NO812180L - Apparat for reduksjon av rekyl ved en gasskanon for dannelse av pulver i et flytende medium - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører bedringer av seismiske energi-kilder som brukes til generering av pulser i et flytende medium, som vann. Den vedrører spesielt bedringer i systemer for reduksjon av rekyl ved gasskanoner som genererer pulser i mediet ved å innføre gass under høyt trykk.

Ved seismiske undersøkelser til havs har det vært vanlig å bruke seismiske kilder, kjent som gasskanoner for å generere pulser med ønsket karakteristikk i det flytende mediet. En meget brukt gasskanontype er beskrevet i U.S.-patent nr. 4.193.472 av 1980. Denne gasskanontype omfatter et løp med et utløp i nedre ende. Rommet i løpet begrenser et eksplosjonskammer. Eksplosiv gass innføres i eksplosjons-kammeret og tennes deretter. En reaksjonsplate er festet til røret og anordnet nedenfor utløpet, slik at gass fra eksplosjonen preller mot reaksjonsplaten før den unnslipper det om-givende medium. Den kraft som utøves av den unnslippende gass mot løpet blir dermed i det minste delvis utbalansert av den kraft som utøves mot reaksjonsplaten av den unnslippende gass. Dermed reduseres løpets rekyl. Reaksjonsplaten er vanligvis festet til røret ved hjelp av kraftige metallstenger som kan motstå den enorme kraft som utøves mot platen av gassen fra eksplosjonen. Disse stenger er vanligvis sveiset fast på reaksjonsplaten for å danne kradtige forbindelser som kan motstå eksplosjonen.

Når gassen som unnslipper fra utløpet preller mot reaksjonsplaten vil den enorme kraft som utøves mot platen føre til at den del av platen som ikke er direkte avstøttet av metallstengene bøyes ned i forhold til det direkte avstøt-

tede parti. Ettersom de avstøttende metallstenger er sveiset fast i en stiv forbindelse med reaksjonsplaten vil også metallstengene bøye seg. Det har vist seg at den stadige bøyning etter et stort antall eksplosjoner i kanonløpet fører til metalltretthet i støttestengene, slik at disse brekker like ovenfor reaksjonsplaten. Det er derforønskelig å redusere bøyningen av støttestengene slik at deres levetid forlenges.

Gummifjærer er blitt brukt i forbindelse med gasskanoner for seismiske undersøkelser. I US-PS 4.043.420 av 1977 beskrives en gassdetonator til bruk i seismiske undersøkelser. Detonatoren omfatter en sirkulær bunnplate som er koplet til jorden, en ringformet topplate over bunnplaten og et detonafr sjonskammer over topplaten med en bunnport, som kommuniserer med hullet i den ringformede topplate. Porten er lukket når topp- og bunnplatene er i inngrep og den er åpen, når platene er ute av inngrep. Gummifjærer montert på bolter som er anbrakt i omkretsretning nær platenes ender, presser platene ettergivende mot hverandre. Detonasjon av en brennbar gassblanding i detonasjonskammeret presser gummifjærene sammen og fører til at bunnplaten beveges ned mot jorden for generering av en seismisk puls. Topp- og bunnplatene adskilles og porten åpnes for å lufte eksosgassen. Når gassen er luftet, tvinger de komprimerte gummifjærer platene til å bevege seg mot hverandre og dermed lukke utluftningsporten. Som vist i sistnevnte patent, er det gummifjærenes funksjon å føre platene sammen for å lukke utluftningsporten og redusere vibrasjon når øvre og nedre plate møtes, slik at det dannes en renere nedadrettet puls, men ikke å redusere bøyning av komponenter i et rekylreduserende system for en gasskanon.

I US -atentskriftene 3.371.740 og 3.397.755 av 1968 beskrives ét bremsesystem til bruk i en gasskanon. Trykkluft mates inn i og opptas av et kammer med en utluftingsport i nedre ieride. Når utluftingsporten åpnes, frigis trykkluften i vannet og det dannes en seismisk puls i vannet. Åpning og lukking av utluftingsporten styres av en ventil, som beveges nedover når ventilen 'aktiveres for åpning av porten. Når ventilen beveges nedad, trer den inn i en beholder som inneholder vann og vannet bremser ned ventilens bevegelse. Slik foreslås å bruke innelukket vann til bremsing av ventilen. Ettersom den energi som absorberes av vannet ved støt vanligvis er uten betydning, vil vannet overføre ventilens slag til beholderen uten merkbart tap. Dersom innelukket vann brukes for bremsing av slaget fra gass som støter mot reaksjonsplaten i et rekylreduksjonssystem for en gasskanon, vil støtreduksjonen bli umerkelig. Derfor kan innelukket vann ikke brukes med hell for reduksjon av bøyning av komponenter i et rekylreduksjonssystem for en gasskanon.

En meget brukt gasskanontype omfatter et løp som inneholder gass og som har et utløp og organer for brå økning av gasstrykket i løpet, slik at i det minste en del av gassen unnviker gjennom utløpet til et flytende medium for å generere en puls i mediet. Et bedret rekylreduksjonssystem for en slik gasskanon omfatter et reaksjonsorgan som har et parti fremstilt av et sjokkabsorbefende materiale og organer for å forbinde reaksjonskammeret med løpet. Forbindelsesorganene forbinder reaksjonskammeret med løpet på en slik måte at i det minste noe av den gass som unnviker gjennom utløpet preller mot reaksjonsorganet og at dén del av den prellende gassens energi absorberes av det sjokkabsorberende parti. Bøyningen av rekylreduksjonssystemets forskjellige komponenter blir dermed redusert.

Alternativt omfatter det bedrede rekylreduksjonssystem et reaksjonselement og organer for å forbinde dette element med løpet, hvor forbindelsesorganene omfatter to løkker som passerer gjennom hverandre. Reaksjonselementet er anordnet utenfor løpet nær ved og i avstand fra utløpet, slik at i det minste noe av gassen som unnviker gjennom utløpet vil støte mot reaksjonselementet. En av de to løkkene i forbindelsesorganene er festet til løpet mens den andre løkken er koplet til reaksjonselementet. De to løkkene er anordnet slik at de kan dreie i forhold til hverandre langs retningen for relativ dreiningsbevegelse mellom de to løkker, og denne bevegelse forårsakes av støtet fra gassen mot reaksjonselementet.

I tegningen viser fig. 1 en skjematisk forenklet gjengivelse av et rekylreduksjonssystem brukt i en gasskanon som en illustrasjon av første foretrukne utførelseseksempel av oppfinnelsen. Fig. 2 er et snitt etter linjen 2-2 i fig. 1, hvor den delvis bortbrutte gjengivelse viser en støtabsorberende neo-prenskive under en beskyttelsesplate. Fig. 3 viser en skjematisk forenklet gjengivelse av et rekylreduksjonssystem brukt i en gasskanon, som illustrerer en noe modifisert versjon av første, foretrukne utførelses-eksempel av oppfinnelsen. Fig. 4 er en forenklet gjengivelse i perspektiv av et rekylreduksjonssystem for en gasskanon som illustrerer det andre foretrukne utførelseseksempel av oppfinnelsen. Fig. er en skjematisk forenklet gjengivelse av et rekyl-reduks jonssystem som er brukt i en gasskanon og illustrerer første foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen. Gasskanonen 10 er nedsenket i et flytende medium 8. Som vist i fig. 1 omfatter gasskanonen 10 et løp 12 som begrenser et eksplosjonskammer 13. Løpet 12 har ledninger 14 og 16 og et kammer..13 kommuniserer med mediet 8 via utløpet 18. I det første foretrukne utførelseseksempel kan løpet 12 være et sylindrisk rør som er lukket i den ene ende og hvor den åpne endé^danner ut-løpet 18. En brennbar gassblanding som propan og oksygen kan innføres i kammeret 13 gjennom ledningen 16. Den brennbare gassblanding i kammeret 13 tennes av en flammefront, som inn-føres i kammeret 13 via ledningen 16. Trykkgass fra eksplosjon-, en unnviker fra kammeret 13 til mediet 8 gjennom utløpet 18

og danner dermed en seismisk puls i mediet 8. Den gjenstående gass i kammeret 13 luftes deretter gjennom ledning 14 på konvensjonell måte. Når det gjelder en konvensjonell fremgangsmåte for innføring og fjernelse av gass fra kammeret 13, likesom for tenning av gass i kammeret, vises til US-PS 4.19 3.4 72 av 1980. Andre måter å innføre gass under trykk på og frigi gassen fra kammeret 13 til mediet 8 kan selvsagt benyttes.

For å redusere rekylen av løpet 12 forårsaket av gassen som unnslipper fra løpet 12, er en reaksjonsplate 24 festet til løpet 12 nær utløpet ved hjelp av metallstenger 22 på en slik måte at i det minste noe av den unnslippende gass fra kammeret 13 vil prelle mot reaksjonsplatens 24 flate før gassen unnslipper i mediet 8. Løpets 12 rekyl reduseres som forklart i sistnevnte US patentskrift. I det første foretrukne utførelseseksemplet kan reaksjonsplaten 24 være en flat, sirkulær plate og stengene 22 kan være sveiset fast på flaten 24a nær platens 24 omkrets.

Dersom gass fra eksplosjonen i kammeret 13 tillates å prelle direkte på flaten 24a, viser det seg etter et stort antall eksplosjoner at stengene 22 brekker like over flaten 24a.

Ettersom reaksjonsplatens 24 midtparti ikke er festet til

løpet 12 med stenger 22 eller på annen måte er direkte av-støttet, vil støtet fra gassen mot flaten 24a føre til at platens 24 midtparti bøyes i forhold til platens omkrets. Ettersom metallstengene 22 er sveiset stivt fast på platen 24, vil også stengene 22 bøyes, især nær deres forbindelse med platen 24. Slik konstant bøyning fører til metalltretthet i stengene 22, slik at de til slutt svikter like over platen 24.

For å redusere bøyningen av stengene 22 og gi dem

lengre levetid, kan man anordne et lag av støtabsorberende materiale 32 mellom flaten 24a og gassen fra eksplosjonen i kammeret 13. Laget 32 vil absorbere en del av den prellende gassens energi og omdanne den til varme for derved å redusere støtet av gassen og dermed bøyningen av platen 24. Bøyningen av stengene 22 reduseres samtidig. Hvis det støtabsorberende materiale i lag 32 også er ettergivende, vil lag 32 også virke som en fjær. Når den utsettes for trykk av den prellende gassen, blir laget 32 komprimert. Dermed omdannes en del av den prellende gassens energi og lagres som komprimering av lag 32.

Når det komprimerte lag 32 utvider seg, blir en del av den lagrede energi overført til platen 24. Denne energioverføring fra den prellende gass til lag 32 og deretter til platen 24 skjer over et lengre tidsrom, sammenliknet med overførings-tiden når gass preller direkte mot platen 24. Overføringen av energi over lengre tid reduserer styrken av trykket som utøves mot platen 24 i ethvert myeblikk (det momentane støt) av den prellende gass, og dermed reduseres bøyningen av platen 24. Bøyningen av platen 24 og stengene 22 kan således reduseres ytterligere av et støtabsorberende lag 32 som også er ettergivende .

For at gassen fra eksplosjonen i kammer 13 skal hindres fra å skade laget av støtabsorberende materiale 32, kan en beskyttende plate 34 anbringes på laget 32, slik at platen 34 skjermer iallfall en del av laget 32 fra den prellende gass. Fig. 2 er et snitt etter linjen 2-2 i fig. 1, hvor den delvis bortbrutte gjengivelse viser at lag 32 ligger under den beskyttende plate 34. Den beskyttende plate 34 er fortrinnsvis ikke festet til reaksjonsplaten 24 eller stengene 22, ettersom en slik forbindelse vil virke som en alternativ vei til laget 32, gjennom hvilket støtet fra den prellende gass overføres til reaksjonsplaten 24. Dette ville redusere effektiviteten av laget 32. Beskyttelsesplaten 34 er fortrinnsvis utformet på

en slik måte at den fritt kan bevege seg mellom utløpet 18

og laget 32 i den prellende gassens retning, men er hemmet i retninger perpendikulært på gassens retning. Når platen 34 er utformet slik, trenger den ikke å være festet til reaksjonsplaten 24 eller stengene 22. I første foretrukne utførelses-eksempel er lag 32 og platen 34 flate, sirkulære plater av omtrent samme størrelse som reaksjonsplaten 24, med uttag-ninger som tillater forbindelsen mellom stengene 22 og platen 24. Med denne form kan både lag 32 og plate 34 beveges fritt i vertikal retning, slik at de vil utøve sin støtabsorberende funksjon, men de vil være hemmet i horisontal retning av stengene 22, slik at de ikke vil gå tapt eller komme i en gal stil-ling under gasskanonens drift.

Anordningen av det første foretrukne utførelseseksempel som her er omtalt er konstruert og benyttet i marine seismiske undersøkelser. Det har vist seg at levetiden av metallstengene 22 som forbinder reaksjonsplaten med gasskanonens løp er merkbart forlenget.

Det vil dog være innlysende at det innenfor oppfinel-sens ramme kan benyttes andre former og størrelser av lag 32

og plate 34 for oppnåelse av den støtabsorberende og ettergivende virkning som er omtalt ovenfor. Lag 32 er fortrinnsvis utformet av et materiale som er motstandsdyktig mot hydrokarboner og saltvann, som neopren. Naturgummi kan også være til-fredsstillende, skjønt det er mindre motstandsdyktig mot hydro-karbonder enn neopren. Plate 34 er fortrinnsvis fremstilt av et hardt materiale, som stål. Det vil også være innlysende at reaksjonsplaten 24, det støtabsorberende lag 32 og beskyttelsesplaten 34 kan erstattes av ett eller flere reaksjonselementer som er støtabsorberende. Slike elementer vil også falle innenfor oppfinnelsens ramme.

Fig. 3 illustrer en noe modifisert versjon av første, foretrukne utførelseseksempel. Fig. 3 viser en gasskanon i likhet med den som er gjengitt i fig. 1, bortsett fra at nedre ende av løpet 12 er lukket og at anordningen ikke omfatter en reaksjonsplate eller forbindelsesstenger som er festet til løpet 12. Den lukkede nedre ende 26 av løpet 12 virker som en reaksjonsplate for å redusere løpets 12 rekyl. Gass som frigis i kammer 13, unnviker gjennom en eller flere lufteporter 28

i løpets sidevegg, like ovenfor enden 26. Et lag 32 av støt-absorberende materiale og en beskyttelsesplate 34 er anbrakt mellom den prellende gassen og enden 26 på liknende måte som beskrevet i forbindelse med fig. 1. Støt fra den prellende gassen mot enden 26 blir redusert på liknende måte. Derfor blir også bøyning av den rekylreduserende ende 26 og av den del av løpet 12 som befinner seg inntil enden 26 redusert.

Som beskrevet i forbindelse med gasskanonen ifølge fig. 1, bøyes stengene som forbinder reaksjonsplaten med løpet fordi stengene oppretter en stiv forbindelse mellom reaksjonsplaten og løpet. Bøyningen av stengene kan således reduseres ved at en eller flere av forbindelsene mellom stengene og reaksjonsplaten gjøres bevegelige.Bøyning av stengene kan også reduseres ved at en eller flere forbindelser mellom stengene og løpet gjøres bevegelige. Som et alternativ til det allerede omtalt rekylreduksjonssystem, kan bøyningen av komponentene i et rekylreduksjonssystem reduseres ved bruk av en eller flere bevegelige forbindelser som en del av forbindelsen mellom reaksjonsplaten og løpet. Fig. 4 er en forenklet gjengivelse i perspektiv av et rekylreduksjonssystem som benyttes for en gasskanon som illustrerer det andre foretrukne eksempel av oppfinnelsen. I forbindelse med anordningen som er vist i fig. 4, blir en brennbar gassblanding innført og detonert i kammeret 13 på liknende måte som omtalt i forbindelse med gasskanonen ifølge fig. 1. Gass fra eksplosjonen preller mot reaksjonsplaten 24 som omtalt ovenfor. Ved minst en av stengene 22 er nedre ende som skal forbindes med reaksjonsplaten 24, forsynt med en ring 42. En annen ring 44 griper inn i ringen.

42 som to ledd i et kjede, hvor hver ring forløper gjennom den andre, for dannelse av en bevegelig forbindelse. Ringen 44 har et fremspringende parti 46, som er sveiset til platen

24. Støt fra den prellende gass vil føre til at ringen 44 dreies noe i forhold til ringen 42. Kjedeleddforbindelsen mellom ringene 42 og 44 tillater en slik relativ dreiebevegelse og reduserer bøyning av stangen 22 som er festet til ringen 42. Det vil være innlysende at ringenes 42, 44 sirkulære form ikke er et nødvendig trekk ved oppfinnelsen. To løkker av en hvilken som helst form kan brukes som erstatning for ringene 42, 44 sålenge de to løkkene når de er koplet sammen som kjedeledd, tillater liknende relativ dreining, når en slik bevegelse forårsakes av gass som preller mot platen 24.

I det andre foretrukne utførelseseksempel som er vist

i fig. 4, er stengene 22 ved hjelp av bevegelige forbindelser 40, koplet til en flat, sirkulær reaksjonsplate 24 nær dennes omkrets. Ringene er orientert slik at planet for hver ring er perpendikulært til platens 24 plan og skjærer den sirkulære platens 24 plan langs diametrene. Ringene 42 er orientert slik at hver rings 42 plan er perpendikulær på den ringens 44 plan som ringen 42 er i inngrep med. Når midtpartiet av platen 24 blir presset ned av den prellende gass og dermed bøyes i forhold til platens 24 omkrets, vil ringene 44 dreie i plan som er perpendikulære på platens 24 plan og skjærer platens 24

plan langs dennes diametre. Orienteringene av ringene 42, 44

i det ahdre foretrukne utførelseseksempel som er omtalt ovenfor, vil tillate ringene 44 å dreie med maksimal frihet i retning av den relative dreiebevegelse mellom de to ringene. Denne bevegelse forårsakes av støtet fra den prellende gass

på reaksjonsplaten 24. Ved ringene 42, 44 med den omtalte orientering, vil ringene 42 være maksimalt isolert fra krefter som fører til at ringene 44 dreier i forhold til ringene 42.

Et lag av støtabsorberende materiale og en beskyttelsesplate kan på samme måte som ved første foretrukne utførelseseksempel anordnes også ved det andre foretrukne eksempler for ytterligere å redusere bøyningen av stengene 22.

Claims (12)

1. Apparat for reduksjon av rekyl ved en gasskanon for generering av pulser i et flytende medium, hvor gasskanonen omfatter et løp som inneholder gass og har et utløp, og hvor gasskanonen omfatter organer for brå økning av gasstrykket i kanonløpet, slik at i det minste noe av gassen unnviker gjennom utløpet til det flytende medium for å generere en puls i dette, karakterisert ved et reaksjonselement med et parti som består av et trykkabsorberende materiale og organer for å forbinde reaksjonselementet med løpet på en slik måte at i det minste noe av gassen som unnviker gjennom ut-løpet vil prelle mot reaksjonselementet og at noe av den prellende gassens energi vil bli absorbert av nevnte parti.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert v e d at løpet er en hul sylinder som er lukket i begge ender, hvor reaksjonselementet omfatter en ende av sylinderen og hvor utløpet er anordnet nær nevnte reaksjonselement og i løpets sylinderflate.

3. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert v e d at reaksjonselementet omfatter en reaksjonsplate, og hvor nevnte parti omfatter et lag av støtabsorberende materiale som er anordnet mellom den prellende gass og reaksjonsplaten.

4. Apparat for reduksjon av rekyl ved en gasskanon for generering av pulser i et flytende medium, hvor gasskanonen omfatter et løp som inneholder gass og har et utløp, og hvor gasskanonen omfatter organer for brå økning av gasstrykket i løpet, slik at i det minste noe av gassen unnviker gjennom, utløpet til det flytende medium for å generere en puls i dette, karakterisert ved ." organer for å forbinde reaksjonsplaten med løpet på en slik måte at reaksjonsplaten er anordnet utenfor løpet, nær ved, men i avstand fra dette, slik at i det minste noe av gassen som unnslipper gjennom utløpet mot reaksjonsplatens overflate for å redusere rekyl av løpet som forårsakes av den unnslippende gassen, et lag av støt-absorberende materiale anbrakt mellom nevnte flate og utløpet for å absorbere noe av den unnslippende gassens energi, slik at graden av reaksjonsplatens og forbindelsesorganenes bøy-ning som følge av den prellende gass blir redusert, og en beskyttelsesplate som er anordnet mellom det støtabsorberende lag og utløpet, slik at i det minste en del av nevnte lag er beskyttet mot direkte støt fra gassen.

5. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert v e d at laget av støtabsorberende materiale også er ettergivende .

6. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert v e d at laget av støtabsorberende materiale er motstandsdyktig mot hydrokarboner og saltvann.

7. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert v e d at laget av støtabsorberende materiale omfatter neopren.

8. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert v e d at beskyttelsesplaten kan beveges fritt mellom utløpet og nevnte lag i den prellende gassens retning, men er hemmet i retninger perpendikulært på den prellende gassens retning.

9. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert v e d at beskyttelsesplaten er fremstilt av stål.

10. Apparat for reduksjon av rekyl ved en gasskanon for generering av pulser i et flytende medium, hvor kanonen omfatter et løp som inneholder gass og har et utløp, hvor gasskanonen også omfatter organer for brå økning av gasstrykket i løpet, slik at i det minste noe av gassen unnslipper gjennom utløpet til det flytende medium for å generere en puls i dette, karakterisert ved et reaksjonselement anordnet utenfor løpet nær ved og i avstand fra utløpet, slik at i det minste noe av gassen som unnslipper gjennom utløpet preller mot reaksjonselementet for å redusere rekylen av løpet som følge av den unnslippende gass, og organer for å forbinde reaksjonselementet med løpet, hvor sistnevnte organer omfatter to løkker som passerer gjennom hverandre, av hvilke den ene løkken er festet til løpet og den andre løkken er festet til reaksjonselementet, hvor de to løkkene er anordnet slik at de kan dreie i forhold til hverandre langs retningen av relativ dréiebevegelse mellom de to løkkene, hvor denne bevegelse er forårsaket av støtet fra den prellende gass mot reaksjonselementet.

11. Apparat som angitt i krav 10, karakterisert ved at hver av de to løkkene omfatter en ring og de to ringene er forbundet med hverandre ved at hver ring passerer gjennom den andre.

12. Apparat som angitt i krav 11, karakterisert ved at de to ringene er festet slik til løpet og til reaksjonselementet at planet for en av de to ringene forløper i det vesentlige perpendikulært på den gjenstående ringens plan.