[发明专利]用来在水下环境中产生压力波的系统

说明书

本发明是国际申请日为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、发明名称为“用来在水下环境中产生压力波的系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

这些和其它问题由本发明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。这根据本发明的第一方面借助于一种系统实现。

本发明提供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。

此外，本发明还提供一种用来产生压力波以便在水下环境中进行深水地震勘探的系统，该系统包括能够在水下和水面上航行的一个自主水下运载工具或集群地组织的多个自主水下运载工具，每个自主水下运载工具机载地包含或夹带一个或更多个地震源，所述地震源由上述的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产生。

本发明提供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方法，借助于上述的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而执行，包括如下步骤：

a)通过气体的压力作用，抵靠所述泵活塞推进所述冲击活塞；

b)所述泵活塞借助于与第一活塞冲击那侧相对的侧，将压力波传递到所述海洋环境的水；

c)所述冲击活塞继续其与所述泵活塞成一体的行程。

本发明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。