Устройство и способ контроля и регулировки плавучести гидрофонного модуля сейсмокосы Российский патент 2018 года по МПК G01V1/38 

Изобретение относится к технике сейсмокос, применяемых в морской геофизике и может найти применение в гидроакустике при изготовлении в гибких протяженных буксируемых антенн

Известен гидрофонный модуль буксируемого стримера (сейсмокосы) [1] с пьезокерамическими цилиндрическими гидрофонами. В этой секции гидрофонный модуль выполнен в виде герметичного шланга с гидрофонами, расположенного внутри внешнего шланга, заполненного гелем. Этот гидрофонный модуль содержит на торцах шланга герметизирующие элементы со штуцерами для заполнения внутреннего объема гидрофонного модуля диэлектрической жидкостью, например керосином, парафином или гелем. В сейсмокосах ведущих зарубежных фирм и современных отечественных используются гидрофонные модули длиной от 100 до 150 м. При этом, по длине секции установлены соединительные транзитные втулки через каждые 25-50 м, которые обеспечивают доступ оператора к стыковке транзитных втулок с приспособлением в виде шланга со штуцером и насоса, перекачивающего жидкость из специальной емкости в модуль. Подобный гидрофонный модуль подробно описан в [2] инструкции по ремонту геофизического стримера фирмы Sersel и чертежах приборной секции [3].

Заполнение таких секций и регулировка нейтральной плавучести производится непосредственно на судах сейсморазведки [2], однако эта процедура достаточно трудоемка и не отличается требуемой точностью.

При этом, использование такого способа для гелеобразующих заполнителей возможно только на специализированном производстве, а на поисковых судах технически невозможно, т.к. приготовленная на химическом предприятии композиция имеет ограниченное время жизни (8-10 часов) и не может в отличие от жидких заполнителей доставляться на суда, т.к. заполнитель из жидкого состояния превращается в вязкий нетекучий гель.

Известен способ и устройство для заполнения гидрофонных модулей гелеобразующим заполнителем [4], заключающийся в том, что подготовленный герметичный модуль устанавливают вертикально-наклонно Однако такой способ предусматривает заполнение контроль и регулировку плавучести только коротких по 1-1,5 метра длиной модулей, и осуществляется путем взвешивания заполненных модулей в обычной водонаполненной ванне. При заполнении, контроле и регулировке плавучести гидрофонных модулей й длиной 100-150 м возникает ряд проблем, связанных с весо-габаритными характеристиками, и технически трудностями по размещению их в вертикально-наклонном положении из-за ограничений по размерам корабельных помещений и условиями эксплуатации (корабельная качка).

Известно устройство [5] для определения плавучести, небольших отрезков плавучего кабеля, при переменном гидростатическом давлении, содержащее гидрокамеру и измерительный механизм, который выполнен в виде недеформируемой плавучести, под которой расположен контейнер с изделием, связанный с тарировочными грузом в виде цепей, а над гидрокамерой смонтирован регистрирующий прибор. Известное устройство предназначено для определения плавучести небольших отрезков кабеля, по плавучести которых можно судить о плавучести кабеля любой длины. Такой подход (измерение малыми отрезками) невозможен при определении плавучести гидрофонных секций сейсмокосы, имеющих длину 100-150 м. единую линию коммуникаций телеметрических каналов и заданный набор гидрофонов, имеющих единый контур герметизации, поскольку их невозможно расчленить на отрезки, пригодные для измерения по известному способу, а специально изготовленный малый образец будет обладать другой плавучестью, чем гидрофонный модуль в целом.

Задачей изобретения является обеспечение контроля и регулировки плавучести и стабилизации цилиндрической формы гелезаполненных гидрофонных секций сейсмокос большой длины.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в создании устройства для контроля и регулировки плавучести в течение времени до превращения жидкой фракции заполнителя в гель, устранение воздушных включений в заполнителе, находящихся в конструкции при закачке гелобразующего заполнителя в воздухозаполненную оболочку модуля, повышении точности регулировки плавучести в жидкости и обеспечении стабилизации его цилиндрической формы после полимеризации геля.

Для достижения заявленного технического результата предлагается устройство контроля, регулировки плавучести гидрофонного модуля сейсмокосы, содержащее гидрокамеру, измерительный механизм и тарировочный груз, в котором гидрокамера выполнена ниже уровня земли в виде герметичной скважины с обсадной трубой с диаметром не менее двух диаметров гидрофонного модуля и глубиной более суммарной длины гидрофонного модуля с тарировочным грузом, скрепленным с нижним концом гидрофонного модуля, с верхним концом которого скреплен измерительный механизм в виде весов, при этом вес тарировочного груза в воде больше или равен весу гидрофонного модуля в воде.

Также предложен способ контроля и регулировки плавучести гидрофонного модуля сейсмокосы, в котором гидрофонный модуль, заполненный заполнителем в жидкой фазе, с тарированным грузом на конце погружают в гидрокамеру, выполненную в виде герметичной скважины с обсадной трубой с диаметром не менее двух диаметров гидрофонного модуля и глубиной более суммарной длины гидрофонного модуля с тарировочным грузом, взвешивают гидрофонный модуль с тарировочным грузом, если измеренный вес равен весу тарировочного груза, то плавучесть в воде, заполняющей скважину, является нейтральной, при положительной плавучести, если вес гидрофонного модуля с тарировочным грузом меньше веса тарировочного груза,, если вес гидрофонного модуля в воде с тарировочным грузом больше веса тарировочного груза в воде, то с помощью шлангов, до достижения нейтральной плавучести, после чего выдерживают гидрофонный модуль сейсмокосы вертикально в скважине в течение времени необходимого для полной полимеризации заполнителя и превращении его в гель.

Использование в предложенном способе и устройстве гидрокамеры в виде скважины, заполненной водой, позволяет производить контроль и регулировку плавучести гидрофонного модуля сейсмокосы большой длины без нарушения его целостности, обеспечивая при этом точность и технологичность процесса

Сущность изобретения поясняется фиг. 1.

На Фиг. 1 схематически представлено заявленное устройство с помещенным в нем гидрофонным модулем сейсмокосы.

Гидрофонный модуль 1 с концевыми корпусами 2 и транзитными соединителями 3 после заполнения, сматывают с барабана 4, в гидрокамеру 5, размещенную ниже уровня земли 9 в вертикальной скважине, корпус гидрокамеры 5 оформлен в виде гидроизолированный стандартной обсадной трубы 6. Заполнение гидрокамеры 5 осуществляется водой или жидкостью с заданной плотностью. Измерительный механизм 7 оборудован, например, электронными весами, смонтирован соосно с погружаемым в камеру гидрофонным модулем, снабжен захватами 10 для вывешивания гидрофонного модуля в скважине с тарировочным грузом 11, скрепленным с модулем 1 захватами 8. Вес тарировочного груза 11 в воде больше веса гидрофонного модуля.

Контроль и регулировка плавучести и стабилизация формы модуля производится следующим образом. К концевому корпусу 2 гидрофонного модуля 1, заполненного с избыточным давлением через ниппели транзитных соединителей 3 на технологическом барабане 4 заполнителем в жидкой фазе, присоединяют тарировочный груз 11, после заполнения гидрофонный модуль при сматывании с технологического барабана 4 погружают в гидрокамеру 5 и стравливают через ниппель концевого корпуса 2 воздух, накопившейся в модуле 1 при заполнении. После стравливания воздуха концевой корпус 2 подвешивают к электронным весам 7 с помощью захвата 8 и производят измерение веса погруженного в воду гидрофонного модуля с тарированным грузом 11, вес которого измерен в воде на максимальной глубине. Если вес модуля 1 меньше веса груза 11, то секцию выматывают на барабан 4 и через транзитные соединители 3 производят стравливание жидкого заполнителя на величину, равную разности измеренного веса тарировочного груза и измеренному весу по электронным весам. Если измеренный вес гидрофонного модуля 1 в воде равен весу подвешенного к нему тарировочного груза 10, то плавучесть гидрофонного модуля 1 - нейтральна. Процедуру регулировки повторяют до достижения требуемого значения плавучести. После завершения процедуры регулировки гидрофонную секцию с грузом, отбалансированную до нейтральной плавучести, оставляют подвешенной в гидрокамере 5 на время, обеспечивающее полную полимеризацию заполнителя и превращения его в гель. После окончания стабилизации гидрофонный модуль 1 наматывают на барабан 4.

Предложенное устройство и способ заполнения, обеспечивает контроль, точную регулировку плавучести протяженных гидрофонных модулей сейсмокосы и обеспечивает стабилизацию их формы. При горизонтальном вывешиваении модуля все находящиеся в нем акустические приемники принимают вертикальное и осесимметричное положение. При этом, наличие гидростатического давления столба в жидкости в гидрокамере является дополнительным фактором, способствующим осесимметричности заполненного модуля и при полимеризации гель как бы фиксирует положение приемников и обеспечивает цилиндрическую форму модуля. При этом, помехозащищенность гидрофонов за счет их осесимметричного расположения в модуле обеспечивается вертикальным вывешиванием в скважине на время, равное или большее времени полимеризации заполнителя.

Таким образом, технический результат при реализации устройства и способ для контроля, регулировки плавучести и стабилизации формы гидрофонного модуля достигается с минимальными трудозатартами при изготовлении и обслуживании устройства и максимально достижимой точности регулировки и контроля плавучести. При этом нам неизвестны альтернативные способы стабилизации формы гепленаполненных гидрофонных модулей сейсмокосы.

Очевиден технический результат предложенного устройства, который позволяет при годовой потребности отечественных сервисных компаний в сейсмокосах общей протяженностью до 400-500 км [6], обеспечить импортозамещение и серийное изготовление протяженных (до 150 м) гидрофонных модулей, с точной регулировкой их плавучести, и минимальными затратами для строительства и промышленного тиражирования предложенного устройства.

Источники информации

1. Патент РФ №2136019 "Шланговая гидрофонная секция буксируемого стримера" по кл. G01V 1/38, опубликован 27 августа 1999 г.

2. Sersel, Ref. No. 0311485 January 19, 2010 Seal & ALS Presentation February 2nd, 2016.

3. Проспект фирмы «GEKO Prakla - Seismos» GMBH, 1986.

4. Патент РФ №2319985 «Гидрофонный модуль гибкой протяженной антенны и способ заполнения его жидким заполнителем» по. G01V 1/38, опубликован опубликован 20.032008.

5. Авторское свидетельство СССР №254352 «Устройство для определения плавучести изделия» по кл. 65а 60, опубликовано 07.10.1969.

6. Рекламный проспект «Технологии ГПБА в импортозамещении сейсмокос» АО «Концерн Океанприбор» 2015 г.

Изобретение относится к технике сейсмокос, применяемых в морской геофизике и может найти применение в гидроакустике при изготовлении в гибких протяженных буксируемых антенн. В проедложенном способе и устройстве гидрофонную секцию буксируемого стримера погружают в заполненную водой скважину в земной поверхности и с помощью тарировочного груза и весов определяют и регулируют ее плавучесть. Это позволяет определять и регулировать плавучесть гидрофонных секций большой длины (100-150 м), заполненных гелеобразным заполнителем в течение его существования в жидкой фазе, существенно упрощает процесс и снижает трудозатраты. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство контроля и регулировки плавучести гидрофонного модуля сейсмокосы, содержащее гидрокамеру, измерительный механизм и тарировочный груз, в котором гидрокамера выполнена ниже уровня земли в виде герметичной скважины с обсадной трубой с диаметром не менее двух диаметров гидрофонного модуля и глубиной более суммарной длины гидрофонного модуля с тарировочным грузом, скрепленным с нижним концом гидрофонного модуля, с верхним концом которого скреплен измерительный механизм в виде весов, при этом вес тарировочного груза в воде больше или равен весу гидрофонного модуля в воде.

2. Способ контроля и регулировки плавучести гидрофонного модуля сейсмокосы, в котором гидрофонный модуль, заполненный заполнителем в жидкой фазе, с тарированным грузом на конце погружают в гидрокамеру, выполненную в виде герметичной скважины с обсадной трубой с диаметром не менее двух диаметров гидрофонного модуля и глубиной более суммарной длины гидрофонного модуля с тарировочным грузом, взвешивают гидрофонный модуль с тарировочным грузом, если измеренный вес равен весу тарировочного груза, то плавучесть в воде, заполняющей скважину, является нейтральной, при положительной плавучести, если вес гидрофонного модуля с тарировочным грузом меньше веса тарировочного груза, избыточный заполнитель гидрофонного модуля стравливают до достижения нейтральной плавучести, если вес гидрофонного модуля в воде с тарировочным грузом больше веса тарировочного груза в воде, то подкачивают заполнитель в гидрофонную секцию, до достижения нейтральной плавучести, после чего выдерживают гидрофонный модуль сейсмокосы вертикально в скважине в течение времени, необходимого для полной полимеризации заполнителя и превращении его в гель.