АКТИВИРУЕМЫЙ ПО ГЛУБИНЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ДАТЧИКА И СПОСОБ ЕГО ОТКЛЮЧЕНИЯ
DEPTH-ACTIVATED SENSOR SWITCH AND METHOD OF SWITCHING IT OFF

Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления раскрытого здесь изобретения, в общем, относятся к способам и системам и, более конкретно, к механизмам и технологиям автоматического отключения сейсмического оборудования, используемого для морской геофизической разведки, когда превышается заданная глубина.
Уровень техники
Сейсмическая разведка способом отраженных волн представляет собой способ геофизической разведки для определения свойств участка подповерхностного слоя земли, информация о котором является особенно полезной в нефтегазовой отрасли промышленности. Морская сейсмическая разведка способом отраженных волн основана на использовании управляемого сейсмического источника, который передает волны энергии в землю. В результате измерения времени, требуемого для возврата отражений во множестве приемников, становится возможным оценивать глубину и/или состав характерных свойств, вызывающих такие отражения. Такие характерные свойства могут быть ассоциированы с подземными месторождения углеводородов.
Для применения на море сейсмический источник на определенной глубине буксируется судном вдоль направления X, как представлено на фиг. 1. Акустические волны от сейсмического источника (воздушная пушка, водяная пушка, источник вибрации и т.д.), распространяются во всех направлениях. На фиг. 1 показан групповой источник 104, который буксируется позади судна 101 на малой глубине. Групповой источник 104 может быть соединен с поплавком 102, который задает глубину погружения, и также с судном 101 с использованием составного шланга 111 для приема, например, электрических сигналов и/или подачи сжатого воздуха. Когда групповой источник активируют, акустическая энергия проходит воду и передается в землю, где часть энергии частично отражается обратно от дна 113 океана и границ 112 формирования пород (пласт породы, в котором изменяется акустический импеданс). Датчики или приемники 106, расположенные вдоль сейсморазведочного кабеля 105, используются для записи отраженной энергии. Такие приемники могут включать в себя гидрофоны, геофоны и/или акселерометры. Приемники могут быть инкапсулированы в либо заполненные текучей средой, или в твердотельные сейсморазведочные кабели 105, которые также буксируются судами на малой глубине.
В настоящее время типично одно судно буксирует множество сейсморазведочных кабелей с отклонителями, используемыми для обеспечения разделения сейсморазведочного кабеля на фиксированное расстояние. Для поддержания правильного промежутка между сейсморазведочными кабелями и источниками, судно постоянно движется вперед, обычно со скоростью приблизительно 4 узла (2 м/с). В некоторых случаях, положениями сейсморазведочных кабелей можно управлять таким образом, что все приемники находятся на общей глубине, или, в других случаях, приемниками в каждом сейсморазведочном кабеле управляют так, чтобы они следовали определенному профилю глубины.
Современные сейсморазведочные кабели оборудованы регуляторами глубины погружения, буями с компасами и GPS приемниками. Регуляторы глубины представляют собой устройства, оборудованные крыльями или плавниками, и такие регуляторы глубины погружения расположены через определенные интервалы и сообщаются с судном для управления глубиной сейсморазведочного кабеля и поперечным пространственным положением. В качестве альтернативы, приемники могут быть стационарными и могут быть расположены на дне океана, как автономные узлы, или в кабеле, размещенном на дне океана.
В зависимости от типа датчика возвратную энергию записывают, как вариации давления, скорости или ускорения, как функцию времени в каждом положении приемника. Комбинирование записей, полученных во множестве местоположений источника и приемника, может использоваться для формирования изображения подземных особых свойств земли. Изображения, формируемые сейсморазведкой с использованием способа отражения волн, являются полезными для определения мест расположения структур, которые представляют собой показатели месторождений нефти и/или газа.
Однако упомянутая выше технология может использоваться не только для получения подповерхностных изображений, но также и объектов, присутствующих в воде, например, китов, дельфинов, подводных лодок и т.д. Благодаря такому двойному использованию систем сейсмического сбора и для предотвращения использования коммерческих сейсмических систем в военной области, существуют национальные и международные нормы, требующие, чтобы в каждом гидрофоне был предусмотрен чувствительный к давлению переключатель, который отключает гидрофон, если он достигает глубины, большей чем 35 м.
Эффективная конструкция такого чувствительного к давлению переключателя, который удовлетворяет таким требованиям, оказалась непростой. В частности, желательно, чтобы такой переключатель был недорогостоящим, поскольку в настоящее время при операциях сейсмической разведки используется множество сейсморазведочных кабелей, каждый из которых может иметь сотни гидрофонов, каждый из которых должен иметь устройство ограничения глубины. Давление, при котором замыкается переключатель, не может существенно отклоняться от требуемых установок глубины, поскольку гидрофоны работают в больших массивах, и преждевременное отключение некоторых из гидрофонов может ухудшить характеристики массива или даже потребовать приостановления разведки, что связано с большими затратами.
В патенте США 6318497 автора De Groot et al, раскрыт переключатель, чувствительный к давлению, включающий в себя элемент основания, имеющий поверхность установки, сформированную из электроизолирующего материала. Два электрода установлены на элементе основания, при этом каждый электрод имеет электропроводную поверхность контакта. Внешний контур гибкой, гофрированной диафрагмы закреплен водонепроницаемо на монтажной поверхности, так что ее электропроводный центральный участок наложен на поверхности контакта электродов. Гофры повергаются внешнему давлению. Когда переключатель подвергается атмосферному давлению, центральный участок диафрагмы не касается поверхностей контакта упомянутых электродов, но когда переключатель подвергают воздействию давления, большему, чем атмосферное давление, этот центральный участок перемещается до контакта с обеими контактными поверхностями, электрически соединяя, таким образом, эти два электрода.
Переключатель, раскрытый в публикации De Groot et al, имеет некоторые недостатки. Гофрированная диафрагма является излишне сложной, требует строгого контроля качества, что увеличивает стоимость всего модуля. Кроме того, гофрированная диафрагма должна быть очень тщательно установлена. Кроме того, незначительные вариации конфигурации гофрированной диафрагмы приводят к отказу электропроводных элементов переключателя и отсутствию контакта.
Таким образом, остается потребность в простом, недорогостоящем, малого веса, чувствительном к давлению переключателе для установки на кабеле гидрофона и в других вариантах применения, в котором была бы устранена гофрированная диафрагма. Настоящий переключатель ограничения глубины направлен на выполнение этих и других потребностей в данной области техники.
Сущность изобретения
В соответствии с одним вариантом осуществления предложен переключатель для морского сейсмического датчика. Переключатель включает в себя сильфон, имеющий закрытый конец, закрытый боковой участок и открытый конец, в котором боковой участок соединяет закрытый конец с открытым концом, закрытый конец включает в себя электропроводную поверхность, и боковой участок действует, как пружина; пробку основания, которая включает в себя первый входной и первый выходной контакты на первой стороне и второй входной, и второй выходной контакты на противоположной стороне, в котором первый входной контакт электрически соединен со вторым входным контактом через первую перемычку, и первый выходной контакт электрически соединен со вторым выходным контактом через вторую перемычку; и пробку, расположенную на открытом конце сильфона и выполненную с возможностью формирования камеры, внутри которой расположены второй входной контакт и второй выходной контакт, в котором камера формируется сильфоном и пробкой основания. Электропроводная поверхность замыкает накоротко второй входной контакт и второй выходной контакт, когда давление, большее, чем заданное давление (Р), действует на электропроводную поверхность.
В этом варианте осуществления боковой участок сильфона может быть выполнен волнообразным (гофрированным).
Боковой участок сильфона может быть обращен к боковому участку пробки основания, на которой отсутствуют электрические контакты.
В конкретном варианте осуществления боковая часть сильфона не может входить в контакт со вторыми входным и выходным контактами.
Электропроводная поверхность может быть плоской.
Зазор Н между электропроводной поверхностью и второй стороной пробки основания, например, можно рассчитать на основе упругости так, что, когда заданное давление (Р) действует на электропроводную поверхность, зазор Н равен нулю.
Переключатель, в соответствии с этим вариантом осуществления, может дополнительно включать в себя:
вывод входного сигнала, электрически соединенный с первым входным контактом; и вывод выходного сигнала, электрически соединенный с первым выходным контактом, вывод входного сигнала и вывод выходного сигнала соединены, например, с сейсмическим датчиком.
Переключатель может дополнительно содержать уплотнитель, закрывающий часть пробки основания и сильфона для герметизации камеры.
В соответствии с другим вариантом осуществления предложен переключатель для морского сейсмического датчика, и переключатель включает в себя сильфон, имеющий первый открытый конец, боковой участок и второй открытый конец, в котором боковой участок соединяет первый открытый конец со вторым открытым концом, и боковой участок действует, как пружина; пробку основания, расположенную на втором открытом конце, и которая включает в себя первые входной и первый выходной контакты на первой стороне, и второй входной, и второй выходной контакты на противоположной второй стороне, в котором первый входной контакт электрически соединен со вторым входным контактом через первую перемычку, и первый выходной контакт электрически соединен со вторым выходным контактом через вторую перемычку; оконечную пробку, расположенную на первом открытом конце сильфона и выполненную таким образом, что она включает в себя электрод, обращенный ко второму входному контакту и второму выходному контакту; и пробка расположена на открытом конце сильфона и выполнена с возможностью формирования камеры вместе с сильфоном и пробкой основания, и второй входной контакт и второй выходной контакт расположены внутри камеры. Электрод замыкает накоротко второй входной контакт и второй выходной контакт, когда давление выше, чем заданное давление (Р), действует на оконечную пробку.
В этом варианте осуществления боковой участок сильфона может быть выполнен волнообразным (гофрированным).
Боковой участок сильфона обращен, например, к боковому участку пробки основания, на котором отсутствуют электрические контакты.
В конкретном варианте осуществления боковой участок сильфона не может находиться в контакте со вторым и выходным контактами.
Зазор Н между электродом и второй стороной пробки основания может, например, быть рассчитан на основе упругости сильфона так, что, когда заданное давление (Р) действует на электропроводную поверхность, зазор Н был бы равен нулю.
Переключатель может дополнительно содержать вывод входного сигнала, электрически соединенный с первым входным контактом, и вывод выходного сигнала, электрически соединенный с первым выходным контактом, вывод входного сигнала и вывод выходного сигнала соединены, например, с сейсмическим датчиком.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления, предложен переключатель для морского сейсмического датчика, который включает в себя металлический колпачок, имеющий пружину, соединяющую верхнюю поверхность с корпусом, имеющим отверстие, в котором область пружины имеет диаметр, больший, чем диаметр корпуса; и пробку, расположенную внутри металлического колпачка, которая закрывает отверстие и выполнена с возможностью содержания множества контактов. Когда давление прикладывается к верхней поверхности, область пружины деформируется, обеспечивая возможность передвижения верхней поверхности в направлении пробки, и когда заданное давление (Р) прикладывается к верхней поверхности, область пружины деформируется, обеспечивая возможность контакта верхней поверхности с двумя из множества контактов.
Соответствующий сейсмический датчик может быть замкнут накоротко, когда верхняя поверхность входит в контакт с двумя из множества контактов.
Множество контактов может включать в себя первый входной и выходной контакты, второй входной и выходной контакты и перемычки, которые соединяют первый входной контакт со вторым входным контактом, и первый выходной контакт со вторым выходным контактом.
Боковой участок пробки, например, обращен, как к корпусу, так и к области пружины. Область пружины может иметь один выступ.
Металлический колпачок может быть цилиндрическим, и один выступ может продолжаться по всей внешней окружности металлического колпачка.
Переключатель может дополнительно содержать уплотнитель, выполненный с возможностью герметично изолировать камеру, формируемую между металлическим колпачком и уплотнительной пробкой.
Верхняя поверхность выполнена, например, плоской.
Центральный зазор Н между верхней поверхностью и второй стороной уплотнительной пробки можно, например, рассчитать на основе упругости пружины области таким образом, что, когда заданное давление (Р) действует на верхнюю поверхность, зазор Н равен нулю.
Переключатель может дополнительно содержать вывод входного сигнала, электрически соединенный с первым входным контактом, и вывод выходного сигнала, электрически соединенный с первым выходным контактом, вывод входного сигнала и вывод выходного сигнала соединены, например, с сейсмическим датчиком.
В соответствии с другим вариантом осуществления, предложен способ отключения сейсмического датчика во время морской сейсморазведки. Способ включает в себя операции: буксируют сейсмический датчик на заданной глубине под водой, которая меньше, чем пороговая глубина под водой; записывают сейсмические данные с помощью сейсмического датчика; и автоматически отключают сейсмический датчик с помощью переключателя, расположенного рядом с сейсмическим датчиком под водой, когда текущая глубина сейсмического датчика становится больше, чем пороговое значение глубины воды. Переключатель имеет сильфон и электропроводный участок, и электропроводный участок откалиброван таким образом, что он касается двух контактных площадок для отключения сейсмического датчика, когда давление воды воздействует на сильфон на глубине больше, чем пороговая глубина воды.
Краткое описание чертежей
На приложенных чертежах иллюстрируются один или больше вариантов осуществления и, вместе с описанием, они поясняют эти варианты осуществления. На чертежах:
- на фиг. 1 показана традиционная морская система сейсморазведки;
- на фиг. 2 показана схема переключателя в соответствии с примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 3 показана схема переключателя в соответствии с другим примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 4А показан общий вид переключателя по фиг. 2 или 3 в соответствии с примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 4В показано поперечное сечение переключателя по фиг. 2 в соответствии с примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 5 показана схема другого переключателя в соответствии с примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 6 показана схема еще одного другого переключателя в соответствии с примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 7 показан общий вид переключателей, представленных на фиг. 5 или 6, в соответствии с примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 8 показан вид сзади одного из переключателей, представленных на фиг. 5 или 6, в соответствии с примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 9 показан другой общий вид одного из переключателей, представленных на фиг. 5 или 6, в соответствии с примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 10 показано поперечное сечение одного из переключателей, представленных на фиг. 5 или 6, в соответствии с примерным вариантом выполнения;
- на фиг. 11 показана схема держателя датчика и расположение переключателя относительно сейсмического датчика в соответствии с примерным вариантом выполнения; и
- на фиг. 12 показана блок-схема последовательности операций способа переключения сейсмического датчика с переключателем, в соответствии с примерным вариантом выполнения.
Описание изобретения
Одинаковые номера ссылочных позиций на разных чертежах идентифицируют одни и те же или аналогичные элементы. Следующие варианты осуществления описаны, для простоты, в отношении переключателя, который прикреплен к гидрофону, и активируется давлением. Однако, переключатели, которые будут описаны ниже, не ограничиваются сейсмической окружающей средой, но могут применяться в других областях, и которые должны отключаться автоматически при определенном давлении.
Ссылка во всем описании на "один вариант осуществления" или "вариант осуществления" означает, что конкретное свойство, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена в, по меньшей мере, в один вариант осуществления раскрываемого предмета изобретения. Таким образом, фразы "в одном варианте осуществления" или "в варианте осуществления" в различных местах в описании не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные свойства, структуры или характеристики могут быть скомбинированы любым соответствующим образом в одном или больше вариантах осуществления.
В соответствии с примерным вариантом осуществления, представленным на фиг. 2, чувствительный к давлению переключатель 10 может включать в себя сильфон 12, имеющий закрытый конец 12А и открытый конец 12С, герметично закрытый герметизирующей пробкой 14. Боковой участок 12В соединяет закрытый конец 12А с открытым концом 12С. Боковой участок 12В может быть изготовлен так, чтобы он имел один или больше изгибов, как представлено на фиг. 2. Боковой участок 12В сильфона 12 имеет определенное значение жесткости так, что давление, при котором переключатель выполняет свою предназначенную функцию, может быть хорошо прогнозируемым. Сквозь герметизирующую пробку уплотнителя может быть пропущен вывод 16 входного сигнала, и вывод 18 выходного сигнала. Выводы 16 и 18 сигналов герметизированы таким образом, что воздух или другой газ не может попасть внутрь или выйти из камеры 12D. Герметизирующая пробка 14 может быть установлена с примыканием к пробке 20 основания для удержания пробки основания в выемке 22 сильфона 12. Герметизирующая пробка может быть приклеена или закреплена с помощью другого средства на сторонах сильфона 12. В случае необходимости, герметизирующая пробка может быть приклеена или закреплена с помощью другого средства на нижней части пробки основания.
Пробка 20 основания может быть изготовлена из электроизолирующего материала по причинам, которые будут описаны ниже. В одном варианте осуществления пробка 20 основания представляет собой печатную плату (РСВ), которая имеет электрические контакты на противоположных сторонах 20А и 20В. Например, первая входная контактная площадка 24 расположена между герметизирующей пробкой 14 и пробкой 20 основания, на стороне 20А пробки основания для электрического контакта с выводом 16 входного сигнала. Аналогично, первая выходная контактная площадка 26 расположена между герметизирующей пробкой и пробкой основания, на стороне 20А пробки основания для электрического контакта с выводом 18 выходного сигнала. Первая входная контактная площадка электрически соединена с входной перемычкой 28, которая заканчивается на второй входной контактной площадке 30 на стороне 20В. Первая выходная контактная площадка 26 электрически соединена с входной перемычкой 32, которая заканчивается на второй выходной контактной площадке 34 также на стороне 20В. Две стороны 20А и 20В могут быть противоположными друг другу.
В одном варианте осуществления площадь стороны 20А, обращенная к герметизирующей пробке 14, выполнена большей, чем площадь стороны 20В. Например, как представлено на фиг. 2, пробка 20 основания может иметь Т-образную форму, при этом большая часть 20С обращена к герметизирующей пробке 14. Возможны другие формы пробки основания. Узкая часть 20D пробки основания 20 имеет зазор G относительно бокового участка 12 В сильфона 12. В этом зазоре размещается боковой участок 12В, когда давление Р сжимает сильфон 12, и боковые участки 12В расширяются из-за сжатия. Размер h гофры бокового участка 12В можно выбрать на основе прочности материала, используемого для сильфона 12 и также от требуемой глубины, на которой переключатель отключает соответствующий датчик С. Сильфоны 12 должны быть изготовлены из электропроводного материала, например, металла или другого материала. Количество гофров на боковом участке 12В может изменяться, например, между одним и десятью.
Верхняя поверхность 12А сильфона 12 содержит электропроводную поверхность 36, которая может быть, по существу, плоской с выпуклостью 36А, как представлено на чертеже. Выпуклость предназначена для того, чтобы она входила в контакт с контактными площадками 30 и 34. В одном примерном варианте осуществления электропроводная поверхность 36 может быть плоской без выпуклостей (например, плавной, без угловых изменений на ее поверхности). Однако, как представлено ниже, электропроводная поверхность 36 может иметь, помимо плоского участка, углубления, другие выпуклости или неплоский профиль для увеличения давления контакта. Во время работы углубления или другие выпуклости движутся совместно с плоским участком, то есть, углубления или другие выпуклости не могут двигаться относительно плоского участка, как в случае гофрированной поверхности. Внутреннее пространство сильфона 12 и внешняя часть пробки 20 основания формируют камеру 12D. Как описано ниже, камера 12D может быть герметично закрытой и содержать, таким образом, воздух с требуемым давлением. Другие газы, кроме воздуха, могут использоваться для заполнения камеры 12D.
Когда чувствительный к давлению переключатель 10 подвергается воздействию атмосферного давления, сильфон 12 находится в свободном состоянии и электропроводная поверхность 36 не находится в электрическом контакте с площадкой 30 второго входного контакта, и площадкой 34 второго выходного контакта. Когда переключатель 10 погружают под воду и, поэтому, подвергают гидростатическому давлению, сильфон 12 начинает сжиматься, то есть, размер h изгиба (гофра) уменьшается, и зазор Н между поверхностью 36 и стороной 20В пробки 20 основания также уменьшается. Когда переключатель достигает требуемой глубины (например, 35 м), зазор Н может стать равным нулю, то есть, электропроводная поверхность 36 входит в контакт с контактными площадками 30 и 34. Другими словами, зазор Н между электропроводной поверхностью 36 и верхней стороной 20В пробки основания рассчитывают на основе упругости бокового участка 12В сильфона 12 таким образом, что для заданного внешнего давления (Р) зазор Н становится равным нулю. Такое воздействие замыкает накоротко контактные площадки 30 и 34 и сейсмический датчик S, например, гидрофон, который включает в себя линию 17 сигнала. Короткое замыкание гидрофона S эффективно отключает гидрофон на этой заданной глубине. Однако когда сейсморазведочный кабель движется выше глубины короткого замыкания, переключатель открывает датчик S и, таким образом, датчик S снова можно использовать для сейсмической записи. Другими словами, короткое замыкание длится только, когда внешнее давление превышает заданное значение.
Переключатель 10 может быть собран в гипербарокамере, установленной на заданном давлении (которое может соответствовать давлению водяного столба 35 м). Таким образом, давление внутри сильфона 12 совместно с действием силы упругости сильфона, определяет гидростатическое давление, при котором переключатель выполняет функцию замыкания накоротко гидрофона. После сборки переключателя уплотняющая прокладка 38 может быть сформирована вокруг герметизирующей пробки 14, которая герметично закрывает его при заданном давлении. Другими словами, камера 12D герметично закрыта с помощью уплотняющей прокладки 38. Таким образом, вариант осуществления на фиг. 2 включает в себя, помимо прочих, преимущество, состоящее в том, что сильфон имеет только корпус, выбранный для определенного давления, и одна простая прокладка эффективно герметизирует весь механизм. Такой вариант осуществления также обеспечивает преимущество, заключающееся в способности выдерживать условия высокого избыточного давления.
На фиг. 3 представлен другой вариант осуществления переключателя 40. Переключатель 40 включает в себя сильфон 42, герметично закрытый на одном конце 42С уплотнительной пробкой 44 и оконечной пробкой 45 на его другом конце 42А. Так же, как и устройство на фиг. 2, сильфон 42 имеет боковой участок 42В, выполняющий функцию пружины (например, гофрированный или волнистый участок), который обеспечивает более точную жесткость пружины, чем существующие переключатели таким образом, что давление, при котором переключатель выполняет свою предназначенную функцию, может быть хорошо прогнозированным. Через герметизирующую пробку проложен вывод 46 входного сигнала, и вывод 48 выходного сигнала. Герметизирующая пробка 44 установлена с примыканием к пробке 50 основания для удержания пробки основания внутри выемки 52 сильфона 42. Как пробка 50 основания, так и оконечная пробка 45 могут иметь Т-образную форму, как представлено на фигуре 3. Конечно, другие формы могут быть использованы, как понятно для специалиста в данной области техники. Оконечная пробка может быть изготовлена из любого изолирующего материала, в то время как пробка 50 основания может быть выполнена аналогично пробке 20 основания, показанной на фиг. 2.
Первая входная контактная площадка 54 расположена на границе перехода между уплотнительной пробкой 44 и пробкой 50 основания (на нижней стороне 50А пробки 50 основания) для электрического контакта с выводом 46 входного сигнала. Аналогично, первая выходная контактная площадка 56 расположена на границе перехода между уплотнительной пробкой и пробкой основания (на верхней поверхности 50В пробки 50 основания) для электрического контакта с выводом 48 выходного сигнала. Первая входная контактная площадка электрически соединена с входной перемычкой 58, которая заканчивается на второй входной контактной площадке 60 на верхней поверхности 50В пробки 50 основания. Первая выходная контактная площадка 56 электрически соединена с входной перемычкой 62, которая заканчивается на второй выходной контактной площадке 64 также на верхней поверхности пробки 50 основания.
Оконечная пробка 45 герметично закрыта внутри верхней выемки 70 сильфона 42 уплотнительной прокладкой 72. В случае необходимости, верхняя пластина 73 может быть расположена поверх оконечной пробки 45. Верхняя пластина 73 может быть выполнена из металлического материала. Электрод (замыкающий накоротко контакт) 74 может быть расположен на нижней поверхности оконечной пробки 45, так, что он обращен к пробке 50 основания. Электрод 74 может быть выполнен полностью плоским, или может иметь одну или больше выпуклостей, для лучшего контакта с соответствующими площадками.
Когда чувствительный к давлению переключатель 40 подвергают атмосферному давлению, сильфон 42 находится в своем свободном состоянии и замыкающий накоротко контакт 74 не находится в электрическом контакте со второй входной контактной площадкой 60 и второй выходной контактной площадкой 64. Однако когда переключатель 40 погружен и подвергается подводному гидростатическому давлению, сильфон 42 сжимается до тех пор, пока замыкающий накоротко контакт 74 не войдет в контакт с контактными площадками 60 и 64 (то есть, зазор Н не уменьшится до нуля). Это замыкает накоротко контактные площадки 60 и 64, замыкая, таким образом, накоротко гидрофон (не показан) и отключая его.
Переключатель 40 также предпочтительно собирают в гипербарокамере, в которой установлено заданное давление. Это позволяет учесть давление внутри сильфона 42, который автоматически устанавливает гидростатическое давление, при котором переключатель выполняет функцию короткого замыкания гидрофона. После сборки переключателя, уплотнительную прокладку 68 устанавливают вокруг уплотнительной пробки, герметично закрывая под заданным давлением, а также уплотнительную прокладку 72. Вариант осуществления на фиг.3 помимо других имеет то преимущество, что сильфон в данном варианте является менее дорогостоящим при производстве и обеспечивает более надежную функцию взаимодействия контактов.
Общий обзор одного из переключателя 10 или переключателя 40 будет представлен со ссылкой на фиг. 4А, на которой представлены сильфоны 12, 42 выполненные с возможностью установки пробки 20, 50 основания. Площадки 30, 34, 60, 64 можно видеть на верхней поверхности пробки. На фиг. 4В показан вид в разрезе (поперечное сечение) переключателя 10.
На фиг. 5 показан другой вариант осуществления чувствительного к давлению переключателя 80. Переключатель содержит формованный металлический колпачок 82 с радиально выступающим наружу выступом 84. Металлический колпачок может быть выполнен цилиндрическим, и выступ (или округлая выпуклость) может продолжаться вокруг всего металлического колпачка. В одном варианте имеется один выступ или округлая выпуклость. Колпачок включает в себя цилиндрический корпус 91. Можно выполнить другие формы металлического колпачка и корпуса, например, овальную и т.д. Следует отметить, что выступ 84 имеет диаметр, больший, чем диаметр цилиндрического корпуса 91. Выступ 84 используется, как пружинный механизм, поддерживающий верхнюю поверхность 86 колпачка 82, и выступ продолжается радиально за пределы диаметра корпуса. Под давлением, верхняя поверхность 86 прижимается вниз, и выступ 84 выравнивается в направлении внутрь таким образом, что верхняя поверхность 86 движется в направлении уплотнительной пробки 88. Уплотнительная пробка 88 расположена внутри колпачка 82 и герметизирована уплотнительной прокладкой 90 таким образом, что герметично закрытая камера 82А формируется между колпачком 82 и уплотнительной пробкой 88. Нижний входной контакт 92 формируется с нижней части уплотнительной пробки 88, и контакт 92 электрически соединен с входной перемычкой 94, которая соединяется с верхним входным контактом 96. Аналогично, нижний выходной контакт 98 сформирован на нижней части уплотнительной пробки 88 и соединен с выходной перемычкой 100, и затем с верхним выходным контактом 102. Верхний входной и выходной контакты 96 и 102 сформированы на верхней поверхности 88А уплотнительной пробки 88 и обращены к верхней поверхности 86. Контакт 92 соединен с выводом 104 входного сигнала, и контакт 98 соединен с выводом 106 выходного сигнала. Выводы 104 и 106 сигналов соединены с сейсмическим датчиком, например, с гидрофоном, аналогично варианту осуществления, показанному на фиг. 2.
Расположение уплотнительной пробки 88 внутри колпачка 82 определяет точку установки переключателя, поскольку вертикальное расстояние между верхней поверхностью 86 и контактами 96 и 102 определяет расстояние, которое должна пройти верхняя поверхность 86 для контакта. Вариант осуществления на фиг. 5 включает в себя набор направленных вниз контактных точек 104 на нижней стороне верхней поверхности 86. В одном варианте осуществления имеется три таких контактных точки 104, которые обеспечивают контакт с контактами 96 и 102. Эти три контактные точки обеспечивают сбалансированный контакт между сопряженными поверхностями. Вариант осуществления на фиг. 6 построен аналогично, но без точек контакта, то есть, верхняя поверхность 86 выполнена полностью плоской (гладкой).
Анализ показал, что оптимальная толщина верхней поверхности составляет приблизительно 0,15 мм или приблизительно 0,006 дюйма. Отклонение (соответствующее зазору Н на фиг. 2 и 3) для варианта, представленного на фиг. 5 и 6, составляет приблизительно 0,38 мм или приблизительно 0,015 дюйма, для достижения требуемого давления переключения 3,1 бар (45 psi), что соответствует глубине приблизительно 31 м. Следует отметить, что современные нормы требуют, чтобы гидрофон был выключен на глубине приблизительно 35 м. Для того, чтобы не превышать эту глубину, в настоящем варианте осуществления используется глубина 31 м, для замыкания накоротко гидрофона. Однако можно использовать другие значения глубины, в зависимости от нормативов в каждой стране. Переключатель может легко противостоять условиям избыточного давления 25 бар (362 psi), не превышая предела текучести, нигде внутри переключателя, то есть, переключатель разработан таким образом, что чрезмерное давление на устройство не приведет к увеличению диапазона его действия. Верхняя поверхность в любом из вариантов осуществления, описанных выше, может быть выполнена из бериллиево-медного сплава, хотя иные металлы также могут использоваться для уменьшения стоимости.
Общий вид переключателя, описанного выше со ссылкой на фиг. 5 и 6, показан на фиг. 7. Металлический колпачок 82 показан, как имеющий верхнюю поверхность 86 и механизм пружины (выпуклости) 84. Следует отметить, что в этом варианте осуществления показана одиночная выпуклость 84. Такая конструкция имеет преимущество простого производства. Уплотнительная пробка 88 показана, как имеющая два контакта 96 и 102, отделенные друг от друга, и каждый из которых сообщается с соответствующими перемычками 94 и 100, соответственно. Форма контактов 96 и 102 показана, как полукруг на фиг. 7. Однако можно использовать другие формы, как показано на фиг. 8. На фиг. 9 показано внутреннее пространство металлического колпачка 82 и нижняя поверхность уплотнительной пробки 88, открывая нижние входной и выходной контакты 92 и 98. Уплотнительная пробка 88 показана, как изготовленная из двух частей 88А и 88В, например, одной электропроводной и другой неэлектропроводной таким образом, что сигналы на выходных контактах 92 и 98 отделены друг от друга. На фиг. 10 показан вид в поперечном сечении переключателя 80.
Переключатели, описанные выше, могут быть установлены внутри гидрофона, таким образом, чтобы их нельзя было легко ликвидировать или удалить. Например, на фиг. 11 показан гидрофон 200, который содержит оба элемента S и переключатель 10, например, в одном и том же месте 206 гидрофона внутри части сейсморазведочного кабеля. Гидрофон 200, показанный на фиг. 11, имеет четыре компонента S. Однако гидрофон может иметь меньшее или большее количество компонентов. Кроме того, переключатель может быть воплощен с возможностью управления более чем одним датчиком, например, множеством датчиков. В одном варианте осуществления переключатель не предусмотрен рядом или в том же корпусе, что и датчик. Например, датчик может быть предусмотрен в первом местоположении вдоль сейсморазведочного кабеля, и переключатель может быть предусмотрен во втором местоположении, отличном от первого местоположения, вдоль сейсморазведочного кабеля.
Способ отключения сейсмического датчика, при достижении требуемой глубины, может быть осуществлен, как описано далее. Как представлено на фиг. 12, способ включает в себя этап 1200 буксирования сейсмического датчика до заданной глубины под водой, которая меньше, чем пороговая глубина воды, этап 1202 записи сейсмических данных с помощью сейсмического датчика, и этап 1204 автоматического отключения сейсмического датчика с помощью переключателя, расположенного рядом с сейсмическим датчиком, под водой, когда текущая глубина сейсмического датчика становится больше, чем ее пороговое значение. Переключатель может представлять собой любой из переключателей, описанных выше.
Раскрытые примерные варианты осуществления обеспечивают переключатель и способ, для отключения сейсмического датчика, когда достигается заданная глубина в морской окружающей среде. Следует понимать, что данное описание не предназначено для ограничения изобретения. И, наоборот, примерные варианты осуществления предназначены для охвата альтернативы, модификации и эквивалентов, которые включены в сущность и объем изобретения, которые определены приложенной формулой изобретения. Далее, в подробном описании примерных вариантов осуществления изобретения, многочисленные специфичные детали представлены для обеспечения полного понимания заявленного изобретения. Однако для специалиста в данной области техники будет понятно, что различные варианты осуществления могут быть выполнены на практике без таких конкретных деталей.
Хотя свойства и элементы настоящих примерных вариантов осуществления были описаны в вариантах осуществления в определенных комбинациях, каждое свойство или элемент можно использовать без других свойств и элементов вариантов осуществления, или в различных комбинациях с другими свойствами и элементами, раскрытыми здесь, или без них.
В данном описании используются примеры предмета изобретения, раскрытого для обеспечения для любого специалиста в данной области техники возможности выполнения его на практике, включая в себя изготовление и использование любых устройств или систем, и выполнение любых встроенных способов. Патентуемый объем предмета изобретения определен формулой изобретения, и может включать в себя другие примеры, которые может рассмотреть специалист в данной области техники. Такие другие примеры должны находиться в пределах объема формулы изобретения.