RU2110816C1 - Method protecting geophysical equipment against environment - Google Patents
Method protecting geophysical equipment against environment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110816C1 RU2110816C1 RU95115281A RU95115281A RU2110816C1 RU 2110816 C1 RU2110816 C1 RU 2110816C1 RU 95115281 A RU95115281 A RU 95115281A RU 95115281 A RU95115281 A RU 95115281A RU 2110816 C1 RU2110816 C1 RU 2110816C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- geophysical
- station
- equipment
- cable
- internal volume
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к экспериментальной и прикладной сейсмологии, точнее к методам и технике регистрации сейсмических сигналов и волновых полей, и может быть использовано при решении поисковых задач сейсморазведки (в первую очередь на газ и нефть), прогноза землетрясений и изучения сейсмотектонических процессов планеты. The invention relates to experimental and applied seismology, more specifically to methods and techniques for recording seismic signals and wave fields, and can be used to solve search problems of seismic exploration (primarily for gas and oil), earthquake prediction and the study of seismotectonic processes of the planet.
Известей способ защиты сейсмографов от внешнего воздействия изоляцией прибора специальным контейнером (ящиком), стенки которого сохраняли в определенных пределах "микроклимат" (по вариациям давления, влажности, воздушных потоков) и обеспечивали тем самым нормальный режим работы [1]. Развитие морской сейсмологии потребовало качественного улучшения этого метода. Известен способ защиты сейсмической аппаратуры от проникания морской воды и значительного гидростатического давления путем размещения сейсмометров и блока записи полезного сигнала в герметичном толстостенном металлическом корпусе, опускаемом на морское дно на стальном тросе. Корпус - цилиндрической формы и рассчитан на давление глубины погружения (2000 м). По этой схеме создается современное поколение донных сейсмических станций [2]. Однако согласно описанию освоение глубин около 10000 м (внешнее давление 1000 атм) требует развитие новых принципов проектирования. Lime is a way to protect seismographs from external influences by isolating the device with a special container (box), the walls of which kept the "microclimate" within certain limits (according to variations in pressure, humidity, air flow) and thereby ensured normal operation [1]. The development of marine seismology required a qualitative improvement of this method. A known method of protecting seismic equipment from the penetration of sea water and significant hydrostatic pressure by placing seismometers and a useful signal recording unit in an airtight thick-walled metal case, lowered to the seabed on a steel cable. The body is cylindrical in shape and is designed for immersion depth pressure (2000 m). According to this scheme, a modern generation of bottom seismic stations is created [2]. However, according to the description, the development of depths of about 10,000 m (external pressure 1000 atm) requires the development of new design principles.
Наиболее близким к заявляемому является способ защиты скважинной геофизической аппаратуры, помещенной в водонепроницаемый цилиндрический корпус, когда часть аппаратуры - пьезокерамические преобразователи - каждый из которых монолитный блок, помещают в трансформаторное масло [3]. Недостатком известного способа является то, что основные проблемы других методов [1-2] не устранены: сейсмоприемники и вспомогательная аппаратура помещены в тяжелый герметичный корпус, внутри которого при нормальном давлении в воздушной атмосфере работает аппаратура; вводы (порты) сигнальных и силовых кабелей должны обеспечивать герметичность на перепаде давлений: гидростатический столб - нормальное внутреннее давление в камере. Указанные особенности не позволяют обеспечить работоспособность аппаратуры при давлениях порядка 20000 атм, существующих в глубинных донных частях грязевого вулкана. Closest to the claimed is a method of protecting downhole geophysical equipment, placed in a waterproof cylindrical case, when part of the equipment - piezoceramic transducers - each of which is a monolithic block, is placed in transformer oil [3]. The disadvantage of this method is that the main problems of other methods [1-2] are not resolved: geophones and auxiliary equipment are placed in a heavy sealed enclosure inside which the equipment operates at normal pressure in the air; the inputs (ports) of the signal and power cables must ensure tightness at the differential pressure: hydrostatic column - normal internal pressure in the chamber. These features do not allow ensuring the operability of the equipment at pressures of the order of 20,000 atm existing in the deep bottom parts of the mud volcano.
Изобретение направлено на увеличение глубины погружения в геофизическую среду жерла грязевого вулкана с использованием модифицированной стандартной геофизической аппаратуры. The invention is aimed at increasing the depth of immersion in the geophysical environment of the vents of a mud volcano using modified standard geophysical equipment.
Результат достигается тем, что при достижении указанных глубин защиту геофизической аппаратуры от окружающей геофизической среды осуществляют путем заполнения слабосжимаемой, невязкой химически пассивной жидкостью внутреннего свободного пространства корпуса каждого геофизического прибора, проводки кабеля через донную гидравлически проницаемую часть корпуса, отделения внутреннего объема корпуса от проницаемой части эластичной мягкой оболочкой, помещения аппаратуры в верхней части внутреннего объема корпуса станции, заливкой свободного внутреннего пространства корпуса станции желеобразной пассивной средой; наматывания кабель-троса на корпус станции в виде сферы скатывания последней вниз по внутреннему склону жерловой части вулкана. The result is achieved by the fact that upon reaching the indicated depths, the protection of geophysical equipment from the surrounding geophysical medium is carried out by filling a weakly compressible, non-viscous chemically passive liquid with the internal free space of the body of each geophysical instrument, wiring the cable through the bottom hydraulically permeable part of the body, and separating the internal volume of the body from the permeable part of the elastic soft shell, equipment rooms in the upper part of the internal volume of the station building, filling its the vigorous internal space of the station building with a jelly-like passive medium; winding the cable-rope onto the station body in the form of a sphere rolling the latter down the inner slope of the vent portion of the volcano.
Отличительными признаками заявляемого способа являются расположение геофизической аппаратуры в верхней части объема корпуса геофизической станции, заполнение внутреннего объема и полостей корпусов аппаратуры невязкой инертной жидкостью, заполнение внутреннего объема корпуса геофизической станции желеобразной инертной массой, гидравлическая проницаемость донных частей корпусов аппаратуры и станции, раздел поверхностей контакта жидкость корпуса аппаратуры - желеобразная масса, желеобразная масса - забортная геофизическая среда эластичными непроницаемыми оболочками, вывод кабельной сети через донные части корпусов, шаровая намотка кабель-троса на корпус станции и спуск станции на исследуемые горизонты земной коры на начальном этапе путем скатывания системы намотка - станция по внутреннему склону жерла вулкана. Distinctive features of the proposed method are the location of geophysical equipment in the upper part of the volume of the body of the geophysical station, filling the internal volume and cavities of the body of the equipment with an inviscid inert liquid, filling the internal volume of the body of the geophysical station with a jelly-like inert mass, the hydraulic permeability of the bottom parts of the body of the equipment and station, the separation of the contact surfaces of the liquid body of the equipment - jelly-like mass, jelly-like mass - outboard geophysical medium with elastic impermeable sheaths, cable network outlet through the bottom of the hulls, ball winding of the cable-rope to the station body and the descent of the station to the studied horizons of the earth's crust at the initial stage by rolling the winding-station system along the inner slope of the volcano vent.
Заполнение свободных объемов и пустот в корпусах геофизической аппаратуры инертной невязкой жидкостью, во внутреннем объеме геофизической станции - желеобразной инертной массой, проницаемость донных частей корпусов и камер ликвидируют проблему разрушения аппаратуры и станции внешним избыточным давлением при погружении станции по жерлу грязевого вулкана до глубинных разломов (10 км, давление 20000 атм), так как одностороннее давление заменяется всесторонним сжатием в условиях инертной среды, причем подобное обеспечение работоспособности одновременно позволит применить тонкостенные конструкции из легких сплавов. Разделение поверхностей контакта невязкая жидкость - желеобразное вещество - геофизическая среда, вывод кабельной сети через донные части конструкции, расположение геофизической аппаратуры в верхней части объема станции гарантируют изоляцию от контакта и перемешивания жидкости вещества забортного флюида, что исключает выход из строя аппаратуры из-за химической агрессивности флюида и его проводящих свойств обеспечивает длительную работоспособность станции на расчетных глубинах. Инертность невязкой жидкости высокого давления, находящейся под высоким давлением, стабильность ее физико-химических свойств, незначительно или в расчетных пределах меняют основные рабочие характеристики стандартной геофизической аппаратуры, поэтому применение последней (сейсмоприемников, наклономеров, сейсмовибраторов и т. п.) упростит и удешевит проведение измерений. Filling free volumes and voids in the bodies of geophysical equipment with an inert inviscid liquid, in the internal volume of the geophysical station with a jelly-like inert mass, and the permeability of the bottom parts of the bodies and chambers eliminate the problem of destruction of the equipment and the station with external excess pressure when the station is immersed in the mud volcano vent to deep faults (10 km, pressure 20,000 atm), since one-way pressure is replaced by comprehensive compression in an inert environment, and similar performance and at the same time will allow the use of thin-walled structures of light alloys. The separation of the contact surfaces is an inviscid liquid - a jelly-like substance - a geophysical medium, the cable network through the bottom of the structure, the location of the geophysical equipment in the upper part of the station volume guarantee isolation of outboard fluid from contact and mixing of the liquid, which eliminates the failure of the equipment due to chemical aggressiveness fluid and its conductive properties ensures long-term operability of the station at design depths. The inertness of an inviscid high-pressure fluid under high pressure, the stability of its physicochemical properties, insignificantly or within design limits change the main operating characteristics of standard geophysical equipment, therefore the use of the latter (geophones, tiltmeters, seismic vibrators, etc.) will simplify and reduce the cost of conducting measurements.
Намотка на корпус станции кабельной сети в виде сферической оболочки и сброс этой системы в жерло грязевого вулкана в период его активности по внутреннему склону позволит более эффективно преодолевать выступы и террасы по трассе погружения на расчетную глубину. Одновременно толстый слой намотанного кабеля смягчает удары камней, выносимых потоком флюида из глубинных областей вулкана, а также предохраняет от контактов с выносимыми агрессивными включениями ЮЯ смягчает температурные нагрузки при прохождении зон воспламенения флюидов при активной фазе вулканизма. Перечисленные конструктивные особенности всей системы, обусловленные предлагаемым способом настолько снижают вес и общую стоимость эксперимента, что с учетом необходимости иметь постоянные точки наблюдения необходимость во многом вспомогательном оборудовании (например, подъемнике) отпадает. Winding onto the station body of the cable network in the form of a spherical shell and dumping this system into the mud volcano vent during its activity along the inner slope will allow more efficiently overcoming protrusions and terraces along the dive route to the estimated depth. At the same time, a thick layer of coiled cable softens the impact of stones carried by the fluid flow from the deep areas of the volcano, and also protects against contacts with the hostile aggressive inclusions of SJ, mitigates temperature loads during passage of fluid ignition zones during the active phase of volcanism. The listed design features of the entire system, due to the proposed method, reduce the weight and the total cost of the experiment so much that, given the need to have constant observation points, there is no need for many auxiliary equipment (for example, a lift).
На фиг. 1 изображена общая компоновка глубинной геофизической станции (ГТС), реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - пример модификации стандартного сейсмоприемника; на фиг. 3 - схема станции со сферической намоткой кабельной сети; на фиг. 4 - тип ГТС под сферическую намотку; на фиг. 5 - схема применений ГГС для исследования грязевого вулкана. In FIG. 1 shows the General layout of the deep geophysical station (GTS) that implements the proposed method; in FIG. 2 - an example of a modification of a standard seismic receiver; in FIG. 3 is a diagram of a station with spherical winding of a cable network; in FIG. 4 - type GTS for spherical winding; in FIG. 5 is a diagram of the applications of GHS for the study of a mud volcano.
На фиг. 1 обозначено корпус глубинной геофизической станции (ГГС); 2 - внутрикорпусная кабельная сеть; 3 - блок геофизической аппаратуры; 4 - внешний корпусной участок общей кабельной сети, протянутой от стыковочной колодки через низ корпуса 1; 5 - тонкостенный корпус; 6 - желеобразный заполнитель внутреннего объема ГГС; 7 - донный элемент проницаемой части корпуса ГГС; 8-эластичная оболочка; 9-бортовая укладка несущего кабель-троса; 10 - заборное устройство флюидов: 11 - нижний датчик тепловых потоков; 12 - датчик теллурических токов; 13 - якорь; 14 - 16 - элементы стабилизатора-бункера кабель-троса: 17 - пространственно-стабилизируемый стол для прецизионной геофизической аппаратуры; 18 - акустический передатчик геофизической информации; 19 - акустический ретранслятор информации; 20 - бортовой анализатор флюидов; 21 - участок кабель-троса в рабочем состоянии. На фиг. 2 обозначено: 22 - крышка сейсмоприемника типа СМ-З; 23 - невязкая химически пассивная жидкость; 24 - механические элементы сейсмоприемника; 25 - проницаемый элемент нижней части корпуса сейсмоприемника; 26 - эластичная оболочка. На фиг. 3: 27-сферическая намотка всего кабеля расчетной глубины погружения; 28 - корпус ГГС; 29 - дополнительная мембрана. На фиг. 4: 30 - пружинные фиксаторы. На фиг. 5: 31 - жерло кратерной части грязевого вулкана; 32 - грифон; 33 - дневная поверхность; 34 - поток глубинных флюидов; 35 - промежуточная камера или колено; 36 - ГГС цилиндрического типа на расчетной глубине; 37 - погружение ГГС со сферической намоткой кабель-троса; 38 - передвижная геофизическая лаборатория; 39 - поверхностная часть сейсмической антенны; 40 - глубинная часть сейсмической антенны; 41 - промежуточный блок термопара-электрод. In FIG. 1 indicates the body of the deep geophysical station (GHS); 2 - internal cable network; 3 - block geophysical equipment; 4 - external housing section of the common cable network, stretched from the docking pad through the bottom of the housing 1; 5 - thin-walled housing; 6 - gel-like aggregate of the internal volume of the GHS; 7 - bottom element of the permeable part of the hull; 8-elastic shell; 9-sided laying of the carrier cable; 10 - fluid intake device: 11 - lower heat flow sensor; 12 - telluric current sensor; 13 - anchor; 14 - 16 - elements of the stabilizer-hopper of the cable rope: 17 - spatially stabilized table for precision geophysical equipment; 18 - acoustic transmitter of geophysical information; 19 - acoustic information relay; 20 - airborne fluid analyzer; 21 - plot cable cable in working condition. In FIG. 2 marked: 22 - cover of the seismic receiver type SM-Z; 23 - inviscid chemically passive liquid; 24 - mechanical elements of the geophone; 25 - permeable element of the lower part of the body of the geophone; 26 - elastic shell. In FIG. 3: 27-spherical winding of the entire cable of the estimated depth of immersion; 28 - GHS building; 29 - an additional membrane. In FIG. 4:30 - spring clips. In FIG. 5:31 - vent of the crater of a mud volcano; 32 - griffin; 33 - day surface; 34 - flow of deep fluids; 35 - intermediate chamber or knee; 36 - GGS of a cylindrical type at a design depth; 37 - immersion of the GHS with spherical winding of the cable; 38 - mobile geophysical laboratory; 39 - the surface of the seismic antenna; 40 - the deep part of the seismic antenna; 41 - intermediate block thermocouple-electrode.
Защиту геофизической аппаратуры в соответствии с предлагаемым способом осуществляют следующим способом. Protection of geophysical equipment in accordance with the proposed method is carried out in the following way.
Согласно поставленным задачам исследования и объектом исследования определяют тип ГГС (фиг. 1, 3 - 5).комплекс наземной аппаратуры (фиг. 5) и промышленную модель стандартной геофизической аппаратуры (фиг. 2). Далее через проницаемый элемент 25 заполняют свободный внутренний объем аппаратуры невязкой плохо сжимаемой жидкостью 23 (например, спирт этиловый, бензин, силиконовая жидкость, дистиллированная вода) и герметизируют его оболочкой 26 (фиг. 2). Кабельную сеть каждого прибора подключают к стыковочной колодке, закрепленной на внутренней поверхности корпуса ГГС. Затем геофизическую аппаратуру закрепляют в верхней части внутреннего объема ГГС (фиг. 1, 3, 4), а общую кабельную сеть выводят через донную часть корпуса станции к бункеру кабель-троса 14 - 16, после этого заполняют этот объект через проницаемую нижнюю часть корпуса, каналы и отверстия 7,10 желеобразным пассивным веществом 6 (например, солидолом, вязким вариантом силиконовой жидкости), устанавливая в некоторых случаях промежуточную оболочку 29, и герметизируют от внешней среды эластичной оболочкой 8.Материалом для эластичных непроницаемых оболочек служат сорта химически стойкой резины, тефлона и т. п. Защищенную подобным образом аппаратуру используют для проведения наблюдений, поместив ГГС в жерло или грифон действующего или находящегося в стадии активации грязевого вулкана (фиг. 5). Под действием собственного веса ГГС 36 опускается вниз (плотность среды 1,5 - 2,5 г/см, средняя плотность ГГС 4 - 6 г/см) через осадочный чехол к кристаллическому фундаменту к истокам глубинных флюидов на глубины 8 - 12 км (фиг. 5). According to the research objectives and the object of study determine the type of GHS (Fig. 1, 3 - 5). A complex of ground equipment (Fig. 5) and an industrial model of standard geophysical equipment (Fig. 2). Then, through the
При опускании кабель-трос 9, 21 сматывается с бобины стабилизатора-бункера 14 - 16 (фиг. 1), а затем с катушки геофизической лаборатории 38 и обеспечивает энергоинформационную связь с лабораторией. Независимо от глубины погружения аппаратура защищена от высокого давления и воздействия агрессивной внешней среды. Внешнее давление через гидравлически проницаемые донные элементы корпусов ГГС (фиг. 1, 3, 4) передается через непроницаемые гибкие оболочки на желеобразный заполнитель, который это же давление передает через проницаемые донные части геофизических приборов и гибкие оболочки на невязкую жидкость-заполнитель внутреннего объема приборов. В результате во всех объемах и элементах аппаратуры и ГГС устанавливается и поддерживается гидростатическое равновесие с заборной средой, а всестороннее высокое давление нейтральной невязкой жидкости не препятствует нормальному функционированию геофизической аппаратуры (например, сейсмической). Даже забортное давление 2000 атм вызывает 15 - 25%-ное сжатие объемов жидкостей заполнителей, что допускает заход внешней среды только лишь перед первой эластичной оболочкой и не влияет на работоспособность ГГС. В процессе погружения по вулканическому жерлу ГГС дает информацию по температурам, тепловым потокам, флюидному составу, сейсмическим и электромагнитным полям вдоль трассы движения (фиг. 5). По достижении кристаллических структур ГГС используется как стационарная комплексная глубинная обсерватория для решения многих прикладных и фундаментальных геофизических проблем. В случае деформированного жерла и грифона и/или вулканической пробки в верхней части канала (фиг. 5) используют в момент активизации вулкана вариант ГТС со сферической намоткой кабель-тросса (фиг. 3, 4), так как перекатывание ГТС по наклонным спускам более эффективно, чем опускание с якорем. При этом намотка 27 предохраняет аппаратуру от ударов и тепловых импульсов. По достижения/расчетной глубины с полностью размотанным тросом ГТС под действием массивного элемента 1 (фиг. 4) или якоря 13 (фиг. 1) занимает рабочее положение. When lowering the cable, the
Все изложенные примеры указывают на реализуемость предлагаемого метода защиты геофизической аппаратуры от окружающей среды и одновременно позволяют проводить качественно новые исследования с грязевыми вулканами. Простейший макет ГТС создан с использованием модифицированной стандартной аппаратуры (сейсмоприемники СВ-20: СВ-5), испытания подтвердили его работоспособность. All the above examples indicate the feasibility of the proposed method of protecting geophysical equipment from the environment and at the same time allow conducting qualitatively new research with mud volcanoes. The simplest GTS prototype was created using modified standard equipment (seismic receivers SV-20: SV-5), tests confirmed its operability.
Для реализации предлагаемого способа и создания устройств для его осуществления практически создана обширная инфраструктура от геолого-геофизических карт областей с активными грязевыми вулканами до многочисленных элементов и систем, необходимых для создания ГТС. Предлагаемый метод безальтернативен, позволит создать сеть ГГС, провести фундаментальные и прикладные эксперименты, например, по поиску углеводородов, прогнозу сейсмичности, глубинным сейсмоэмиссионным полям, геохимическому анализу ювенильных флюидов и т.д. To implement the proposed method and create devices for its implementation, an extensive infrastructure has been practically created from geological and geophysical maps of regions with active mud volcanoes to the numerous elements and systems necessary to create hydraulic structures. The proposed method has no alternative, it will allow creating a GHS network, conducting fundamental and applied experiments, for example, in hydrocarbon prospecting, seismicity prediction, deep seismic emission fields, geochemical analysis of juvenile fluids, etc.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95115281A RU2110816C1 (en) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | Method protecting geophysical equipment against environment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95115281A RU2110816C1 (en) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | Method protecting geophysical equipment against environment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95115281A RU95115281A (en) | 1997-12-27 |
RU2110816C1 true RU2110816C1 (en) | 1998-05-10 |
Family
ID=20171690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95115281A RU2110816C1 (en) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | Method protecting geophysical equipment against environment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2110816C1 (en) |
-
1995
- 1995-08-30 RU RU95115281A patent/RU2110816C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Голицын Б.Б. Лекции по сейсмометрии. Избранные труды. Т. II. - М.: Изд-во АН СССР, 1960, с. 3 - 228. 2. Рыкунов Л.Н. Микросейсмы. Экспериментальные характеристики естественных микровибраций грунта в диапазоне периодов 0,07 - 8,0 с. - М.: Наука, 1967. 3. Карус Е.В., Кузнецов О.Л., Файзуллин И.С. Межскважинное прозвучивание. - М.: Недра, 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2003220706B2 (en) | Apparatus and methods for multicomponent marine geophysical data gathering | |
US7295013B2 (en) | Remotely operable measurement system and method employing same | |
US10514473B2 (en) | Seabed coupling plate for an ocean bottom seismic node | |
AU2007201880A1 (en) | System for reducing towing noise in marine seismic survey streams | |
EP2372402B1 (en) | Self-Positioning Nodal Geophysical Recorder | |
AU2007211959A1 (en) | Sensor mount for marine seismic streamer | |
Araki et al. | Improvement of seismic observation in the ocean by use of seafloor boreholes | |
PL197978B1 (en) | Device for receiving seismic waves and method for coupling them with a solid environment | |
US4689777A (en) | Filled hydrophone mounts | |
US20070258320A1 (en) | System for seismic sensor mounting in a marine seismic streamer | |
EP3394645B1 (en) | Seismic streamer with gel-filled foam | |
US20190004196A1 (en) | Swellable Spacer Seismic Streamer | |
RU2110816C1 (en) | Method protecting geophysical equipment against environment | |
RU2545159C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
US10133017B2 (en) | Vented optical tube | |
Stephen | Ocean seismic network seafloor observatories | |
WO2010071481A1 (en) | Seabed seismic station | |
McGuinness et al. | The application of various geophysical techniques to specialized engineering projects | |
Kasahara et al. | An experimental multi-disciplinary observatory (VENUS) at the Ryukyu trench using the Guam-Okinawa geophysical submarine cable | |
Ryang et al. | Geoacoustic Model at the SSDP-105 Long-core Site of the Ulsan Coastal Area, the East Sea | |
Kaneko et al. | Installation requirements for seismic observation in the seafloor | |
Levchenko et al. | Problems and prospects of creating a global land–ocean seismic network | |
Spiess | Seafloor geodesy by the year 2000 | |
Goto et al. | Scientific survey and monitoring of the off-shore seismogenic zone with Tokai SCANNER: submarine cabled network observatory for nowcast of earthquake recurrence in the Tokai region, Japan | |
Langseth et al. | Science opportunities created by wire-line re-entry of deep sea boreholes |