專利名稱：海上震源構架的制作方法
技術領域：
本發明涉及地震勘探，尤其是涉及用于安裝在一個系統中的海上震源的構架。
在海上地震勘探中，要在一個水體中運用一個或多個震源，這些震源被點燃以便產生聲波脈沖或者沖擊波，該脈沖通過水體傳播到水體層下方的地下地質構造之中。然后該脈沖從底層地質構造以聲波形式被反射回來。一個地震檢波器、水中地震檢波器或者類似設備的系統探測出反射聲波并將其轉換成電信號。將這些電信號記錄下來供以后分析、整理之用。分析記錄下來的信號就能指明底層地質構造的情況以及在這些構造中伴隨的石油儲存。
海上地震勘探最通常是在海水體中進行的，然而，在本介紹以及所附權利要求中所用的術語“水”，被意味著包括海水、湖水、沼澤水、濕地水、泥漿以及其它任何液體，只要所含的水足以操作所用的與本發明有關的海上震源即可。
有許多所用的傳統的海上震源能在水體中產生聲脈沖，例如，象硝化甘油炸藥之類的爆炸物，能用來產生進入底層構造的強烈脈沖。然而，由于安全和經濟原因，使用那些爆炸物越來越少了。另一個傳統的海上震源利用一組電容器通過一個地下電極放電，產生一個快速崩潰的爆炸氣體氣泡。還有一種傳統的海上地震源使用爆炸氣體(例如丙烷與空氣或者丙烷與氟氣的混合物)來產生點燃聲脈沖。
另一些最為常見的傳統聲能源采用高壓壓縮氣體來代替爆炸氣體混合物。用于開口壓縮氣體槍的典型設計可以下列專利中看到切爾明斯基(Chelminski)的1972年4月4日發布的美國專利3，653，460以及貝爾特(Baird)的1979年2月27日發布的美國專利4，141，431。一種用于海上地震勘探的典型的壓縮氣體槍包括一個圓筒形的外殼，該外殼又含有一個適于封閉高壓壓縮氣體燃料的室。在該室上裝有一個閥。當該室增壓時，閥關閉。而當槍被“點燃”時，所述閥迅速開啟，于是壓縮氣體膨脹，從該室流出，經過所述外殼的排氣口進入周圍介質，產生出一個聲脈沖。
一種特殊類型的壓縮氣體槍-空氣槍已經廣泛地用作海上地震源。典型的空氣槍具有上述壓縮氣體槍的外形，而所用高壓壓縮氣體是空氣。一般說來，這種空氣槍內的壓縮空氣壓力在排入水中產生所需聲脈沖之前保持為2，000～6，000磅/吋2。
傳統的空氣槍一般包括一個具有排氣口的圓筒形外殼，當空氣槍內的一個閥開啟時壓縮空氣通過所述排氣口釋放出來。這些水下壓縮空氣槍的排氣口外形可以變化。一種常見的外形是多個排氣口圍繞著壓縮空氣槍圓筒形外殼的圓周分布。康涅狄格洲諾沃克(Norwalk)市波爾特(Bolt)技術公司提供的PAR 空氣槍是具有四個對稱分布排氣口的空氣槍的例子。另一種外形是壓縮空氣通過一個單獨的排氣口釋放，此排氣口圍繞空氣槍圓周延伸360°。德克薩斯洲達拉斯(Dallas)市地球物理服務公司提供的Sleeve Guns 就是具有單獨的360°排氣口的空氣槍的例子。在這種外部套管空氣槍中，一個與空氣槍外殼同心的往復閥沿著所述外殼的外表面滑動，以便開啟或者關閉該排氣口。
盡管那樣的空氣槍在工業中獲得廣泛應用，并且具有超過先前所用裝置的顯著優點，但是它們在地震勘探中的效率卻常常由于一個難題而受到影響，這個難題就是伴隨著它們聲沖擊而產生的次級振動(鳴震)。熟悉此項技術的人們深知，用于地震勘探的聲能的最佳形式是單獨的聲沖擊，而不是次級振動可能導致的一串或者說一系列沖擊。自從將爆炸燃料更廣泛地應用于地震勘探，那樣的單獨沖擊就獲得了，其方法是，在接近水體表面處點燃爆炸燃料，使爆炸排入大氣中，因而阻止次級振動的發生。然而，由空氣槍產生的脈沖強度不夠大，不允許離水面近處點燃空氣槍。因此，必須在一個信號強度損失小得多的適當深度處點燃空氣槍。然而，當空氣槍在所述深度處點燃時，排出的空氣形成一個氣泡，氣泡彈性地與周圍水的慣性質量結合形成一個振動系統。因此空氣氣泡以其固有周期脹大和縮小，直至能量被耗散在水中，氣泡才變為體積平衡狀態。那樣產生的振動是不符合需要的，因為這會產生一連串次級的壓力脈沖，所述次級脈沖降低了從最初的次級信號組分獲得的波譜質量。所發生信號的初級信號組分與伴隨的逐次振動組分中的最強者的振幅比通常被稱作“氣泡初級比”。正如熟悉此項技術的人所知，所述氣泡初級比應盡可能增加到最大限度，以便空氣槍的波譜頻率含量最為理想。
已經知道，通過空氣槍的特殊定位，能改善所述氣泡初級比。采用增加氣泡初級比的方法，這種工藝能產生對于地震勘探適用得多的聲信號。所述改進氣泡初級比的工藝包括一個具有至少三個空氣槍的系統。這些空氣槍適于產生排出空氣氣泡，并且每個氣泡的最大半徑R基本相等。每個空氣槍相互隔開，且離開最近的另一個空氣槍一個固定的精確間距D，所述距離D經過選擇，使得氣泡一初級比達到最大值。D應不大于1.2R，不大于2R。當這個系統的空氣槍分開所述精確間距時，具有“相互關聯”的特征。在一個最佳實施例中，所述系統包括一組四個空氣槍，這些空氣槍布置在邊長約為
R的正方形的角上。在另一個最佳實施例中，所述系統包括一組三個空氣槍，這些空氣槍布置在一個三角形的頂角上。每個系統中的所有空氣槍作為一組同時點燃。兩個或更多那樣的系統也可同時被使用，成為復合系統。
實施這種工藝要求在系統被使用、點燃期間，該系統中空氣槍之間符合要求的間距能保持不變。已經被采用的一種方法是用連接鏈條將空氣槍安置在一個剛性的盒狀定位結構中，所述連接鏈條對于空氣槍體和所述結構來說均是拉緊的。然而，這種裝置組裝困難，即便組裝完畢，在個別空氣槍需要維修或者更換時，拆裝也相當困難。這種方法還使組裝工作笨重而且難以控制，因為在甲板上搬運以及在一條海上地震船上施展困難。
為了實施上述工藝，在所述系統中的空氣槍一起同時點燃是相當重要的。在點燃時，每個空氣槍產生劇烈的爆炸沖擊能量，所述能量有可能對這一空氣槍本身及其連結點的定位結構具有很大的破壞性，并且，如果所述能量通過上述定位結構傳出，也有可能對系統中其余空氣槍也具有很大的破壞性。例如，當使用上述盒形定位結構時，拉緊的安裝鏈鏈環遭到劇烈伸長的危險。此外，鏈條伸長和空氣槍定位失效還將由于鏈環材料腐蝕受損而進一步加劇。
再有，可以理解，由于空氣槍之間的精確距離是由排出的空氣氣泡的半徑來確定的，而海上地震勘探所用的不同尺寸的空氣槍產生不同的氣泡半徑，因此空氣槍之間的間距必須隨所用空氣槍尺寸而改變。上述定位結構不能方便地進行調整，以便為不同的空氣槍提供不同的間距。這種分離結構，對于進行地震勘探可能使用的每一種尺寸的空氣槍來說，都必須是方便易行的。
因此，本發明的目的是提供一種裝置，它用來有效地定位一個相互關聯的空氣槍系統，具有較長的使用壽命，并且減少了對系統中空氣槍的沖擊損害。本發明的另一個目的是提供一種定位裝置，它比較容易組裝，并且其中的單獨的空氣槍能夠比較迅速地取走和重新裝入。本發明的再一個目的是提供那樣一種裝置，即空氣槍之間的間距能根據空氣槍的尺寸范圍方便地進行調整。本發明也還有這樣一個目的提供一種定位裝置，它適于搬運、使用以及從海上地震船上豎立起來。


圖1是根據本發明的海上震源系統的透視圖，該系統包括四個空氣槍組件，它們用一個根據本發明的構架支承，相互保持預定的間距;
圖2是安裝在本發明構架中的一個海上震源空氣槍組件的透視圖;
圖3是一個卡箍組件的透視圖，此組件用來將圖2所示的空氣槍組件安裝在本發明的構架之中;
圖4是圖1所示的本發明構架中所用的一個減震組件的局部視圖;
圖5A是根據本發明的另一個海上震源系統最佳實施例的端視平面圖，該系統也包括四個空氣槍組件，它們用一個根據本發明的構架支承，相互保持預定的間距;
圖5B是圖5A所示系統的側視平面圖;
圖6是圖5A、5B所示的本發明構架中所用另一個減震組件最佳實施例的局部視圖;
圖7是根據本發明的另一個海上震源系統最佳實施例的端視平面圖。該系統也包括四個空氣槍組件，它們用一個根據本發明的構架支承，相互保持預定的間距;
圖8是圖7所示的本發明構架中所用的一個彈性-沖擊組件的局部視圖。
簡而言之，本發明包括一臺裝置，該裝置用來使一個系統中的多個海上震源定位。所述海上震源可以是空氣槍組件。提供多個卡箍以便固定空氣槍組件，這些卡箍被安裝在一個構架上，使得每一個空氣槍組件與本系統中最靠近的另一個空氣槍組件相距一個預先確定的距離。減震裝置被安裝在此構架中，位于安裝在此處的每個卡箍之間，此構架可包括多個連接管。并且每個減震裝置可以包括一個彈性的疊式減震器。
本發明裝置是一個用來使海上震源定位的構架。在本發明的最佳實施例中，所述裝置是用來使一個系統中的至少三個空氣槍定位的構架，經定位后的每一個空氣槍與最靠近它的另一個空氣槍相距一個預先確定的距離，一組商業可提供的基本上等體積的空氣槍能適用于本發明的這一最佳實施例。
參見圖1，四個最好基本呈圓柱形的空氣槍組件10被安裝在根據本發明的兩個平行構架之中。此空氣槍組件10將在下文中結合圖2進行更為詳細的介紹。在這個被描述的最佳實施例中，用一對卡箍組件將每一個空氣槍組件10安裝在構架組件之中，每個卡箍組件卡住空氣槍組件的一端。然而應該理解，在一些應用情況中，要求每個空氣槍組件由一個單獨的卡箍組件固定，而所述卡箍組件又安裝在一個單獨的構架組件上;或者由多于兩個卡箍組件固定，而所述卡箍組件又安裝在多個平行的構架組件上。所述卡箍組件12將在下文中結合圖3進行更為詳細的介紹。
每個卡箍組件12用螺栓聯結到一個短管組件14上，這將在下文中結合圖4進行更為詳細的介紹。短管組件14是起間隔作用的構件，此構件用來使卡箍組件12(空氣槍容納在其中)相互相隔一個預定的距離。每個短管組件14包括一個連接管子16，連接管的每一端上焊有法蘭盤18。短管組件14使卡箍組件12以一個預定的距離相互連結在一起。在這個被描述的最佳實施例中，兩個短管組件14呈直角地連結到四個卡箍組件12的每一個上，以便形成具有一個敞口的正方形圖形構架組件。最好能根據在系統中空氣槍組件的數量，將短管組件安排成一個適當的多邊形形狀，在這個多邊形的每一個角上安置一個卡箍組件，并且有兩個短管組件安裝在這個卡箍組件上。最好能將多個基本上相互平行的多邊形構架，沿著所需要的空氣槍組件的長度進行排列，與圖1中所示的排列相似。并且，多個那樣基本平行的構架可根據需要相互連結，以便提供附加的支承，以及借助于在它們之間通過的縱向連接管減輕空氣槍組件上的壓力，另外，減震裝置也能安裝在構架和縱向連接管之間。熟悉此項技術的人們知道，上述安排可以作多種替代變化。例如，四個卡箍組件中的每一個能被安裝在呈十字形排列的短管組件上，或者，作為另一個例子，多個平行的短管組件能夠由這個最佳實施例中所介紹的每個單獨的短管構件來代替。此外，熟悉此項技術的人們非常清楚，可以用一些其它結構的連接件，如剛性桿或者柔性鏈節來代替這個最佳實施例中的連接管。例如，在一些使用場合可以發現，需要用橡膠之類的彈性材料來制造全部或者部分所述結構連接件，以便為構架提供附加的減震能力。還有，可以理解，連接管可以在構架中排列成三角形以便安裝三個空氣槍組件，或者在構架中排列成其它適合的幾何形狀以便安裝四個以上空氣槍組件。
本發明的顯著優點是空氣槍組件之間的間距可以根據需要，采用裝入適當長度短管(即帶有法蘭盤18的連接管16)的方法，方便而又快速地進行調整。同樣，只要改變短管的長度，就可使構架從標準尺寸變為其它尺寸，以便適應空氣槍的尺寸變化。
在實施上述技術過程中，每個空氣槍組件10最好能夠在水體中產生一個最大半徑為R的水泡，而卡箍組件12最好被安裝在具有適當長度的短管組件14上，使得在此系統中的每一個空氣槍組件與離其最近的空氣槍組件的距離不小于1.2R，與離其最遠的空氣槍組件的距離不大于2R。
在每個卡箍組件12與每個裝在其上的短管組件14之間布置著一個減震器組件20，它最好是一個有彈性的減震器，在下文中將結合附圖4進行詳細介紹。在本介紹以及所附權利要求中，所用的術語“有彈性的”，是指一種所介紹的組件、物體或者材料在受到變形之后恢復其尺寸和形狀的能力，此處所述變形可以是由壓縮力引起的。減震器組件20的一種功能是，用來吸收由于空氣槍組件10點燃而產生的爆炸沖擊能，因而減少由于這一沖擊能導致的、對構架和裝在其中的空氣槍組件的損害。
現在參看附圖2，圖中畫出了適于安裝在本發明構架中的一個空氣槍組件。如同上述，市場提供的空氣槍能夠適用在該構架之中，與本介紹相似的一種空氣槍實例是螺栓型(BoltModel)1900C。圖中畫出的這種專門的空氣槍具有一個作動室40，一個主體42以及一個壓力室43。在主體42上裝備有多個口44，儲存在壓力室43中的壓縮空氣通過口44釋放出來，形成上述的空氣泡。作動室40，主體42以及壓力室42，借助于螺栓48緊固的帶狀組件46，以一種傳統的方式同軸地安裝在一起，延長部分50安裝在作動室40的相對于主體42的端部。在延長部分50上裝備著一根將壓縮空氣送往作動室40的輸送管52，而且輸送管52適于接納從配置容器(未畫出)伸出的一根壓縮空氣供應管53的端部，在延長部分50上還具有一個通道54，它適于將安裝在起動室40端部的電磁閥55容納在此延長部分之中，并允許起動該電磁閥的電控線56從此處通過。
延長部分50以及壓力室43的外部最好均裝有圓筒形橡膠狀物的套管58，而且在延長部分50以及壓力室43的外端均做出肩部60、61，以防止橡膠狀物套管58從這個組件上滑落。正如下文中將要更詳細地介紹的那樣，當該空氣槍組件安裝在構架中之后，橡膠狀物套管58能幫助吸收沖擊。在本介紹及所附權利要求中，術語“橡膠狀物”包括所有具有合適的減震性能的、彈性的或者說能恢復原狀的材料。橡膠狀物套管58上最好做出圓周溝槽62，它與卡箍組件12上相應的內部凸條配合，將空氣槍組件穿牢地固緊在構架之中。因此，延長部分50以及壓力室43都具有卡箍組件固緊所需的合適的安裝部位或者說安裝表面，使空氣槍組件10能安裝在本發明的構架之中。
應該注意，某些型號的空氣槍本身裝備有圓周端部法蘭盤，此法蘭盤為卡箍組件固緊提供了適合的安裝部位，例如得克薩斯洲達拉斯(Dallas)城的地球物理服務公司提供的PnuCon
槍就是如此。當使用這類空氣槍時，最好采用與那種端部法蘭盤形狀相適應的卡箍組件以及成型的橡膠狀物的溝槽。
現在參見圖3，介紹一種卡箍組件最佳實施例，它用來將一個空氣槍組件安裝在本發明構架之中。卡箍組件12通常包括一個半圓筒形的可轉動部分70，該可轉動部分以一個鉸鏈72為樞軸相對于一個半圓筒形的固定部分74轉動。可轉動部分70及固定部分74的內直徑均與橡膠狀物套管(見圖2)的外直徑相適應。
每個固定部分74都被焊接在兩個管子延長部分或者說管段76上，所述兩個管段76從這個部分徑向地伸出并且相互成直角。應該理解，如果安裝在構架中的空氣槍組件增加或減少，管段之間的夾角也將發生變化。角板78最好焊在固定部分74和管段76之間的地方，以便增加強度和剛度。所述焊接在兩個管段76之間形成的夾角內部的角板構成一塊連接板，此連接板被一個孔80穿透。孔80為此系統的裝卸使用以及系浮標都提供了方便的連結點，為拖拉該系統還可附設另一些孔。在每一個從固定部分74伸出的管段76上焊有一個法蘭盤82。每個法蘭盤82再安裝到一個減震器組件20和一個短管組件14的法蘭盤18上，而短管組件14的另一端再安裝到另一個減震器組件20和另一個卡箍組件12上(見圖1)。因此，法蘭盤18和82提供了一種安裝手段，使卡箍組件和短管組件連結在一起，并且在兩者之間還可安裝減震裝置。
固定部分74上裝有一個凸耳84，它與鉸鏈72相對，且具有一個貫通的橫向孔86。轉動可轉動部分70，蓋上卡箍組件12，使其圍繞空氣槍組件的延長部分50或者壓力室43，此時安裝在轉動部分70上的相應凸耳88就與凸耳84重疊在一起。然后，可以用一條螺栓(未畫出)穿過凸耳84的孔86以及相應凸耳88的相應孔90，以便將卡箍組件牢固地鎖定在關閉位置。如果需要增加強度，還可采用附加的成組凸耳。
這種可轉動的卡箍裝置能快速、容易地取走和安裝空氣槍組件10當需要搬開和重新安裝空氣槍以便修理或者更換時，只要方便地打開卡箍組件12，取走或更換空氣槍組件，再鎖閉卡箍組件、圍住空氣槍組件即可。
在固定部分74和可轉動部分70上均做出圍繞其內表面的圓周凸條92。當卡箍組件12鎖閉、圍住空氣槍組件時，這些凸條92與橡膠狀物套筒58(見圖2)上的溝槽62配對、接合，因而限制空氣槍組件相對于構架的縱向運動。
如同上文中結合圖1所述，卡箍組件12的每個法蘭盤82被安裝在一個減震器組件20和一個短管組件14上，然后組件14再被安裝到另一個減震器組件20和卡箍組件12上。所以，減震器組件被“串聯”安裝在構架所支持的每個空氣槍組件之間。“串聯”的減震器組件使來自所述槍爆炸能量的重復沖擊衰減，有助于保證構架和空氣槍組件的壽命，要不然所述重復沖擊對構架和空氣槍組件是具有破壞性的。減震器組件被設計成能吸收沿著推、拉以及彎曲方向的不合要求的振動。雖然在圖1所示的本發明最佳實施例中，使用了兩個“串聯”減震器組件，它們在每個空氣槍組件之間安裝成串，以便提供對于空氣槍爆炸能量的特別有效的衰減，熟悉此項技術的人們顯而易見，根據需要可增加或者減少減震器組件的數量。此外，橡膠狀物套管58(見圖2)也在空氣槍組件和構架之間提供了附加的減震保護。
下面參看圖4，介紹一種用于圖1所示構架的減震器組件最佳實施例。圖4所示的迭式減震器特別適用于相對較小的空氣槍組件。從圖4可以看到，一個彈性圓盤100被安置于法蘭盤82和18之間。所述彈性圓盤可由橡膠或者任何具有合適減震性能的其它彈性材料制成。法蘭盤82、18以及位于它們之間的彈性圓盤100用螺栓102固定在一起。鋼制環形壓板104圍繞連接管16共軸地放置著，螺栓102一端的頭部103緊靠著所述壓板104。螺栓102依次穿過(1)環狀壓板104;(2)圓環狀(環形)彈性襯套106，它位于環狀壓板104和法蘭盤18之間;(3)法蘭盤18;(4)彈性圓盤100以及(5)法蘭盤82。螺母108擰緊在與環狀壓板104相對的法蘭盤82一側的螺栓102上。因此，彈性圓盤100被用來吸收在法蘭盤之間推向的不合需要的沖擊振動，而彈性襯套106被用來吸收拉向沖擊振動。由于迭式減震器20還需要能夠吸收短管組件和卡箍組件之間的彎曲運動，在螺栓102周圍，在連接管子16和環狀壓板104、彈性襯套106之間最好如同圖4所示那樣留出適當的間隙，以便適應所述的彎曲運動。
現在參見圖5A，介紹本發明構架的另一個最佳實施例。圖5A中所描述的最佳實施例特別有利于為裝在其中的空氣槍組件在裝卸和使用期間提供附加的保護。從圖5A中可以看到，如同上文所述的那種空氣槍組件110被固定地支承在卡箍組件111中。每個卡箍組件111通過一對管段112安裝到弧形角管連桿114上。每個弧形角管連桿做成一個預定的角度，在圖5A所描述的特殊最佳實施例中，角管連桿114適于安裝四個空氣槍組件110，因此做成大約90°的弧形，并且卡箍組件111安裝在此弧形的內部。每個弧形角管連桿114被安裝到短管組件116上，而短管組件116再被安裝到另一個角管連桿上，后一個角管連桿上裝有另一個卡箍組件111，在每個角管連桿114和短管組件116之間還裝有一個減震器組件118，這將在下文中結合圖6進行更為詳細的介紹。把角管連桿114和短管組件116連結在一起，形成一個正方形(從端部看過去)，空氣槍組件被支承在正方形的內部，而且每一個空氣槍組件與最近的另一個空氣槍組件分開符合要求的精確距離。正如已討論過的那樣，所述分開距離能通過選擇適當長度的短管組件116的方法進行調整，以適應不同尺寸的空氣槍。
仍參見圖5A，可以注意到，此處所描述的卡箍組件111與圖3中所描述的卡箍組件比較，是一個卡箍組件的另一個最佳實施例。卡箍組件111由一個半圓筒形可拆部分120和一個半圓筒形固定部分122組成，所述固定部分122借助于管段112通過如上所述的方法安裝到弧形角管連桿114上。可拆部分120和固定部分122不是相互可轉動地連結，而是借助于穿過配對凸耳126的螺栓124相互固緊，箍住空氣槍組件110的端部。每個可拆部分120和固定部分122最好設有內部凸條，這些凸條與空氣槍組件110上的橡膠狀物溝槽相接合，如上文結合圖3所述。
下面參見圖5B。在圖5B中可以看到圖5A所示系統的側視圖。與結合圖1所作的描述類似，在圖5B中的每一個空氣槍組件110支承在兩個卡箍組件111之中，卡箍組件111再安裝在兩個平行的構架組件上。這種安排為空氣槍組件的兩端提供支承，提高了空氣槍組件的壽命，減少了空氣槍組件相對于每個構架組件的運動，因而也減少了構架組件上的壓力。熟悉此項技術的人們很容易看出，能夠根據需要，將空氣槍組件110只安裝在一個框架組件中，或者安裝在三個或更多沿其長度排列的平行構架之中。
現在結合圖6，介紹用于圖5A、5B所示構架中的迭式減震器的另一個最佳實施例。圖6所示的迭式減震器特別適用于使用大型或小型空氣槍的空氣槍組件。從圖6中可以看到，一個彈性圓盤130被放置在法蘭盤132和134之間。法蘭盤132被安裝(最好是焊接)在角管連桿114上，如同上文所述，而法蘭盤134被安裝(最好也是焊接)在管子連桿136上并構成短管組件116的一部分。彈性圓盤130的直徑大約與法蘭盤132、134的直徑相一致。圓環形彈性襯套138的外直徑也大約與法蘭盤132、134的外直徑相一致，它們布置在相對于彈性圓盤130的法蘭盤132、134的側面。此彈性襯套138圍繞著角管連桿114以及連接管136安裝，并且可以做成兩半結構或者切開的單片結構以利于安裝。
法蘭盤132和134、彈性圓盤130以及彈性襯套138，借助于一對半圓筒形的沖擊罩殼140，全部固定在一起。為了明確起見，在圖6中只畫出了一個沖擊罩殼140。每個半圓筒形沖擊罩140上焊有半圓環形的壓緊端板142。沖擊罩殼140的內直徑通常與法蘭盤132和134、彈性圓盤130以及彈性襯套138的外直徑相一致，而半圓環形端板142的內直徑通常與連接管136以及角管連桿114的外直徑相一致。正如上文結合圖4所述，要求迭式減震器能夠吸收該系統操作中所碰到的彎曲力。因此，為了適應那樣的彎曲運動，最好如圖6所示在以下各處留出適當間隙(1)沖擊罩殼140的內直徑與法蘭盤132、134的外直徑之間;(2)端板142的內直徑與連接管136、角管連桿114的外直徑之間。每個沖擊罩殼140上也裝有凸耳144，所述凸耳貼近此罩殼的縱向棱邊，徑向地向外伸出。當一對半圓筒形沖擊罩殼140圍住法蘭盤132和134、彈性圓盤130以及彈性襯套138時，罩殼的縱向棱邊接觸，使它們的凸耳144基本上相互對準。然后，就可用螺栓(未畫出)穿過凸耳144的各配對孔146，將整個迭式減震器組件緊固在一起。當迭式減震器那樣組裝起來之后，橡膠料物圓盤130置于法蘭盤132和134之間，而而橡膠狀物襯套138被安置在法蘭盤相對于橡膠狀物圓盤130的側面并處于法蘭盤和端板142之間。因此，橡膠狀物130適于吸收在法蘭盤132和134之間不符合要求的推向沖擊震動，而橡膠狀物襯套138適于吸收在這些法蘭盤之間不符合要求的拉向沖擊震動。
熟悉此項技術的人們很容易看出，在本發明裝置中的上述迭式減震器可以用其它形式的減震器來代替。假如需要，例如液壓或者金屬彈簧減震器均可使用。
現在結合圖7，介紹本發明構架的另一個最佳實施例。從圖7可以看出，與上文所述相似的空氣槍組件150被固定地支承在卡箍組件152中。每個卡箍組件152包括兩個半圓筒形的用縱向螺栓固定在一起的半環。從得克薩斯州達拉斯(Dallas)城地球物理服務公司購得的卡箍只要進行適當改進，就能類似于圖7所示的卡箍組件。孔環156、158被焊接在半圓筒形半環的外部。每個卡箍組件152上兩個孔環156中的每一個，通過一個鏈條支承160連結到另一個卡箍組件152的另一個孔環156上。在這個所介紹的最佳實施例中，鏈條支承160具有相等的長度。在每個卡箍組件152上的孔環158再通過一個可拆鏈環162連結到沖擊彈簧組件164上。所述沖擊彈簧組件將在下文中結合圖8進行更為詳細的介紹。每個沖擊彈簧組件最好安裝在一個形成預定角度的角部構件上。在這個本發明最佳實施例中，要把四個空氣槍組件安裝成正方形，所以沖擊彈簧組件164具有兩個相互成直角的連接管166焊在其上，以便形成一個角部構件。卡箍組件152被連結到沖擊彈簧組件164上，處于角部構件形成的夾角的內側，連接管166通過減震器組件170連結到短管組件168上，如同上文結合圖5、6所述。按圖7組裝以后，沖擊彈簧組件提供拉力，此拉力與鏈條支承160共同作用，使處于正方形角部的卡箍組件152以及空氣槍組件150定位，相互離開所要求的距離。
下面結合圖8，更詳細地介紹圖7所示的沖擊彈簧組件。沖擊彈簧組件164包括一個外殼180，此外殼最好呈圓筒形或者說杯形，它具有一個被一個孔182穿透的基本封閉的端部，以及一個基本敞開的內部具有圓周溝槽184的端部或者說口部。桿186穿過外殼180和孔182縱向地伸出，并且超出外殼180的封閉端。桿186的伸出端被孔188貫穿，所述孔188為可拆鏈環或其它連接物提供一個連接點，如圖7中所示。桿186的另一端最好終止于外殼180的敞開端附近，且有圓形承壓環或者說端板190焊于此處。端板190圍繞桿186徑向延伸，其外直徑的大小使它能在外殼180中縱向移動。彈性塊192被安置在承壓端板190以及外殼180的封閉端之間。所述彈性塊192最好呈圓環形，可以由任何適合的彈性材料例如說合成橡膠制成。當此沖擊彈簧組件164被組裝在如圖7所示的本發明構架中時，彈性塊192最好稍被壓縮，因而對鏈條支承提供張力，以便使空氣槍組件定位，這一張力還有助于消除鏈條支承由于磨損而造成的松垂。而且，彈性塊192還提供了減震能力，以便吸收空氣槍點燃時產生的爆炸沖擊能。
為了加入圖7所示的構架組件，沖擊彈簧組件164最好能裝上一個端蓋193，此端蓋具有一個貫通的中心孔194，并有一個螺母195焊在該處，使螺母195與中心孔194基本上共軸。用一個擋圈196將端蓋193固定在外殼180的口部，此時擋圈196被容納在圓周溝槽184中。最好再提供一個內肩部198，以便限制端蓋193進入外殼180內部的移動，因而也防止它在那里發生歪斜，在對鏈條支承的張力作用下沖擊彈簧組件被壓縮時，所述歪斜可能發生。螺母195使一條螺栓(未畫出)能在此擰過，并且穿過端蓋193內的孔194緊靠桿186的末端。于是，擰緊這條螺栓就能壓縮彈性塊192并在外殼180內縱向移動桿186。象這樣移動桿186，組裝人員不再需要用人力來克服沖擊彈簧組件所施加的張力，借助于一個可拆鏈環或者其它連接件就能很容易地把空氣槍組件與桿186連結在一起。
本發明提供了一種先進的裝置，此裝置能使一個相互關聯的空氣槍系統中槍到槍的間距保持精確。還能采用選擇和安裝適當長度的短管組件的方法，方便地調整槍到槍的間距，以適應不同尺寸的空氣槍。本發明還提供了既方便又有效的卡箍組件，此組件能用于連結和支承空氣槍并將它們保持在正確的位置。另外，本發明還提供了減震裝置以便延長空氣槍和構架的使用壽命。
熟悉此項技術的人們很容易對本發明裝置作出各種變形和替代，這些變形和替代均不越出本發明的范圍。雖然本發明是結合一些專門的最佳實施例進行介紹的，應該理解，本發明的權利要求不受這些實施例限制。
權利要求
1.在一個系統中的多個海上震源定位用的一種裝置，它包括一個構架多個保持裝置，每個所述保持裝置適于保持至少一個所述海上震源，每個所述保持裝置還被安裝在所述構架中，使得被保持在其中的每一個所述震源與該系統中最靠近的其它所述地震能源分開一個預先確定的精確距離；以及多個減震裝置，它們被安裝在所述構架內，位于每個所述保持裝置與裝在該構架內的其它所述保持裝置之間。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征為，所述海上震源是壓縮氣體槍組件。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征為，每一個所述保持裝置包括一個卡箍組件，該卡箍組件適于箍緊一個所述壓縮氣體槍組件。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征為，每個所述卡箍組件可拆卸地安裝在一個起間隔作用的構件的一端，另一個所述卡箍組件可拆卸地安裝在該構件的另一端，因此，采用改變所述有卡箍組件可拆卸地安裝其上的起間隔作用的構件長度的辦法，就可改變所述卡箍組件分開的距離。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征為所述減震裝置包括至少一個有彈性的減震器，該減震器安裝在每個所述間隔構件和每個裝在該構件端部的所述卡箍組件之間。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征為，每個所述有彈性的減震器包括一個彈性迭式減震器。
7.根據權利要求3所述的裝置，其特征為，所述間隔構件排列呈多邊形，每個所述卡箍組件位于所述多邊形的一角，并有至少兩個所述間隔構件連結在此處。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征為，所述多邊形為正方形。
9.根據權利要求7所述的裝置，其特征為，在所述系統中的每個壓縮氣體槍組件能在水體中產生一個半徑為R的氣體泡，則所述預先確定的精確距離為不小于1.2R。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征為，在所述系統中的每個壓縮氣體槍離開該系統中最遠的另一個壓縮氣體槍的距離不大于2R。
11.在一個系統中的多個海上震源定位用的一種裝置，它包括多個保持裝置，每個所述保持裝置適于保持一個所述海上震源;多個間隔構件，至少一個所述間隔構件被安裝在每個所述保持裝置上，使得保持在其中的每個所述震源離開該系統中的其它所述震源的距離不小于第一個預先確定的距離，且不大于第二個預先確定的距離;多個減震裝置，它們安裝在每個所述保持裝置和每個安裝在該處的所述間隔構件之間。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特征為，所述海上震源是空氣槍組件。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特征為，所述每個保持裝置是一個適于箍緊一個所述空氣槍組件的卡箍組件。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特征為，每個所述間隔構件是一個連接管。
15.根據權利要求14所述的裝置，其特征為，每個所述減震裝置是一個有彈性的減震器。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征為，每個所述減震器是一個彈性迭式減震器。
17.根據權利要求15所述的裝置，其特征為，所述連接管排列呈多邊形，使得每個所述卡箍組件位于所述多邊形的一角，并有至少兩個所述連接管安裝在此處。
18.根據權利要求17所述的裝置，其特征為，在該系統中的每個所述空氣槍組件能在水體中產生一個半徑為R的空氣泡，則所述第一個預先確定的距離為1.2R，所述第二個預先確定的距離為2R。
19.根據權利要求18所述的裝置，其特征為，所述多邊形是一個正方形。
20.在一個系統中的多個海上震動壓縮氣體槍組件定位用的一種裝置，它包括多個卡箍組件，每個所述卡箍組件適于箍緊一個所述壓縮氣體槍組件，每個所述卡箍組件還具有兩個安裝在該處的固定裝置;多個連接管，每個所述連接管具有裝在其端部的固定裝置，有兩個卡箍裝置通過所述連接管上的固定裝置使所述卡箍裝置上的固定裝置安裝到每個所述連接管上，使得與每個連接管連接的每個卡箍組件與另一個所述卡箍組件隔開一個預先確定的距離;多個彈性迭式減震器，每個所述迭式減震器在所述連接管的固定裝置以及連接在連接管上的卡箍組件固定裝置附近，以便吸收由于箍緊在卡箍組件中的壓縮氣體槍組件點燃而產生的爆炸沖擊能量。
21.根據權利要求20所述的裝置，其特征為，所述海上地震壓縮氣體槍組件是空氣槍組件。
22.根據權利要求21所述的裝置，其特征為，所述空氣槍組件基本上呈圓筒形。
23.根據權利要求22所述的裝置，其特征為，每個所述卡箍還包括一對適于握緊一個所述空氣槍組件外部的半圓筒形部分。
24.根據權利要求23所述的裝置，其特征為，所述半圓筒形部分相互可轉動地安裝在一起。
25.根據權利要求24所述的裝置，其特征為，每一個所述空氣槍組件裝備有沿其長度分布的第一和第二固定部分，每個所述固定部分適于用一個所述卡箍組件握緊。
26.根據權利要求25所述的裝置，其特征為，每個所述空氣槍組件還進一步包括環繞所述空氣槍組件固定部分的彈性套管。
27.根據權利要求25所述的裝置，其特征為，在每個所述空氣槍組件上的每個所述第一固定部分被握緊在一個第一卡箍組件中，而每個所述第二固定部分被握緊在一個第二卡箍組件中。
28.根據權利要求27所述的裝置，其特征為，每個所述第一卡箍組件由一個所述連接管連接到另一個所述第一卡箍組件上，而每個所述第二卡箍組件由一個所述連接管連結到另一個所述第二卡箍組件上。
29.根據權利要求28所述的裝置，其特征為，與所述第一卡箍組件相互連結的所述連接管排列成一個第一多邊形，使每個所述第一卡箍組件位于所述第一多邊形的一角，而與所述第二卡箍組件相互連結的所述連接管排列成一個第二多邊形，使每個所述第二卡箍組件位于所述第二多邊形的一角。
30.根據權利要求29所述的裝置，其特征為，每個所述多邊形與每個其它所述多邊形基本平行。
31.根據權利要求30所述的裝置，其特征為，每個所述多邊形是一個正方形。
32.根據本發明權利要求29所述的裝置，其特征為，所述卡箍組件上的所述固定裝置是法蘭盤，所述連接管上的所述固定裝置也是法蘭盤。
33.根據權利要求32所述的裝置，其特征為，每個所述彈性迭式減震器包括至少一個彈性元件，安置該彈性元件是為了吸收在所述卡箍組件法蘭盤與所述連接管法蘭盤之間的推向沖擊能量至少一個彈性元件，安置該彈性元件是為了吸收在所述卡箍組件法蘭盤與所述連接管法蘭盤之間的拉向沖擊能量。
34.根據本發明權利要求32所述的裝置，其特征為，每個所述彈性迭式減震器包括一個彈性圓盤，它位于所述卡箍組件法蘭盤和所述連接管法蘭盤之間一個彈性圓環，它圍繞所述連接管，且與相對于所述彈性圓盤的連接的管上法蘭盤的側面鄰接;一個壓環，它圍繞所述連接管，且與所述的相對于連接管法蘭盤彈性圓環的側面鄰接;多條螺栓，每條所述螺栓穿過所述壓環、彈性圓環、連接管法蘭盤、彈性圓盤以及卡箍組件法蘭盤，使上述法蘭盤與所述彈性迭式減震器固定在一起。
35.根據權利要求32所述的裝置，其特征為，每個連結在所述卡箍組件上的所述法蘭盤被安裝到所述卡箍組件的一個管子延長部分上，并且每個所述彈性迭式減震器包括一個彈性圓盤，它位于所述卡箍組件法蘭盤與所述連接管法蘭盤之間;一個第一彈性圓環，它圍繞所述管子延長部分，且與所述彈性圓盤相對的卡箍組件法蘭盤的側面鄰接;一個第二彈性圓環，它圍繞所述連接管，且與相對于所述彈性圓盤的連接管法蘭盤的側面鄰接;一對半圓筒形沖擊罩殼，每個所述沖擊罩殼具有一對繞內部安裝的沿縱向分開的半圓環形受壓端板;用來將所述半圓筒形沖擊罩殼緊固在一起的裝置，它使所述彈性圓盤固定在所述法蘭盤之間，所述第一和第二彈性圓環位于與彈性圓盤相對的法蘭盤側面的附近，并且所述端板與相對于所述法蘭盤的彈性圓環的側面鄰接。
36.在一個系統中的多個海上震源定位用的一種裝置，所述裝置包括多個角管連桿，每個所述角管連桿彎成一個預先確定的夾角;多個卡箍組件，每個所述卡箍組件中適于保持一個所述海上震源，每個所述卡箍組件還被安裝到所述角管連桿夾角的內部;多個基本呈直線狀的連接管子，每個所述直線管的端部連結著一個第一角管連桿和一個第二角管連桿，使得在該系統中的每個所述震源離開該系統中的每個另外的所述震源一個距離，該距離不小于一個第一預先確定的距離，不大于一個第二預先確定的距離;減震裝置，它們安裝在每個直線管和每個連結在此處的所述角管連桿之間。
37.根據權利要求36所述的裝置，其特征為，每個所述角管連桿是一個弧形管子連桿，它具有一個第一端部和一個第二端部。
38.根據權利要求37所述的裝置，其特征為，一個第一直線管連結到每個所述弧形角管連桿的第一端部，而一個第二直線管連結到所述弧形角管連桿的第二端部。
39.根據權利要求38所述的裝置，其特征為，所述由每個弧形角管連桿形成的夾角為90°，并且所述弧形角管連桿被連結到所述直線管上，以便形成一個大致的正方形，而所述卡箍組件位于該正方形各角的內部。
40.根據本發明權利要求38所述的裝置，其特征為，每個所述減震裝置是一個彈性迭式減震器。
41.在一個系統中的多個海上震源定位用的一種裝置，所述裝置包括多個卡箍組件，每個所述卡箍組件中適于保持一個所述海上震源;至少一個鏈條支承，它將每個所述卡箍組件連結到至少一個另外的卡箍組件上;與每個所述卡箍組件連結的裝置，它們用來對著所述鏈條支承向外彈性地張緊卡箍組件;多個角部構件，每個所述角部構件被做成一個預先確定的夾角，并且有一個所述彈性張緊裝置連結在所述夾角的內部;多個間隔構件，一個第一角部構件和一個第二角部構件連結在每個所述間隔構件的端部;多個減震裝置，它們安裝在每個所述間隔構件和每個連結在此處的所述角部構件之間。
42.根據權利要求41所述的裝置，其特征為，每個所述彈性張緊裝置是一個彈性的彈簧減震器。
43.根據權利要求42所述的裝置，其特征為，所述彈性的彈簧減震器包括一個基本呈圓筒形的外殼，它具有一個基本封閉的端部和一個基本敞開的端部，在所述基本封閉的端部上有一個貫穿孔;一根長形桿，它共軸地安裝在所述外殼中，所述桿的第一端通過所述孔向外伸出并適于與所述卡箍組件相連結，所述桿的第二端延伸到所述外殼的基本敞開的端部附近;一個承壓環，它被固定在所述長形桿上并且圍繞所述桿共軸地延伸到所述外殼的基本敞開的端部附近;一個圓環形彈性塊，它圍繞著所述桿，并且位于所述外殼內部的、所述基本封閉的端部和所述承壓環之間。
44.根據權利要求43所述的裝置，其特征為，每個所述角部構件包括一對連接管，所述的管焊接在所述圓筒形外殼上，相互呈一個預先確定的夾角。
45.根據權利要求43所述的裝置，其特征為，所述長形桿的第二端在所述圓筒形外殼的敞開端部附近終止，并且所述彈性的彈簧減震器進一步包括安裝在所述圓筒形外殼的敞開端部的一個端蓋，所述端蓋具有一個與長形桿基本共軸的貫穿螺紋孔，因此允許一條螺栓擰過所述端蓋并緊靠長形桿的終止端，以便將所述桿縱向地移進所述外殼中，壓縮所述圓環形彈性塊。
46.根據權利要求45所述的裝置，其特征為，所述長形桿通過一個可拆卸鏈環連結到所述卡箍組件上。
47.根據權利要求44所述的裝置，其特征為，每個所述減震裝置是一個彈性迭式減震器。
48.根據權利要求44所述的裝置，其特征為，每個所述間隔構件是一個基本呈直線狀的連接管。
49.根據權利要求48所述的裝置，其特征為，由每個角部構件做出的所述預先確定的夾角是90°。
50.一種海上震源系統，所述系統包括多個海上震源;多個保持裝置，每個所述保持裝置中保持一個所述海上震源;一個構架，每個所述保持裝置均通過間隔構件安裝在所述構架上，使其中的每個所述海上震源與該系統中每個另外的海上震源分開，分開距離不小于一個第一預先確定的距離，不大于一個第二預先確定的距離;多個減震裝置，它們安裝在所述構架中且位于裝在該處的每個保持裝置和裝在該處的每個另外的保持裝置之間。
51.根據權利要求50所述的系統，其特征為，所述海上震源是空氣槍組件。
52.根據權利要求51所述的系統，其特征為，每個保持裝置是一個卡箍組件，所述卡箍組件箍住保持在其中的所述空氣槍組件的一個部分。
53.根據權利要求52所述的系統，其特征為，每個空氣槍組件裝備有彈性套管，所述彈性套管位于被卡箍組件箍住的空氣槍組件的所述部分周圍。
54.根據權利要求50所述的系統，其特征為，每個所述減震裝置是一個彈性迭式減震器。
55.根據權利要求54所述的系統，其特征為，所述間隔構件是基本上呈直線狀的連接管。
56.根據權利要求55所述的系統，其特征為，所述連接管排列呈一個多邊形，使每一個安裝在該處的卡箍裝置位于多邊形的一角，并有至少兩個所述連接管安裝其上。
57.根據權利要求56所述的系統，其特征為，每個所述空氣槍組件能夠在水體中產生一個半徑R的空氣泡，且第一預先確定的距離為1.2R，第二預先確定的距離為2R。
58.根據本發明權利要求57所述的系統，其特征為，所述多邊形是一個正方形。
全文摘要
在一個系統中的多個海上震源定位用的一種裝置。該海上震源被安裝在一個保持裝置中，保持裝置再安裝到構架上，于是每個震源均被隔開，且與此系統中最靠近的另外的震源相距一個預定的距離。減震裝置被安裝在此構架內，位于每一個保持裝置與裝在此構架內的其它保持裝置之間。
文檔編號G01V1/38GK1042421SQ8910803
公開日1990年5月23日 申請日期1989年10月20日 優先權日1988年10月24日
發明者喬治·安得魯·杜林格沃斯克 申請人:埃克森生產研究公司