用于地球物理学设备或节点的应力释放装置

摘要

本发明涉及应力释放装置（1），构建用于安装到连接到至少两个电缆（21、22）上的地球物理学设备或节点（20）上，其特征在于，其包括：箱（2），其构建用于围绕所述地球物理学设备或节点（20），并用于形成至少一个开口（6），使得能够在所述至少两个电缆的每个和所述地球物理学设备或节点（20）之间建立连接；壳体（10），其用于容纳所述两个电缆（21、22）的每个的一部分（21a、22a），该壳体（10）构建用于基本防止两个电缆（21、22）的所述一部分（21a、22a）的任何运动。

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理学设备，尤其涉及地震勘探和地震数据获取 领域。更特别地，本发明涉及地震数据获取系统，其包括连接到中央 处理器的电缆网络，例如车辆携带的。

本发明尤其涉及用于石油工业的地震勘探方法，但是可以应用于 任何采用地震数据获取网络的领域。然而，本发明的一个特定的应用 涉及陆地地震数据获取系统。

在本发明的领域中，在该领域中地震数据获取操作通常采用电子 单元的网络，地球物理学（或地震）传感器连接到该电子单元的网络。

在一实施例中，这些传感器（它们通常采用术语地震检波器），通 常通过电缆互连成传感器组，形成称为“串（string）”的群集。一个或 多个这些串连接到所述电子单元上。通过电缆数字网络互连的电子单 元对来自传感器组的信号进行模数转换。在另一个实施例中，传感器 是数字类型的，它们发送到电子单元的信号已经是数字的。

在两个实施例中，电子单元经由所述数字网络将这些数据发送到 记录卡车，在该卡车上携带有中央数据处理单元。

为采集地球物理数据，启动与大地接触的一个或多个地震源以传 播全方向的地震波列。所述源可以包括炸药、掉落的重物、振动器或 在海洋环境中的空气枪。

由地下层反射的波列由传感器检测到，传感器产生以地下地质界 面上的波的反射为特征的模拟信号。

如上文说明的，本发明尤其应用于采用电缆网络的地震数据获取 系统。

在该类网络中，数据通常经由电子模块从数字单元发送到中央处 理单元。

这些电子模块执行不同的功能，包括：

-经由电池为单元供电；

-同步所述单元；

-信号处理和与数字网络对接（将数据传送到中央处理单元，将从 中央处理单元接收到的指令发送到所述单元）。

陆地地震操作在三类区域或地区中进行：

-干燥地区，其中张应力非常低，对于干燥地区，要求包括电缆和 电子模块的设备具有下至1米深的水密性；

-沼泽地区，其中张应力低，对于沼泽地区，要求设备具有高的鲁 棒性和下至5米深的水密性；

-过渡地区，其中张应力和弯曲应力高，对于过渡地区，要求设备 具有高的鲁棒性和上至15米深的水密性。

对于大约95%的陆地操作，地球物理学设备通常用于干燥地区和 沼泽地区。

用于这些上述陆地操作的设备包括电缆，其可以在两种不同质量 的电缆中选择。第一基本电缆包括在单个热塑套下的纵向清偿 （longitudinal paid off）芳香族聚酰胺增强件。第二高性能电缆包括 在两个热塑套之间的至少一个芳香族聚酰胺编织。第二高性能电缆更 适合于对抗：

-动物通过（啮齿动物、反刍动物等）；

-恶意破坏；

-车辆轮子通过。

背景技术

在陆地操作过程中通过过渡区域的情况下，需要保护地球物理学 设备（例如电子模块或节点）使其免受张应力。

已知的是，增加绳子，用于将在地球物理学设备的每侧上电缆的 两个点连接在一起，从而使得绳子长度比沿着电缆的两个点和地球物 理装置之间的距离短。这样的方法通过绳子产生张应力转移，在地球 物理学设备中产生应力释放，因此保护它。在三个电缆连接到地球物 理学设备上的情形下，一个电缆，这里称为第三电缆，直接或间接地 连接到地震传感器上，例如地震检波器上，两个绳子可以用于将第三 电缆分别连接到另外两个电缆的每个上，从而保护地球物理学设备。

具有绳子的这样的系统的缺点是其不充分和不可靠。事实上，如 果通过绳子形成的环非常大，其例如被水下碎屑施压，那么相应的张 应力传递到地球物理学设备自身上，结果可能失去其水密性。

而且，如果地震传感器或第三电缆例如被水下碎屑施压，则相应 的弯曲应力传递到地球物理学设备自身，尤其是水密区域，因为该绳 子的系统没有解决与弯曲应力相关联的问题。

另一个缺点是，具有绳子的这样的系统在固定绳子的点处削弱甚 至损坏电缆，因为电缆在这些点处被紧紧地围绕着。

另一个已知的应力释放装置，如在US6786297中公开的，适用于 高性能的电缆且非常昂贵，在设备的制造过程中手动地结合。该装置， 其包括在装置中，专门制造用于产生张应力的转移。这样，由于该装 置，对于过渡区域只占5%的陆地操作的使用，成本非常高。

发明内容

本发明目的在于提供外部应力释放装置，其解决背景技术中的缺 点。

更具体地，本发明的目的在于提供一种外部应力释放装置，其在 操作过程中以可靠的方式保护地球物理学设备或节点，尤其是在通过 过渡区域的情形下。

本发明的另一个目的在于为过渡区域提供一种外部应力释放装 置，其相对于已知装置不昂贵。

本发明的另一个目的在于提供一种外部应力释放装置，其限制了 由于具有绳子的已知系统的环引起的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种外部应力释放装置，其使地球 物理学设备或节点免受弯曲应力。

本发明的另一个目的在于提供一种外部应力释放装置，其改进了 装置的水密性和鲁棒（robustness）性。

本发明的另一个目的在于提供一种外部应力释放装置，其防止电 缆由于在一点处被紧紧的围绕而引起的损坏。

本发明的另一个目的在于提供一种外部应力释放装置，其尺寸紧 凑并且轻便。

本发明的应力释放装置满足这些目的中所有或部分目的，该装置 构建用于安装到地球物理学设备（geophysical equipment）上，例如 电子模块或节点，其连接到至少两个电缆上，优选是两个电缆，每个 电缆例如还连接到另一个地球物理学设备或节点上。

根据本发明，该应力释放装置包括：

箱，尤其是硬的箱，其构建用于围绕所述地球物理学设备或节点， 并用于形成至少一个开口，使得能够在所述至少两个电缆的每个和所 述地球物理学设备或节点之间建立连接；

壳体，其用于容纳所述两个电缆的每个的一部分，该壳体构建用 于基本防止两个电缆的所述一部分的任何运动。

因此，本发明的应力释放装置构建用于在壳体中张应力能够从两 个电缆中的一个通到另一个上，而不通过地球物理学设备或节点。

因此，壳体是由于按压两个电缆在它们容纳在壳体中的部分而将 张应力从一个电缆传送到另一个上的场所。

开口例如设置在箱的同一面上，从而使得两个电缆彼此之间足够 地间隔开，以允许所述电缆彼此平行并从相反方向通过所述壳体。箱 例如可以包括侧面，它们是相对的或不是相对的，每个面包括开口， 该开口使得能够连接一个电缆。在另一个实施例中，箱可以包括一面， 该面包括两个开口，所述开口使得能够连接两个电缆，所述开口相互 之间足够地间隔开。

由于本发明，提供了高性能和可靠的应力释放装置，其保护地球 物理学设备或节点免受张应力，提高了该装置的水密性和鲁棒性。

而且，本发明的应力释放装置可以与一类电缆一起使用，例如基 础电缆或高性能电缆，或与另一电缆一起使用，优选是与高性能电缆。 壳体适应于这种电缆的直径和材料，从而基本防止两个电缆的容纳部 分的任何运动。

而且，根据本发明的应力释放装置可以以少的人工作业而工业制 造，从而减小成本。

本发明的另一个优点是，比较于现有技术的大环，提供具有小的 电缆环的装置，从而减小操作过程中碰撞环的风险。

在一个实施例中，壳体构建成使得两个电缆在壳体中彼此错过， 并在壳体中基本彼此平行。

壳体例如包括至少一个管，优选是两个管，它们优选彼此平行， 所述管或每个管包括两个端部并在其端部处开口，所述管或每个管构 建用于容纳所述两个电缆的至少一个所述部分。所述管可以由硬材料 制成。所述管例如可以包括凹槽，优选包括形成例如环圈或隆起的凹 凸（relief），从而紧紧接触所述电缆的相关部分。电缆的这样的按压 用于通过应力释放装置将张应力从一个电缆传送到另一个上。

壳体可以包括至少一个软元件，尤其是两个软元件，用于围绕所 述两个电缆的要被容纳的所述部分的至少一个的至少一部分。软元件 的存在可以扩展电缆在壳体中的按压，从而使其免受损坏，电缆的按 压不仅仅是在电缆的一个点中，而是沿着被软元件包围的电缆的整个 部分扩展。软元件可以容纳在管的一部分中，优选邻近管的至少一个 端部，从而在张应力施加到电缆上的点处扩展电缆的按压。一个软元 件可以容纳在两个管中。壳体可以包括两个软元件，它们中的每个邻 近管的端部布置。

软元件可以包括聚安酯材料，或硅树脂材料或另一种软材料，例 如橡胶。软元件的硬度在室温下可以低于80邵式硬度A，例如在40-80 邵式硬度A范围中。

应力释放装置可以从所述地球物理学设备或节点和从所述两个电 缆中的每个被移除。这样的特征有利地例如能够在必要时只在沼泽地 区或过渡地区使用应力释放装置。通过这样的装置，操作者能够在操 作过程中容易地组装和拆卸应力释放装置。

在特定的实施例中，所述箱包括下表面，所述壳体包括所述下表 面或设置在该箱的所述下表面的下面。

所述箱可以包括至少两个相对的侧表面，每个所述相对的侧表面 形成开口，用于在所述至少两个电缆和所述地球物理学设备或节点之 间建立连接。

在特定的实施例中，应力释放装置包括设置在所述两个电缆中的 一个的另一部分周围的至少一个弯曲限制器，从而防止所述另一个部 分弯曲。所述至少一个弯曲限制器例如在壳体的外面、邻近所述壳体 的端部、特别地邻近所述管的端部处设置在所述电缆中的一个的所述 另一个部分的周围。弯曲限制器防止所述电缆弯曲、剪切，从而防止 其受损和破裂。

在本发明的实施例中，所述箱包括两个半架，它们在所述地球物 理学设备或节点的周围安装到一起。所述两个半架优选相对于一平面 基本对称。

所述壳体可包括用于例如通过螺钉安装到所述箱的下表面上的至 少一个板。

所述壳体还可以包括形成所述箱的下表面的至少一个板。

所述板可以制成用于形成所述管，例如通过在至少一个板上提供 凹槽，优选具有例如环圈或隆起的凹凸。

由于形成壳体的板，应力释放装置十分易于操作者在操作过程中 在必要时进行安装或拆卸。

在特定的实施例中，所述箱构建用于形成通道，使得在第三电缆 和所述地球物理学设备或节点之间能够建立连接。这样的第三电缆例 如可以连接到地震传感器上，例如地震检波器或其它传感器。在本发 明的优选实施例中，这样的第三电缆没有容纳在、甚至没有部分地容 纳在壳体中。

在本例中，应力释放装置可以相对于地球物理学设备或节点成形， 从而至少在第三电缆的通道和连接处附近紧紧地接触它并将它有力地 压住，且至少在水密性区域附近处将它松开。这样的形状允许将弯曲 应力直接从地震传感器或第三电缆传送到应力释放装置，而不通过地 球物理学设备或节点。地球物理学设备或节点的水密性区域因此得到 保护。

结合上面的描述，本发明的另一个目的涉及一种组件，其包括：

上述应力释放装置，

地球物理学设备，例如电子模块，或节点，和

连接到地球物理学设备或节点上的至少两个电缆。

在这样的组件中，两个电缆在容纳在壳体中两个电缆的所述部分 中可以在地球物理学设备或节点的下面错过，并彼此平行。每个电缆 有利地在到所述地球物理学设备或节点和到所述壳体的连接之间形成 环。

结合上面的描述，本发明的另一个目的涉及一种地震数据的获取 线，包括上述的至少一个组件。这样的获取线可以包括“串”。

附图说明

附图并入并构成说明书的一部分，附图示出了一个或多个实施例， 并与描述一起说明这些实施例。附图中：

图1是根据本发明的应力释放装置在透视图中的示意图；

图2是图1的应力释放装置在透视图中的分解示意图；

图3是根据本发明的组件在透视图中的示意图；

图4是根据本发明的另一个实施例的组件在透视图中的示意透明 图；并且

图5是根据本发明的地震数据获取线的示意和部分视图。

具体实施方式

图1和2示出根据本发明实施例的应力释放装置1，其构建用于 安装到在图1和2中未示出的地球物理学设备或节点上，所述地球物 理学设备或节点在其每侧上连接到至少两个电缆上。

图3和4示出组件18，其包括图1和2的应力释放装置1，还包 括地球物理学设备或节点20，其在该实施例中为电子模块，且两个电 缆21和22连接到地球物理学设备20上。

电缆21和22在该实施例中为高性能型，但是也可以是基础型或 另一种形式而不脱离本发明的范围。应力释放装置1适合于这些电缆， 并且当组装或拆卸应力释放装置1时，无需改变电缆。

根据本发明，应力释放装置1包括箱2，即硬的箱，其构建用于 保持地球物理学设备20。在该实施例中，箱2包括两个相对的侧面3 和4。这两个相对的侧面3和4构建用于形成一定空间，用于通过开 口6使得两个电缆21和22能够由接头23和24连接到地球物理学设 备20上。

应力释放装置1非常紧凑和轻便。

在本发明的实施例中，如图2所示，箱2包括两个半架2a和2b， 它们围绕地球物理学设备20安装到一起，一起形成开口6。在该例子 中，半架2a和2b相对于竖直平面基本对称，这可以使得操作者更易 于进行连接。

应力释放装置1还包括一个壳体10，如图1和2所示，用于容纳 两个电缆21和22的每个的一部分21a和22a，该壳体10构建用于基 本防止两个电缆21和22的所述部分21a和22a的任何运动。

在所示的实施例中，壳体10包括两个板11和12，板11形成箱2 的下表面14，每个半架2a和2b包括下表面14的一半、因而板11的 一半。板12固定到箱2上，在该例子中，如同所示那样通过几个螺钉 30固定。一旦板12固定到箱2上，壳体10得以形成。

根据本发明的应力释放装置1构建用于使得在壳体10中张应力从 两个电缆21或22中的一个通到另一个上，而不通过地球物理学设备 20或节点。

在该实施例中，壳体10相对于箱2这样设置，使得两个电缆21 和22在箱2的下表面14下错过（cross），如图3或4中可以看到的 那样，并在壳体中平行。

在另一个实施例中，开口6在该例中设置在箱2的同一表面上， 从而使得两个电缆21和22互相之间有足够间隔，以允许电缆21和 22通过壳体10，彼此平行并来自相反的方向。如上所述，开口6形成 在相对的侧表面3和4上，但是它们可以在箱2的其它表面上或在同 一表面上，而不脱离本发明的范围。箱2可以具有平行六面体之外的 其它形状，例如圆柱形或球形或其它形状，而不脱离本发明的范围。

如图3、4或5所示，每个电缆21和22在到地球物理学设备或节 点20和到壳体10的连接之间形成环。如同可以看到的，电缆21和 22形成的环与现有技术的环比较非常小。因此工作过程中碰撞环的风 险得以减小。

在所示的实施例中，壳体10包括两个软元件15，用于与两个电 缆的要被容纳的所述部分接触。软元件15由两个板11和12包围。软 元件15可以包括聚安酯材料，或者硅树脂材料或其他软材料，例如橡 胶。软元件15的硬度可以低于80邵式硬度（Shore）A，例如室温下 在40-80邵式硬度A的范围中。软元件15的存在可以扩展电缆在壳体 中的按压，从而防止它们受损，电缆的按压不是仅在电缆的一个点中 产生，而是沿着由软元件围绕的电缆的整个部分扩展。在所示的例子 中，软元件沿其整个长度具有狭槽52，便于定位电缆。在该例子中， 软元件15包括两个导管53，每个导管53构建用于容纳电缆的一部分。

在本例中，壳体10包括两个平行的管17，每个管17构建用于容 纳两个电缆21或22中的一个的所述部分21a或22a。每个管17具有 两个端部25，其形成开口，以允许电缆21和22在壳体中通过。管17 在本例中部分容纳软元件15。在本例中，管17具有形成于板11和12 中用于容纳所述部分21a或22a的凹槽51，和用于容纳两个软元件15 的空间，如同所示那样。每个空间包括用于固定相应的软元件15的隆 起54，和管的端部25。在本实施例中，一旦板12固定到箱2上，管 17得以形成。

由于例如螺钉30的固定装置和将两个半架2a和2b固定到一起的 固定装置，应力释放装置1可从地球物理学设备20或节点和两个电缆 21上移除。必要时，操作者能够组装该组件或拆卸，例如在陆地操作 过程中，在过渡区域中时。

如在图4所示的实施例中示出的，应力释放装置1包括两个弯曲 限制器35和36，其设置在电缆21和22的另一个部分21b和22b的 周围，从而防止所述另一个部分21b或22b弯曲并因此损坏。

在本例中，每个弯曲限制器35和36在壳体10的外面、并在对应 于管17的端部25的壳体10的端部25附近设置在电缆21和22中的 一个的所述另一个部分21b和22b的周围。

在该实施例中，箱2包括与下表面14相对的上表面7，所述上表 面7构建用于形成第三电缆40在地球物理学设备20或节点上的第三 连接。第三电缆40通过接头41连接到地球物理学设备上，而不容纳 在壳体10中。在本例中，应力释放装置相对于地球物理学设备或节点 这样成形，使得至少在第三电缆40的通道和连接处附近与其紧密接触 并有力按压，且至少在水密区域附近将其松开。这样的形状允许来自 地震传感器或第三电缆40的弯曲应力直接传送到应力释放装置1上， 而不通过地球物理学设备20或节点。地球物理学设备或节点的水密区 域因此得以被保护。

如图3和4所示，当接头41移除时，附接到地球物理学设备20 上的盖42安装到地球物理学设备上，以代替接头41并保护地球物理 学设备。

图5示出地震数据的获取线50的部分的例子，包括一串，包括多 个组件18。用于陆地地震操作的电缆网络可以包括几个获取线50。

在本例中，所有地球物理学设备或节点20都由应力释放装置1 包围，但是只有它们中的一部分或甚至一个可以装备有这样的应力释 放装置1，而不脱离本发明的范围。

在操作过程中，必要时，通过采用标准工具而不是专有工具，操 作者能够很容易和快捷地将应力释放装置1安装在地球物理学设备20 或节点的周围。当操作从沼泽区域通入到过渡区域时，在操作过程中 不必改变节点或地球物理学设备或电缆。本发明因此在安装或移除应 力释放装置1时省时。

本主题的具有专利性的范围由权利要求限定出，并可以包括本领 域技术人员想到的其它例子。这样的其它例子旨在包括在权利要求的 范围中。

表述“包括”应理解为与表述“包括至少一个”同义，除非明确表示 相反。