsdybdene i eksempler på fremgang-småter. for praktisk utførelse av oppfinnelsen- som gir klare og lett tolkbare seismiske registreringer når det seismiske signalet fra en lineær eksplosiv ladning (PETN) som avfyres i et 120 meters vannlag under et 3 meter tykt islag, blir registrert ved 48 geofonstasjoner med- mellomrom på 67 meter og med 6 geofoner ved hver stasjon, og når suksessive skudd blir avfyrt-med mellomrom på 268 meter langs undersøkelseslinjen

. for å gi seksfoldig registrering.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte til seismisk undersøkelse av et område under vann som.er dekket av is, hvor seismiske bølger blir. frembrakt ved detonasjon av en lineær, eksplosiv ladning, karakterisert ved at ladningen opphenges hovedsakelig vertikalt i vannet i en dybde under isen som er tilstrekkelig til å unngå at isen brekker eller til å unngå at det frembringes tilstrekkelig isbøy-ningsbølger til å forhindre tolkning- av den seismiske registrering når ladningen detoneres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den lineære eksplosive ladning har form av en detonerende kabel omfattende en høyeksplosiv kjerne omgitt av.et vanntett bærelag.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller. 2, karakterisert ved at.den lineære, eksplosive ladning inneholder 10 til. 200 gram/ meter med høyeksplosivt materiale som har en detonasjonshastighet på fra 1,5 til 8 km/sek.

4. Fremgangsmåte' ifølge et av kravene.1 til 3, karakterisert , ved at den lineære ladning er anbrakt med sin øvre ende minst 3 meter under islaget.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at den lineære, eksplosive ladning inneholder, fra 50 til-5000 gram eksplosivt materiale.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-til 5, karakterisert ved at ladningens lengde og posisjon tilfredsstiller. forholdet

der 1 = ladningslengden (i meter) og h = dybden (i meter) av den øvre enden av ladningen under toppen av isflaten.

7. Fremgangsmåte ifølge krav' 6, karakterisert ved at høyre side av forholdet er > 1,3-

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 7»karakterisert ved at ladningens lengde er minst. 25 ganger deri maksima- . le tverrsnittsradius av den boble som..frembringes av den .eksplosive, ladning.

9.. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at ladningens lengde er minst 50 ganger den maksimale tverrsnitts-radien til gassboblen.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at den eksplosive ladnings'lengde overstiger 4,5 meter.-

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 10, karakterisert , ved at ladningens lengde minst er som antydet i tabell 1.

12.. En seismografisk registrering av grenseflatene -mellom under- ' vannslag frembrakt, ved en fremgangsmåte til.seismiske undersøkel-ser som angitt i kravene 1 til 11.