壓力平衡的地震傳感器封裝制造技術

本發明專利技術涉及壓力平衡的地震傳感器封裝。公開了與壓力平衡的地震傳感器封裝相關聯的設備、系統和方法。設備的一個示例能夠包括多個光學部件、封閉所述多個光學部件的傳感器盒以及用于所述傳感器盒的蓋。所述多個光學部件、所述傳感器盒和所述蓋形成壓力平衡的地震傳感器封裝。

【技術實現步驟摘要】
相關申請的交叉引用本申請要求2014年10月3日提交的美國臨時申請號62/059,565的優先權，其通過引用方式并入。
技術介紹
可利用地震傳感器來感測地震能量的參數，例如其中的加速度、運動和/或壓力。地震能量可自然存在或可由地震源賦予，用于（例如）在水下環境中執行地震勘測的目的。永久（油氣）油藏監測（PRM）是這樣一種技術：采集油藏狀態的多張三維地震勘測“圖片”，使得地質學家或油藏工程師可規劃額外鉆孔的位置來提高油氣萃取效率和/或可評定當前萃取技術隨時間推移的效率。在一些情況下，采集油藏的多張地震照片可稱作四維（4D）震測。基于海洋的PRM面臨基于陸地的油藏監測系統所未面臨的重大挑戰。這對于海底設備來說尤其如此，因為水深延伸到1000米的范圍且甚至更深。適合于PRM的一些地震傳感器封裝設計可包括依賴結構剛度、強粘附劑、包封劑和增壓等制造技術，從而為地震傳感器提供防水外罩以便保護地震傳感器免于接觸到水和/或承受深水中的高壓。在此類情況下，會難以檢修地震傳感器封裝。因此，此類地震傳感器封裝的一個部件的小困難便可導致棄置整個專用和/或昂貴的地震傳感器封裝。
技術實現思路
本公開大體涉及海洋地震勘測和/或監測領域。舉例來說，本公開可應用于海洋地震勘測和/或監測，其中可使用一個或更多個震源來產生與地下地層相互作用的波場，以及使用位于海床處或附近的地震傳感器來接收由震源產生的地震能量或自然存在的地震事件，且受到與地下地層的相互作用的影響。出于簡潔起見，本文中使用例如震源、地震事件、地震傳感器及震測和/或地球物理數據等的術語。但是，此類術語旨在于適當情況下包括聲波導航和測距（聲納）中所涉及的源、事件、傳感器、數據等。如本文所使用的，“海床”和“海底”是指水體（例如，大洋、大海或湖泊）的底層，而“水下”是指位于水體表面以下，有可能位于底層處或底層附近。水體能夠是咸水水體、淡水水體或微咸水水體。本公開描述了壓力平衡的地震傳感器封裝。如本文所使用的，術語“壓力平衡的”旨在表示，從封裝內部朝外部向外所提供的壓力的量（也稱為內壓）與從封裝外部朝內部向內所存在的壓力的量（也稱為外壓）大致相似。如上文所定義且本文中所使用的，術語“壓力平衡的”是要能夠與術語“耐壓的”區分開來。如本文中所使用的，術語耐壓旨在指代部件的這樣的能力，即它以其預期方式起作用并承受住來自外面或外部環境的增大的壓力且降低由于增大的壓力導致部件損壞的可能性。如本文中所使用的，“大致相似”在用來比較兩個可測量值時指示第二可測量值是在第一可測量值的90%到110%內。而且，在本公開中，使用術語“光學部件”且其旨在包括例如以下各者的光學部件：光學干涉儀裝置（也稱為干涉儀光學裝置）、光學加速度計、三軸線光學加速度計、光學拼接梭部（optical splice shuttle）和光學水聽器以及其它可能的光學部件。也可單獨使用術語“部件”，且除包括光學部件之外，其還旨在包括例如墊圈、密封螺釘配件、密封套、傳感器盒等的機械部件。如本文中所使用的，應當注意到，術語“設備”旨在包括所描述的光學部件、光纜、傳感器站、殼體、裝置和/或系統的部件。每者可獨立地稱作“設備”。如本文所使用的術語“系統”旨在指聯接在一起以達成特定功能的一種或更多種設備。“耐壓的”光學部件和“耐壓的”設備（例如，上文所提到的那些）旨在起作用并承受住來自外部環境力的增大的壓力。舉例來說，可構造本公開中的耐壓光學部件和/或其它部件且其旨在起作用并承受住在500米與1500米之間或更深的海洋環境中的操作深度處的外部環境的增大的壓力，而無損壞或使設備功能或預期用途受到有限的減小。如本文中所使用的，壓力平衡的地震傳感器封裝旨在指多個光學部件連同傳感器盒的組件。在至少一個實施例中，本公開的傳感器盒能夠包括第一隔室和第二隔室以易于接近和檢修組件。可連接多個光學部件且布置在傳感器盒內部（本文中稱為地震傳感器封裝的第一部分）中且可相對于連接到傳感器盒外部的部件（本文中稱為地震傳感器封裝的第二部分）來進行連接和布置。舉例來說，光學水聽器可連接到傳感器盒外部（壓力平衡的地震傳感器封裝的第二部分），以及三軸線光學加速度計可連接到傳感器盒內部（壓力平衡的地震傳感器封裝的第一部分）。如本公開中所使用的，術語“傳感器盒”旨在指用于緊固并且可能分隔或布置多個光學部件的連接的殼體。在以前，會有目的地構造用于封閉或裝配部件的海洋環境殼體來為部件提供防水外罩，以便保護這些部件免于接觸到水和/或使其承受住深水中的高壓。相比之下，根據本文所描述的實施例的傳感器盒被提供成相對于它被封閉于其中的可浸式殼體（例如，可浸式傳感器站）是壓力平衡和耐壓的，同時仍然易于接近和檢修。壓力平衡傳感器盒可具有與其聯接的蓋，以使得傳感器盒和蓋封閉其內部，由此容納多個光學部件中的一個或更多個。如本文中所使用的，“封閉”是指限定環繞某個體積的邊界表面。如本文中所使用的，封閉的結構可部分地或完全地覆蓋住邊界表面。在一些實施例中，封閉的結構可為該體積內的設備提供支撐性框架。在至少一個實施例中，蓋是可移除蓋，這有助于能夠接近以及檢修多個光學部件。蓋可被構造成有助于壓力平衡的地震傳感器封裝和傳感器盒的壓力平衡和耐壓性質。在至少一個實施例中，用于傳感器盒的蓋具備至少一個柔性部件。如本文中所使用的，形成柔性部件以有助于壓力平衡的地震傳感器封裝和/或傳感器盒的壓力平衡。在至少一些實施例中，提供與傳感器盒的每個隔室（例如，第一隔室和第二隔室）相關聯的柔性部件。如下文將更詳細描述，柔性部件是以此方式構造，以允許響應于外壓中的變化來改變柔性部件的形狀。壓力平衡傳感器盒和/或壓力平衡的地震傳感器封裝及耐壓部件可仍然被構造和設計成阻止來自周圍環境的液體（例如，海水）滲透，除非如下文所限定的，所述部件被明確陳述為可浸式的。但是，本文針對壓力平衡的地震傳感器封裝和/或壓力平衡傳感器盒所公開的特征可減少或消除對以防水方式或由此類堅固且可能更昂貴的材料來構造剛性部件的需求，這種需求對于在500米與1500米之間或更深的操作深度處的外部海洋環境的增大的壓力處實現耐壓性是需要的。根據實施例，所公開的地震傳感器封裝的壓力平衡是至少部分地通過使用流體（例如，礦物油或熱可逆的熱塑性凝膠）至少部分地填充傳感器盒內部或其中的自由空間來實現，以與柔性部件協作來有目的地實現與蓋大致相似的壓力平衡。根據實施例，壓力平衡的地震傳感器封裝可進一步容納在傳感器站內。如本文中所使用的，傳感器站旨在指用于封閉地震傳感器封裝（例如，本文所描述的壓力平衡的地震傳感器封裝）的殼體。傳感器站使用光纖干線和/或傳感器站內腔內的獨立光纖來將光纜的長度連接到壓力平衡的地震傳感器封裝的多個光學部件。在一些實施例中，封閉壓力平衡的地震傳感器封裝的傳感器站構造成“可浸式”的。傳感器站的可浸式構造額外地加強了傳感器站自身的壓力平衡能力并且可減少用于構造傳感器站的成本和材料。而且，如本文中所使用的，“可浸式”旨在指如此設計的設備：其被動地或主動地允許周圍環境（例如，海洋環境）中的液體滲透到設備內部并接觸內部的內容物。在至少一個實施例中，可不將傳感器盒設計成主動可浸式的，但是可將傳感器站設計成主動可浸式的。因此，在至少一個實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種設備，其包括：多個光學部件；傳感器盒，其具有內部以封閉所述多個光學部件；以及蓋，其用于所述傳感器盒，其中，所述多個光學部件、所述傳感器盒和所述蓋形成壓力平衡的地震傳感器封裝。

【技術特征摘要】
2014.10.03 US 62/059565;2015.08.07 US 14/8210441.一種設備，其包括：多個光學部件；傳感器盒，其具有內部以封閉所述多個光學部件；以及蓋，其用于所述傳感器盒，其中，所述多個光學部件、所述傳感器盒和所述蓋形成壓力平衡的地震傳感器封裝。2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述蓋是可移除的。3.根據權利要求1所述的設備，其中，所述蓋包括柔性部件，形成所述柔性部件來通過響應于外壓中的變化來改變所述柔性部件的形狀以有助于所述傳感器盒的壓力平衡。4.根據權利要求3所述的設備，其中，所述柔性部件的形狀改變包括響應于所述外壓中的改變所發生的所述傳感器盒和所述蓋的體積改變。5.根據權利要求1所述的設備，其中，在操作深度處，所述壓力平衡的地震傳感器封裝的內壓大致與其外壓相似。6.根據權利要求5所述的設備，其中，所述操作深度至少是500米。7.根據權利要求1所述的設備，其中，所述多個光學部件包括配置成耐壓的光學加速度計和配置成耐壓的光學拼接梭部中的至少一者。8.根據權利要求7所述的設備，其中，所述光學加速度計是三軸線光學加速度計。9.根據權利要求1所述的設備，其中，所述多個光學部件包括配置成耐壓的干涉儀光學裝置。10.根據權利要求9所述的設備，其中，所述干涉儀光學裝置包括多個干涉儀，其分別聯接到多個地震傳感器中的一個。11.根據權利要求1所述的設備，其中，所述傳感器盒配置成響應于水的外壓中的變化而處于壓力平衡的。12.根據權利要求1所述的設備，其進一步包括形成于所述蓋中的多個密封螺釘配件。13.根據權利要求1所述的設備，其進一步包括：礦物油，其至少部分地填充所述傳感器盒中的自由空間，其中，所述礦物油具有的隨溫度變化的粘度在預期操作溫度下足以機械地約束所述多個光學部件。14.一種系統，其包括：壓力平衡的地震傳感器封裝的第一部分，其包括封閉于傳感器盒中的多個光學部件；蓋，其用于所述傳感器盒，所述蓋包括至少一個柔性部件；以及所述壓力平衡的地震傳感器封裝的第二部分，其包括機械連接到所述傳感器盒的壁的外部的光學水聽器。15.根據權利要求14所述的系統，其中，形成所述柔性部件來通過響應于外壓中的變化改變所述柔性部件的形狀，以有助于所述傳感器盒的壓力平衡。16.根據權利要求14所述的系統，其中，所述壓力平衡的地震傳感器封裝的所述第一部分和所述壓力平衡的地震傳感器封裝的所述第二部分是電被動式的。17.根據權利要求14所述的系統，其中，所述光學水聽器配置成耐壓的。18.根據權利要求14所述的系統，其中，所述光學水聽器配置成壓力平衡的。19.一種系統，其包括：壓力平衡的地震傳感器封裝的第一部分，其包括封閉于傳感器盒中的多個光學部件，所述傳感器盒包括：第一隔室，其封閉光學加速度計；以及第二隔室，其封閉干涉儀光學裝置和光學拼接梭部；蓋，其用于所述傳感器盒，所述蓋包括至少一個柔性部件；以及所述壓力平衡的地震傳感器封裝的第二部分，其包括機械連接到所述傳感器盒的壁的外部的光學水聽器。20.根據權利要求19所述的系統，其中：第一柔性部件在所述第一隔室上方形成于所述蓋的第一部分中；以及第二柔性部件在所述第二隔室上方形成于所述蓋的第二部分中。21.根據權利要求20所述的系統，其中，所述蓋是可移除的。22.根據權利要求19所述的系統，其中，所述光學拼接梭部配置成：經由第一光纖從所述壓力平衡的地震傳感器封裝的所述第一部分和所述壓力平衡的地震傳感器封裝的所述第二部分輸入第一光學信號；以及經由拼接到光纜的第二光纖來輸出第二光學信號。23.根據權利要求19所述的系統，其中，所述第二隔室包括用于所述干涉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：RAP費爾尼霍夫，BA黑爾，
申請(專利權)人：PGS地球物理公司，
類型：發明
國別省市：挪威;NO