RU2485554C1 - Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel - Google Patents
Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485554C1 RU2485554C1 RU2011153344/28A RU2011153344A RU2485554C1 RU 2485554 C1 RU2485554 C1 RU 2485554C1 RU 2011153344/28 A RU2011153344/28 A RU 2011153344/28A RU 2011153344 A RU2011153344 A RU 2011153344A RU 2485554 C1 RU2485554 C1 RU 2485554C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- submarine
- receivers
- water area
- radiation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к геофизике, а именно к области сейсмической или акустической разведки районов, покрытых водой, и может быть использовано для геофизического исследования морских акваторий, в частности лежащих под сплошными паковыми льдами для поиска полезных ископаемых в морском дне, например, на шельфе северных морей.The present invention relates to geophysics, and in particular to the field of seismic or acoustic exploration of areas covered by water, and can be used for geophysical exploration of marine areas, in particular, lying under solid pack ice in the search for minerals in the seabed, for example, on the shelf of the northern seas .
Подавляющее большинство известных способов и устройств для подводно-подледной геофизической разведки полезных ископаемых в морском дне включают в себя буксировку надводным судном (ледоколом) сейсморазведочной косы (или сейсморазведочных кос), выпускаемых в воду с помощью специальных сейсмических лебедок (см., например, пат. RU 2317572, МПК G01V 1/38 (2006.01), публ. 20.02.2008). Поскольку длина стандартных сейсморазведочных кос достигает 6000 м, то их спуск в воду с борта или из трюма надводного судна и их буксировка за судном в условиях подледной разведки в северных широтах является сложной технической задачей, а в условиях паковых льдов - просто невыполнимой задачей.The vast majority of known methods and devices for underwater-under-ice geophysical exploration of minerals in the seabed include towing by a surface vessel (icebreaker) of a seismic survey (or seismic survey), released into the water using special seismic winches (see, for example, US Pat. RU 2317572, IPC
О возрастающем интересе к развитию методов морской сейсмической разведки, в том числе и на шельфе арктических регионов, также свидетельствует патент RU 2407043 (дата публикации 20.12.2010), в котором предлагается использование адаптированной конструкции георадара, буксируемого надводным кораблем, при регистрации отраженных электромагнитных волн стационарно установленными на дне приемниками электромагнитного излучения. Получаемую информацию предлагается использовать для уточнения строения среды в областях с идентифицированной ранее геологической структурой, представляющей интерес для практического использования. Полученная ранее геофизическая информация используется для устранения неоднозначности интерпретации электромагнитных изысканий. Данный способ имеет недостаток, присущий технологии использования георадаров: сильное поглощение электромагнитного излучения в насыщенных водой пористых средах ограничивает глубину проникновения электромагнитных волн.The growing interest in the development of methods of marine seismic exploration, including on the shelf of the Arctic regions, is also evidenced by patent RU 2407043 (publication date 12/20/2010), which proposes the use of an adapted design of a georadar towed by a surface ship when registering reflected electromagnetic waves stationary electromagnetic receivers installed at the bottom. The obtained information is proposed to be used to clarify the structure of the environment in areas with previously identified geological structure of interest for practical use. The previously obtained geophysical information is used to eliminate the ambiguity in the interpretation of electromagnetic surveys. This method has a drawback inherent in the technology of using ground penetrating radars: the strong absorption of electromagnetic radiation in porous media saturated with water limits the penetration depth of electromagnetic waves.
Известен также способ проведения 3D подводно-подледной сейсмической разведки полезных ископаемых в донных отложениях на морском дне, в котором использовано подводное судно, например, подводная лодка, (пат. RU 2388022, МПК G01V 1/38 (2006.01), публ. 27.04.2010). В этом способе подводное судно в рабочем режиме движется лагом, то есть движется вперед одним бортом и буксирует набор сейсморазведочных приемоизлучающих антенных кос, выпускаемых с другого борта судна. По сути, данный способ с незначительными дополнениями копирует упомянутые выше стандартные способы ведения морской сейсморазведки, перенося те же конфигурации размещения оборудования под воду. Для реализации данного известного способа требуется наличие надводного ледокольного судна сопровождения. Само подводное судно геофизической разведки согласно данному способу для перемещения лагом должно быть сконструировано таким образом, чтобы иметь симметричный обтекаемый профиль обшивки как в направлении нос-корма, так и в перпендикулярном направлении. Этот способ выбран в качестве прототипа.There is also a method of conducting 3D underwater-under-ice seismic exploration of minerals in bottom sediments on the seabed, in which a submarine, for example, a submarine, is used (US Pat. RU 2388022, IPC
Недостатком способа-прототипа является то, что для его реализации требуется радикальная переделка базового решения подводных лодок, что существенно снижает экономичность способа, а длительное рабочее перемещение подводного судна лагом (если оно вообще возможно) предъявляет повышенные требования к устойчивости судна. Кроме того, в процессе буксировки длинные, гибкие сейсморазведочные приемоизлучающие антенные косы подвержены колебаниям, вызываемым гидродинамическими силами, что приводит к возникновению фазовых ошибок и появлению дополнительных шумов обтекания. Все это снижает качество принимаемых сигналов.The disadvantage of the prototype method is that its implementation requires a radical alteration of the basic solution of submarines, which significantly reduces the cost-effectiveness of the method, and the long working movement of the submarine with a lag (if at all possible) makes increased demands on the stability of the vessel. In addition, during towing, long, flexible seismic acquisition-emitting antenna streamers are subject to vibrations caused by hydrodynamic forces, which leads to phase errors and additional flow noise. All this reduces the quality of the received signals.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка экономически более эффективного и более технологичного способа проведения 3D геофизической разведки дна морских акваторий, лежащих подо льдом, обеспечивающего более высокое качество получаемого материала.The problem to which the present invention is directed, is to develop a more cost-effective and more technologically advanced method for conducting 3D geophysical exploration of the bottom of marine areas lying under the ice, providing a higher quality of the material obtained.
Технический результат в разработанном способе достигается тем, что разработанный способ проведения 3D подводно-подледной геофизической разведки донных отложений морских акваторий, так же, как способ-прототип, включает в себя перемещение, по крайней мере, одного излучателя акустического сигнала вблизи дна исследуемой морской акватории с помощью подводного судна.The technical result in the developed method is achieved by the fact that the developed method for conducting 3D underwater-under-ice geophysical exploration of bottom sediments of marine areas, as well as the prototype method, involves moving at least one acoustic signal emitter near the bottom of the studied marine area with using a submarine.
Новым в разработанном способе является то, что вначале на дне исследуемой акватории с помощью подводного судна устанавливают линейные донные антенны из цифровых сейсмоакустических приемников. После чего дно акватории облучают непосредственно с движущегося относительно упомянутых линейных донных антенн подводного судна с помощью излучателя, выполненного в виде, по крайней мере, одного источника когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения с мощностью порядка и более 1 кВт и установленного стационарно на подводном судне. При этом прием и регистрацию отраженного излучения осуществляют упомянутыми цифровыми сейсмоакустическими приемниками, установленными на дне, которые по окончании подводно-подледной геофизической разведки поднимают на борт судна, а дальнейшую обработку принятых сигналов проводят с привлечением корреляционного метода.New in the developed method is that first, at the bottom of the studied water area using a submarine, linear bottom antennas from digital seismic receivers are installed. After that, the bottom of the water area is irradiated directly from a submarine moving relative to the above-mentioned linear bottom antennas using an emitter made in the form of at least one source of coherent broadband low-frequency acoustic radiation with a power of the order of more than 1 kW and installed permanently on the submarine. In this case, the reception and registration of reflected radiation is carried out by the mentioned digital seismic-acoustic receivers installed at the bottom, which at the end of underwater under-ice geophysical exploration are lifted aboard the vessel, and further processing of the received signals is carried out using the correlation method.
Использование стандартной корреляционной обработки сигналов в разработанном способе приводит к выигрышу в соотношении сигнал/шум за счет корреляционного сжатия при свертке принятого сигнала с опорным сигналом (сигналом, подаваемым на излучатель). Регистрация трех компонент смещения (векторный прием) и давления каждым из сейсмоакустических приемников, составляющих линейную донную антенну, позволяет произвести дополнительную селекцию типов принимаемых (отраженных и преломленных) воли, что обеспечивает более высокое качество получаемого материала. Эффективность векторного приема показана, например, в книгах: Гальперин Е.И. «Вертикальное сейсмическое профилирование». М.: Недра, 1982, второе издание, и «Вертикальное сейсмическое профилирование: Опыт и результаты». - М.: Наука, 1996.Using standard correlation signal processing in the developed method leads to a gain in the signal-to-noise ratio due to correlation compression during convolution of the received signal with the reference signal (signal supplied to the emitter). Registration of the three components of the displacement (vector reception) and pressure by each of the seismic-acoustic receivers that make up the linear bottom antenna allows for additional selection of the types of received (reflected and refracted) wills, which ensures a higher quality of the material obtained. The effectiveness of the vector technique is shown, for example, in the books: Halperin E.I. "Vertical seismic profiling." M .: Nedra, 1982, second edition, and “Vertical Seismic Profiling: Experience and Results”. - M .: Nauka, 1996.
Кроме того, разработанный способ предполагает использование многократно апробированных базовых инженерно-технических решений в области подводного кораблестроения, что принципиально важно для обеспечения безопасности эксплуатации оборудования. Отсутствие в первую очередь приемных буксируемых антенных кос ведет к исключению гидродинамических шумов обтекания и появления дополнительных фазовых искажений, обусловленных колебаниями длинных гибких кос в процессе буксировки. Таким образом, сама схема измерений в разработанном способе направлена на повышение качества принимаемых сигналов при обеспечении к тому же экономической эффективности и технологичности геофизической разведки дна покрытых льдом морских акваторий.In addition, the developed method involves the use of repeatedly tested basic engineering solutions in the field of underwater shipbuilding, which is fundamentally important for ensuring the safe operation of equipment. The lack of receiving towed antenna braids in the first place leads to the exclusion of hydrodynamic noise around the flow and the appearance of additional phase distortions due to fluctuations of long flexible braids during towing. Thus, the measurement scheme itself in the developed method is aimed at improving the quality of received signals while also ensuring economic efficiency and manufacturability of geophysical exploration of the bottom of ice-covered sea areas.
В первом частном случае реализации способа целесообразно вначале на дне акватории с помощью подводного судна установить две линейные донные антенны под углом друг к другу примерно 90°, работающие автономно.In the first particular case of the implementation of the method, it is advisable first to install two linear bottom antennas at an angle to each other of approximately 90 ° using an underwater vessel at the bottom of the water area, operating autonomously.
Во втором частном случае реализации способа целесообразно вначале на дне акватории с помощью подводного судна установить четыре линейные донные антенны, работающие автономно, которые следует расположить на дне в виде прямоугольника или квадрата.In the second particular case of the implementation of the method, it is advisable to first install four linear bottom-line antennas operating autonomously at the bottom of the water area using an underwater vessel, which should be placed on the bottom in the form of a rectangle or square.
В третьем частном случае реализации способа целесообразно каждый цифровой сейсмоакустический приемник для автономной работы снабдить собственным накопителем информации.In the third particular case of the implementation of the method, it is advisable to provide each digital seismic-acoustic receiver for autonomous operation with its own information storage device.
В четвертом частном случае реализации способа целесообразно каждую линейную донную антенну снабдить общим накопителем информации для всех цифровых сейсмоакустических приемников данной антенны.In the fourth particular case of the implementation of the method, it is advisable to provide each linear bottom antenna with a common storage of information for all digital seismic acoustic receivers of this antenna.
В пятом частном случае реализации способа целесообразно дно акватории облучать с помощью всенаправленного излучателя, выполненного в виде источника когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения с линейной частотной модуляцией в полосе частот 60-120 Гц.In the fifth particular case of the implementation of the method, it is advisable to irradiate the bottom of the water area using an omnidirectional emitter made in the form of a source of coherent broadband low-frequency acoustic radiation with linear frequency modulation in the frequency band 60-120 Hz.
В шестом частном случае с помощью излучателя, содержащего набор из нескольких источников когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения, целесообразно формировать диаграмму направленности для облучения дна акватории в надир.In the sixth particular case, using an emitter containing a set of several sources of coherent broadband low-frequency acoustic radiation, it is advisable to form a radiation pattern for irradiating the bottom of the water area in nadir.
В седьмом частном случае целесообразно дополнительный прием отраженного излучения осуществлять цифровыми акустическими приемниками, расположенными в два ряда вдоль обоих бортов подводного суднаIn the seventh particular case, it is advisable to additionally receive reflected radiation with digital acoustic receivers located in two rows along both sides of the submarine
Во всех частных случаях реализации способа регистрацию сигналов осуществляют многоканальными векторными приемниками, развернутыми на дне в виде набора параллельных и/или перпендикулярных линейных донных антенн из цифровых сейсмоакустических приемников, работающих автономно. Автономность работы сейсмоакустических приемников исключает наличие длинного сигнального кабеля, что привело бы к ограничению мобильности и потенциальному возникновению нештатных ситуаций. Запись сигналов в цифровом виде с максимально возможной разрядностью (например, 32 бита) осуществляется на магнитные или иные накопители информации (например, высокоскоростные флэш-карты большой емкости), предназначенные для долговременного хранения информации. Такие накопители информации, потребляющие малую энергию, могут быть автономными и использоваться для хранения данных либо каждого приемника, как заявлено в п.4 формулы, либо сразу всех приемников линейной донной антенны, как заявлено в п.5 формулы. Формат записи должен допускать преобразование в формат SEG-Y, который используется в разведочной геофизике и с которым работают многочисленные прикладные программы. Каждый из сейсмоакустических (векторных) приемников должен снабжаться системой ориентации для взаимной привязки сигналов горизонтальных (в плоскости дна) и вертикальных проекций скоростей (или ускорений - в случае использования акселерометров в качестве сейсмоприемников).In all special cases of the method implementation, the signals are recorded by multichannel vector receivers deployed at the bottom in the form of a set of parallel and / or perpendicular linear bottom antennas from digital seismoacoustic receivers operating autonomously. The autonomous operation of the seismic-acoustic receivers eliminates the presence of a long signal cable, which would lead to limited mobility and the potential for emergency situations. Signals are recorded in digital form with the maximum possible bit depth (for example, 32 bits) to magnetic or other storage devices (for example, high-speed flash cards with large capacities) designed for long-term storage of information. Such information storages consuming low energy can be autonomous and used to store data of either each receiver, as stated in
В настоящее время существуют технологии укладки кабеля с привязкой координат. В качестве примера можно указать на американо-канадский проект «Тесей», основанный на использовании подводного автономного судна для прокладки кабельных трасс в Арктическом бассейне. Подробную информацию на английском языке можно найти по адресу: www.ise.bc.ca/Theseus.htm. Векторные приемники на базе акселерометров (цифровых сейсмоакустических приемников) с полосой частот от единиц герц до килогерц, интегрированные в кабель с рабочей глубиной до километра, производятся, например, норвежской компанией RXT (www.rxt.com). Таким образом, установка геофизического кабеля на дно в арктическом бассейне является решаемой технологической проблемой.Currently, there are technologies for laying cable with coordinate binding. As an example, we can point to the US-Canadian project Theseus, based on the use of an underwater autonomous vessel for laying cable routes in the Arctic basin. Detailed information in English can be found at: www.ise.bc.ca/Theseus.htm. Vector receivers based on accelerometers (digital seismoacoustic receivers) with a frequency band from units of hertz to kilohertz integrated into a cable with a working depth of up to a kilometer are manufactured, for example, by the Norwegian company RXT (www.rxt.com). Thus, the installation of a geophysical cable to the bottom in the Arctic basin is a solvable technological problem.
Наряду с регистрацией сигналов стационарными векторными (сейсмоакустическими) приемниками, установленными на дне, целесообразно на самом подводном судне установить набор гидроакустических приемников (гидрофонов), жестко связанных с судном. Такие приемники составляют группы из нескольких (два-четыре) гидрофонов и их устанавливают жестко по бортам, сверху и снизу подводного судна, как указано, например, в п.8 формулы и на фиг.2. Гидроакустические приемники могут быть использованы как в качестве вспомогательных регистраторов отраженных сигналов с последующей совместной обработкой с векторными приемниками, установленными стационарно на дне, так и для организации векторных приемников, настроенных на регистрацию сигналов, отраженных от донных отложений. Для установки геофизического кабеля на дно и последующего перемещения излучателя в разработанном способе предполагается использование подводного автономного судна малого тоннажа. В этом случае из-за ограниченности длины подводного судна группы из гидроакустических приемников не образуют развернутые антенны и могут играть лишь вспомогательную роль приемников-интерферометров.Along with the registration of signals by stationary vector (seismoacoustic) receivers installed at the bottom, it is advisable to install a set of hydroacoustic receivers (hydrophones) rigidly connected to the vessel on the submarine itself. Such receivers constitute a group of several (two to four) hydrophones and are mounted rigidly on the sides, above and below the submarine, as indicated, for example, in
Технический результат - повышение экономической эффективности, технологичности и качества получаемого материала обеспечивается в разработанном способе за счет предложенного авторами использования когерентного накопления сигналов сложной формы при продолжительном излучении. В отличие от способа-прототипа вместо импульсных устройств в виде воздушных пушек (см., например, Телегин А.Н. /Ред. Морская сейсморазведка. - М.: ООО «Геоинформмарк», 2004) предлагается использовать источники когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения с мощностью порядка и более 1 кВт. Когерентность излучения предполагает и когерентные накопление и обработку принятых сигналов. Общие принципы когерентной обработки известны и описаны, например, в Справочник по гидроакустике. /Под ред. Колесникова А.Е. - Л.: Судостроение, 1988. Второе издание. Глава 4 «Гидроакустические сигналы». При этом отношение длительности когерентного излучения в разработанном способе к длительности излучения упомянутых импульсных устройств (около 0,1 секунды) составляет величину порядка 100 и, возможно, более, что означает выигрыш по энергии излучения в разработанном способе во столько же раз. Немаловажным является экологический аспект. В последние годы (см., например, материалы последних съездов американского акустического общества, раздел «морская акустика») учеными отмечается негативное влияние звукового шума интенсивных источников (сонары и воздушные пушки) на жизнь морских обитателей. Использование когерентных источников излучения позволяет уменьшить мгновенную мощность излучения и локализовать ее в диапазоне частот ниже килогерцового диапазона, в котором в основном сосредоточена активность морских обитателей. В условиях хрупкого экологического равновесия Арктического бассейна экологический аспект приобретает дополнительное значение.The technical result is an increase in economic efficiency, manufacturability and quality of the material obtained is provided in the developed method due to the use of coherent accumulation of complex waveforms by continuous radiation proposed by the authors. In contrast to the prototype method, instead of pulsed devices in the form of air guns (see, for example, Telegin AN / Red. Marine seismic exploration. - M .: Geoinformmark LLC, 2004) it is proposed to use sources of coherent low-frequency broadband acoustic radiation with power of the order and more than 1 kW. Coherence of radiation also implies coherent accumulation and processing of received signals. The general principles of coherent processing are known and described, for example, in the Handbook of sonar. / Ed. Kolesnikova A.E. - L .: Shipbuilding, 1988. Second edition.
Кроме того, когерентность излучения позволяет организовать направленное излучение и прием, например, преимущественное излучение в направлении надира, как заявлено в п.7 формулы, и прием сигналов, отраженных преимущественно дном акватории с ослаблением отражений от поверхности, покрытой льдом. При использовании в разработанном способе мощных источников направленного когерентного акустического излучения отпадает необходимость, в отличие от прототипа, в суммировании большого числа сигналов спаренных приемников для выделения сигналов отраженных волн на фоне шумов. Автономность каждого из накопителей информации и когерентность излучения обеспечивают значительную гибкость в обработке принятых сигналов, организации приема сигналов с определенных направлений. Это обстоятельство среди прочего обеспечивает высокую экономическую эффективность и технологичность разработанного способа. При использовании когерентности излучаемых и принимаемых сигналов отсутствует необходимость использования большого числа спаренных приемников для обеспечения высокого отношения сигнал/шум, что исключает затраты на создание многокилометровых подводных сейсмоакустических кос. Второй, не менее существенной, особенностью предлагаемого способа является использование апробированных базовых решений подводных лодок с необходимыми доработками, которые при реализации разработанного способа перемещаются в обычном маршевом режиме. Возможность использования апробированных базовых решений подводных лодок обеспечивается за счет жесткого крепления излучающей системы на подводном судне. В результате чего не страдает гидродинамика подводного судна, его маневренность и безопасность эксплуатации. Все это важно для обеспечения автономной работы подводной лодки и проведения сейсморазведки 3D путем последовательной записи принятых сигналов для набора сейсмических трасс. Качество получаемого материала обеспечивается за счет использования источников когерентного широкополосного акустического излучения и приемников с цифровым преобразованием непосредственно в элементах линейной донной антенны.In addition, the coherence of radiation allows you to organize directed radiation and reception, for example, predominant radiation in the direction of the nadir, as stated in
В разработанном способе первичная корреляционная обработка сигналов осуществляется стандартным образом (см., например, Скучик Е. Основы акустики. - М.: Мир, 1976, T.1; Справочник по гидроакустике./Под ред. Колесникова А.Е. Л.: Судостроение, 1988. Второе издание. Глава 4 «Гидроакустические сигналы».), что, как показал опыт практического применения (Лебедев А.В., Малеханов А.И. Когерентная сейсмоакустика. // Изв. вузов. Радиофизика. 2003. 46. №7. 579-597), позволяет реализовать нехарактерные для традиционной сейсморазведки режимы зондирования и повысить разрешающую способность. В результате корреляционной обработки определяется импульсный отклик исследуемой среды, который в силу малой величины деформаций и очевидной линейности среды распространения (донных отложений) формально совпадает с импульсным откликом, получаемым стандартным способом (например, в морской сейсморазведке с использованием импульсных источников). Поэтому интерпретация полученных после корреляционной обработки данных подледной разведки с использованием когерентного излучения и приема производится так же, как и для данных надводной морской сейсморазведки. Следовательно, возможно использование всего накопленного опыта, прикладных программ, вычислительных центров и т.п. служб.In the developed method, the primary correlation processing of signals is carried out in a standard way (see, for example, Skuchik E. Fundamentals of acoustics. - M .: Mir, 1976, T.1; Handbook of hydroacoustics. / Ed. Kolesnikov A.E. L .: Shipbuilding, 1988. Second edition,
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена схема способа проведения 3D подводно-подледной сейсмоакустической разведки с использованием подводного судна.Figure 1 presents a diagram of a method for conducting 3D underwater-under-ice seismic-acoustic reconnaissance using an underwater vessel.
На фиг.2 представлено два вида (вид сбоку и вид сверху) принципиальной компоновочной схемы подводного судна сейсмоакустической разведки для реализации разработанного способа.Figure 2 presents two types (side view and top view) of the basic layout of the submarine seismic-acoustic reconnaissance vessel for implementing the developed method.
На фиг.3 представлена схема перемещения подводного судна относительно линейных донных антенн из цифровых сейсмоакустических приемников.Figure 3 presents a diagram of the movement of a submarine relative to linear bottom antennas from digital seismic receivers.
Подводное судно сейсмической разведки (см. фиг.1 и 2) включает в себя само подводное судно 1, имеющее герметичный отсек 8 для расположения там и транспортировки в положении «по-походному» излучателя 2, выполненного, по крайней мере, из одного источника 3 когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения с мощностью порядка или более 1 кВт. Излучатель 2 установлен на штанге 9, которая шарнирно закреплена в отсеке 8 с возможностью фиксации в двух положениях: в положении «по-походному», при котором штанга 9 расположена в отсеке 8 параллельно днищу судна, и в рабочем положении, при котором штанга 9 расположена вне корпуса судна перпендикулярно его днищу (см. фиг.2).The seismic reconnaissance submarine (see FIGS. 1 and 2) includes the
В соответствии с разработанной в данном способе схемой проведения 3D подводно-подледной сейсмической разведки углеводородных ископаемых (см. фиг.1) на дне акватории с помощью подводного судна 1 установлены линейные донные антенны 4 из цифровых сейсмоакустических приемников 5 с накопителями информации 7. При этом накопитель информации 7 может быть как общим для всех цифровых сейсмоакустических приемников 5 линейной донной антенны, так и устанавливаться внутрь каждого из них.In accordance with the scheme developed in this method for 3D underwater under-ice seismic exploration of hydrocarbon minerals (see Fig. 1), linear
Кроме того, подводное судно 1 дополнительно снабжено гидроакустическими приемниками (гидрофонами) 10, закрепленными на кабель-тросе 11, который жестко связан с подводным судном 1. Количество гидроакустических приемников 10 определяется соотношением длины кабель-троса 11 и максимальной рабочей частоты излучения. Например, для максимальной частоты 120 Гц при длине звуковой волны около 12 метров гидрофоны 10 могут быть размещены не чаще чем через 6 метров. При длине автономного подводного судна малого тоннажа 15-20 метров количество вспомогательных гидроакустических приемников 10 в каждой группе не превышает два-три гидрофона.In addition, the
В качестве источников 3 акустического когерентного широкополосного низкочастотного излучения могут быть использованы, изготавливаемые в ИПФ РАН (г.Нижний Новгород) глубоководные источники когерентного широкополосного акустического излучения с мощностью порядка и более 1 кВт. Краткое описание источников представлено в обзоре (Лебедев А.В., Малеханов А.И. Когерентная сейсмоакустика. // Изв. вузов. Радиофизика. 2003. 46. №7. 579-597).As sources 3 of acoustic coherent broadband low-frequency radiation, deep-sea sources of coherent broadband acoustic radiation with a power of the order of more than 1 kW manufactured at IAP RAS (Nizhny Novgorod) can be used. A brief description of the sources is presented in the review (Lebedev A.V., Malekhanov A.I. Coherent seismoacoustics. // Izv. Universities. Radiophysics. 2003. 46. No. 7. 579-597).
В качестве цифровых гидрофонов 10 могут быть использованы гидрофоны, выпускаемые, например, фирмой «Мониторинг» (ИПФ РАН, Нижний Новгород), описание которых представлено в работах (Коротан П.И., Кияшко Б.В., Чащин А.С., Харитонов А.В. Цифровой гидроакустический приемник. - Журнал «Приборы и системы разведочной геофизики» 2007, №1, с.35-39 и Коротан П.И., Чащин А.С., Эйдельман Э.С. Цифровая система сбора данных морской сейсморазведки. - Журнал «Приборы и системы разведочной геофизики» 2007, №3, с.16-18). Регистрация и преобразование сигналов с шаровых сейсмоакустических приемников 5 могут быть организованы аналогичным образом.As
Разработанный способ реализуют следующим образом.The developed method is implemented as follows.
Подводное судно 1, находясь в автономном плавании, в маршевом режиме выходит в район проведения геофизической разведки. Вначале на дне акватории с помощью подводного судна 1 устанавливают линейные донные антенны 4 из цифровых сейсмоакустических приемников 5 с накопителями информации 7 (см. фиг.1). После чего из герметичного отсека 8 посредством штанги 9 выводят в рабочее положение излучатель 2, состоящий из одного или нескольких источников 3 когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения (см. фиг.2). Поскольку источники 3 акустического излучения и гидроакустические приемники 10 имеют небольшие объемы и закреплены на подводном судне 1 стационарно и жестко, то гидродинамика подводного судна и его маневренность не нарушаются, и подводное судно 1 может перемещаться над обследуемым районом со скоростью до 40 узлов, т.е. практически в маршевом режиме. В этом режиме трехмерную 3D геофизическую разведку в обследуемом районе проводят путем последовательной записи принимаемых сигналов для набора взаимных расположений излучателя 2 и линейных донных антенн 4 из цифровых сейсмоакустических приемников 5 (см. фиг.3). При этом посредством источников 3 дно акватории облучают в надир когерентным широкополосным низкочастотным акустическим излучением 6 с мощностью порядка или более 1 кВт. А отраженное от морского дна и от неоднородностей (донных отложений) под морским дном излучение принимают векторными цифровыми сейсмическими приемниками 5, снабженными накопителями информации 7. Использование, например, двух перпендикулярных линейных донных антенн 4 или квадрата, составленного из четырех линейных донных антенн 4, позволяет оценить возможные наклоны границ геологических образований за счет выделения соответствующих линий синфазности (например, Телегин А.Н. ред. Морская сейсморазведка. - М.: ООО «Геоинформмарк», 2004; Хаттон Л., Уэрдингтон М., Мейкин Дж., Обработка сейсмических данных, теория и практика. - М.: Мир, 1989; Гамбурцев Г.А. и др.. Корреляционный метод преломленных волн - руководство для инженеров сейсморазведчиков. - М.: Из-во академии наук СССР, 1952). После подъема линейных донных антенн 4 и накопителей информации 7 или только накопителей информации 7 на поверхность производят считывание данных. Обработку принятых сигналов проводят с привлечением известного корреляционного метода (см., например, Скучик Е. Основы акустики. - М.: Мир, 1976, T.1) для вычисления импульсных откликов. Затем полученные таким образом первичные данные преобразуются в стандартный геофизический формат SGY, обработка которого осуществляется квалифицированным персоналом геофизических вычислительных центров с помощью специализированных программ.
В разработанном способе за счет когерентности излучения и накопления принимаемых сигналов увеличивается энергия зондирующих импульсов, что позволяет отказаться от использования длинных (порядка 6000 м) стандартных сейсморазведочных кос и использовать для создания подводного комплекса геофизической разведки апробированные базовые решения подводных лодок с необходимыми доработками, что и обеспечивает решение поставленной задачи.In the developed method, due to the coherence of the radiation and accumulation of the received signals, the energy of the probe pulses increases, which eliminates the use of long (about 6000 m) standard seismic surveys and uses proven basic solutions of submarines with the necessary modifications to create an underwater geophysical exploration complex, which ensures solution of the task.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011153344/28A RU2485554C1 (en) | 2011-12-26 | 2011-12-26 | Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011153344/28A RU2485554C1 (en) | 2011-12-26 | 2011-12-26 | Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2485554C1 true RU2485554C1 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011153344/28A RU2485554C1 (en) | 2011-12-26 | 2011-12-26 | Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2485554C1 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562747C1 (en) * | 2014-02-19 | 2015-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) | Method of conducting underwater/under-ice seismoacoustic survey using ice-breaker ship and system therefor |
CN106323244A (en) * | 2016-08-18 | 2017-01-11 | 广州地理研究所 | Reservoir capacity monitoring method and device based on unmanned aerial vehicle |
RU2621272C1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-06-01 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Device for seismic exploration |
RU2621638C1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-06-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Underwater seismic exploration method |
RU2640896C1 (en) * | 2016-11-09 | 2018-01-12 | АО "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Automatic device for deploying and wrapping of bottomed antenna under water and under ice cover |
RU2663308C2 (en) * | 2014-06-02 | 2018-08-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ | Method for carrying out underwater/under-ice seismic profiling using a bottom seismic inspection streamer moved by an underwater vessel cross and the technological complex for its implementation |
RU2696816C1 (en) * | 2017-12-07 | 2019-08-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Device for underwater subglacial seismic survey |
RU2696820C1 (en) * | 2017-12-07 | 2019-08-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method of underwater under-ice seismic survey and device for implementation thereof |
RU2734492C1 (en) * | 2020-01-27 | 2020-10-19 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Seismic survey complex |
RU2755001C1 (en) * | 2020-09-29 | 2021-09-08 | Георгий Яковлевич Шайдуров | Underwater system for seismic exploration at sea |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6474254B1 (en) * | 1997-12-30 | 2002-11-05 | Westerngeco Llc | Submarine deployed ocean bottom seismic system |
WO2009023071A1 (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Exxonmobil Upstream Research Company | Underseas seismic acquisition |
RU2424538C1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-07-20 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel |
RU2436129C2 (en) * | 2009-07-21 | 2011-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН | Method for geophysical survey on water bodies covered with ice |
RU111691U1 (en) * | 2011-07-28 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Сейсмо-Шельф" | BOTTOM MODULE OF SEISMIC STATION |
RU2438149C2 (en) * | 2010-01-29 | 2011-12-27 | Илья Александрович Ильин | Independent bottom station for seismic observations |
-
2011
- 2011-12-26 RU RU2011153344/28A patent/RU2485554C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6474254B1 (en) * | 1997-12-30 | 2002-11-05 | Westerngeco Llc | Submarine deployed ocean bottom seismic system |
WO2009023071A1 (en) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Exxonmobil Upstream Research Company | Underseas seismic acquisition |
RU2436129C2 (en) * | 2009-07-21 | 2011-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН | Method for geophysical survey on water bodies covered with ice |
RU2424538C1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-07-20 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel |
RU2438149C2 (en) * | 2010-01-29 | 2011-12-27 | Илья Александрович Ильин | Independent bottom station for seismic observations |
RU111691U1 (en) * | 2011-07-28 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Сейсмо-Шельф" | BOTTOM MODULE OF SEISMIC STATION |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562747C1 (en) * | 2014-02-19 | 2015-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) | Method of conducting underwater/under-ice seismoacoustic survey using ice-breaker ship and system therefor |
RU2663308C2 (en) * | 2014-06-02 | 2018-08-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ | Method for carrying out underwater/under-ice seismic profiling using a bottom seismic inspection streamer moved by an underwater vessel cross and the technological complex for its implementation |
RU2621272C1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-06-01 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Device for seismic exploration |
RU2621638C1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-06-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Underwater seismic exploration method |
CN106323244A (en) * | 2016-08-18 | 2017-01-11 | 广州地理研究所 | Reservoir capacity monitoring method and device based on unmanned aerial vehicle |
RU2640896C1 (en) * | 2016-11-09 | 2018-01-12 | АО "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Automatic device for deploying and wrapping of bottomed antenna under water and under ice cover |
RU2696816C1 (en) * | 2017-12-07 | 2019-08-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Device for underwater subglacial seismic survey |
RU2696820C1 (en) * | 2017-12-07 | 2019-08-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method of underwater under-ice seismic survey and device for implementation thereof |
RU2734492C1 (en) * | 2020-01-27 | 2020-10-19 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Seismic survey complex |
RU2755001C1 (en) * | 2020-09-29 | 2021-09-08 | Георгий Яковлевич Шайдуров | Underwater system for seismic exploration at sea |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2485554C1 (en) | Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel | |
US9470813B2 (en) | Buoy based marine seismic survey system and method | |
US10310125B2 (en) | System and method for refining positions of marine seismic receivers | |
WO2023050697A1 (en) | Ocean bottom four-component node seismic data acquisition system and data acquisition method thereof | |
Kozaczka et al. | Detection of objects buried in the sea bottom with the use of parametric echosounder | |
CN113534260B (en) | Broadband near-seafloor deep sea geological structure acoustic detection system and method | |
RU2457515C2 (en) | Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel | |
RU2003114573A (en) | METHOD OF MARINE MULTI-WAVE MULTICOMPONENT SEISMIC EXPLORATION | |
US4709356A (en) | Seismic array positioning | |
RU2279696C1 (en) | Naval polarization seismic prospecting method | |
RU2562747C1 (en) | Method of conducting underwater/under-ice seismoacoustic survey using ice-breaker ship and system therefor | |
Sobisevich et al. | Fundamentals of Passive Seismohydroacoustic Methods for Arctic Shelf Investigation | |
US20210132206A1 (en) | Method and system for detecting a stream of bubbles in a body of sea water | |
RU2576352C2 (en) | Towed device for measurement of acoustic characteristics of sea ground | |
RU2621638C1 (en) | Underwater seismic exploration method | |
JP2003019999A (en) | Sea bottom stratum exploration system | |
US20120134235A1 (en) | Areal Marine Seismic Exploration Method | |
RU2502091C2 (en) | Marine seismic survey method | |
Rogers | Bubble cloud acoustic spectrography in the James River estuary | |
Church et al. | Sound methods: the necessity of high-resolution geophysical data for planning deepwater archaeological projects | |
Cheong et al. | Integrated Offshore Seismic Survey Using an Unmanned Wave Glider. Energies 2021, 14, 297 | |
Khan et al. | Cutting-edge marine seismic technologies—Some novel approaches to acquiring 3D seismic data in a complex marine environment | |
JPH10186048A (en) | Measuring method and device for buried object, structure of stratum, and nature of deposit | |
RU2601769C2 (en) | Radio-hydroacoustic system for mobile search of hydrocarbon deposits and bottom objects, detecting signs of occurrence of hazardous sea phenomena on sea shelf | |
RU2458363C1 (en) | Method for direct search of hydrocarbons |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201227 |