[发明专利]压力补偿源

说明书

本发明涉及压力补偿源，特别地实施例涉及一种用于海洋地球物理勘查的声源。一实施例提供一种声源，其包括：外壳体，其包含在第一气体压力的第一气体；以及顺应腔室，其与第一气体间接流体连通，顺应腔室包含在第二气体压力的第二气体，其中第二气体压力低于第一气体压力。一实施例提供一种用于海洋地球物理勘查的声源，其包括：外壳体；联接到外壳体上的质量；以及联接到外壳体的促动器。在本文中公开了额外的设备和方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求保护在2013年5月7日提交的、名称为“Sound Source PassiveCompliance Chamber”的美国临时申请No. 61/820,645的权益，其全部公开以引用的方式并入到本文中。

技术领域

实施例大体而言涉及用于海洋地球物理勘查的声源。更特定而言，实施例涉及在声源中使用诸如附加质量或顺应腔室这样的机构来在操作期间补偿在声源内部的气体体积变化。

背景技术

声源通常为生成声能的装置。声源的一种用途是在海洋地震勘查中，其中，可以采用声源来生成声能，声能向下行进穿过水并且进入到地表下岩石内。在与地表下岩石（例如，在不同地表下层之间的边界处）相互作用后，声能中的某些可以朝向水面返回并且由专门的传感器检测到。所检测的能量可用来推断地表下岩石的特定性质，诸如结构、矿物质组成和流体含量，从而提供适用于回收烃类的信息。

目前用于海洋地震勘查的大部分声源为脉冲型，其中，做出努力以在尽可能短的时间跨度期间生成尽可能多的能量。这些脉冲型源中最常用的是气枪，气枪通常利用压缩空气来生成声波。脉冲型源的其它示例包括爆炸和重物坠落脉冲源。可以用于地震勘查中的另一类型的声源包括振动器源，诸如液压动力源、机电振动器、电气海洋地震振动器和采用电致伸缩（例如，压电）或磁致伸缩材料的源。振动器源通常生成被称作“扫频(sweep)”或“啁啾(chirp)”模式的一定频率范围的振动。

用于海洋地震勘查中的现有声源通常已被设计用于相对高频操作（例如，高于10Hz）。但是，熟知的是，当声波穿过水和穿过地表下地质结构行进时，较高频率的声波比较低频率的声波更快速地衰减，并且因此，较低频率声波比较高频率声波穿过水和地质结构传输更长距离。因此，已做出努力来开发能以低频操作的声源。已发展了很低频率源(“VLFS”)，其通常具有约10Hz或更低的至少一个共振频率。VLFS的特征通常在于具有与VLFS的声波长相比很小的源大小。VLFS的源大小通常远小于波长的1/10并且更通常地为波长的大约1/100。例如，以5Hz操作、具有3米最大尺寸的源为波长大小的1/100。

为了在水中实现给定的输出水平，海洋声源通常需要经历体积变化。为了在一定深度工作同时最小化结构重量，可以利用外部流体静压力来使源压力平衡。随着在该源中的内部气体（例如，空气）压力升高，内部气体的体积模量（刚性）也升高。这种内部气体的体积模量的增加倾向于随源的操作深度变化。另外，内部气体和结构的刚性为源共振频率的主要决定因素。因此，该源的共振可以基于该源的操作深度而变化，特别是在海洋声源中，其中，该源的内部体积可以利用外部流体静压力而被压力平衡。

附图说明

这些附图示出了本发明的实施例中某些实施例的方面并且不应用来限制或限定本发明。

图1以局部截面图示出了声源的示例实施例，该声源包含多个顺应腔室。

图2示出了包含顺应腔室的声源的另一示例实施例。

图3为示出根据示例实施例的声源的外壳体、内部气体和顺应腔室的刚性的示意图。

图4为示出根据示例实施例使用顺应腔室的效果的模拟振幅谱。

图5示出了示例实施例中可用于顺应腔室中的弹簧堆叠。

图6示出了在示例实施例中多个弹簧堆叠用于顺应腔室中。