水聽器的制造方法
【專利說明】水聽器
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)要求保護(hù)在2014年1月31日提交的臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/934, 357的權(quán)益，該專 利申請(qǐng)以其全文引用的方式并入到本文中。
【背景技術(shù)】
[0002] 在油氣勘探工業(yè)中，海洋地球物理調(diào)查常用于搜尋含烴地下地層。海洋地球物理 調(diào)查技術(shù)可以得到地球的地下構(gòu)造（subsurface structure)的知識(shí)，這些知識(shí)適用于找到 并且提取烴礦藏/礦床（deposits)諸如石油和天然氣。地震勘測(cè)/調(diào)查是海洋地球物理 調(diào)查的熟知技術(shù)之一。
[0003] 在海洋環(huán)境(其可包括鹽水、淡水和/或微咸水環(huán)境）中執(zhí)行的地震勘測(cè)的某些情 形下，一個(gè)或多個(gè)地震源通常被配置成被浸沒并且由船只拖曳。船只通常也被配置成拖曳 一個(gè)或多個(gè)側(cè)向間隔開的拖纜通過水中。在某些情況下，除了拖纜之外或作為拖纜的替代， 傳感器可以位于海底處或海底附近，在洋底電纜或節(jié)點(diǎn)上。在選定時(shí)間，控制器械可能造成 一個(gè)或多個(gè)地震源促動(dòng)。地震信號(hào)然后可以由傳感器諸如沿著拖纜安置的水聽器接收?？?以分析在這種地震勘測(cè)期間收集的數(shù)據(jù)以輔助識(shí)別含烴地質(zhì)構(gòu)造，并且因此判斷石油和天 然氣的礦床可能位于哪里。
[0004] 在某些情況下，也可以將水聽器用于海底儲(chǔ)層監(jiān)視(例如，永久儲(chǔ)層監(jiān)視或PRM)應(yīng) 用中。例如，水聽器可以安置于海底上以在地震源(例如，在水面處或水面附近的地震源)被 促動(dòng)時(shí)記錄數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0005] 圖1A至圖1B示出了根據(jù)本公開的水聽器的實(shí)施例。
[0006] 圖2示出了根據(jù)本公開的邁克爾遜（Michelson)干涉儀的實(shí)施例。
[0007] 圖3示出了作為不同維度的剛度/勁度（stiffness)的函數(shù)的水聽器靈敏度的曲 線圖。
[0008] 圖4A至圖4B示出了用于根據(jù)本公開的水聽器的布置的實(shí)施例。
[0009] 圖5示出了根據(jù)本公開的干涉測(cè)量回路的實(shí)施例。
[0010] 圖6A至圖6B示出了根據(jù)本公開的纖維套管/索環(huán)（grommet)的實(shí)施例。
[0011] 圖7示出了根據(jù)本公開的水聽器的實(shí)施例的分解圖。
[0012] 圖8示出了根據(jù)本公開的水聽器的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本說明書包括對(duì)"一個(gè)實(shí)施例"或"一實(shí)施例"的提及。短語"在一個(gè)實(shí)施例中"或 "在一實(shí)施例中"的出現(xiàn)未必指相同實(shí)施例。特定特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)或特征可以用與本公開一致的 任何合適方式組合。
[0014] 各種裝置、單元、回路或其它部件可以被描述或聲稱為"被配置成"、"可用于"或者 "可操作成"執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)。在本上下文中，"被配置成"、"可用于"或者"可操作成" 各自用于通過表明裝置/單元/回路/部件包括在操作期間執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的結(jié)構(gòu)來 表示結(jié)構(gòu)。因此，裝置/單元/回路/部件可以被說成被配置成，可用于或者適用于執(zhí)行該 任務(wù)，甚至當(dāng)所規(guī)定的裝置/單元/回路/部件當(dāng)前并不操作時(shí)(例如，并未開啟或并未處 于操作狀態(tài))。結(jié)合"被配置成"、"可用于"或"可操作成"等語言使用的裝置/單元/回路 /部件可包括電子硬件(例如電路、儲(chǔ)存可執(zhí)行以實(shí)施操作的程序指令的存儲(chǔ)器等)，機(jī)械裝 置，或其它類型的結(jié)構(gòu)。對(duì)于裝置/單元/部件被"配置成"、"可用于"或"可操作成"執(zhí)行 一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的陳述，關(guān)于該裝置/單元/回路/部件而言，明確地并無援引35 U. S. C. § 112(f)的意圖。
[0015] 在某些實(shí)施例中，關(guān)于地震勘測(cè)的各項(xiàng)信息，諸如由水聽器收集的數(shù)據(jù)，可以實(shí)施 于地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn)品中。"地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn)品"可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀、非暫時(shí)介質(zhì)上并且 可以體現(xiàn)地球物理數(shù)據(jù)(諸如原始拖纜數(shù)據(jù)、經(jīng)處理的拖纜數(shù)據(jù)、基于拖纜數(shù)據(jù)的二維或三 維圖等)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的某些非限制性示例可以包括硬盤驅(qū)動(dòng)器、⑶、DVD、打印輸出 (print-out)等。在某些實(shí)施例中，來自拖纜的原始模擬數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)為地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn) 品。在其它情形下，數(shù)據(jù)可以在作為地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn)品存儲(chǔ)之前首先被數(shù)字化和/或調(diào)節(jié)。 在其它情形下，數(shù)據(jù)可以在存儲(chǔ)于地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn)品中之前被完全處理為各種地球物理結(jié) 構(gòu)的二維或三維圖。地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn)品可以在美國(guó)或另一國(guó)家內(nèi)離岸(例如，由船只上的器 械/裝備）或在陸上/境內(nèi)（例如在陸地上的設(shè)施處）產(chǎn)生。如果地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn)品離岸或 在另一國(guó)家中產(chǎn)生，其可以在陸上被輸入到美國(guó)的設(shè)施。一旦到了美國(guó)陸上/境內(nèi)，可以對(duì) 地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn)品執(zhí)行地球物理分析。
[0016] 在典型海洋地球物理調(diào)查的情況下，一個(gè)或多個(gè)地震源可以用于生成地震能量。 各種類型的地震源可以用于這個(gè)目的。例如(但并無限制意義)，在某些情況下可以使用氣 槍、燒性盤投射器（flexural disc projector)、和/或海洋振動(dòng)器。地震能量可以向下通 過水中行進(jìn)并且通過水底下方的地層。在海底地層內(nèi)的阻抗邊界可以(至少部分地)反射穿 過這些地層行進(jìn)的地震能量。所反射的地震能量然后可以向上行進(jìn)。位于地層附近的地震 傳感器(例如，水聽器、地震檢波器、加速度計(jì)等）可以俘獲這些反射的地震能量。這些地震 傳感器可以將俘獲的地震能量轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)，諸如光學(xué)信號(hào)或電信號(hào)。然后可解釋電信號(hào)或 光學(xué)信號(hào)以提供關(guān)于水底下方的各種地表下地層的組成和/或結(jié)構(gòu)的信息。這些信息可以 例如用于確定這些地層可能包含礦床(包括烴）的可能性。
[0017] 詳細(xì)描述 本公開大體而言針對(duì)于水聽器的領(lǐng)域。術(shù)語"水聽器"在本文中根據(jù)其在本領(lǐng)域中的 普通意義使用，其包括地震傳感器，地震傳感器能檢測(cè)在液體諸如水中的聲波(例如，呈聲 壓變化的形式)。水聽器可以適用于烴勘探和采集的各種方面。例如，水聽器可以用于海洋 地球物理調(diào)查、海底儲(chǔ)層監(jiān)視(通常被稱作永久儲(chǔ)層監(jiān)視或PRM)，和用于井筒/井眼中的井 下聲學(xué)監(jiān)測(cè)中。根據(jù)本公開的某些實(shí)施例，描述了光纖水聽器，其對(duì)于流體靜壓/靜水壓力 相對(duì)不敏感，同時(shí)向聲壓展現(xiàn)出適用的靈敏度。
[0018] 本公開的各種實(shí)施例采用新穎的特征，這些新穎的特征可能允許比其它已知水聽 器每單位光纖長(zhǎng)度更高的聲壓靈敏度。在某些實(shí)施例中，根據(jù)本公開的水聽器可以是壓力 平衡的，這是通常用于表示在水聽器內(nèi)側(cè)的靜態(tài)壓力(例如，在水聽器的內(nèi)部體積中）與水 聽器緊鄰?fù)鈧?cè)的靜態(tài)壓力相同（或基本上相同）的術(shù)語。在某些實(shí)施例中，壓力平衡的水聽 器所具有的內(nèi)側(cè)壓力與外側(cè)壓力相同(例如，在測(cè)量的限度內(nèi)）。但在某些實(shí)施例中，壓力可 以略微不同(例如，壓力在外側(cè)可能更大)。只要壓差足夠低使得水聽器并不破裂或收縮(例 如，在500psi內(nèi)），那么水聽器可以是可用的。
[0019] 現(xiàn)轉(zhuǎn)至圖1A，示出了根據(jù)本公開的水聽器的一實(shí)施例的截面圖。水聽器100包括 端帽106和108,端帽106和108在某些實(shí)施例中由剛性材料(例如，鋼、鈦、合適樹脂諸如玻 璃填充的聚醚酰亞胺，如Ultem ? 2300等）制成。端帽106和108可以附連到內(nèi)心軸102 和外心軸104的端部，在此實(shí)施例中，內(nèi)心軸102和外心軸104被示出為沿著共同縱向軸線 布置的兩個(gè)同心圓筒。內(nèi)心軸102可以被設(shè)計(jì)成相對(duì)于外心軸104比較剛硬/硬挺(或至 少不遠(yuǎn)小于外心軸104剛度）以便使得水聽器100在縱向方向或縱向維度上相對(duì)剛硬/硬 挺。例如，如在下文中更詳細(xì)地描述，可以有利地使內(nèi)心軸102的剛度為外心軸104的至少 一半。如下文所描述，在各種實(shí)施例中，內(nèi)心軸102的剛度可以是從外心軸104的一半剛度 到比外心軸104 (在極限內(nèi)）無限地更大。內(nèi)心軸102 (和在某些情形下，內(nèi)心軸102和端 帽106和108 -起）和相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)等效物可以被稱作"用于形成縱向剛度的機(jī)構(gòu)"。外心 軸104和其結(jié)構(gòu)等效物可以被稱作"用于形成周向剛度的機(jī)構(gòu)"。
[0020] 參考光纖112和感測(cè)光纖114可以分別纏繞到內(nèi)心軸102和外心軸104上。然后 這些光纖的延伸部122和124可以分別穿過端帽中任一個(gè)(或在某些實(shí)施例中每一個(gè))中的 較小密封孔以便于水聽器100的光學(xué)連接。某些實(shí)施例可以將例如Accutether?光纖用于 光纖元件中的一個(gè)或多個(gè)。參考光纖112和感測(cè)光纖114可以用作干涉儀的兩個(gè)光路(例 如，邁克爾遜干涉儀，如在下文中更詳細(xì)描述，或各種其它類型的干涉儀)。參考光纖112和 其結(jié)構(gòu)等效物可以被稱作"用于測(cè)量參考信號(hào)的參考機(jī)