专利名称：由包括使用杀生物材料的外部护套的主护套的区段所形成的地震拖缆的制作方法
技术领域：
本发明的领域是地震数据采集的领域。更确切地，本发明涉及分析海床的设备。
本发明特别涉及通过地震勘探法的石油勘探工业，但也可应用于在海洋环境中实 现地震数据采集网络的任何领域。
背景技术：
在本发明的领域中，在现场采集地球物理数据的操作通常由传感器网络实现。这 些传感器最常见是水听器；然而所述操作也可由地听器、加速度计或者任何其他类型的传 感器实现。 上文所说的水听器沿电缆分布以形成通常用术语"拖缆"或"地震拖缆(seismic streamers)"表示的线性声学天线。地震拖缆的网络由地震船拖曳。 地震拖缆由单个区段(sections)的组合件组成,所述区段装备有地震传感器，并 且与数字-模拟转换电子器件相连。 地震船还拖曳一个或多个由气枪网络、水枪或声学振荡器组成的地震源。由地震
源产生的压力波横穿水头并且声穿透海床的上层。 一部分信号被洋底壳的不均匀处以及界
面折射。得到的声学信号随后由贯穿分布在整个地震拖缆长度上的地震传感器探测得到。 这些声学信号经过调节、数字化，然后通过地震拖缆的遥测装置转发到位于地震船上的操
作员站，在此进行原始数据处理。 地震勘探活动可安排数月的周期。另外，即使在不利的天气条件的情况下，也要尽 可能避免让拖缆返回到船内，因为返回./展开的操作在实践中是特别繁重和冗长的。实际 上，每个拖缆的长度都有几公里(最长达12公里)。 这导致地震拖缆可连续几个月保持浸没在海水里(常见浸没6到12个月的周 期)。 而且，地震拖缆通常以浅深度(几米)浸没，并且通常以低速进行拖曳(小于或等 于5节)。 因此,拖缆的管状结构会积垢，这尤其是由于微生物或生物污垢在地震拖缆的外 层上的增生所导致的。
而这些生物污垢则会产生若干不利影响，其中包括-它们产生流体动力流动噪声生物污垢的增生可导致在地震拖缆的外层上形成 很可能干扰要实施的测量的结壳或者汞齐；-它们往往增大地震拖缆的拖曳力，并因此增大拖拉拖缆的船的燃料消耗；
-在将地震拖缆缠绕到拖船的绞盘上期间，生物污垢将沉积并弄污设备，并且在数 天后由于它们在空气中的降解而发出恶臭；-某些类型的生物污垢具有可剌穿地震拖缆护套的外壳，这会导致水灌入地震拖 缆内，或者引起油泄漏(在地震拖缆含有填充流体如煤油时)。
现有技术中已提出了若干技术，以克服在地震拖缆的外部护套上由生物污垢增生 所产生的不利影响。 在专利FR-2847987中尤其公开了一项技术,其中提出了地震拖缆的外部护套的 清洁设备，包括-处理地震拖缆的工具，包括旋转刷、以及刮刀，以磨去拖缆外部护套上形成的结 壳；-沿拖缆定位和引导该设备的装置。 这样的设备结构相对复杂，因为其设计要能够允许其在地震拖缆的管状结构上 的突出元件上通过，这些元件可以由浮子(floaters)或轨迹校正设备(通常用术语"吊 舱"(bird)表示)构成。 这样的设备己进行过试验，并已在实践中放弃，这归因于它们的成本并且特别归
因于多数时候它们会从地震拖缆上脱离并且遗落在海床中的事实。"防污"油漆也是已知的，通常用在船体上。 然而，"防污"油漆通常含有现在因其毒性而众所周知的TBT(三丁基锡)。从环 境角度(污染海水)来说以及在操作地震拖缆过程中有可能接触TBT油漆的人员的安全方 面，这样的油漆因而是不可接受的。 此夕卜，施涂"防污"油漆的技术几乎不能与和地震拖缆有关的技术和经济约束相 容。 实际上，施涂这些油漆的技术意味着将油漆投射到载体上的操作。 这种投射操作可以由操作员使用投射枪来实施。在这种情况下，由于要处理的拖
缆的高公里数，该投射操作将特别长并且高成本。 另外需要满足油漆的千燥时间，这意味着在占用相当大空间量的位置来存放地震 拖缆，以避免处理过的拖缆的部分与其自身的任何接触(这排除了地震拖缆的缠绕)；这样 的存放因而在经济上是不可行的。 还提出了使用投射环实施"防污"油漆的投射，地震拖缆的管状结构在投射环内循 环，这里使用能在与水接触中千燥的油漆。实施这项技术的原理在于将投射环安装在拖缆 拖船上，并且在公海(open sea)使用环实施该处理操作，处理后的地震拖缆存放在水中。
这样的技术因而可以克服在油漆干燥阶段地震拖缆的存放问题，但是也意味着非 常高的实施成本。实际上，船的设备成本相当大，因为必须提供与缠绕地震拖缆的绞盘一样 多的投射环(在地震勘探船上可安装高达12个绞盘)。 此外，用于储存油漆的输给系统和工具被增加到已经相当大数量的船上现有的其 它设备上。
发明内容
本发明的目的尤其是为了克服现有技术的这些缺陷。 更确切地，本发明的目的是提出一种可以使地震拖缆耐受生物污垢的污损的技 术，这种技术可以使用与涉及现有技术所提到的技术相比尤其具有较低成本的工业方法来 实施。 本发明的目的还在于提供与有关地震拖缆的机械约束(特别是与它们的被缠绕能力有关)相容的这样一种技术。 本发明的目的还在于提供与地震拖缆的内部元件(特别是涉及传输电流的元件) 相容的这样一种技术。 本发明的目的还在于提供避免地震拖缆的重量显著增加的这样一种技术。 这些目的以及下列其它目的将通过本发明实现,本发明的目的是下述类型的地震
拖缆，这种类型的地震拖缆包括包含由外部护套覆盖的主护套的区段，其特征在于所述外
部护套使用装载有杀生物材料的热塑性材料形成。 这样，根据本发明，对包括地震拖缆的管状元件的区段进行处理以抵抗这些区段 的外层上的生物污垢的增生，嵌入外部护套的热塑性材料中的杀生物材料在外部护套的表 面上渐进地(progressively)且连续地分布。 换句话说，外部护套的热塑性材料对于由其装载的杀生物材料来说是可渗透的。
可以理解的是，本发明当然允许海洋微生物将它们自身附着在地震拖缆的外部护 套上，但是还要理解的是，根据本发明的处理使得可以通过拖缆的外部护套所装载的相应 材料的杀生物作用持续地消灭上述微生物。 此外,本发明提出采用真正的护套覆盖主护套，而不仅仅是涉及现有技术所提到 的"防污"油漆的简单涂层。这导致由热塑性材料制成的这种护套使得允许求助于在经济 上可行的已证实的生产技术，例如共挤出或双挤出(bi-extrusion)。 这样，本发明允许使用塑料转化领域中的现有技术，避免了施涂"防污"油漆所遇 到的问题，特别涉及-处理非常长的地震拖缆的区段，这使用限制人介入的工业方法；-避免地震拖缆的区段的固定化，并且因而避免了由于要满足干燥时间而造成的
它们的存放；-避免地震拖缆拖船上附加设备的实施；
-抑制了有毒物质的使用。 由热塑性材料制成的外部护套的设计如前所述使得允许实施挤出技术，这具有以 下的优点-在加热挤出操作的上游可以容易地将热塑性材料的粒料与杀生物材料混合；
-特别适合于可能具有长的长度的线性产品的实施；
-限制挤出后的存放约束；-允许在与拖船无关的专用地点为地震拖缆的区段装护套；-使得本发明的地震拖缆的区段的处理成本与现有技术相比显著降低。 另外，相比于"防污"油漆，起到杀生物作用的外部护套的获得无需使用溶剂，这从
环境角度来说当然也是有利的。 根据一种优选实施方案，所述杀生物材料包括铜金属。 实际上已经证实,铜对浮游植物以及其它海洋微生物具有毒性，但铜不会对人产 生毒性并且不会或几乎不会造成任何海洋污染。 要指出的是，由于铜的氧化作用，当其--接触到水就会发挥杀生物作用。 根据一种有利的解决方案，所述外部护套包括75%到85%的铜金属。 这样则优化了外部护套的杀生物作用，同时还避免了外部护套成为电导体。防止外部护套导电的事实避免了外部护套与主护套之间任何电耦合问题。这样的电耦合往往会
抑制杀生物材料的氧化能力，并且因此会抑制拖缆对抗微生物增生的能力。 根据另一实施方案，所述杀生物材料包括粉末状银。 这种实施方案也是有效的，但是会产生比使用铜金属要高的成本。 要指出的是，由于电解反应，当银-一接触到水就会发挥杀生物作用。 这样,所述外部护套具有有限的厚度,但该厚度足以容纳发挥期望作用的杀生物 材料的量,这同时还防止赋予地震拖缆以额外的刚性，而所述刚性对地震拖缆被缠绕在绞 盘上的能力是有害的。 此外，具有这样的厚度的本发明的外部护套使得能够避免地震拖缆的重量过度增 加。 根据第一种替代实施方案，所述主护套和所述外部护套包括相同的热塑性材料， 在这种情况下地震拖缆的区段能够通过对外部护套和主护套实施共挤出步骤的生产方法 来获得。 根据第二种替代实施方案,所述主护套和所述外部护套包括不同的热塑性材料，
在所述主护套与所述外部护套之间布置有粘结剂，在这种情况下地震拖缆的区段能够通过
包括以下步骤的生产方法获得-挤出所述主护套的步骤；-在所述主护套上沉积粘结剂的步骤；-在覆盖有所述粘结剂的所述主护套上挤出所述外部护套的步骤。
本发明的其它特征和优点将通过阅读以下介绍以为提供信息而示例性而非限制 性方式提供的本发明两个优选实施方案及其几种替代形式以及附图而更加清楚，在附图 中-图1是根据本发明第一实施方案的地震拖缆的区段的各种层及部件的截面图； [酬-图2禾n 3分别是根据本发明的地震拖缆的区段的主护套及外部护套的截面图及
透视图。
具体实施例方式
如上所述,本发明的原理在于提出其中区段具有防生物污垢保护的地震拖缆,这 种保护采取添加到区段的主护套上的外部护套的形式，这种外部护套使用装载有杀生物材 料的热塑性材料而形成。 参考图2和3，地震拖缆的区段(或者管状元件)包括主护套l，其界定出其中安
装有水听器，动力电缆以及数据传输电缆的主体。 外部护套2以覆盖主护套1的方式被添加到主护套1上。 要指出的是,地震拖缆的区段通常具有150米的长度，所述地震拖缆的总长度能 够达到约12公里。 在本发明的范围内，地震拖缆可以无区别地是"流体"型或"固体"型的或采用填充技术(如凝胶)的任何其它类型的地震拖缆。 要回顾的是，"流体"型的地震拖缆在其主护套中加入煤油，该煤油的功能是双重
的密度校正功能，以使得拖缆在海水中的密度是中性的(即拖缆既不下沉也不漂浮,或者
换句话说，拖缆与海水具有相同的密度)；以及声学功能(煤油起到传输波的作用)。"固体"型的地震拖缆与"流体"型的地震拖缆间的差别特别在于它在主护套中加
入不渗透性泡沫(具有闭孔的泡沫)，而不是煤油。
图1以截面图的形式示出了"固体"型地震拖缆的区段。 根据这种实施方案，这样的区段包括-外部套2;-主护套1 ;-环形体积的具有闭孔的泡沫3 (使得可以控制拖缆的浮动性)；-多个遥测电缆4;-提供遥测电缆4的维护的层5 ;-由kevlar 制成的管状元件7，用于通过吸收牵引力而提供拖缆的机械强度；
-电力电缆8。 根据本发明的原理，外部护套2使用装载有杀生物材料的热塑性材料而形成。
根据这种实施方案，杀生物材料由与热塑性材料的粒料混合的粉末状铜金属构 成，该粉末状铜金属意于在加热_挤出步骤的过程中，在热塑性材料熔融后被嵌入所述热 塑性材料中。 另外，外部护套包括大约75%到85%的铜金属，这对应于优化的百分比以产生期 望的杀生物作用，同时还防止外部护套成为电导体。 要指出的是，根据其它可被考虑的实施方案，另外的杀生物材料，例如粉末状银， 可被加入到外部护套中。优选地，外部护套2具有小于lmra的厚度，主护套具有3mni到5mra的厚度。 要指出的是，主护套的这种厚度的选择是为了充分机械保护地震拖缆的各种电缆
及部件。这样，通过在主护套上增加薄的外部护套，本发明可以限制地震拖缆的刚性和重量
的增加，而不是将由铜金属或粉末状银构成的杀生物材料直接加入到主护套中，这样做会
由于主护套相对大的厚度而导致地震拖缆的刚性和重量显著增加。 根据图1所示的实施方案，主护套1与外部护套2包括相同的热塑性材料，在此是 聚丙烯或聚氨酯或聚酰胺。 根据这种实施方案，主护套与外部护套通过共挤出加工。 根据图2所示的实施方案，主护套与外部护套包括如下材料组中的不同热塑性材 料聚丙烯、聚氨酯或聚酰胺。 此外，在主护套与外部护套之间布置有粘结剂。
在这种情况下，生产相应的地震拖缆的区段的方法包括以下步骤-挤出主护套；-在所述主护套上沉积粘结剂；-在覆盖有粘结剂的主护套上挤出外部护套。 要理解的是，在刚刚己经描述的一个或另一个实施方案中，外部护套被附着到主护套上(借助或不借助粘结剂)，这避免了外部护套与主护套之间以后的任何相对移动。
要指出的是，在使用根据本发明的地震拖缆的一定周期之后，维护操作可能是必 须的，以重新激活外部护套中加入的相应材料的杀生物作用。为此，对外部护套进行简单的 机械攻击就足够，这样的机械攻击能够使用高压清洁器或刷洗技术实现。
权利要求
下述类型的地震拖缆，这种类型的地震拖缆包括包含由外部护套覆盖的主护套的区段，其特征在于所述外部护套使用装载有杀生物材料的热塑性材料形成。
2. 根据权利要求1所述的地震拖缆,其特征在于所述杀生物材料包括铜金属。
3. 根据权利要求2所述的地震拖缆,其特征在于所述外部护套包括75%到85%的铜金属。
4. 根据权利要求1所述的地震拖缆，其特征在于所述杀生物材料包括粉末状银。
5. 根据权利要求卜4任一项所述的地震拖缆,其特征在于所述外部护套具有小于1mm的厚度。
6. 根据权利要求卜5任 -项所述的地震拖缆，其特征在于所述主护套具有3mm到5mm的厚度。
7. 根据权利要求卜6任一项所述的地震拖缆，其特征在于所述主护套以及所述外部护套包括相同的热塑性材料。
8. 根据权利要求卜6任一项所述的地震拖缆，其特征在于所述主护套以及所述外部护套包括不同的热塑性材料，在所述主护套与所述外部护套之间布置有粘结剂。
全文摘要
本发明涉及由包括由外部护套覆盖的主护套的区段形成的地震拖缆，所述外部护套使用装载有杀生物材料的热塑性材料形成。本发明的目的在于下述类型的地震拖缆，这种类型的地震拖缆包括包含由外部护套覆盖的主护套的区段，其特征在于所述外部护套使用装载有杀生物材料的热塑性材料形成。
文档编号G01V1/16GK101738635SQ200910211620
公开日2010年6月16日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者J-J·维尼奥 申请人:瑟塞尔公司