用来在水下环境中产生压力波的系统技术方案

用来产生压力波以便在水面下的水下环境中进行深水地震勘探的系统，该系统适于用来调查地壳下物体，为了寻找碳氢化合物和/或矿物的勘探目的。系统包括一个或更多个自主水下运载工具，这些运载工具集群地独立地和协调地组织，每个容纳一个或更多个自主声学海洋源，这些声学海洋源具有自推进冲击活塞。这种系统由支持水面基站的系统服务，水面基站用于再补充、恢复动作、检查单个运载工具和群的状态、及维护。系统能够使用常规和非常规自填充声学海洋地震源。系统能够再现从水面操作的常规源的效果。这里提出的、非常规类型的地震海洋源，能够释放高强度压力波，该压力波由两个冲击活塞的系统而产生，该系统当操作时不消耗空气，因为它不将空气或另一种气体分散到水中，并且在其运行期间不产生装置的质量变化，并且允许调节发射声波的振幅和持续时间、和发射频谱的特性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】用来产生压力波以便在水面下的水下环境中进行深水地震勘探的系统，该系统适于用来调查地壳下物体，为了寻找碳氢化合物和/或矿物的勘探目的。系统包括一个或更多个自主水下运载工具，这些运载工具集群地独立地和协调地组织，每个容纳一个或更多个自主声学海洋源，这些声学海洋源具有自推进冲击活塞。这种系统由支持水面基站的系统服务，水面基站用于再补充、恢复动作、检查单个运载工具和群的状态、及维护。系统能够使用常规和非常规自填充声学海洋地震源。系统能够再现从水面操作的常规源的效果。这里提出的、非常规类型的地震海洋源，能够释放高强度压力波，该压力波由两个冲击活塞的系统而产生，该系统当操作时不消耗空气，因为它不将空气或另一种气体分散到水中，并且在其运行期间不产生装置的质量变化，并且允许调节发射声波的振幅和持续时间、和发射频谱的特性。【专利说明】用来在水下环境中产生压力波的系统本专利技术是国际申请日为2010年5月14日、国际申请号为PCT/EP2010/003048、中国国家申请号为201080029192.9、专利技术名称为“用来在水下环境中产生压力波的系统”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用来产生压力波以便进行在水下环境中操作的深水地震勘探的系统，该系统包括具有冲击活塞的自主声学海洋源。具体地说，它涉及一种装配在自主水下运载工具上的系统，这些自主水下运载工具当编队航行并且按适当同步而发射源时，再造常规气枪阵列的相长干涉的特定效果，允许在海洋环境中借助于自动运行实现地震勘探，尤其是在极地区域或难以到达的区域中，其中，例如，水面冰层的存在和/或波涛汹涌的海洋妨碍船舶的正常航行。常规地震海洋源(气枪阵列)通过在高压下空气的瞬间释放产生压力波，这些压力波能够在水中传播，并因此能够在地壳中传播。这些压力波的特征在于可达240dB的振幅。
技术介绍
从运载工具的观点看，用于在海洋中的地震勘探的当前技术基于水面船舶的使用，这些水面船舶既夹带地震源又夹带接收器系统，这些接收器系统适于用来捕获由在海床下面的地质组成反射的声学信号；大功率声源通常被供给以由船上压缩机供给的压缩空气。如果海面结冰，并且/或者有坏天气，则不能使用这些系统。如果结冰则基于振动或冲击源，如果没有冰则基于在拖船上的系统，直接从海面产生声波的系统，具有多种操作问题，并且在任何情况下都具有对于使用的强烈限制，这些限制与冰的厚度或海浪运动的强度相关联，这些限制必须保证操作的安全性。此外，已知技术的设备必须从基地运输得很远，产生相当大的利用成本。当前使用的压缩气体声源的另外缺点包括在如下事实中:它们的空气要求是这样的，如果这不直接从大气中取得，则它们的实现变得极复杂和笨重，如果它们安装在不与大气相接触的自主运载工具上的话。
技术实现思路
这些和其它问题由本专利技术借助于一种用来产生压力波的系统解决，该系统包括一个或更多个自主水下运载工具，这些自主水下运载工具集群地组织，以便自动地实现在海洋环境中的深水地震勘探，特别是用在极地区域中，在该处，水面冰层的存在和/或不利的气象条件妨碍正常航行，或者海洋船只难以接近。这根据本专利技术的第一方面借助于一种系统实现，该系统具有权利要求1和可能权利要求2至4的至少一项的特征。本专利技术的第二方面包括一种用来在海洋环境中产生压力波的装置，该装置与权利要求5并且可能与权利要求6至8的至少一项相符。本专利技术的另外方面涉及一种按照权利要求10至12的至少一项用来产生压力波的方法。本专利技术的系统借助于自推进和自主导向声学海洋源的使用，替换船舶的携带源的常规运输系统，主要目的在于，解决在这样的区域中产生的问题，在这些区域中，例如由于冰的存在和/或波涛汹涌的海洋，常规运载工具不能接近海面。这种系统在其一般结构中，包括一个或更多个自主水下运载工具、和与这些相关的水面基站系统，这些自主水下运载工具集群地组织，每一个容纳声学地震海洋源，并且具有与常规系统的源(气枪阵列)相似的整体作用，(即，各个地震源的几何组织根据预定方案致动，以便增大进入的能量，使由于气泡结合通过相长干涉的谐振影响最小)。水面基站是用于再补给、回收作用、检查单独运载工具和群的良好状态、及维护的支持基站。本专利技术的重要部分包括声学类型的革新地震海洋源，这些革新地震海洋源特别适于安装在船上，这些海洋船只-它们不具有压缩气体的可得到外部供给源，能够释放高强度压力波，该高强度压力波由两个冲击活塞的系统产生，该系统为了其运行不消耗空气，并且没有污染，因为它不将空气或任何其它气体释放到水中，该系统在其运行期间不产生装置的质量变化，并因此不改变其漂浮性能，该系统允许调节发出的声波的振幅和持续时间，并因此允许调节发射频谱的特性。【具体实施方式】本专利技术的系统的总体结构每个声学地震源设计成小尺寸自主水下运载工具的组成部分，该小尺寸自主水下运载工具又形成一群运载工具的一部分，其作用与常规阵列的作用等效，这些运载工具的单个单元按外部视图在图1中示出，该单个单元的航行无需在船上的舵手或船员，因为其航行由自主导航系统和/或远程控制系统控制。运载工具包括两个部分，动力单元A装有一个或更多个螺旋桨B (只有一个在图1中示出)和构造控制表面C，该动力单元A借助于刚性、弹性、或松弛接头H连接到声源D上，该声源D从扩散器F发出压力波，其具有构造控制表面E。这种构造的一种具体情形在图2中示出，在该处，源D由动力单元A拉动，并且接头H被缩减为一根或多根缆索的系统G。单独的自主运载工具根据几何航行方案(群)按排列的不同数量而使用，这些几何航行方案取决于地震获取参数，这些地震获取参数每次基于勘探作业的要求而确定。在图3中给出了一个例子。所述类型的运载工具在一种深度处完全浸没地按队形航行，这些运载工具根据周围环境条件，可与在冰层本身中人为产生的开口相对应地，在冰层下面或降低在其下面，或者它们可在波浪运动的干涉区下面操作，或者它们可从支持运载工具发射，该队形的配置既取决于在船上实施的控制策略，又取决于为操作源所要求的几何组织和方案，该深度足以避免结冰表面结构和/或波浪运动的干涉，并且同时适于保证地震勘探的成功结果。这些运载工具运送声源，这些声源基于地理和技术获取参数同步地致动，这些地理和技术获取参数根据预先建立的程序对于勘探作业被处理。在航行期间，运载工具借助于具有声学和/或电磁支持的远程通信系统和/或经电缆，交换与相关声源的位置、速度、构造、致动状态有关的数据，以供给对于船队的自动导航和地震源的致动和同步必需的信息，并且它们也将与运行和控制属性有关的数据传输到水面基站。运载工具可与水面基站机械地脱开，或者如有必要并且在特定情况下，船队的一个或更多个运载工具在航行期间借助于脐带式管缆IR保持连接到它上，该脐带式管缆IR包括远程通信和数据传输电缆、和用来将技术流体输送到运载工具的管线。在船队的两个运载工具之间和这些之一对于站的最一般连接的代表在图4中给出，图4表示电磁发射天线M、用于声传送的夹带的发射器/接收器L、经缆管I的可能连接(其用于电或光信号)、及可能的脐带式管缆IR。水下运载工具群因此沿为了区域的地理调查研究的预建立轨迹，运送声学地震海洋源的组合，该区域的范围取决于群的运载工具的自主能力。在数据获取阶段的结束处，运载工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来产生压力波以便在海洋环境中进行深水地震勘探的装置，包括缸体，该缸体限定轴线，并且在该缸体中设有冲击活塞和泵活塞，每个活塞相对于所述轴线具有两个相对侧，这两个相对侧中的一个叫做撞击侧，各活塞沿与所述轴线相平行的方向滑动、并且适于对着彼此冲击，所述冲击与相对的各所述撞击侧相应，其中，所述泵活塞在与所述撞击侧相对的侧上与海洋环境的水相接触，其中，所述冲击活塞在与所述泵活塞撞击之前的行程长度能被调节，以便改变所述装置的声发射特性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·卡尔卡特拉，D·卡尔卡格尼，S·C·L·桑德罗尼，
申请(专利权)人：艾尼股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT