SK16302001A3 - Zariadenie na príjem seizmických vĺn a spôsob jeho väzby s tuhým prostredím - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka zariadenia na príjem seizmických vín obsahujúceho hydrofón a/alebo geofón a spôsobu jeho (alebo ich) väzby s tuhým prostredím ako je základová pôda.

Zariadenie podľa vynálezu nájde uplatnenie predovšetkým pri operáciách seizmického monitorovania alebo skúmania podzemných útvarov.

Doterajší stav techniky

Na monitorovanie zmien dlhodobého stavu počas výroby zásobníkov, alebo uhlovodíkových zásobníkov alebo zásobníkov určených na uskladnenie plynu alebo iných látok, atď., je v súčasnosti známe používať seizmické systémy obsahujúce seizmický impulzný zdroj alebo seizmický vibrátor emitujúci elastické vlny do pôdy a prijímacie zariadenie obsahujúce seizmické prijímače usporiadané na povrchu alebo v sonde a väzobné spojené s útvarom, ktorý sa má monitorovať, aby sa prijímali a zaznamenali vlny odrazené nespojitosťami, takže sa vytvoria reprezentatívne seizmogramy. Seizmické výskumy a prieskumy sa vykonávajú vo vopred určených časových intervaloch, aby sa porovnávaním dali určiť zmeny, ku ktorým došlo v zásobníku ako výsledok jeho časového vývoja.

Vo všeobecnosti sa ako seizmické prijímače používajú geofóny, väzobné spojené s útvarom, umiestnené na povrchu alebo v sondách. Geofóny môžu byť spustené do sondy zavesené na kábli alebo môžu byť upevnené k potrubiu a tesne pritlačené proti stene sondy článkovanými tlmičmi alebo pružinami. Tieto tiež môžu byť spustené do sondy upevnené k vonkajšej strane pažnice a zapustené do cementu injektovaného do prstencového priestoru medzi

797/B pažnicou a stenou sondy. Geofóny môžu byť taktiež inštalované vo vyvŕtaných sondách a vyplnených cementom.

Je tiež dobre známe použitie hydrofónov, ktoré sú s útvarmi väzobné spojené pomocou tekutiny, ktorá vypĺňa sondu.

Rozličné typy dlhodobých monitorovacích systémov sú popísané napríklad v patentových spisoch EP-591-037 (US-5,461,594), FR-2,593,292 (US-4,775,009), FR-2,728,973 (US-5,724,311), FR-2,775,349 alebo US4,534,020.

Kombinované použitie geofónu 1 a hydrofónu 2 v tom istom bode poskytuje významné výhody na separáciu seizmických vín 3, 4, ktoré sa šíria pozdĺžne v spoločnom smere, avšak navzájom protismerne jedna voči druhej (Obr.1). V skutočnosti geofón 1 meria projekciu, na os geofónu, vektora rýchlosti častíc skúmaného média pod vplyvom pôsobenia vín, a hydrofón 2 meria tlak. V homogénnom médiu 5, kde je rýchlosť šírenia vín konštantná, sú tieto dve veličiny vo vzájomnom vzťahu:

P = ε z V/cosa, kde

P je tlak, z je seizmický odpor prostredia, ε je koeficient rovný +1 alebo -1, podľa smeru šírenia vlny

V je rýchlosť častíc v smere osi paralelnej k smeru ich šírenia, a a je uhol medzi osou geofónu a smerom šírenia.

Toto je prípad konvenčnej operácie vertikálneho seizmického prieskumu (Verical Seismic Prospecting - VSP) kde snímače inštalované pozdĺž sondy detekujú nadol sa šíriace vlny ako aj nahor sa šíriace vlny, a pričom je dobre známe, že použitím páru geofónov a hydrofónov umiestnených so vzájomným odstupom pozdĺž sondy, je možné jednoducho separovať vlny týchto dvoch typov pomocou lineárnej kombinácie meraní rýchlosti a tlaku, a pričom:

797/B

Dese = P - z V /cos a

Mont = P + z V /cos a.

Seizmogramy podľa Obr.2A, 2B zodpovedajú údajom zaznamenaným vo vertikálnej sonde a to jednotlivo geofónom (údaje o rýchlosti V) a hydrofónom (údaje o tlaku P). Seizmogramy podľa Obr.2C, 2D zase zodpovedajú rozdielu (P-V) a súčtu (P+V).

Zatiaľčo obidva údaje V a P sa týkajú nahor smerujúcich vín (M) a nadol smerujúcich vín (D), ich rozdiel sa týka len nadol smerujúcich vín (Obr. 2C) a ich súčet nahor smerujúcich vín (Obr.2D).

Uvedenie tohto rozlišovania vín do praxe kombinovaním používaním hydrofónov a geofónov však vedie k istým problémom vzájomnej väzby hydrofónov s prostredím.

V prípade meraní v sondách sa väzba hydrofónov s prostredím získava pomocou prirodzenej pôdy naplnenej do sondy, čo je však vážnou nevýhodou, pretože je priamo vystavená pôsobeniu vín vyskytujúcim sa ako fluidné vlny, ktorých amplitúda je častokrát oveľa vyššia ako pri vlnách šíriacich sa v prostredí, ktoré má byť pozorované.

Podstata vynálezu

Zariadenie a spôsob vytvorenia väzby podľa vynálezu umožňujú vytvoriť veľmi účinnú väzbu hydrofónu a/alebo geofónu s prostredím ako je napríklad podzemná oblasť, a hlavne sa vylučujú efekty parazitných väzieb, v spojení so seizmickými sondami, ktoré sú priamo ponorené do prirodzenej pôdy.

Zariadenie na príjem seizmických vín podľa vynálezu obsahuje aspoň jeden hydrofón, uzavreté pružne zamurované puzdro, ktoré je vyplnené tekutinou a je určené na vytvorenie tesnej väzby s prostredím po v podstate celom svojom povrchu, do tohto puzdra je vložený hydrofón, a puzdro je uzavreté na jednom svojom konci tesným uzáverom vybaveným utesneným priechodom pre kábel spájajúci hydrofón s prijímacím zariadením.

797/B

Prijímacie zariadenie môže tiež obsahovať aspoň jeden geofón väzobné spojený s prostredím v blízkosti uzavretého puzdra obsahujúceho hydrofón, a spojený s prijímacím zariadením signálu.

Geofón a/alebo hydrofón v uzavretom puzdre môžu byť v tesnej väzbe s prostredím napríklad prostredníctvom vytvrditeľného materiálu, ako je cement, ktorý je uložený medzi puzdro a dutinu vytvorenú v prostredí.

Spôsob podľa vynálezu umožňuje väzobné spojiť prijímacie zariadenie seizmických vín obsahujúce aspoň jeden hydrofón s pevným prostredím, ako je základová pôda, v ktorej je vytvorená dutina na vloženie zariadenia. Hydrofón je vložený v pružne zabudovanom puzdre vyplnenom tekutinou, ktoré je na jednom konci uzavreté tesným uzáverom opatreným utesneným priechodom pre kábel spájajúci hydrofón s prijímacím zariadením signálu, a v podstate celá pružná stena puzdra je väzobné spojené s prostredím injektovaním vytvrditeľného materiálu ako je cement, do priestoru okolo puzdra.

V blízkosti puzdra obsahujúceho hydrofón môže byť tiež uložený aspoň jeden geofón a tento môže byť taktiež väzobné spojený s prostredím pomocou toho istého vytvrditeľného materiálu.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu prijímacie zariadenie môže byť umiestnené v medzipriestore medzi sondou a rúrkou vloženou do sondy, a väzobné spojené s médiom injektovaním toho istého materiálu aspoň do časti tohto priestoru.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalšie znaky a výhody spôsobu a zariadenia podľa vynálezu budú objasnené v ďalšom popise neobmedzujúcich príkladov uskutočnenia s odvolaním sa na priložené výkresy, na ktorých:

Obr.1 schematicky znázorňuje cestu vykonávanú elastickými vlnami šíriacimi sa v podzemnom útvare, ktoré sú prijímané prijímačmi väzobné spojenými s týmto útvarom,

797/B

Obr.2A-2D ukazujú príklady seizmogramov vytvorených zo signálov získaných snímačmi rýchlosti alebo geofónmi (obr. 2A), snímačmi tlaku alebo hydrofónmi (obr. 2B), odčítaním signálov rýchlosti a tlaku (obr.2C) a sčítaním týchto signálov (obr.2D), a

Obr.3 zobrazujú príklad väzby hydrofónu s médiom.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Spôsob väzby tu použitý na vytvorenie väzby medzi jedným alebo viacerými hydrofónmi 2 seizmického prijímacieho zariadenia s pevným médiom 5, ako je základová pôda, v podstate spočíva vo vložení hydrofónu 2 do pružne zabudovaného puzdra 7 úplne naplneného tekutinou 8, ktorá je v tesnej väzbe s médiom. Toto puzdro alebo vak 7 obsahuje otvor, cez ktorý sa vkladajú hydrofón 2 a výplňová tekutina 8. Tesný uzáver 9 ako je napríklad tesniaca manžeta izoluje vnútrajšok puzdra 7. Uzáver 9 je opatrený tekutinovo odolným priechodom alebo kanálom určeným pre elektrický kábel 10 spájajúci hydrofón 2 alebo hydrofóny s vonkajším zariadením E na zachytávanie signálov, ktoré je uložené napríklad na zemskom povrchu.

Prijímacie zariadenie môže byť väzobné spojené s médiom 5 vyplnením priestoru 6, keď je vložené puzdro 7. Puzdro 7 je s výhodou väzobné spojené s médiom 5 nasypaním alebo naliatím pevného materiálu 11 okolo puzdra, ktorý môže byť buď výplňový materiál alebo vytvrdzovateľný materiál, ako je napríklad cement. Puzdro 7 musí byť dostatočne malé, kvôli jeho zavedeniu do priestoru ktorý je k dispozícii, a zároveň dostatočne veľké, aby aktívna časť hydrofónu bola v úplnom kontakte s tekutinou.

Geofón 1, ktorý je taktiež spojený s prijímacím zariadením E, je s výhodou združený s hydrofónom 2 v jeho puzdre 7, a oba sú väzobné spojené s prostredím pomocou toho istého väzobného materiálu 1t

Seizmogramy podľa obr. 2A až 2D sú získané pomocou zariadenia takého typu, ktoré obsahuje v takejto kombinácii geofón a hydrofón.

797/B

Priestorom 6, v ktorom je zariadenie usporiadané, môže byť jama alebo sonda určená len na inštaláciu snímačov, alebo je možný aj prstencový priestor okolo rúry spustenej do sondy (napríklad pažnica) a použitej na výrobu podzemného zásobníka (operácia prenosu tekutín medzi povrchom a dnom).

Zasypanie alebo zaliatie puzdra 7 v zemi pomocou výplňového materiálu a predovšetkým pomocou cementu dovoľuje získať tesnú väzbu hydrofónu a/alebo geofónu s útvarmi bez priameho vystavenia hydrofónu silnému pôsobeniu vín prechádzajúcich tekutinou v sonde. Zariadenie podľa vynálezu dovoľuje, aby prijímače boli uložené do hĺbky vo vzdialenosti od zemského povrchu a teda snímače sa stanú prakticky necitlivé k rušivým šumom na povrchu.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Prijímacie zariadenie na príjem seizmických vín prichádzajúcich z pevného prostredia (5) ako je základová pôda, obsahujúce aspoň jeden hydrofón (2) uložený v dutine (6) prostredia a s ním väzobné spojený, vyznačujúce sa tým, že obsahuje pružne uložené puzdro (7), určené na vytvorenie tesnej väzby s prostredím v podstate po jeho celkovom povrchu, toto puzdro (7) je vyplnené tekutinou (8), do ktorej je vnorený hydrofón (2), a na jednom konci uzatvorené tesným uzáverom (9), ktorý je vybavený utesneným priechodom pre kábel (10) spájajúci hydrofón s prijímacím zariadením (E) signálu.
2. 2. Prijímacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že uzavreté puzdro (7) obsahujúce hydrofón (2) je v tesnej väzbe s prostredím injektovaním vytvrditeľného materiálu (11) ako je napríklad cement.
3. 3. Prijímacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že obsahuje aspoň jeden geofón (1) väzobné spojený s prostredím v blízkosti uzavretého puzdra (7) obsahujúceho hydrofón (2), a spojený s prijímacím zariadením (E) signálu.
4. 4. Prijímacie zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že geofón (1) a uzavreté puzdro (7) obsahujúce hydrofón (2) sú v tesnej väzbe s prostredím injektovaním vytvrditeľného materiálu (11), ako je napríklad cement.
5. 5. Spôsob vytvorenia väzby prijímacieho zariadenia vín obsahujúceho aspoň jeden hydrofón s pevným prostredím (5) ako je základová pôda, využívajúci dutinu dovoľujúcu vložiť ho do skúmaného prostredia, vyznačujúci sa tým, že hydrofón (2) sa vloží do uzavretého pružného puzdra (7) naplneného tekutinou (8), uzavretého na jednom konci tesným uzáverom (9),

   31 797/B ktorý je opatrený utesneným priechodom pre kábel (10) spájajúci hydrofón (2) s prijímacím zariadením (E) signálu, a v podstate celá pružná stena puzdra (7) sa väzobné spojí s prostredím injektovaním vytvrditeľného materiálu ako je cement, do priestoru okolo puzdra (7).
6. 6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že aspoň jeden geofón (1) usporiadaný v blízkosti puzdra (7) obsahujúceho hydrofón (1) sa väzobné spojí s prostredím pomocou toho istého vytvrditeľného materiálu.
7. 7. Spôsob podľa nároku 5 alebo 6, vyznačujúci sa tým, že prijímacie zariadenie sa umiestni do medzipriestoru medzi sondu a rúrku vloženú do sondy, a väzobné sa spojí s médiom injektovaním materiálu aspoň do časti tohto priestoru.