RU2747076C1 - Seismic streamer filler - Google Patents

Abstract

FIELD: marine seismic exploration.

SUBSTANCE: invention relates to the field of marine seismic exploration, in particular to fillers for seismic streamers. The filler, including silicone and paraffin oil, additionally contains an organosilicon liquid the amount of which is 2-98 vol.% of the filler. The liquid is characterized by density ρ (0.79≤ρ≤1 g/cm³). Silicone rubber is used as silicone the amount of which is 1-10 vol.% of the filler. Polyethylethylsiloxane, polymethylsiloxane or polymethylethylsiloxane liquids can be used as the organosilicon liquid.

EFFECT: increase of filler noise suppression values while expanding the range of filler application for seismic streamers of various designs.

1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области морской сейсморазведки, в частности к наполнителям для сейсмокос.The invention relates to the field of marine seismic exploration, in particular to fillers for seismic streamers.

Наполнители для сейсмокос необходимы для обеспечения акустической связи с рабочей средой, для придания конструкции сейсмокосы нейтральной плавучести в процессе эксплуатации, для устойчивости сейсмокосы к воздействию гидростатического давления. Наполнитель должен обладать следующими свойствами: вязкость не отвержденного геля должна позволять производить с ним манипуляции по заполнению секций сейсмокосы, наполнитель должен обладать свойством диэлектрика, время жизни наполнителя при нормальных условиях должно быть достаточным для заполнения секций сейсмокосы, наполнитель должен быть совместим с конструкционными материалами, применяемыми в сейсмокосе, наполнитель должен сохранять свойства в широком диапазоне температур. Из-за высокой плотности компонентов, входящих в состав сейсмокос, таких как датчики, электронные модули, монтажные провода и соединители между секциями косы, наполнитель должен иметь низкую плотность (<1 г/см³), чтобы обеспечить нейтральную плавучесть сейсмокосы в морской воде.Fillers for streamers are necessary to ensure acoustic communication with the working environment, to make the streamer structure neutral buoyancy during operation, for the streamer to be resistant to hydrostatic pressure. The filler must have the following properties: the viscosity of the uncured gel must allow manipulations with it to fill the streamer sections, the filler must have the property of a dielectric, the lifetime of the filler under normal conditions should be sufficient to fill the streamer sections, the filler must be compatible with the construction materials used in a seismic streamer, the filler must retain its properties over a wide temperature range. Due to the high density of streamer components such as sensors, electronics modules, field wires and connectors between streamer sections, the filler must have a low density (<1 g / cm ³ ) to ensure neutral buoyancy of the streamer in seawater.

Известен наполнитель для сейсмокосы (SU №1649483 «Наполнитель для морских сейсмических кос», МПК G01V 1/38, опубл. 15.05.1991) на основе углеводородов, в котором в качестве углеводородов используют олигомеры пропилена следующего состава, мас. %:Known filler for seismic streamers (SU No. 1649483 "Filler for marine seismic streamers", IPC G01V 1/38, publ. 05/15/1991) based on hydrocarbons, in which as hydrocarbons are used propylene oligomers of the following composition, wt. %:

- Олефины С₁₂-C₁₅ - 20-70%;- Olefins C ₁₂ -C ₁₅ - 20-70%;

- Олефины С₁₅-C₁₈ - 30-80%.- Olefins C ₁₅ -C ₁₈ - 30-80%.

Недостатком такого наполнителя является то, что он находится в жидком состоянии. При повреждении сейсмокосы произойдет вытекание жидкого наполнителя в морскую среду, это создаст неблагоприятные экологические условия, что недопустимо и запрещено в XXI веке.The disadvantage of such a filler is that it is in a liquid state. If the seismic streamer is damaged, liquid filler will leak into the marine environment, this will create unfavorable environmental conditions, which is unacceptable and prohibited in the 21st century.

Известен наполнитель для твердотельной сейсмокосы (US №2013100767 А1 «Seismic acquisition using solid streamers», МПК G01V 1/18; G01V1/38; G01V 1/186, опубл. 25.04.2013, в котором концентрация термообратимого полимера в жидком геле составляет: 5-25 мас. %, а комплексная вязкость варьируется в диапазоне от примерно 50 до примерно 1500 Паскалей. Отверждение заполнителя происходит вследствие охлаждения, предварительно нагретого жидкого геля так, чтобы жидкий гель хотя бы частично затвердел.Known filler for solid seismic streamers (US No. 2013100767 A1 "Seismic acquisition using solid streamers", IPC G01V 1/18; G01V1 / 38; G01V 1/186, publ. 04/25/2013, in which the concentration of the thermo-reversible polymer in the liquid gel is: 5 -25 wt.%, And the complex viscosity ranges from about 50 to about 1500 Pascals The curing of the aggregate occurs due to cooling of the preheated liquid gel so that the liquid gel at least partially solidifies.

Такой наполнитель является термообратимым и, соответственно, не может применяться для заполнения при комнатной температуре, что существенно снижает возможности его использования. Технология заполнения секций сейсмокосы таким гелем сложна и кроме того требуется приложение тепла, что, в свою очередь, вынуждает применять специальное дорогостоящее оборудование.Such a filler is thermally reversible and, accordingly, cannot be used for filling at room temperature, which significantly reduces the possibilities of its use. The technology of filling seismic streamer sections with such a gel is complicated and, in addition, the application of heat is required, which, in turn, requires the use of special expensive equipment.

Известен наполнитель для сейсмокосы (ЕР №3264140 «Streamer filler material and process», МПК G01V 1/20, опубл. 03.01.2018), являющийся наиболее близким к заявляемому и выбранный в качестве прототипа. Наполнитель состоит из силикона в виде двухкомпонентного силиконового геля, смешанного с парафиновым маслом. Содержание двухкомпонентного силиконового геля в данном наполнителе составляет 15-25 об. %. Процесс получения наполнителя включает формирование первой нереактивной смеси, содержащей первый реагент, промотор и/или катализатор, и второй нереактивной смеси, содержащей второй реагент, промотор и/или катализатор, и смешивание первой и второй смесей с парафиновым маслом для получения наполнителя. Сейсмокоса может быть заполнена наполнителем путем перекачки или экструзии смеси.Known filler for seismic streamers (EP No. 3264140 "Streamer filler material and process", IPC G01V 1/20, publ. 03.01.2018), which is the closest to the claimed and selected as a prototype. The filler consists of a two-component silicone gel mixed with paraffin oil. The content of the two-component silicone gel in this filler is 15-25 vol. %. The filler manufacturing process includes forming a first non-reactive mixture containing a first reagent, promoter and / or catalyst, and a second non-reactive mixture containing a second reagent, promoter and / or catalyst, and mixing the first and second mixtures with paraffinic oil to obtain a filler. The seismic screed can be filled with filler by pumping or extruding the mixture.

Такой наполнитель характеризуется недостаточным значением шумоподавления, что обусловлено низким показателем текучести наполнителя, определяющим его пластичность содержание силикона в виде силиконового геля, составляет 15-25 об % наполнителя, а остальное содержание составляет парафиновое масло. В наполнителе прототипе основным компонентом является парафиновое масло, его содержание в наполнителе составляет 75-85 об. %. (плотность парафинового масла ISOPAR, которое применяется в прототипе составляет 0,76-0,78 г/см³). Соответственно, именно свойства парафинового масла во многом определяют характеристики наполнителя, в частности его плотность, которая имеет практически фиксированное значение, что ограничивает диапазон применения такого наполнителя для различных конструкций сейсмокос.Such a filler is characterized by an insufficient value of noise reduction, which is due to the low flow rate of the filler, which determines its plasticity, the content of silicone in the form of a silicone gel is 15-25 vol% of the filler, and the rest of the content is paraffin oil. In the filler prototype, the main component is paraffin oil, its content in the filler is 75-85 vol. %. (the density of the ISOPAR paraffin oil, which is used in the prototype, is 0.76-0.78 g / cm ³ ). Accordingly, it is the properties of paraffin oil that largely determine the characteristics of the filler, in particular its density, which has an almost fixed value, which limits the range of application of such a filler for various structures of seismic streamers.

Задачей заявляемого изобретения является создание наполнителя для сейсмокосы, позволяющего достичь технического результата, заключающегося в повышении значения шумоподавления наполнителя при расширении диапазона применения наполнителя для сейсмокос различных конструкций.The objective of the claimed invention is to create a filler for seismic streamers, which makes it possible to achieve the technical result, which consists in increasing the value of the filler noise reduction while expanding the range of use of the filler for seismic streamers of various designs.

Сущность изобретения заключается в том, что наполнитель, включающий силикон и парафиновое масло дополнительно содержит кремнийорганическую жидкость, содержание которой составляет 2-98 об. % наполнителя и характеризующуюся плотностью ρ, при этом 0,79≤ρ≤1 г/см³, а в качестве силикона силиконовый каучук, содержание которого составляет 1-10 об. % наполнителя. В качестве кремнийорганической жидкости можно использовать либо полиэтилсилоксановую, либо полиметилсилоксановую, либо полиметилэтилсилоксановую жидкости.The essence of the invention lies in the fact that the filler comprising silicone and paraffin oil additionally contains an organosilicon liquid, the content of which is 2-98 vol. % filler and characterized by density ρ, while 0.79≤ρ≤1 g / cm ³ , and silicone rubber, the content of which is 1-10 vol. % filler. As the organosilicon liquid, either polyethylethylsiloxane, or polymethylsiloxane, or polymethylethylsiloxane liquids can be used.

Отличительным в заявляемом наполнителе является то, что качестве силикона используют силиконовый каучук, содержание которого составляет 1-10 об. % наполнителя. Применение силиконового каучука обусловлено тем, что материалы, изготавливаемые на основе синтетических каучуков, устойчивы к температурам от -60°С до +300°С, обладают высокой гидрофобностью, химической инертностью, диэлектрическими свойствами, вибростойкостью, стойкостью к действию грибков и микроорганизмов, сопротивлением действию озона, окислителей и ультрафиолетовых лучей, то есть это те свойства, которыми должен обладать наполнитель для сейсмокос. Кроме того, силиконовые каучуки легко доступны на рынке и имеют невысокую стоимость. Заявленное содержание силиконового каучука и получаемая при этом консистенция наполнителя, позволяют достигать такие реологические свойства наполнителя, которые улучшают функции сейсмических датчиков сейсмокосы путем ослабления шума, возникающего при буксировке косы, и воспринимаемого гидрофонами, расположенными внутри сейсмокосы. Наполнитель такого состава, за счет своих вязкоупругих свойств, действует как фильтр для шумовых процессов, возникающих при буксировке сейсмокосы. То есть наполнитель улучшает функцию сейсмических датчиков за счет улучшения отношения сигнал/шум, таким образом, что шум или другие помехи уменьшаются, а воспринимаемый входной сигнал включает больше полезной сейсмической информации. Содержание силиконового каучука более 10 об. %: в наполнителе нецелесообразно, т.к. в таком случае, значительно уменьшается текучесть отвержденного наполнителя, наполнитель становится твердым, что, в свою очередь, приводит к снижению способности наполнителя подавлять шумовые возбуждения. В то же время, содержание силиконового каучука менее 1 об. % в наполнителе не позволяет достичь необходимых параметров текучести полимеризованного наполнителя. В таком случае наполнитель не приобретает свойств геля и остается жидким.Distinctive in the inventive filler is that silicone rubber is used as the silicone, the content of which is 1-10 vol. % filler. The use of silicone rubber is due to the fact that materials made on the basis of synthetic rubbers are resistant to temperatures from -60 ° C to + 300 ° C, have high hydrophobicity, chemical inertness, dielectric properties, vibration resistance, resistance to the action of fungi and microorganisms, resistance to action ozone, oxidants and ultraviolet rays, that is, these are the properties that a filler for seismic streamers should have. In addition, silicone rubbers are readily available in the market and are inexpensive. The stated content of silicone rubber and the resulting consistency of the filler allow to achieve such rheological properties of the filler that improve the functions of the seismic sensors of the streamer by attenuating the noise arising from the towing of the streamer and perceived by hydrophones located inside the streamer. A filler of this composition, due to its viscoelastic properties, acts as a filter for noise processes that occur when towing a seismic streamer. That is, the filler improves the function of the seismic sensors by improving the signal-to-noise ratio, so that noise or other interference is reduced and the perceived input signal includes more useful seismic information. The content of silicone rubber is more than 10 vol. %: in the filler is impractical, because in this case, the flowability of the cured filler is significantly reduced, the filler becomes solid, which, in turn, leads to a decrease in the ability of the filler to suppress noise disturbances. At the same time, the content of silicone rubber is less than 1 vol. % in the filler does not allow achieving the required flow parameters of the polymerized filler. In this case, the filler does not acquire the properties of a gel and remains liquid.

Отличительным является также наличие кремнийорганической жидкости в наполнителе, что также позволяет повысить способность наполнителя к шумоподавлению не только за счет определенного содержания силиконового каучука. Кремнийорганические жидкости представляют собой обширную группу высокоэффективных олигомерных веществ с комплексом свойств, присущим только этому классу полимерных соединений, и не повторяющимся ни в одном из других известных в настоящее время природных или синтетических материалов. В зависимости от состава и строения жидкости смешиваются в любых соотношениях со многими органическими средами либо полностью не смешиваются. Особенно существенно влияют состав и строение молекул олигомеров на реологические свойства жидкостей в широком диапазоне температур. Для них наблюдается аномально малая зависимость вязкости от молекулярной массы, что важно для демпфирующих свойств. Олигомеры инертны и не вызывают коррозии подавляющего числа металлов и сплавов, которые могут применяться в конструкции сейсмокосы. Кроме того, они являются неагрессивными и по отношению к живым организмам, что важно, в случае утечки наполнителя при эксплуатации сейсмокосы в море. Таким образом, введение кремнийорганической жидкости в сочетании с заявленным содержанием силиконового каучука в состав наполнителя позволяет повысить способность наполнителя к шумоподавлению.The presence of an organosilicon liquid in the filler is also distinctive, which also makes it possible to increase the filler's ability to noise reduction not only due to a certain content of silicone rubber. Organosilicon liquids represent a wide group of highly effective oligomeric substances with a complex of properties inherent only in this class of polymeric compounds and not repeated in any of the other currently known natural or synthetic materials. Depending on the composition and structure, liquids are mixed in any ratio with many organic media, or they are not completely mixed. The composition and structure of oligomer molecules have a particularly significant effect on the rheological properties of liquids in a wide temperature range. For them, an anomalously low dependence of viscosity on molecular weight is observed, which is important for damping properties. Oligomers are inert and do not cause corrosion for the vast majority of metals and alloys that can be used in the construction of seismic streamers. In addition, they are non-aggressive towards living organisms, which is important in the event of filler leakage during operation of the seismic streamer at sea. Thus, the introduction of an organosilicon liquid in combination with the declared content of silicone rubber in the composition of the filler makes it possible to increase the ability of the filler to noise suppression.

Отличительным является также то, что дополнительно в состав наполнителя введена кремнийорганическая жидкость с плотностью 0,79≤ρ≤1 г/см³, что позволяет расширить диапазон применения такого наполнителя для различных конструкций сейсмокос. Такой диапазон плотностей для кремнийорганических жидкостей определяется необходимостью иметь плотность больше, чем плотность парафинового масла, с одной стороны, и плотность меньше, чем плотность воды, с другой стороны. Данный диапазон плотностей позволит создать, при смешении в требуемой пропорции кремнийорганической жидкости с парафиновым маслом и синтетическим каучуком, составы наполнителя с плотностью большей, чем плотность парафинового масла, но меньше плотности воды. Благодаря этому удастся обеспечить обязательное качество - нейтральную плавучесть в воде для сейсмокос различных по плотности конструкций, тем самым расширить диапазон применения наполнителя.It is also distinctive that, additionally, an organosilicon liquid with a density of 0.79≤ρ≤1 g / cm ^{3 is} introduced into the filler, which makes it possible to expand the range of application of such a filler for various designs of seismic streamers. Such a range of densities for organosilicon fluids is determined by the need to have a density greater than the density of paraffinic oil, on the one hand, and less than the density of water, on the other hand. This range of densities will make it possible to create, when mixed in the required proportion of an organosilicon fluid with paraffin oil and synthetic rubber, filler compositions with a density greater than that of paraffin oil, but less than the density of water. Thanks to this, it will be possible to ensure the required quality - neutral buoyancy in water for seismic streamers of various density structures, thereby expanding the range of filler application.

Содержание в наполнителе кремнийорганической жидкости 2-98 об. % обеспечит возможность создания составов наполнителя отличающихся по плотности в диапазоне большей, чем плотность парафинового масла, но меньше плотности воды с обеспечением возможности содержания синтетического каучука в диапазоне 1-10 об. % наполнителя, что обеспечит возможность улучшения свойств шумоподавления для различных составов наполнителя.Content in the filler of organosilicon liquid 2-98 vol. % will provide the possibility of creating filler compositions differing in density in the range greater than the density of paraffin oil, but less than the density of water, providing the possibility of the content of synthetic rubber in the range of 1-10 vol. % filler, which will provide an opportunity to improve the properties of noise reduction for various filler compositions.

Благодаря наличию в наполнителе кремнийорганической жидкости с плотностью отличной от плотности парафинового масла появляется возможность создавать составы наполнителя с различной плотностью. В отличие от прототипа, в котором плотность наполнителя имеет практически фиксированное значение (определяется плотностью парафинового масла, преимущественно содержащегося в составе наполнителя) заявленный наполнитель обеспечивает составы наполнителя различной плотности. Благодаря этому, расширяется диапазон применения такого наполнителя для сейсмокос различных конструкций. Достижение необходимой плотности наполнителя осуществляется за счет смешивания в соответствующей пропорции силиконового каучука, парафинового масла и кремнийорганической жидкости. При применении такого наполнителя отпадает необходимость «подстраивать» конструкцию сейсмокосы под конкретную плотность наполнителя с целью придания ей нейтральной плавучести. Т.е. обеспечение нейтральной плавучести сейсмокосы может осуществляться за счет выбора состава, подходящего по плотности, без необходимости применения специальных конструкций, содержащих регулировочные грузы-утяжелители.Due to the presence in the filler of an organosilicon liquid with a density different from the density of paraffin oil, it becomes possible to create filler compositions with different densities. In contrast to the prototype, in which the density of the filler has an almost fixed value (determined by the density of the paraffin oil, mainly contained in the filler composition), the declared filler provides filler compositions of various densities. Due to this, the range of application of such filler for seismic streamers of various designs is expanded. Achievement of the required density of the filler is carried out by mixing in the appropriate proportion of silicone rubber, paraffin oil and silicone fluid. When using such a filler, there is no need to "adjust" the structure of the seismic streamer to a specific density of the filler in order to impart neutral buoyancy to it. Those. ensuring the neutral buoyancy of the streamer can be carried out by choosing a composition that is suitable in terms of density, without the need for the use of special structures containing adjusting weighting weights.

Наполнитель изготавливают следующим образом:The filler is made as follows:

В тару для смешивания помещают в любой последовательности силиконовый каучук, парафиновое масло, и кремнийорганическую жидкость в требуемых соотношениях, после чего в тару помещают специальный магнитный якорь. Смешивание осуществляют при комнатной температуре с помощи магнитной мешалки в течение около 5 минут. По истечению указанного времени магнитный якорь извлекают из тары специальным магнитным захватом. После этого наполнитель готов к применению. Сейсмокоса может быть заполнена заявленным наполнителем, например, методом закачки.Silicone rubber, paraffin oil, and silicone liquid in the required ratios are placed in the mixing container in any order, after which a special magnetic anchor is placed in the container. Mixing is carried out at room temperature with a magnetic stirrer for about 5 minutes. After the specified time has elapsed, the magnetic armature is removed from the container with a special magnetic gripper. The filler is then ready for use. The seismic streamer can be filled with the declared filler, for example, by the injection method.

Заявляемое изобретение поясняют примеры, приведенные в таблице.The claimed invention is illustrated by the examples given in the table.

В таблице представлены примеры нескольких составов различных по плотности наполнителя с содержанием силиконового каучука 4,9 об. %. Рассчитаны содержание парафинового масла и кремнийорганической жидкости для получения составов различной плотности. Для расчетов использовалась полиметилсилоксановая жидкость с плотностью 0,98 г/см³, парафиновое масло с плотностью 0,76 г/см³ и силиконовый каучук с плотностью 0,98 г/см³.The table shows examples of several compositions of different density fillers with a silicone rubber content of 4.9 vol. %. The content of paraffin oil and organosilicon liquid is calculated to obtain compositions of various densities. For the calculations, we used a polymethylsiloxane liquid with a density of 0.98 g / cm ³ , paraffin oil with a density of 0.76 g / cm ^3, and silicone rubber with a density of 0.98 g / cm ³ .

Кроме того, представлены основные параметры наполнителя для различных составов:In addition, the main parameters of the filler for various compositions are presented:

Кинематическая вязкость и время жизни неотвержденного наполнителя позволяют, для любого состава, производить манипуляции по заполнению секций сейсмокос.The kinematic viscosity and the lifetime of the uncured filler allow, for any composition, to manipulate the filling of the streamer sections.

Температура замерзания неизменна для всех составов и позволяет применять сейсмокосы заполненные заявленным наполнителем для работ в арктических условиях.The freezing point is unchanged for all compositions and allows the use of seismic streamers filled with the declared filler for work in arctic conditions.

Значение удельного электрического сопротивления позволяет располагать электронные компоненты и линии коммуникации внутри сейсмокосы без дополнительной герметизации.The resistivity value allows electronic components and communication lines to be located inside the streamer without additional sealing.

Показатель текучести подтверждает гелеобразное состояние наполнителя для всех составов.The flow rate confirms the gel state of the filler for all formulations.

Показатели шумоподавления подтверждают эффективность составов наполнителя при любых значениях плотности, причем, при увеличении содержания кремнийорганической жидкости в наполнителе улучшается его способность к шумоподавлению.Noise suppression indicators confirm the effectiveness of filler compositions at any density values, and, with an increase in the content of organosilicon liquid in the filler, its ability to noise suppression improves.

Из таблицы видно, что для составов, отличающихся по плотности, остальные значимые параметры практически не изменяются.It can be seen from the table that for compositions differing in density, the remaining significant parameters practically do not change.

Таким образом, заявляемое изобретение повышает способность сейсмокосы к шумоподавлению, а также позволяет расширить диапазон применения наполнителя для сейсмокос различных конструкций без необходимости применения специальных грузов-утяжелителей, что снижает трудоемкость изготовления сейсмокос.Thus, the claimed invention increases the ability of seismic streamers to noise suppression, and also allows you to expand the range of filler applications for seismic streamers of various designs without the need for special weights, which reduces the complexity of manufacturing seismic streamers.

Claims (3)

1. Наполнитель, включающий силикон и парафиновое масло, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремнийорганическую жидкость, характеризующуюся плотностью ρ, при этом 0,79≤ρ≤1 г/см³, а в качестве силикона силиконовый каучук, при следующем соотношении компонентов, об.%:1. A filler comprising silicone and paraffin oil, characterized in that it additionally contains an organosilicon liquid with a density ρ, while 0.79≤ρ≤1 g / cm ³ , and silicone rubber as a silicone, with the following ratio of components, about.%: силиконовый каучукsilicone rubber 1-101-10 кремнийорганическая жидкостьorganosilicon liquid 2-982-98 парафиновое маслоparaffin oil остальноеrest 2. Наполнитель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кремнийорганической жидкости используют либо полиэтилсилоксановую, либо полиметилсилоксановую, либо полиметилэтилсилоксановую жидкости.2. A filler according to claim 1, characterized in that either polyethylsiloxane, or polymethylsiloxane, or polymethylethylsiloxane fluids are used as the organosilicon fluid.