SE430544B - SEISMIC INVESTIGATION PROCEDURE AND DEVICE - Google Patents

SEISMIC INVESTIGATION PROCEDURE AND DEVICE

Info

Publication number
SE430544B
SE430544B SE7803556A SE7803556A SE430544B SE 430544 B SE430544 B SE 430544B SE 7803556 A SE7803556 A SE 7803556A SE 7803556 A SE7803556 A SE 7803556A SE 430544 B SE430544 B SE 430544B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
geophone
transducers
output signals
seismic
chamber
Prior art date
Application number
SE7803556A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE7803556L (en
Inventor
Jr E M Hall
Original Assignee
Western Geophysical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Geophysical Co filed Critical Western Geophysical Co
Publication of SE7803556L publication Critical patent/SE7803556L/en
Publication of SE430544B publication Critical patent/SE430544B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/181Geophones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0603Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a piezoelectric bender, e.g. bimorph
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

A long, flexible cable is drawn over the surface of the earth. This cable has liquid-filled detectors which are constructed as geophones (10) and are mounted on the cable at suitable spacings. The seismic cable receives the individual output signals of the geophone. Each geophone supplies an electrical output signal having a polarity which corresponds to the direction of the movement of the earth. Their output signals are transmitted to a processing device, and then it is moved into a different position and the measurement operation is repeated. The geophones have a cylindrical, hollow housing (12) with a chamber (34) in the interior. A liquid (36) of high density, e.g. mercury, mostly fills the chamber (34). The chamber has a flexible base plate (22) which forms a force-measuring or pressure-measuring transducer (27). In addition to the flexible base plate (22), the chamber (34) has a further flexible base plate (22') on the upper side, which likewise forms a measuring transducer (27'). The geophone supplies at its output terminals (56, 58) electrical signals corresponding to the seismic signals.

Description

15 20 25 30 ss' H0 f 7803556-'5 kommersiellt i praktiken använda geofonerna utgör en elektromagne- tisk krets som inkluderar en spole och en i förhållande därtill rörlig magnet. En vanlig geofon reagerar i huvudsak endast för sådana rörelser av jorden som har en kraftkomposant längs densammas axel och frambringar vid användningen en elektrisk utsignal som har en polaritet som beror på riktningen av en dylik kraft. The geophones commercially used in practice constitute an electromagnetic circuit which includes a coil and a magnetically movable relative thereto. An ordinary geophone responds essentially only to such movements of the earth which have a force component along its axis and produces in use an electrical output signal which has a polarity which depends on the direction of such a force.

Under normal seismisk prospektering anbringas geo- fonerna manuellt upprätta på jordytan med deras axlar i.huvudsak i linje med vertikalriktningen. När en geofon tillfälligtvis eller på annat sätt anbringas på jordytan på sådant sätt att densammas axel avviker avsevärt från vertikalriktningen, eller i det extrema fallet då geofonen ligger helt på sin sida (90° från vertikalrikt- ningen), blir den för alla praktiska ändamål helt overksam. Även när en geofon tillfälligtvis placeras upp och ned (180° från vertikal- riktningen), kommer den att frambringa en signal med en polaritet som är motsatt polariteten hos den signal som frambringas när geo- fonen befinner sig upprätt. I båda fallen kommer bristen på fram- bringandet av en utsignal eller frambringandet av en signal med motsatt polaritet att på ett skadligt sätt påverka de uppteckningar som frambringas genom den seismiska prospekteringen. 7 För att övervinna dessa problem när en dylik upprätt placering är opraktisk anbringas geofonerna på orienteringsorgan som är utbildade att kontinuerligt bibehålla geofonerna i upprätt läge. Ett mycket vanligt orienteringsorgan åstadkommas genom en kardanupphängning. På senare tid har försök gjorts att anbringa geofonen på en plan och böjlig rem av transportörtyp som drages eller bogseras av en farkost. Remmen är avsedd att bibehålla geo- fonerna i huvudsak upprätta. Dragningen av dylika remmar har i många fall icke frambragt de väntade resultaten och därför har seismiska besättningar fortsatt att manuellt sprida ut geofonerna i upprätta lägen, men detta är tidskrävande och dyrbart.During normal seismic exploration, the geophones are placed manually erected on the earth's surface with their axes substantially in line with the vertical direction. When a geophone is temporarily or otherwise applied to the earth's surface in such a way that its axis deviates significantly from the vertical direction, or in the extreme case when the geophone is completely on its side (90 ° from the vertical direction), it becomes completely for all practical purposes idle. Even when a geophone is temporarily placed upside down (180 ° from the vertical direction), it will produce a signal with a polarity opposite to the polarity of the signal produced when the geophone is upright. In both cases, the lack of an output signal or the generation of a signal of opposite polarity will adversely affect the records produced by the seismic exploration. To overcome these problems when such an upright position is impractical, the geophones are mounted on orientation means which are trained to continuously maintain the geophones in an upright position. A very common orientation means is provided by a gimbal suspension. Recently, attempts have been made to place the geophone on a flat and flexible conveyor-type belt which is pulled or towed by a vessel. The strap is intended to keep the geophones essentially upright. The tightening of such belts has in many cases not produced the expected results and therefore seismic crews have continued to manually spread the geophones in upright positions, but this is time consuming and expensive.

När sökandet efter kolväten i ökad grad utvidgas till jämförelsevis otillgängliga områden, har behovet av att upprätt placera geofonerna på jordytan, eller användningen av självorien- terande organ, exempelvis kardanska upphängningar, lagt en stor börda på de seismiska besättningarna. Denna börda har plâgat den seismíska industrin under många år trots de kontinuerliga ansträng- ningarna att åstadkomma geofoner som kan dragas eller bogseras och icke behöver anbringas upprätta på jordytan, såsom beskrivits.As the search for hydrocarbons is increasingly extended to comparatively inaccessible areas, the need to place the geophones upright on the earth's surface, or the use of self-orienting bodies, such as gimbal suspensions, has placed a heavy burden on seismic crews. This burden has plagued the seismic industry for many years despite the continuous efforts to provide geophones that can be towed or towed and do not need to be mounted upright on the earth's surface, as described.

Efter långt experimenterande har det åstadkommits en 10 15 20 25 30 35 7803556-5 ny vätskefylld geofon som kan på ett effektivt sätt ersätta van- liga geofoner, särskilt sådana av den elektromagnetiska typen som hittills kommersiellt använts nästan uteslutande.After long experimentation, a new liquid-filled geophone has been produced which can effectively replace ordinary geophones, especially those of the electromagnetic type which have hitherto been used almost exclusively commercially.

Accelerometrar som använder sig av vätskor har be- skrivits i de amerikanska patentskrifterna 3 270 565, 3 555 5U3 171 676 av den 26 juli 1965.Accelerometers using liquids have been described in U.S. Pat. Nos. 3,270,565, 3,555,5U3,171,676 of July 26, 1965.

Dylika vätskefyllda anordningar frambringar emellertid ett gen- och i ryskt uppfinnarcertífikat svar med samma polariteter för alla påverkningar, oberoende av riktningen, eller också är de icke i stånd att möta de särskil- da fordringar som uppträder vid seísmisk prospektering.However, such liquid-filled devices produce a gene and Russian inventor's certificate response with the same polarities for all influences, regardless of direction, or they are not able to meet the specific requirements that occur in seismic exploration.

Den nya geofonen är jämförelsevis lätt, blillig att tillverka, i stånd att motstå de vanliga påfrestningarna på fältet och behöver, framför allt, icke anbringas på jordytan med någon särskild orientering. Den nya och förbättrade geo- fonen erfordrar därför inga självorienterande organ, som är dyr- _bara och ofta blir felaktiga på grund av de vanliga påfrest- ningarna på fältet. Polariteten hos den utsignal som frambringas av denna nya geofon kan fås att vara oberoende av den lutning som geofonens axel intar i förhållande till vertikalriktningen.The new geophone is comparatively light, cheap to manufacture, able to withstand the usual stresses in the field and, above all, does not need to be applied to the earth's surface with any particular orientation. The new and improved geophone therefore does not require self-orienting devices, which are expensive and often become faulty due to the usual stresses in the field. The polarity of the output signal produced by this new geophone can be made to be independent of the inclination that the axis of the geophone occupies in relation to the vertical direction.

För rörelser av jorden riktade uppåt och nedåt kommer denna geo- fon att frambringa elektriska signaler med motsatta polariteter, såsom erfordras vid seismisk prospektering.For upward and downward movements of the earth, this geophone will generate electrical signals of opposite polarities, as required by seismic exploration.

Sättet enligt den föreliggande uppfinningen omfattar vid ett föredraget utförande en bogsering av ett långt böjligt element över jordytan, och elementet har vätskefyllda geofoner anbragta eller kopplade därtill med lämpliga mellanrum, och en seismisk kabel har anordnats för att mottaga geofonernas indi- viduella utsignaler. Varje vätskefylld geofon åstadkommer en elektrisk utsignal med egenskaper som svarar mot riktningen av jordens rörelse. Jordens rörelse kan frambringas av en seismisk energikälla, som tillför jorden energi för att frambringa reflek- terade seismiska signaler däri från underliggande skikt därav.The method of the present invention in a preferred embodiment comprises towing a long flexible element over the earth's surface, and the element has liquid-filled geophones arranged or connected thereto at suitable intervals, and a seismic cable has been arranged to receive the individual output signals of the geophones. Each liquid-filled geophone produces an electrical output signal with properties corresponding to the direction of the earth's motion. The motion of the earth can be produced by a seismic energy source, which supplies the earth with energy to produce reflected seismic signals therein from the underlying layers thereof.

Vid användning av den föredragna formen av geofonen är pola- riteten av de elektriska signaler som detekteras genom geo- fonerna och överföras via den seismiska kabeln till en ut- nyttningsanordning i huvudsak oberoende av det flexibla ele- mentets orientering i förhållande till jordytan och orien- teringarna av geofonernas axlar i förhållande till vertikal- riktningen. Vid en annan utföringsform av sättet enligt upp- 10 15 20 25 30 35 7803556-5 finningen är geofonerna placerade på jordytan i förutbestämt mönster, och deras utsignaler överföras till utnyttningsanord- ningen, och därefter flyttas geofonerna till en annan plats och processen upprepas. ' Vid en förenklad utföríngsform_av en apparat om- fattar geofonen ett ihâligt, cylindriskt hölje, som begräns- ar en kammare däri. En lämplig vätska, företrädesvis en sådan med hög densitet, fyller i huvudsak kammren. Kammaren har en böjlig bottenvägg som utgör en kraft- eller tryckomvandlare.When using the preferred form of the geophone, the polarity of the electrical signals detected by the geophones and transmitted via the seismic cable to a utilization device is substantially independent of the orientation of the flexible element relative to the ground surface and the orientation. the axes of the geophones in relation to the vertical direction. In another embodiment of the method according to the invention, the geophones are placed on the surface of the earth in a predetermined pattern, and their output signals are transmitted to the utilization device, and then the geophones are moved to another location and the process is repeated. In a simplified embodiment of an apparatus, the geophone comprises a hollow, cylindrical housing which defines a chamber therein. A suitable liquid, preferably a high density one, essentially fills the chambers. The chamber has a flexible bottom wall which constitutes a power or pressure converter.

Omvandlaren frambringar en elektrisk signal med egenskaper ifråga om amplituden och polariteten som svarar mot den stor- lek och den riktning som böjningen av väggen uppvisar. Vid en föredragen utföringsform av geofonen har kammaren, förutom den som omvandlare tjänande böjliga bottnen, även en omvand- lare vid den böjliga toppväggen. När geofonens axel är i huvud- sak vertikal i ett upprätt läge, kommer vätskan i kammaren att endast träffa bottenomvandlaren, under det att för de flesta lutningar av geofonen vätskan träffar såväl botten- som toppväggarnas böjningsomvandlare. När geofonen befinner sig upp och ned, kommer vätskan att träffa endast toppomvand- laren. Geofonen åstadkommer vid sina utanslutningar elektriska signaler som svarar mot omvandlarparets utsignaler.The converter produces an electrical signal with properties in terms of amplitude and polarity that correspond to the size and direction that the bending of the wall shows. In a preferred embodiment of the geophone, in addition to the flexible bottom serving as a transducer, the chamber also has a transducer at the flexible top wall. When the axis of the geophone is substantially vertical in an upright position, the liquid in the chamber will only hit the bottom transducer, while for most slopes of the geophone the liquid hits both the bending transducers of the bottom and top walls. When the geophone is up and down, the liquid will only hit the top converter. The geophone produces electrical signals at its connections which correspond to the output signals of the converter pair.

När ett par omvandlare användas, måste dessa vara motsatt anbragta. I detta sammanhang avses frasen "motsatt anbragta" betyda att omvandlarna i varje par är åtskilda genom åtminstone en avsevärd del av vätskan vid åtminstone vissa oríenteringar av huset. Ett omvandlarpar kan vara motsatt an- bragta i separata vätskedelar. Detta kan lämpligen ske genom användning av två separata höljen, som vartdera har en del av den vätska som hör samman med en enda omvandlare.When using a pair of transducers, these must be placed opposite. In this context, the phrase "oppositely arranged" is intended to mean that the transducers in each pair are separated by at least a substantial portion of the liquid at at least certain orientations of the housing. A pair of transducers can be oppositely mounted in separate liquid parts. This can conveniently be done by using two separate housings, each of which has a part of the liquid associated with a single transducer.

I varje fall är det att föredraga att hava planen för känsligheten hos varje omvandlare parallella med varandra och, vid en föredragen utföringsform, att hava dessa plan vinkelräta mot en linje som förenar omvandlarna.In any case, it is preferable to have the plane of sensitivity of each transducer parallel to each other and, in a preferred embodiment, to have these planes perpendicular to a line joining the transducers.

Omvandlarna alstrar utsignaler såsom gensvar på tryck som utövas på dem genom växelverkan mellan vätskemassan och omvandlarna orsakade av påverkningar av jordytan genom reflek- terade seismiska signaler. Särskilt är geofonen i första hand känslig för accelerationer hos jordytan. 9 10 15 20 25 30 35 H0 7803556-5 Dylika accelerationer ligger i typiska fall inom om- rådet 10 till 1000 Hz och är av storleksordningen mindre än 3 procent av den acceleration som beror på tyngdkraften. De påverkningar av jordytan som anordningen är känslig för kan anses ha såväl vertikala som horisontella komposanter. En geofons känslighet för vertikala och horisontella komposant- er kan regleras genom det sätt på vilket utsignalerna från de individuella omvandlarna i ett par kombineras.The transducers generate output signals in response to pressure exerted on them by the interaction between the liquid mass and the transducers caused by effects on the earth's surface through reflected seismic signals. In particular, the geophone is primarily sensitive to accelerations at the earth's surface. 9 10 15 20 25 30 35 H0 7803556-5 Such accelerations are typically in the range 10 to 1000 Hz and are of the order of less than 3 percent of the acceleration due to gravity. The effects on the ground surface to which the device is sensitive can be considered to have both vertical and horizontal components. The sensitivity of a geophone to vertical and horizontal components can be regulated by the way in which the output signals from the individual converters in a pair are combined.

Geofonernas kan göras känsliga för i första hand vertikalkomposanterna genom att kombinera de individuella omvandlarutsignalerna genom addition. Summans polaritet kom~ mer då att ange riktningen av vertikalkomposanten utan hän- syn till geofonens orientering i förhållande till vertikal- riktningen. Detta betyder att positiv polaritet kan användas för att indikera vertikalkomposanter som är riktade mot jor- dens mitt och negativ polaritet för att indikera vertikalkompo- santer som är riktade bort från jordens mitt eller centrum.The geophones can be made sensitive to primarily the vertical components by combining the individual converter output signals by addition. The polarity of the sum will then indicate the direction of the vertical component without regard to the orientation of the geophone in relation to the vertical direction. This means that positive polarity can be used to indicate vertical components that are directed towards the center of the earth and negative polarity to indicate vertical components that are directed away from the center or center of the earth.

Om kammarens dimensioner och den del av kammaren som är fylld med vätskan är valda på ett omsorgsfullt sätt, kan summans amplitud göras konstant för en given vertikalkomposant obe- roende av husets orientering. Komposanterna av utsignalerna från varje omvandlare alstrade som gensvar på horisontalkompo- santer är av motsatt polaritet i förhållande till varandra och har lika storlekar. De kommer därför att upphäva varandra när de kombineras genom addition. Å andra sidan är utsignalerna från omvandlarna i varje par möjliga att kombinera genom subtraktion. Om geofon- erna är placerade approximativt på sina sidor, är den signal som resulterar genom subtraktion då proportionell mot endast horisontalkomposanterna. Alla signaler som representerar verti- kalkomposanter kommer att upphävas genom subtraktionen på grund av att vid denna orientering utsignalerna från varje omvand- lare som alstras som gensvar på vertikalkomposanter kommer att ha lika storlek och vara av samma polaritet.If the dimensions of the chamber and the part of the chamber filled with the liquid are carefully selected, the amplitude of the sum can be made constant for a given vertical component regardless of the orientation of the housing. The components of the output signals from each converter generated in response to horizontal components are of opposite polarity to each other and have equal sizes. They will therefore cancel each other out when combined by addition. On the other hand, the outputs of the converters in each pair are possible to combine by subtraction. If the geophones are placed approximately on their sides, the signal resulting from subtraction is then proportional to only the horizontal components. All signals representing vertical components will be canceled by the subtraction because in this orientation the output signals from each converter generated in response to vertical components will be of equal size and be of the same polarity.

Det är därför särskilt lämpligt att placera geo- fonerna approximativt på deras sidor och separat uppteckna ut- signalerna från varje omvandlare i ett par. Signalerna kan där- efter kombiner as genom addition och genom subtraktion för att fastställa såväl horisontal- som vertikalkomposanter utan att geofonerna behöver omorienteras. 10 15 20 25 30 35 7803556-5 Ytterligare par motsatt anbragta böjliga omvandlare kan tillfogas för att öka noggrannheten och amplituden hos de resulterande utsignalerna.It is therefore particularly convenient to place the geophones approximately on their sides and to record separately the output signals from each converter in a pair. The signals can then be combined by addition and by subtraction to determine both horizontal and vertical components without the geophones having to be reoriented. Additional pairs of oppositely arranged flexible transducers may be added to increase the accuracy and amplitude of the resulting outputs.

Utsignalerna från omvandlarna i varje par kan kom- bineras genom addition och/eller subtraktion, i parallell el- ler serie, med signalerna från omvanflarna i andra par eller kan separat överföras i enlighet med behovet vid en viss situa- tion.The output signals from the converters in each pair can be combined by addition and / or subtraction, in parallel or in series, with the signals from the converters in other pairs or can be transmitted separately according to the need in a particular situation.

Pör att uppfinningen skall förstås bättre kommer densamma att beskrivas mera detaljerat under hänvisning till de bifogade ritningarna.In order that the invention may be better understood, the same will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

Pig. 1 är en sidosektionsvy av en föredragen ut- föringsform av en geofon enligt den föreliggande uppfinningen.Pig. 1 is a side sectional view of a preferred embodiment of a geophone according to the present invention.

Pig. 2 visar verksamheten av geofonen för lutning- ar av densamma som sträcker sig från upprätt till upp och ned för uppåtriktade rörelser av jorden.Pig. 2 shows the operation of the geophone for slopes of the same extending from upright to upside down for upward movements of the earth.

Pig. 3 är en liknande framställning som i fig. 2 men för nedåtriktade rörelser av jorden. _ Pig. 4 visar installerandet av geofonen enligt upp- finningen i en bogserad seismisk kabel.Pig. Fig. 3 is a similar representation as in Fig. 2 but for downward movements of the earth. _ Pig. 4 shows the installation of the geophone according to the invention in a towed seismic cable.

Pig. 5 visat ett föredraget sätt för seismisk pro- spektering enligt uppfinningen.Pig. 5 shows a preferred method of seismic exploration according to the invention.

Pig. 6 är en om fig. 1 påminnande vy av en förenk- lad utföringsform av geofonen.Pig. 6 is a view reminiscent of FIG. 1 of a simplified embodiment of the geophone.

Pig. 7 visar en om fig. 2 påminnande vy för den geo- fonutföringsform som visas i fig. 6.Pig. Fig. 7 shows a view reminiscent of Fig. 2 of the geophone embodiment shown in Fig. 6.

Pig. 8 är en perspektivvy av ett hus för geofonen.Pig. 8 is a perspective view of a housing for the geophone.

Pig. 9 visar anslutningen av geofonhus, visade i fig. 8, till en seismisk spridningskabel och användningen av spridningskabeln för den seismiska prospektering som visas i fig. 5. _ Pig. 10 är en sektionsvy som visar en geofon som har en rektangulär tvärsektion.Pig. Fig. 9 shows the connection of geophone housings, shown in Fig. 8, to a seismic spreading cable and the use of the spreading cable for the seismic exploration shown in Fig. 5. 10 is a sectional view showing a geophone having a rectangular cross section.

Pig. 11 är en om fig. 10 påminnande vy för en geo- fon med elliptisk tvärsektion.Pig. 11 is a view reminiscent of FIG. 10 of an elliptical cross-sectional geophone.

Den föredragna utföringsformen av vätskegeofonen, som i sin helhet betecknas med 10, omfattar ett metallhus 12 med cylindrisk tvärsektion (fig. 1). Huset 12 kan även uppvisa en rektangulär tvärsektion (fig. 10), en elliptisk tvärsektion 10 15 20 25 30 35 7803556-5 (fig. 11) eller variationer därav beroende på den önskade käns- ligheten ifråga om geofongensvaret.The preferred embodiment of the liquid geophone, designated 10 in its entirety, comprises a metal housing 12 of cylindrical cross-section (Fig. 1). The housing 12 may also have a rectangular cross-section (Fig. 10), an elliptical cross-section (Fig. 11) or variations thereof depending on the desired sensitivity in terms of the geophone response.

I fig. 1 har huset 12 botten- och topplock 14-och 16 och dessa tillsluter hermetiskt det inre cylindriska hål- rummet 18. En uppskuren ring 20 vilar på bottenlocket 1U och åstadkommer ett stöd för en cirkulär ledande vägg 22, på vars undre sida har fastsatts en kristall 24 med en silverelektrod 26. I beskrivningen och i den omfattning som är möjlig har liknande delar betecknats med samma hänvisningsbeteckning följd av ett primtecken ('). En uppskuren ring 20' anligger mot topp- locket 16 och utgör ett stöd för en cirkulär ledande vägg 22', på vars övre sida har fastsatts en kristall 2H' med en silver- elektrod 26'. Huset 12 är fodrat med ett plasthölje 30 (fig. 1, 10, 11), som sträcker sig mellan botten- och topplocken 1H, 16. Väggarna 22, 22' anligger mot 0-ringar 32, 32' belägna på resp. ansatser 33, 33' utbildade i höljet 30. Väggarna 22, 22' är fastsatta vid ansatserna 33, 33' genom resp. ringar 20, 20'.In Fig. 1, the housing 12 has bottom and top caps 14 and 16 and these hermetically close the inner cylindrical cavity 18. A cut ring 20 rests on the bottom cover 1U and provides a support for a circular conductive wall 22, on the lower side of which has been attached a crystal 24 with a silver electrode 26. In the description and to the extent possible, similar parts have been denoted by the same reference numeral followed by a prime sign ('). A cut ring 20 'abuts against the top cover 16 and forms a support for a circular conductive wall 22', on the upper side of which a crystal 2H 'with a silver electrode 26' has been attached. The housing 12 is lined with a plastic cover 30 (Figs. 1, 10, 11), which extends between the bottom and top caps 1H, 16. The walls 22, 22 'abut against O-rings 32, 32' located on resp. shoulders 33, 33 'formed in the housing 30. The walls 22, 22' are attached to the shoulders 33, 33 'by resp. rings 20, 20 '.

Väggarna 22, 22' är böjliga och deras böjningar avkännas med- elst deras resp. kristaller ZH, 24'. Den böjliga väggen och den därpå anbragta kristallen utgör en vanlig tryck- eller kraft- omvandlare. De omvandlare som bildas av väggarna 22, 22' och deras resp. kristaller 2H, 24' har i sin helhet betecknats med 27 resp. 27'.The walls 22, 22 'are flexible and their bends are sensed by means of their resp. crystals ZH, 24 '. The flexible wall and the crystal mounted thereon constitute an ordinary pressure or force converter. The transducers formed by the walls 22, 22 'and their resp. crystals 2H, 24 'have in their entirety been denoted by 27 resp. 27 '.

I den föreliggande beskrivningen antagas omvand- larna 27 och 27' vara anbragta så att de kommer att alstra signaler med samma polaritet, när en kraft eller ett tryck orsakar att de böjas utåt bort från vätskan 36. Ytterligare par motsatt anbragta böjliga omvandlare (icke visade) kan tillfogas för att öka noggrannheten och amplituden hos de re- sulterande utsignalerna.In the present description, the transducers 27 and 27 'are assumed to be positioned so that they will generate signals of the same polarity, when a force or pressure causes them to bend outwardly away from the liquid 36. Additional pairs of oppositely arranged flexible transducers (not shown ) can be added to increase the accuracy and amplitude of the resulting outputs.

Huset 12 kan även framställas av ometalliskt material, exempelvis plast, och härigenom elimineras behovet av det rör- formiga plasthöljet 30. Väggarna 22 och 22' behöver icke vara framställda av ledande material utom i den omfattning som er- fordras för att åstadkomma en elektrisk anslutning till kristal- lerna 24 och 2U'.The housing 12 can also be made of non-metallic material, for example plastic, thereby eliminating the need for the tubular plastic housing 30. The walls 22 and 22 'need not be made of conductive material except to the extent required to provide an electrical connection. to the crystals 24 and 2U '.

Utsignalerna från tryckomvandlaren 27 ledas genom ett par trådar 51, 52 och utsignalerna från tryckomvandlaren 27' ledas genom ett par trådar 51', 52'. Trådarna 51, 52 går 10 15 20 25 30 35 7803556-5 genom en slits 53 i ringen 20, en längsgående ränna i höljets 30 yttre vägg och vidare genom en slits 53' i ringen 20'. De utsignaler som går genom trådarna 51, 52, 51', 52' kan adder- as antingen i serie eller i parallell vid ett par av geofonens utanslutningar 56, 58 som sträcker sig genom topplocket 16._ Å andra sidan kan trådarna 51, 52, 51', 52' anslutas till fyra utanslutningar (icke visade).The output signals from the pressure transducer 27 are passed through a pair of wires 51, 52 and the output signals from the pressure transducer 27 'are passed through a pair of wires 51', 52 '. The wires 51, 52 pass through a slot 53 in the ring 20, a longitudinal groove in the outer wall of the housing 30 and further through a slot 53 'in the ring 20'. The output signals passing through the wires 51, 52, 51 ', 52' can be added either in series or in parallel at a pair of the geophone's terminals 56, 58 extending through the top cover 16. On the other hand, the wires 51, 52 , 51 ', 52' are connected to four terminals (not shown).

När trådarna är anslutna till fyra utanslutningar, kan utsignalerna från varje omvandlare i paret upptecknas eller på annat sätt utnyttjas separata. Addition och/eller subtraktion kan då åstadkommas under uppteckningen eller efteråt. Som ett annat alternativ kan de utsignaler som förefinnas på trådarna 51, 52 och 51' , 52' subtraheras från varandra, antingen i serie eller i parallell, vid utanslutningarna 56 och 58.When the wires are connected to four terminals, the output signals from each converter in the pair can be recorded or otherwise used separately. Addition and / or subtraction can then be achieved during the recording or afterwards. As another alternative, the output signals present on the wires 51, 52 and 51 ', 52' can be subtracted from each other, either in series or in parallel, at the terminals 56 and 58.

Det inre utrymme som inneslutes mellan omvandlarna och höljets 30 inre cylindriska vägg bildar en kammare BH, vilk- en är i huvudsak men icke fullständigt fylld med en vätska 36, som tjänar som geofonens 10 tröga massa. Det är därför önsk- värt att vätskan 36 har en hög densitet, och en lämplig dylik vätska är kvicksilver. Vid det föredragna utförandet fyller vätskan 36 approximativt 90 % av utrymmet i kammaren 34 och kvarlämnar approximativt 10 % av det tillgängliga utrymmet för vätskans expansion på grund av temperaturändringar inom geofonens drifttemperaturområde.The internal space enclosed between the transducers and the inner cylindrical wall of the housing 30 forms a chamber BH, which is substantially but not completely filled with a liquid 36, which serves as the inert mass of the geophone 10. It is therefore desirable that the liquid 36 have a high density, and a suitable such liquid is mercury. In the preferred embodiment, the liquid 36 fills approximately 90% of the space in the chamber 34 and leaves approximately 10% of the available space for the expansion of the liquid due to temperature changes within the operating temperature range of the geophone.

Med termerna "i huvudsak" och "i huvudsak fylld" skall, då de användas för att beteckna den grad i vilken kam- maren är fylld med vätska, förstås alla grader av dylik fyll- ning utöver 50 % fyllning där den övre omvandlaren är åtmin- stone delvis avkopplad från vätskan, när geofonen befinner sig i upprätt läge. Termen "vätska" har här använts för att inkludera andra media, exempelvis pulvriserade metaller, som lämpar sig för att användas som tröga massor i geofoner av den typ som beskrivits här. Z Den tröga vätskans 36 verkan på tryckomvandlarna 27, 27' kommer nu att belysas under hänvisning till fig. 2 och 3, där endast geofonens verksamma delar visas, d.v.s. höljet 30 och detsammas tillhörande botten- och toppomvand- lare 27, 27'. De heldragna linjerna visar de böjliga vägg- arna 22, 22', lägen när omvandlarna befinner sig i vila och 10 15 20 25 30 35 7803556-5 de streckade linerna visar deras avböjda lägen alstrade genom tryck från den tröga massan eller vätskan, som reagerar för jordens rörelse.By the terms "substantially" and "substantially filled", when used to denote the degree to which the chamber is filled with liquid, is meant all degrees of such filling in addition to 50% filling where the upper transducer is at least - stone partially relaxed from the liquid, when the geophone is in an upright position. The term "liquid" has been used herein to include other media, for example, powdered metals, which are suitable for use as inert masses in geophones of the type described herein. Z The action of the sluggish liquid 36 on the pressure transducers 27, 27 'will now be elucidated with reference to Figs. 2 and 3, where only the active parts of the geophone are shown, i.e. the housing 30 and the associated bottom and top transducers 27, 27 '. The solid lines show the flexible walls 22, 22 ', positions when the transducers are at rest and the dashed lines show their deflected positions generated by pressure from the inert mass or liquid which reacts for the motion of the earth.

I fig. 2 har geofonen 10 visats belägen över jord- ytan H0 med skilda lutningar från ett upprätt läge A till ett inverterat läge E, som är upp och ned. Jorden antages under- gå rörelser uppåt och dessa representeras av pilarna H2, och de nämnda rörelserna överföras till den tröga vätskan 36, vilken i sin tur frambringar en kraft eller ett tryck utåt- riktat i förhållande till höljets 30 axel. I läget A kom- mer sålunda omvandlaren 27 att böjas utåt mot locket 14 och omvandlaren 27' kommer icke att böjas vare sig utåt eller inåt, eftersom den är avkopplad från den tröga massan 36.In Fig. 2, the geophone 10 has been shown located above the earth's surface H0 with different slopes from an upright position A to an inverted position E, which is up and down. The earth is assumed to undergo upward movements and these are represented by the arrows H2, and the said movements are transmitted to the sluggish liquid 36, which in turn produces a force or a pressure outwards relative to the axis 30 of the housing 30. Thus, in position A, the transducer 27 will be bent outwards towards the cover 14 and the transducer 27 'will not be bent either outwards or inwards, since it is disconnected from the inert mass 36.

I läget B med en lutning av H50 från vertikalriktningen kom- mer omvandlaren 27 att böjas utåt mot locket 1ß och omvand- laren 27' kommer att böjas utåt mot locket 16. Samma gäller för läget C, som svarar mot en lutning av 90°, så att geo- fonen ligger helt på sin sida, och för läget D, som svarar mot en lutning av 1350. I det helt upp och nedvända läget E, som svarar mot en lutning av 1800, kommer omvandlaren 27' att böjas utåt mot locket 16 och omvandlaren 27 kommer icke att böja sig vare sig inåt eller utåt på grund av att den i detta läge är avkopplad från vätskan 36.In position B with a slope of H50 from the vertical direction, the transducer 27 will bend outwards towards the cover 1ß and the transducer 27 'will bend outwards towards the cover 16. The same applies to the position C, which corresponds to a slope of 90 °, so that the geophone lies completely on its side, and for the position D, which corresponds to a slope of 1350. In the completely upside down position E, which corresponds to a slope of 1800, the transducer 27 'will bend outwards towards the lid. 16 and the transducer 27 will not bend either inwardly or outwardly because in this position it is disconnected from the liquid 36.

För alla lägen från o° till 1so° i förhållande till det upprätta läget A kommer antingen den ena eller båda tryckomvandlarna 27, 27', att undergå en utåtriktad avböj- ning. Omvandlarna 27, 27' kommer därför att frambringa elek- triska signaler H3 med samma polaritet för alla utåtriktade höjningar.For all positions from 0 ° to 1000 ° in relation to the upright position A, either one or both of the pressure transducers 27, 27 'will undergo an outward deflection. The transducers 27, 27 'will therefore produce electrical signals H3 of the same polarity for all outward elevations.

När den grad eller den nivå som kammaren 34 fyl- les med vätska 36 ökar, blir en annan verkan märkbar. Vid tillräckligt höga fyllningsgrader kommer den övre omvand- laren att i det vertikala läget icke längre vara helt av- kopplad, även om vätskan 36 icke i själva verket icke stöter emot denna omvandlare. Detta betyder att omvandlaren 27' i läget A och omvandlaren 27 i läget E vardera kan uppvisa en tendens att röra sig inåt såsom gensvar på uppåtgående rörel- ser av jorden, såsom anges genom pilarna H2. I dylika situa- tioner kommer denna övre omvandlare att alstra en utsignal 10 15 20 25 30 35 7803556-5 10 med motsatt polaritet mot utsignalen från den andra omvandlaren i paret. Amplituden hos denna utsignal med motsatt polaritet kommer alltid att icke vara större än utsignalen från den 7 nedre omvandlaren. Geofonutsignalen #3, som utgör summan av utsignalerna från omvandlarna 27 och 27', kommer därför all- tid att hava samma polaritet för alla vertikalkomposanter i samma riktning utan hänsyn till orienteringen av geofonen i förhållande till vertikalriktningen.As the degree or level at which the chamber 34 is filled with liquid 36 increases, another effect becomes noticeable. At sufficiently high degrees of filling, the upper transducer in the vertical position will no longer be completely disconnected, even if the liquid 36 does not in fact collide with this transducer. This means that the transducer 27 'in the position A and the transducer 27 in the position E can each have a tendency to move inwards in response to upward movements of the earth, as indicated by the arrows H2. In such situations, this upper converter will generate an output signal of opposite polarity to the output signal from the other converter in the pair. The amplitude of this output signal of opposite polarity will always not be greater than the output signal from the lower converter. The geophone output signal # 3, which is the sum of the outputs from the transducers 27 and 27 ', will therefore always have the same polarity for all vertical components in the same direction without regard to the orientation of the geophone in relation to the vertical direction.

Kammarens 3H fyllningsgrad har en olika verkan på amplituden av geofonutsignalen H3 i läget A eller E än den har på amplituden av signalen 43 i lägena B, C eller D. Stor- leken av variationen ifråga signalens 43 amplitud för samma accelerationer i skilda geofonorienteringar kan därför i viss mån regleras eller styras genom att ändra kammarens 34 fyll- ningsgrad. Amplituden hos utsignalen från en omvandlare så- som gensvar på en särskild påverkningsamplitud styres i första hand av vätskehöjden ovanför omvandlarna vid denna särskilda orientering.The degree of filling of the chamber 3H has a different effect on the amplitude of the geophone output signal H3 in position A or E than it has on the amplitude of the signal 43 in positions B, C or D. The magnitude of the variation in the signal 43 amplitude for the same accelerations in different geophone orientations may therefore to a certain extent regulated or controlled by changing the degree of filling of the chamber 34. The amplitude of the output signal from a transducer in response to a particular influence amplitude is controlled primarily by the liquid level above the transducers at this particular orientation.

Den delvisa avkopplingen av en omvandlare i vissa orienteringar kan användas för att angiva en sådan konfigura- tion för en geofon att känsligheten, d.v.s. förhållandet mel- lan utsignalens amplitud och den detekterade komposantens amplitud, icke påverkas av geofonens orientering i förhållande till vertikalriktningen.The partial decoupling of a transducer in certain orientations can be used to indicate such a configuration for a geophone that the sensitivity, i.e. the ratio between the amplitude of the output signal and the amplitude of the detected component is not affected by the orientation of the geophone in relation to the vertical direction.

Vid den föredragna utföringsformen har förhållan- det mellan den inneslutna vätskepelarens 36 diameter och höjd valts sådant att signalens 43 amplitud kvarstår i huvudsak konstant för alla lägen A till E av geofonen, d.v.s. från den- sammas upprätta till upp och nedvända lägen.In the preferred embodiment, the ratio between the diameter and height of the enclosed liquid column 36 has been chosen such that the amplitude of the signal 43 remains substantially constant for all positions A to E of the geophone, i.e. from the same upright to upside down positions.

Geofonen 10 kan därför användas vid geofysiska undersökningar för att detektera seismiska reflexioner utan någon noggrann lägesplacering. Detta betyder att en serie dylika geofoner kan placeras med slumpvisa orienteringar men trots detta alstra utsignaler som har korrekta amplituder och polariteter för att representera vertikalkomposanter av jord- ytans acceleration.The geophone 10 can therefore be used in geophysical surveys to detect seismic reflections without any precise positioning. This means that a series of such geophones can be placed with random orientations but nevertheless generate output signals that have correct amplitudes and polarities to represent vertical components of the earth's acceleration.

I själva verket kan geofonen 10 göras påverkbar av uteslutande vertikalkomposanter. Detta betyder att hori- sontalkomposanter orsakar att omvandlarna 27 och 27' reagerar 10 15 20 25 30 35 7803556-5 11 på ett sådant sätt att verkningarna av dylika horisontalkompo- santer upphävas genom additionen av utsignalerna från omvand- larna för att bilda signaler H3.In fact, the geophone 10 can be made actuable by exclusively vertical components. This means that horizontal components cause the converters 27 and 27 'to react in such a way that the effects of such horizontal components are canceled by the addition of the output signals from the converters to form signals H3.

I belysande syfte kommer verkningarna av en hori- sontalkomposant att beskrivas under antagande av accelera- tion från vänster till höger. Verkningarna av horisontel- komposanterna i varje riktning kan därigenom förstås. I läg- et A har horisontalkomposanterna ingen verkan på någon av omvandlarna på grund av att accelerationen är parallell med omvandlarnas yta. I läget B kommer omvandlaren 27' att av- böjas inåt och omvandlaren 27 kommer att avböjas utåt. Samma sak gäller för lägena C och D. I läget E kommer det icke att uppträda någon nettoverkan, såsom redan tidigare angivits.For illustrative purposes, the effects of a horizontal component will be described assuming acceleration from left to right. The effects of the horizontal components in each direction can thereby be understood. In position A, the horizontal components have no effect on any of the transducers because the acceleration is parallel to the surface of the transducers. In position B, the transducer 27 'will be deflected inwards and the transducer 27 will be deflected outwards. The same applies to positions C and D. In position E, no net effect will occur, as previously stated.

I läget C kommer avböjningens storlek och därför amplituderna av omvandlarnas 27 och 27' utsignaler att vara lika. I lägen B och D kan förhållandet mellan diameter och höjd hos den inneslutna pelaren (sedd i läget A) väljas, och kammarens 34 fyllningsgrad med vätskan 36 inställas så att amplituderna av utsignalerna från omvandlarna 27 och 27' är approximativt lika stora. Eftersom dessa signaler har motsatta polariteter, kommer de att upphäva varandra, när utsignalerna från omvand- larna 27 och 27' adderas för att frambringa signalen H3. Det är tydligt att geofonen 10 på detta sätt kan bringas att vara känslig för endast vertikalkomposanter men icke för horisontalkomposanter. Detta betyder att geofonens 10 verk- samma känsliga axel automatiskt kvarstår orienterad till vertikalriktningen utan hänsyn till anordningens verkliga orientering.In position C, the magnitude of the deflection and therefore the amplitudes of the outputs of the transducers 27 and 27 'will be equal. In positions B and D, the ratio of diameter to height of the enclosed pillar (seen in position A) can be selected, and the degree of filling of the chamber 34 with the liquid 36 is adjusted so that the amplitudes of the output signals from the transducers 27 and 27 'are approximately equal. Since these signals have opposite polarities, they will cancel each other out when the outputs of the transducers 27 and 27 'are added to produce the signal H3. It is clear that in this way the geophone 10 can be made to be sensitive only to vertical components but not to horizontal components. This means that the effective sensitive axis of the geophone 10 automatically remains oriented to the vertical direction without regard to the actual orientation of the device.

Såsom redan angivits kommer i läget C amplituder- na av de utsignaler som härleder sig från horisontalkomposant- er att vara lika ifråga om amplituderna men motsatta ifråga om polariteterna. När de kombineras genom subtraktion, kommer dessa signaler icke att upphäva varandra utan kommer att för- stärka varandra. Den signal H3 som bildas på detta sätt kom- mer därför att vara proportionell mot horisontalkomposanter- nas verkningar. Vidare kommer de utsignaler som uppkommer ge- nom vertikalkomposanter frambragta av omvandlarna 27 och 27' i läget C att vara lika ifråga om anplituderna och uppvisa samma polaritet. En kombination genom subtraktion kommer därför 10 15 20 25 30 35 7803556-5 12 att resultera i ett upphävande. När utsignalerna från omvandlar- na 27 och 27' i läget C kombineras genom subtraktion, kommer den resulterande geofonutsignalen 43 att innehålla verkning- arna av horisontalkomposanter men icke av vertikalkomposanter.As already stated, in position C the amplitudes of the output signals derived from horizontal components will be equal in terms of the amplitudes but opposite in terms of the polarities. When combined by subtraction, these signals will not cancel each other out but will amplify each other. The signal H3 formed in this way will therefore be proportional to the effects of the horizontal components. Furthermore, the output signals generated by vertical components generated by the transducers 27 and 27 'in the position C will be equal in terms of the amplitudes and have the same polarity. A combination by subtraction will therefore result in a cancellation. When the output signals from the transducers 27 and 27 'in position C are combined by subtraction, the resulting geophone output signal 43 will contain the effects of horizontal components but not of vertical components.

När geofonens 10 orientering ändras från läget C till läget B eller D, kommer geofonutsignalens H3 amplitud, som bildats genom subtraktion, att minskas som en funktion av cosinus för orienteringsvinkeln i förhållande till horisontalrikt- ningen. När läget A eller E uppnåtts, är utsignalerna 43 icke alls representativ för horisontalkomposanterna.When the orientation of the geophone 10 changes from the position C to the position B or D, the amplitude of the geophone output signal H3, which is formed by subtraction, will decrease as a function of the cosine of the orientation angle relative to the horizontal direction. When position A or E is reached, the output signals 43 are not at all representative of the horizontal components.

Det är därför särskilt lämpligt att använda ett flertal geofoner 10 i huvudsakligen horisontella lägen för att detektera reflekterade seismiska signaler. Utsignalerna från individuella omvandlare 27 och 27' i varje par kan då separat överföras till utnyttningsanordningen för kombination medelst addition och subtraktion i utnyttningsanordningen eller för uppteckning och senare kombination, så att såväl vertikal- som horisontalkomposanter kan bestämmas för samma.plats på jord- ytan genom en av geofonerna utan omplacering.It is therefore particularly convenient to use a plurality of geophones 10 in substantially horizontal positions to detect reflected seismic signals. The output signals from individual converters 27 and 27 'in each pair can then be separately transmitted to the utilization device for combination by addition and subtraction in the utilization device or for recording and later combination, so that both vertical and horizontal components can be determined for the same location on the earth surface by one of the geophones without relocation.

Beskrivningen av fig. 3 liknar den av fig. 2 med undantag för att jordens rörelser, som representeras av pilarna 42', nu antagas vara riktade nedåt och orsakar inåtriktade böj- ningar, som uppkommer genom lindning av den tröga vätskans sta- tiska tryck och de böjliga väggarnas 22, 22' fjäderverkan.The description of Fig. 3 is similar to that of Fig. 2 except that the movements of the earth, represented by the arrows 42 ', are now assumed to be directed downwards and cause inward bends, which arise by winding the static pressure of the sluggish liquid and the spring action of the flexible walls 22, 22 '.

Såsom visas i fig. 3 kommer för alla geofonlägen från det upprätta läget A till det upp och nedvända läget E y Omvandlarna 27, 27' att böjas inåt, d.v.s. bort från sina resp. lock 14, 16. Omvandlarna 27, 27' kommer därför att frambringa elektriska signaler 43' som har en polaritet som är motsatt polariteten hos de elektriska signaler H3 som frambringas av omvandlarna 27, 27' såsom gensvar på jordens uppåtriktade rörelser, såsom visats i fig. 2.As shown in Fig. 3, for all geophone positions from the upright position A to the upside down position E y, the transducers 27, 27 'will be bent inwards, i.e. away from their resp. covers 14, 16. The transducers 27, 27 'will therefore generate electrical signals 43' having a polarity opposite to the polarity of the electrical signals H3 generated by the transducers 27, 27 'in response to the upward movements of the earth, as shown in FIG. 2.

Geofonens 10 konstruktion gör det jämförelsevis lätt att bibehålla det önskade förhållandet mellan den tröga vätskans 36 massa och de återstående komponenterna av geo- fonen inklusive huset 12 att vara större än ett. Ett dylikt förhållande är gynnsamt för seismisk prospektering, såsom angivits i det amerikanska patentet nr 3 067 404. Enligt teknikens tidigare ståndpunkt, där självinställande organ, 10 15 20 25 30 35 7803556-5 13 exempelvis kardanska ringar, använts för orientering av geo- fonen, gär den stora massa som nämnda organ uppvisar det prak- tiskt taget omöjligt att ernå det nämnda önskvärda förhållan- det.The construction of the geophone 10 makes it comparatively easy to maintain the desired ratio between the mass of the sluggish liquid 36 and the remaining components of the geophone including the housing 12 being larger than one. Such a relationship is favorable for seismic exploration, as set forth in U.S. Patent No. 3,067,404. According to the prior art, where self-adjusting means, for example gimbal rings, have been used to orient the geophone. , the large mass by which said means shows that it is practically impossible to achieve the said desirable condition.

I fig. 6 visas en mindre önskvärd utföringsform av geofonen och densamma har i sin helhet betecknats med 10'.Fig. 6 shows a less desirable embodiment of the geophone and the same has been designated in its entirety by 10 '.

I geofonen 10' har det endast använts en enda bottenomvandlare 27, och en stel vägg 80 har ersatt tryckomvandlaren 27'. I alla andra betydelsefulla avseenden är geofonerna 10 och 10' identiska.In the geophone 10 'only a single bottom converter 27 has been used, and a rigid wall 80 has replaced the pressure converter 27'. In all other important respects, the geophones 10 and 10 'are identical.

I fig. 7 har det visats skilda lutningar A till och med E av geofonen 10', och de nämnda lutningarna är lika de lutningar A till och med E som visats för geofonen 10 i fig. 2. Det är att lägga märke till att när geofonen 10' be- finner sig i det upprätta läget A, kommer densammas utsignal S1 att ifråga om amplitud och polaritet vara identisk med geo- fonens 10 utsignal H3 för det upprätta läget för uppåtriktade rörelser 42a av jorden. När geofonen 10' intar successiva lut- ningar mot det upp och nedvända läget E, kommer amplituden för geofonens utsignal att minska, såsom visas genom de minsk- ade amplituderna av de signaler S2, S3, Su som frambringas av geofonen i densammas lägen B resp. C och D. Utsignalen S5 är i huvudsak noll, när geofonen 10' befinner sig upp och nedvänd. Det är emellertid att lägga märke till att signalernas S1 - S4 polariteter är desamma som den i fig. 2 visade signal- ens 43 polaritet. Dessa jämförelser med utsignalen 43 från geo- fonen 10 tar emellertid icke hänsyn till verkningarna av ut- signalen med motsatt polaritet från den övre omvandlaren, så- som diskuterats tidigare.In Fig. 7, different gradients A to E of the geophone 10 'have been shown, and the said slopes are equal to the slopes A to E shown for the geophone 10 in Fig. 2. It is to be noted that when the geophone 10 'is in the upright position A, its output signal S1 will be identical in amplitude and polarity with the output signal H3 of the geophone 10 for the upright position for upward movements 42a of the earth. When the geophone 10 'takes successive slopes towards the upside-down position E, the amplitude of the output of the geophone will decrease, as shown by the reduced amplitudes of the signals S2, S3, Su produced by the geophone in its positions B and . C and D. The output signal S5 is substantially zero when the geophone 10 'is upside down. It should be noted, however, that the polarities of the signals S1 - S4 are the same as the polarity of the signal 43 shown in Fig. 2. However, these comparisons with the output signal 43 from the geophone 10 do not take into account the effects of the output signal of opposite polarity from the upper transducer, as previously discussed.

Geofonen 10 eller 10' kan inrymmas i ett lämpligt hus 60 (fig. U), som skyddas genom en elastisk hylsa, vars ändar medelst en remsa 65 är på lämpligt sätt fastsatta på den yttre hylsan till en bogserbar seismisk kabel 62. Ett par trådar 66, 67 förbinder geofonens utanslutningar med ett par ledare i den seismiska kabeln 62. Om känslighet för såväl ver- tikala som horisontella komposanter önskas, kommer det att erfordras ett ytterligare trådpar, som icke visats, för att ansluta geofonen till ett ytterligare par ledare, som icke hel- ler visats, i den seismiska kabeln 62. 10 15 20 25 30 7805556-5 1H Kabeln 62 kan höra samman med och vara ansluten till ett flertal på lämpligt avstånd från varandra angrabta geofoner. I enlighet med en mycket betydelsefull sida av den föreliggande uppfinningen kan varje geofon ligga på sin sida, såsom visas i fig. 4, men trots detta vara helt verksam och reagera, såsom visats i fig. 2C, SC och 7C, för uppåt och ned- åt riktade rörelser av jorden och representerade av resp. pil- ar H2 och 42'.The geophone 10 or 10 'can be accommodated in a suitable housing 60 (Fig. U), which is protected by an elastic sleeve, the ends of which by means of a strip 65 are suitably fastened to the outer sleeve of a towable seismic cable 62. A pair of wires 66, 67 connects the geophone terminals to a pair of conductors in the seismic cable 62. If sensitivity to both vertical and horizontal components is desired, an additional pair of wires, not shown, will be required to connect the geophone to an additional pair of conductors. not even shown, in the seismic cable 62. 10 15 20 25 30 7805556-5 1H The cable 62 may be associated with and connected to a plurality of suitably spaced geophones. In accordance with a very important aspect of the present invention, each geophone may be on its side, as shown in Fig. 4, but nevertheless be fully effective and responsive, as shown in Figs. 2C, SC and 7C, for up and down - to directed movements of the earth and represented by resp. arrows H2 and 42 '.

I enlighet med ett utförande av sättet enligt upp- finningen bogseras den seismiska kabeln 62 medelst en seismisk lastbil 72, som har en utnyttningsanordning, exempelvis en upp- teckningsanordning 73, som mottar och upptecknar signalerna från karbeln 62. Kabeln 62 kan lindas på och av en roterbart anordnad spole 70 och den seismiska energi som erfordras för seismiska undersökningen kan tillföras jorden från en lämplig seismisk energikälla 7%.According to an embodiment of the method according to the invention, the seismic cable 62 is towed by means of a seismic truck 72, which has a utilization device, for example a recording device 73, which receives and records the signals from the carbide 62. The cable 62 can be wound on and off a rotatably arranged coil 70 and the seismic energy required for the seismic survey can be supplied to the earth from a suitable 7% seismic energy source.

Vid ett alternativt utförande av sättet enligt upp- finningen är varje geofon 10 inhyst i ett hus 90 (fíg. 8) och geofonens utanslutningar är kopplade till en kort ingångs- kabel 81, som sträcker sig ut från en spridningskabel 93. Den seismiska besättningen placerar kabeln 93 på jordytan 40 med husen 90 anbragta i ett önskat detekteringsmönster, men husen 90 behöver icke vara orienterade i någon särskild riktning i förhållande till vertikalriktningen. Om emellertid husen 90 innehåller geofoner 10', skall husen icke placeras på jord- ytan 40 i upp och nedvänt läge för att hindra avkopplings av den tröga vätskan 36 från den enda omvandlarens 27 vägg 22, såsonxvisats i fig. 7E.In an alternative embodiment of the method according to the invention, each geophone 10 is housed in a housing 90 (Fig. 8) and the connections of the geophone are connected to a short input cable 81, which extends from a spreading cable 93. The seismic crew places the cable 93 on the ground surface 40 with the housings 90 arranged in a desired detection pattern, but the housings 90 need not be oriented in any particular direction relative to the vertical direction. However, if the housings 90 contain geophones 10 ', the housings should not be placed on the ground surface 40 in an upside down position to prevent decoupling of the sluggish liquid 36 from the wall 22 of the single transducer 27, as shown in Fig. 7E.

I stället för att använda kristalltryckavkännare 2%, 24', som i typiska fall är framställda på piezokeramiskt material, kan även andra tryckavkännare lika väl användas, såsom är tydligt för en fackman.Instead of using 2%, 24 'crystal pressure sensors, which are typically made of piezoceramic material, other pressure sensors may just as well be used, as will be apparent to one skilled in the art.

Claims (21)

10 15 20 25 30 35 7803556-5 15 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 7803556-5 15 PATENT CLAIMS 1. Sätt för seismisk undersökning, k ä n n e - t e c k n a t av att det omfattar stegen att dels placera ett flertal seismiska detektorer, som är i huvudsak men icke full- ständigt fyllda med fluidummassor, i slumpvisa orienteringar på jordytan, dels mäta de tryck som massorna utövar som ett resultat av påverkningar av jordytan orsakade av reflekterade seismiska signaler medelst ett par motsatt anbragta tryckom- vandlare i varje detektor, och dels kombinera de utsignaler som frambringas av varje omvandlare i ett par för att bestämma komposanter av påverkningarna.1. A method of seismic survey, characterized in that it comprises the steps of placing a plurality of seismic detectors, which are substantially but not completely filled with fluid masses, in random orientations on the earth's surface, and measuring the pressures of the masses. exerts as a result of effects on the earth's surface caused by reflected seismic signals by means of a pair of oppositely arranged pressure transducers in each detector, and on the other hand combines the output signals produced by each transducer in a pair to determine components of the influences. 2. Sätt enligt patentkravet 1, av att det inkluderar steget att kombinera utsignalerna genom k ä n n e t e c k n a t addition för att bestämma endast vertikalkomposanterna.A method according to claim 1, in that it includes the step of combining the output signals by the feature of addition to determine only the vertical components. 3. Sätt enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att det inkluderar steget att inställa fyllningsgraden i detektorn så att detektorns känslighet för vertikalkomposanter är densamma i alla orienteringar.3. A method according to claim 2, characterized in that it includes the step of setting the degree of filling in the detector so that the sensitivity of the detector to vertical components is the same in all orientations. 4. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att detektorerna är placerade i horisontella orienteringar och att kombinationssteget inkluderar att kombinera utsignaler- na genom subtraktion för att bestämma endast horisontalkompo- santerna av påverkningarna.4. A method according to claim 1, characterized in that the detectors are placed in horizontal orientations and that the combining step includes combining the output signals by subtraction to determine only the horizontal components of the influences. 5. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att kombinationssteget inkluderar stegen att kombinera ut- signalerna genom addition och subtraktion för att separat be- stämma pâverkningarnas vertikal- och horisontalkomposanter.5. A method according to claim 1, characterized in that the combining step includes the steps of combining the output signals by addition and subtraction to separately determine the vertical and horizontal components of the effects. 6. Seismisk detektoranordning för utövande av sättet en- ligt något av föregående patentkrav och omfattande ett flertal seismiska detektorer, vilka var och en innefattar ett hus (12) med en inre kammare (34), varvid ett par tryckomvandlare (27, 27') och en fluidummassa (36) är anordnad i kammaren, k ä n n e t e c k n a d av att fluidummassan (36) i huvudsak men icke fullständigt fyller kammaren (34), varvid omvandlarna (27, 27') är anordnade motsatt varandra så att en omvandlare (27') åtminstone delvis är avkopplad från fluidummassan (36) i vissa orienteringar, samt av organ för att kombinera de utsigna- ler som genereras av var och en av de parvis monterade 10 15 20 25 30 35 7803556-5 ë 16 omvandlarna (27, 27') för bestämning av komposanter av de pâ- verkningar av jordytan som förorsakas av reflekterade seis- miska signaler.A seismic detector device for practicing the method according to any one of the preceding claims and comprising a plurality of seismic detectors, each comprising a housing (12) with an inner chamber (34), a pair of pressure transducers (27, 27 ') and a fluid mass (36) is arranged in the chamber, characterized in that the fluid mass (36) substantially but not completely fills the chamber (34), the transducers (27, 27 ') being arranged opposite each other so that a transducer (27') ) is at least partially disconnected from the fluid mass (36) in certain orientations, as well as by means for combining the output signals generated by each of the transducers (27, 27) mounted in pairs. ') for the determination of components of the effects of the earth's surface caused by reflected seismic signals. 7. Anordning enligt patentkravet 6, k ä n n e - t e c k n a d av att de organ som är anordnade för att kombi- nera utsignalerna från varje omvandlare (27, 27') är adderare, så att polariteten av utsignalsumman representerar riktningen för vertikalkomposanter av de seismiska signalerna oberoende av husets orientering i avseende därpå.Device according to claim 6, characterized in that the means arranged to combine the output signals from each converter (27, 27 ') are adder, so that the polarity of the output sum represents the direction for vertical components of the seismic signals regardless of the orientation of the house with respect to it. 8. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e - t e c k n a d av att storleken av utsignalsumman representerar storleken av vertikalkomposanterna oberoende av husets (12) orientering i avseende på ytan.Device according to claim 7, characterized in that the size of the output sum represents the size of the vertical components independently of the orientation of the housing (12) with respect to the surface. 9. Anordning enligt patentkravet 7, k_ä n n e - t e c k n a d som representerar horisontalkomposanter verksamt upphäves ge- av att utsignaler från varje omvandlare (27,27') nom kombinationen medelst addition oberoende av husets (12) orientering i avseende på vertikalriktningen.Device according to claim 7, characterized in that horizontal components are effectively canceled by output signals from each transducer (27, 27 ') by the combination by addition independent of the orientation of the housing (12) with respect to the vertical direction. 10. Anordning enligt patentkravet 9, k ä n n e - t e c k n a d av att amplituden av summan av omvandlarnas (27, 27') utsignaler är i huvudsak densamma för vertikalkomposanter med lika storlek oberoende av husets (12) orientering i avse- ende därpå.Device according to claim 9, characterized in that the amplitude of the sum of the outputs of the transducers (27, 27 ') is substantially the same for vertical components of equal size regardless of the orientation of the housing (12) with respect thereto. 11. Anordning enligt patentkravet 9, t e c k n a d av att dimensionerna av den del av kammaren(34) k ä n n e - som är fylld med fluidummassan (36) är valda så att detektorn är lika känslig för vertikalkomposanter oberoende av oriente- ringen av huset (12) i avseende därpå.Device according to claim 9, characterized in that the dimensions of the part of the chamber (34) which is filled with the fluid mass (36) are selected so that the detector is equally sensitive to vertical components regardless of the orientation of the housing (12). ) in that regard. 12. Anordning enligt patentkravet 9, k ä n n e - t e c k n a d av att kammarens (34) fyllningsgrad med fluidum- massan (36) är vald sådan att amplituden av summan av omvand- larutsignalerna är i huvudsak densamma för lika vertikalkompo- santer för varje orientering av huset (12).Device according to claim 9, characterized in that the degree of filling of the chamber (34) with the fluid mass (36) is chosen such that the amplitude of the sum of the converter output signals is substantially the same for equal vertical components for each orientation of the house (12). 13. Anordning enligt patentkravet 6, k ä n n e - t e c k n a d av att de organ som är anordnade för kombination av utsignaler från varje omvandlare (27, 27') är subtraherare, så att resultatet härav representerar seismiska signalers hori- sontalkomposanter, när detektorn är orienterad så att en linje 10 15 20 25 7803556-5 17 dragen mellan omvandlarna är i stort sett horisontell.Device according to claim 6, characterized in that the means arranged for combining output signals from each converter (27, 27 ') are subtractors, so that the result thereof represents the horizontal components of seismic signals, when the detector is oriented so that a line 10 15 20 25 7803556-5 17 drawn between the transducers is substantially horizontal. 14. Anordning enligt patentkravet 13, k ä n n e - t e c k n a d av att detektorns känslighet är en funktion av cosinus för vinkeln mellan linjen och horisontalriktningen.Device according to claim 13, characterized in that the sensitivity of the detector is a function of the cosine of the angle between the line and the horizontal direction. 15. Anordning enligt patentkravet 6, k ä n n e - t e c k n a d av att fluidummassan (36) i huvudsak innehålles mellan omvandlarna (27, 27').Device according to claim 6, characterized in that the fluid mass (36) is substantially contained between the transducers (27, 27 '). 16. Anordning enligt patentkravet 6, k ä n n e - t e c k n a d av att känslighetsplanen för var och en av de två omvandlarna (27, 27') är parallella.Device according to claim 6, characterized in that the sensitivity planes of each of the two transducers (27, 27 ') are parallel. 17. Anordning enligt patentkravet 16, t e c k n a d av att planen är vinkelräta mot en linje dragen k ä n n e ~ mellan omvandlarna (27, 27').17. Device according to claim 16, characterized in that the plane is perpendicular to a line drawn between the transducers (27, 27 '). 18. Anordning enligt patentkravet 6, t e c k n a d av att varje omvandlare omfattar en böjlig vägg (22, 22') som bildar en del av den inre kammaren (34) och att organ (24, 24') är anordnade för att detektera avböjningar av k ä n n e - den böjliga väggen.Device according to claim 6, characterized in that each transducer comprises a flexible wall (22, 22 ') which forms part of the inner chamber (34) and that means (24, 24') are arranged to detect deflections of k ä nne - the flexible wall. 19. Anordning enligt patentkravet 18, k ä n n e - t e c k n a d av att avböjningsdetekteringsorganet är enpiezo- elektrisk kristall (24, 24').Device according to claim 18, characterized in that the deflection detecting means is a piezoelectric crystal (24, 24 '). 20. Anordning enligt patentkravet 19, t e c k n a d av att den inre kammaren (34) är en rak cirkulär k ä n n e - cylinder och att de böjliga väggarna (22, 22') bildar densammas cirkulära ändar.Device according to claim 19, characterized in that the inner chamber (34) is a straight circular center cylinder and that the flexible walls (22, 22 ') form the circular ends thereof. 21. Anordning enligt patentkravet 6, t e c k n a d av att den inre kammaren inkluderar två separata k ä n n~e - delar, som var och en inkluderar en del av fluidummassan och en tillhörande omvandlare.21. A device according to claim 6, characterized in that the inner chamber includes two separate sensor parts, each of which includes a part of the fluid mass and an associated transducer.
SE7803556A 1977-04-01 1978-03-29 SEISMIC INVESTIGATION PROCEDURE AND DEVICE SE430544B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US78353177A 1977-04-01 1977-04-01
US88716578A 1978-03-16 1978-03-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7803556L SE7803556L (en) 1978-10-02
SE430544B true SE430544B (en) 1983-11-21

Family

ID=27120152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7803556A SE430544B (en) 1977-04-01 1978-03-29 SEISMIC INVESTIGATION PROCEDURE AND DEVICE

Country Status (12)

Country Link
BE (1) BE865476A (en)
CA (1) CA1116285A (en)
CH (1) CH633372A5 (en)
DE (1) DE2813487A1 (en)
FR (1) FR2386056A1 (en)
GB (1) GB1599146A (en)
IE (1) IE46597B1 (en)
IT (1) IT1156186B (en)
MX (1) MX145829A (en)
NL (1) NL7803500A (en)
NO (1) NO149943C (en)
SE (1) SE430544B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0085072B1 (en) * 1981-08-13 1986-07-02 The Commonwealth Of Australia Hydrophone cable
GB2224121A (en) * 1988-10-08 1990-04-25 Roy Wyatt Improvements in or relating to arrays of geophones suitable for towing over ice

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT229599B (en) * 1962-04-10 1963-09-25 Oemv Ag Mechanoelectric converter
US3270565A (en) * 1962-12-26 1966-09-06 Wilbur W Hawley Omnidirectional acceleration device
US3555503A (en) * 1968-12-31 1971-01-12 Electronic Systems Inc Acceleration dependent phase control seismic exploration
GB1385971A (en) * 1971-05-03 1975-03-05 Western Geophysical Co Seismic detector conveyances
US3813744A (en) * 1972-12-08 1974-06-04 Seismic Logs Geophone treatment

Also Published As

Publication number Publication date
DE2813487A1 (en) 1978-10-19
FR2386056B1 (en) 1984-11-16
NO149943C (en) 1984-07-18
FR2386056A1 (en) 1978-10-27
NO781063L (en) 1978-10-03
NO149943B (en) 1984-04-09
NL7803500A (en) 1978-10-03
CA1116285A (en) 1982-01-12
DE2813487C2 (en) 1988-06-01
IT1156186B (en) 1987-01-28
SE7803556L (en) 1978-10-02
BE865476A (en) 1978-10-02
IE46597B1 (en) 1983-07-27
CH633372A5 (en) 1982-11-30
GB1599146A (en) 1981-09-30
IT7848664A0 (en) 1978-03-30
IE780645L (en) 1978-10-01
MX145829A (en) 1982-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4334296A (en) Seismic method and apparatus
US4163206A (en) Apparatus and method for seismic wave detection
US8650963B2 (en) Electrostatically coupled pressure sensor
US4253164A (en) Multi-purpose seismic transducer
GB2423821A (en) Method for deghosting multicomponent marine geophysical data
US20110085417A1 (en) String of Sensor Assemblies Having a Seismic Sensor and Pressure Sensor
US4809545A (en) Gravimetry logging
US2650991A (en) Accelerometer
EP0460789B1 (en) Position-independent vertically sensitive seismometer
US7536913B2 (en) Rigidly mounted underwater acoustic inertial vector sensor
US20200088757A1 (en) Multi-axis, single mass accelerometer
GB2192457A (en) Seismic motion sensing device
US5046056A (en) Self-orienting vertically sensitive accelerometer
US5384753A (en) Self-orienting seismic detector
US20050068851A1 (en) Method and apparatus for the acquisition of seismic movements
SE430544B (en) SEISMIC INVESTIGATION PROCEDURE AND DEVICE
US3437171A (en) Marine hydrophone vibration isolation
US5001926A (en) Device for determining the vertical distance between two elements at unequal heights
US3281768A (en) Method and cardioid system comprising pressure sensor means with output compensated displacement or acceleration sensor
US3070996A (en) Mechanical impedance meter
US4684888A (en) Apparatus subject to random accelerative motion for sensing motion of a magnetically susceptible part
US8514655B2 (en) Method and apparatus for measuring a hydrophone parameter
US3317891A (en) Resistance-type line detector
US20220120927A1 (en) Neutrally buoyant particle velocity sensor
JPH0127396B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 7803556-5

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7803556-5

Format of ref document f/p: F