RU2755001C1 - Underwater system for seismic exploration at sea - Google Patents

Underwater system for seismic exploration at sea Download PDF

Info

Publication number
RU2755001C1
RU2755001C1 RU2020132340A RU2020132340A RU2755001C1 RU 2755001 C1 RU2755001 C1 RU 2755001C1 RU 2020132340 A RU2020132340 A RU 2020132340A RU 2020132340 A RU2020132340 A RU 2020132340A RU 2755001 C1 RU2755001 C1 RU 2755001C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seismic
signals
underwater
rns
frequency
Prior art date
Application number
RU2020132340A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Яковлевич Шайдуров
Original Assignee
Георгий Яковлевич Шайдуров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Георгий Яковлевич Шайдуров filed Critical Георгий Яковлевич Шайдуров
Priority to RU2020132340A priority Critical patent/RU2755001C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755001C1 publication Critical patent/RU2755001C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/39—Arrangements of sonic watch equipment, e.g. low-frequency, sonar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3808—Seismic data acquisition, e.g. survey design
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3817—Positioning of seismic devices
    • G01V1/3835—Positioning of seismic devices measuring position, e.g. by GPS or acoustically

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: underwater exploration.SUBSTANCE: system of underwater, including subglacial seismic exploration, at sea, consisting of an accompanying vessel and one or two robotic underwater vehicles (hereinafter – UV), is proposed. On one of the UV, there is a broadband seismic vibrator, and on the second one, there are receiving sensors of electromagnetic and seismic fields connected to a two-channel seismic station, a correlator, a microcontroller and flash memory. To link the coordinates of the UV, a parametric method is used for receiving signals from a ground-based radio navigation system such as “Loran”, “Neman” or the radio station of the accompanying vessel. Parametric reception of radio navigation signals is carried out by “highlighting” the water surface with UV acoustic radiation, close in frequency ƒato the signals of ground RNS ƒe, so that a low-frequency difference signal F=ƒe- ƒais formed in the skin layer of the electromagnetic wave, transferring information about the coordinates to the receivers of the UV. The seismic-electric and seismic methods of search and exploration are implemented in the passive mode, based on the noise of the natural seismic and electromagnetic fields of the earth, as well as semi-active method with radiation from one of the UV broadband seismic radiation.EFFECT: proposed system significantly simplifies the search complex, allows one to receive signals under water and under ice with a minimum level of noise, eliminates the towing of long seismic braids to geophysical vessels, ensures operation in difficult Arctic weather conditions, and the seismic-electric method due to the spatial distribution of the secondary electric field comparable to the size of the desired productive anomaly of hydrocarbons, does not require high-precision coordinate binding, which significantly simplifies the work.6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к геофизике и может быть применено для поиска углеводородов преимущественно в условиях Арктики с использованием подводных управляемых аппаратов-роботов (ПА).The invention relates to geophysics and can be used to search for hydrocarbons mainly in the Arctic using underwater controlled vehicles-robots (PA).

Традиционно в морской сейсморазведке используется система, состоящая из геофизического судна, буксирующего сейсмические косы с излучателями сейсмических волн в виде пневмопушек и геофонами для приема отраженных сейсмических сигналов [Бондарев В.И., Сейсморазведка, Екатеринбург, 2007, 690 с.]. [1]Traditionally, marine seismic exploration uses a system consisting of a geophysical vessel towing seismic streamers with seismic wave emitters in the form of pneumatic guns and geophones to receive reflected seismic signals [Bondarev V.I., Seismic survey, Yekaterinburg, 2007, 690 pp.]. [1]

Недостатками этой системы является высокая стоимость, влияние волнения моря, а в условиях Арктики со сложной ледовой обстановкой, что существенно усложняет проведение работ.The disadvantages of this system are the high cost, the influence of sea waves, and in the Arctic with difficult ice conditions, which significantly complicates the work.

Известен метод сейсморазведки при поиске углеводородов (Патент США №7330790 В2 от 12 февраля 2008), заключающийся в возбуждении георазреза сейсмическими вибраторами и заземленной электрической линии с током, приемом и обработкой сигналов электрического поля, возникающего в продуктивном пласте углеводородов под действием сейсмической волны.The known method of seismic prospecting in the search for hydrocarbons (US Patent No. 7330790 B2 dated February 12, 2008), which consists in the excitation of a geo-section with seismic vibrators and a grounded electric line with current, receiving and processing signals of the electric field arising in the reservoir of hydrocarbons under the action of a seismic wave.

Этот метод и применяемая аппаратура использовались на море с буксировкой геофизическим широкофюзеляжным судном сейсмических и электрических кос [2].This method and the equipment used were used at sea with seismic and electric streamers towing by a geophysical wide-body vessel [2].

Недостатком его является необходимость буксировки кос, влияние волнения моря, высокая стоимость работ и сложность работы в ледовых условиях Арктики.Its disadvantages are the need to tow streamers, the influence of sea waves, the high cost of work and the complexity of work in the ice conditions of the Arctic.

Известен способ поиска углеводородов патент RU 2685577, в котором не применяют дополнительную «подсветку» электрическим полем (полуактивный метод).The known method of searching for hydrocarbons patent RU 2685577, which does not use additional "illumination" by an electric field (semi-active method).

Этот способ может быть использован в морских условиях, однако штормовые условия Арктики, наличие льдов, обуславливают необходимость переноса устройств поиска на подводные аппараты и принятия нестандартных технических решений.This method can be used in sea conditions, however, the stormy conditions of the Arctic, the presence of ice, necessitate the transfer of search devices to underwater vehicles and the adoption of non-standard technical solutions.

Известна система, регистрирующая сейсмические сигналы во время морской сейсморазведки (Патент США № US 201430 161). Система включает в себя, по меньшей мере, две подводные базы и несколько автономных подводных аппаратов (AUV), которые снабжены соответствующими сейсмическими датчиками. AUV размещается на подводной базе и запускается в конечный пункт назначения с подводной базы. AUV получает сигналы, по крайней мере, от двух подводных баз для корректировки своей траектории в направлении конечного пункта назначения.There is a known system that records seismic signals during marine seismic exploration (US Patent No. US 201430 161). The system includes at least two subsea bases and several autonomous underwater vehicles (AUVs), which are equipped with appropriate seismic sensors. The AUV is stationed at a submarine base and launched to its final destination from the submarine base. The AUV receives signals from at least two submarine bases to correct its trajectory towards its final destination.

Недостатком этой системы является применение для вождения подводных аппаратов(AUV) как минимум двух подводных баз, обеспечивающих траекторию движения AUV, а при изменении района работ, необходим подъем этих баз со дна моря и их транспортировка в другую точку положения, что существенно снижает производительность работ.The disadvantage of this system is the use of at least two submarine bases for driving underwater vehicles (AUV), providing the trajectory of the AUV movement, and when the area of work changes, it is necessary to lift these bases from the seabed and transport them to another point of position, which significantly reduces the productivity of the work.

Известен способ подводного приема радиосигналов (Патент РФ №2453037 от 10 июня 2012), основанный на эффекте параметрической демодуляции электромагнитных волн с частотой ƒэ±F акустическим излучением, по которому для приема сообщения на подводном объекте (ПА) излучаемую им волну направляют в заданную на водной поверхности область прихода электромагнитной волны, несущей сообщение, отличающийся тем, что излучение акустических волн осуществляют через равномерно расположенные вдоль корпуса подводного объекта основные акустические излучатели, фазируют акустические волны по каждому излучателю через управляемые эхолотами линии задержки, поочередно формируя на водной поверхности когерентную линейную область (виртуальную электрическую антенну), в зоне которой осуществляют параметрическую демодуляцию распространяющейся вдоль водной поверхности электромагнитной волны с выделением частоты модуляции при условии ƒэ=ƒa, где ƒэ - частота электромагнитной волны, несущей сообщение на частоте модуляции F; ƒa - частота акустической волны.A method is known underwater receiving radio (RF Patent №2453037 of 10 June 2012) The based on parametric demodulation effect of electromagnetic waves with a frequency of ƒ e ± F acoustic radiation by which to receive the message on the underwater object (PA) emitted by the wave guide at a predetermined water surface, the region of arrival of an electromagnetic wave carrying a message, characterized in that the radiation of acoustic waves is carried out through the main acoustic emitters evenly located along the body of the underwater object, the acoustic waves are phased along each emitter through the delay lines controlled by echo sounders, alternately forming a coherent linear region on the water surface ( virtual electric antenna), in the zone of which parametric demodulation of the electromagnetic wave propagating along the water surface is carried out with the allocation of the modulation frequency under the condition ƒ e = ƒ a , where ƒ e is the frequency of the electromagnetic wave carrying the message at the frequency of the module tion F; ƒ a is the frequency of the acoustic wave.

Этот способ может быть использован в варианте измерения текущих координат ПА в зоне работы подводных радионавигационных систем (РНС) длинноволнового диапазона частот ƒэ=90-120 кГц, «Лоран» (США), Неман (РФ) и другие.This method can be used in the variant of measuring the current coordinates of the PA in the area of operation of underwater radio navigation systems (RNS) of the long-wave frequency range ƒ e = 90-120 kHz, "Loran" (USA), Neman (RF) and others.

На борту подводных аппаратов в этой системе размещается излучатель акустических волн диапазона частот ƒa близких по частоте к ƒэ. Прием сигналов осуществляется на разностной низкой частоте F=ƒэ-ƒa, существенно меньше поглощаемых морской водой.On board the underwater vehicles in this system, there is an emitter of acoustic waves in the frequency range ƒ a close in frequency to ƒ e . Signals are received at a low difference frequency F = ƒ e -ƒ a , significantly less than those absorbed by sea water.

При геофизических исследованиях вне рабочей зоны РНС привязку координат ПА можно осуществить с использованием радиостанции сопровождающего судна, работающей также на частоте ƒэ близкой к ƒa. Практическая реализация морской системы сейсморазведки требует комплекса аппаратно-программных средств, обеспечивающих работы в различных вариантах использования, включая подледное вождение ПА.When geophysical surveys outside the working area of the RNS, the positioning of the PA coordinates can be carried out using the accompanying vessel's radio station, which also operates at a frequency ƒ e close to ƒ a . The practical implementation of a marine seismic survey system requires a set of hardware and software tools that provide work in various use cases, including under-ice driving of PA.

На сегодня такие решения отсутствуют.Today, there are no such solutions.

Целью изобретения является создание комплекса нестандартных аппаратных средств для проведения подводных и подледных геофизических работ при поисках углеводородов в море методами сейсморазведки и сейсмо-электроразведки с использованием управляемых по координатам подводных аппаратов-роботов.The aim of the invention is to create a complex of non-standard hardware for underwater and under-ice geophysical work in the search for hydrocarbons in the sea using seismic exploration and seismic-electrical exploration using coordinate-controlled underwater robotic vehicles.

1. В этих целях заявленная система поиска реализуется в виде одного (пассивный вариант) или двух подводных самодвижущихся аппаратов-роботов (ПА) (полуактивный вариант) и сопровождающего их судна, причем в одном из ПА установлен широкополосный сейсмический излучатель, а в другом размещены приемные датчики сейсмических и электромагнитных полей, соединенные с двухканальной сейсмостанцией.1. For these purposes, the declared search system is implemented in the form of one (passive version) or two self-propelled underwater vehicles (PA) (semi-active version) and an accompanying vessel, and one of the PA is equipped with a broadband seismic emitter, and the other contains receiving seismic and electromagnetic field sensors connected to a two-channel seismic station.

Отличительной особенностью заявленной системы является то, что в обеих ПА установлены параметрические устройства измерения текущих координат, эхолот и излучатели акустического поля в диапазоне рабочих частот разностно-дальномерных длинноволновых систем радионавигации (РНС) класса «Лоран» или «Неман», а на сопровождающем судне установлены пеленгатор, гидролокатор и радиопередатчик команд управления АП, работающих в диапазоне частот смещенных относительно указанных РНС.A distinctive feature of the claimed system is that both PA are equipped with parametric devices for measuring current coordinates, an echo sounder and acoustic field emitters in the operating frequency range of differential-rangefinder long-wave radio navigation systems (RNS) of the Laurent or Neman class, and direction finder, sonar and radio transmitter of AP control commands operating in the frequency range offset relative to the specified RNS.

2. Система подводной сейсморазведки на море по п. 1, отличающаяся тем, что бортовая сейсмостанция второго ПА содержит два канала приема, соединенных по входу с датчиками сейсмических и электрических сигналов, а по выходам подключена к коррелятору, вычисляющему коэффициент взаимной корреляции (КВК) этих сигналов, выход которого подсоединен к устройству флэш-памяти КВК и текущих координат движения ПА.2. The system of underwater seismic prospecting at sea according to claim 1, characterized in that the onboard seismic station of the second PA contains two receiving channels connected at the input with seismic and electrical signal sensors, and at the outputs it is connected to a correlator that calculates the cross-correlation coefficient (CCC) of these signals, the output of which is connected to the KVK flash memory device and the current coordinates of the PA movement.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчик электрических сигналов второго ПА выполнен в виде магнитной антенны.3. The system of claim. 1, characterized in that the sensor of electrical signals of the second PA is made in the form of a magnetic antenna.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в корпусах обеих ПА содержится параметрическое устройство измерения текущих координат ПА, состоящее из акустических излучателей частоты ƒa, частоте близкой или равной несущей передатчиков РНС ƒэ на величину F=ƒэ-ƒa, также приемные магнитные антенны, настроенные на разностную частоту F и подключенные через приемники и декодер принимаемых сигналов к бортовой флэш-памяти, запоминающей текущие координаты ПА.4. The system according to claim 1, characterized in that the housings of both PA contain a parametric device for measuring the current coordinates of the PA, consisting of acoustic emitters of frequency ƒ a , frequency close to or equal to the carrier of the RNS transmitters ƒ e by the value F = ƒ e -ƒ a , also receiving magnetic antennas tuned to the difference frequency F and connected through the receivers and the decoder of the received signals to the onboard flash memory storing the current coordinates of the PA.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что при работе в пассивном режиме с приемом сигналов естественных сейсмических и электрических шумов, первый ПА не используется и во флэш-памяти второго ПА накапливается информация КВК сейсмо-электрического эффекта, создаваемого естественными сейсмическими шумами Земли.5. The system according to claim 1, characterized in that when operating in a passive mode with the reception of signals of natural seismic and electrical noises, the first PA is not used and the information of the KVK of the seismic-electric effect created by the natural seismic noise of the Earth is accumulated in the flash memory of the second PA ...

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что при работе вне зоны действия РНС, на сопровождающем судне включается комплекс приема и передачи координат ПА, состоящий из пеленгатора акустических сигналов, излучаемых ПА и гидролокатора, подключенных к входу бортовой радиостанции сопровождающего судна, настроенной на частоту РНС ƒэ и передающей текущие координаты ПА.6. The system according to claim 1, characterized in that when operating outside the RNS coverage area, a complex for receiving and transmitting PA coordinates is switched on on the accompanying vessel, consisting of a direction finder of acoustic signals emitted by the PA and a sonar connected to the input of the onboard radio station of the accompanying vessel, configured to the frequency of the RNS ƒ e and transmitting the current coordinates of the PA.

На фиг. 1 представлена схема расположения средств поиска в зоне действия РНС, где изображены:FIG. 1 shows a diagram of the location of the search means in the area of the RNS coverage, which shows:

1 - сопровождающее судно1 - escort ship

2 - поверхность моря 3,4- подводные аппараты2 - sea surface 3,4 - underwater vehicles

5 - судовая радиостанция5 - ship radio station

6 - акустический пеленгатор6 - acoustic direction finder

7 - гидролокатор7 - sonar

8, 9, 10 - базовые радиостанции РНС8, 9, 10 - base radio stations RNS

11 - линии положения РНС11 - lines of RNS position

На фиг. 2 показана схема приема сигналов управления подводным аппаратом, где изображено:FIG. 2 shows a scheme for receiving control signals for an underwater vehicle, which shows:

1 - сопровождающее судно1 - escort ship

2 - поверхность моря2 - sea surface

3 - подводный аппарат приема и обработки сигналов - носитель сенсоров3 - underwater vehicle for receiving and processing signals - sensor carrier

4 - подводный аппарат с излучателем сейсмических волн4 - an underwater vehicle with a seismic wave emitter

5 - радиостанция передачи сигналов управления5 - radio station for transmitting control signals

12, 13 - навигационные приемники сигналов управления ПА излучателя и носителя сенсоров, работающие на разностной частоте F=ƒэ-ƒa 12, 13 - navigation receivers of control signals of the PA of the emitter and the sensor carrier, operating at the difference frequency F = ƒ e -ƒ a

14, 15 - генераторы акустических сигналов для параметрической «подсветки» поверхности моря14, 15 - generators of acoustic signals for parametric "illumination" of the sea surface

16 - широкополосный вибратор излучения сейсмических волн (ВИС)16 - broadband vibrator of seismic waves radiation (VIS)

17 - сейсмостанция с датчиками приема сейсмических и электрических сигналов и флэш памятью17 - seismic station with sensors for receiving seismic and electrical signals and flash memory

18, 19 - параметрические скин-слои электромагнитной волны18, 19 - parametric skin layers of an electromagnetic wave

20, 21 - диаграмма излучения генераторов акустических сигналов20, 21 - radiation pattern of acoustic signal generators

22, 23 - векторные диаграммы электромагнитного поля РНС22, 23 - vector diagrams of the RNS electromagnetic field

24 - дно моря24 - the bottom of the sea

На фиг. 3 показана структурная схема аппаратного комплекса системы, где изображено:FIG. 3 shows a block diagram of the hardware complex of the system, which shows:

1 - сопровождающее судно1 - escort ship

2 - поверхность моря2 - sea surface

3 - подводный аппарат-носитель сенсоров (ПАС)3 - underwater vehicle-carrier of sensors (PAS)

4 - подводный аппарат-излучатель (ПАИ) сейсмических волн4 - underwater vehicle-emitter (PAI) of seismic waves

5 - судовая радиостанция5 - ship radio station

6 - акустический пеленгатор6 - acoustic direction finder

7 - гидролокатор7 - sonar

12, 13 - приемники сигналов текущих координат ПА12, 13 - receivers of signals of the current coordinates of the PA

14, 15 - генераторы акустических сигналов для параметрической «подсветки» поверхности моря14, 15 - generators of acoustic signals for parametric "illumination" of the sea surface

16 - широкополосный вибратор излучения сейсмических волн (ВИС)16 - broadband vibrator of seismic waves radiation (VIS)

17 - сейсмостанция17 - seismic station

25 - датчик приема электрических сигналов - магнитоприемник25 - sensor for receiving electrical signals - magnetic receiver

26 - датчик приема сейсмических сигналов - сейсмоприемник26 - sensor for receiving seismic signals - seismic receiver

27 - коррелятор27 - correlator

28 - микроконтроллер28 - microcontroller

29 - флэш-память29 - flash memory

30, 31 - блоки управления движителями ПА30, 31 - propeller control units PA

32, 33 - приводные винты движения ПА32, 33 - driving screws of the PA movement

Система работает следующим образом:The system works as follows:

С борта сопровождающего судна (СС) 1 на морскую поверхность 2опускаются подводные аппараты 3, 4, снабженные программами движения ПА, включаются их бортовые координатные приемники 12, 13 и генераторы 14, 15 «подсветки» акустических сигналов. Движение ПА контролируется гидролокатором 6 и акустическим пеленгатором 7 определяющие угловые координаты ПА по акустическим сигналам излучаемым бортовыми генераторами «подсветки» 14, 15.From the side of the escort vessel (SS) 1, underwater vehicles 3, 4, equipped with PA movement programs, are lowered onto the sea surface 2, their onboard coordinate receivers 12, 13 and generators 14, 15 of "illumination" of acoustic signals are switched on. The movement of the PA is controlled by the sonar 6 and the acoustic direction finder 7, which determine the angular coordinates of the PA according to the acoustic signals emitted by the onboard generators of the "illumination" 14, 15.

Далее начинается режим работы по сейсмическому профилированию.Then the seismic profiling mode begins.

При работе в активном режиме [2], бортовой программой ПА включаются широкополосный сейсмический вибратор 16 и сейсмостанция 17, которая принимает отраженные от георазреза электрические E(t) u сейсмические сигналы S(t) с помощью датчиков 25, 26, а коррелятор 27 вычисляет коэффициент взаимной корреляцииWhen operating in the active mode [2], the onboard program of the PA turns on the broadband seismic vibrator 16 and the seismic station 17, which receives the electric E (t) u seismic signals S (t) reflected from the geo-section using sensors 25, 26, and the correlator 27 calculates the coefficient cross-correlation

Figure 00000001
Figure 00000001

где t, Т - текущее время и время наблюдения.where t, Т - current time and observation time.

Figure 00000002
- нормированные по дисперсии сигналы.
Figure 00000002
- dispersion-normalized signals.

Микроконтроллер 28 обрабатывает и запоминает всю информацию, включая текущие координаты ПА, и переписывает ее во флэш-память 29, которая после завершения работ переписывается на ЭВМ сопровождающего судна.The microcontroller 28 processes and stores all information, including the current coordinates of the PA, and rewrites it into the flash memory 29, which, after the completion of the work, is copied to the computer of the accompanying vessel.

Так реализуется метод сейсмо-электроразведки, успешно испытанной на поверхности моря [3].This is how the method of seismic-electrical prospecting, successfully tested on the sea surface, is implemented [3].

Параллельно сейсмостанция 17 записывает сигналы сейсмического профилирования в традиционной форме для последующего построения сейсмического разреза.In parallel, the seismic station 17 records seismic profiling signals in a traditional form for subsequent construction of a seismic section.

При работе в пассивном режиме, в воду опускается лишь один ПА 3, снабженный датчиками для приема электромагнитных и сейсмических шумов земли. Электромагнитное поле от искомой залежи генерируется по действиям естественных сейсмических излучений, проходящих в Земле от различных геодинамических процессов - землетрясений, гроз, извержений, вулканов и пр.When operating in a passive mode, only one PA 3, equipped with sensors for receiving electromagnetic and seismic earth noises, is lowered into the water. The electromagnetic field from the sought-for deposit is generated by the action of natural seismic radiation passing through the Earth from various geodynamic processes - earthquakes, thunderstorms, eruptions, volcanoes, etc.

Этот метод успешно использовался автором изобретения на суше [4].This method was successfully used by the author of the invention on land [4].

На сейсмостанции 17 накапливается текущая информация с датчиков 25, 26. Коррелятором 27 вычисляется КВК, который запоминается на микроконтроллере 28 и во флэш-памяти 29, точно также как при работе в активном режиме.The seismic station 17 accumulates current information from the sensors 25, 26. The correlator 27 calculates the CVC, which is stored on the microcontroller 28 and in the flash memory 29, just like when operating in the active mode.

В случае геофизических исследований вне зоны действия РНС управление движением ПА осуществляется через радиостанцию сопровождающего судна 5. Их положение контролируется пеленгатором 6 и гидролокатором 7 по акустическому излучению вибраторов 14, 15.In the case of geophysical surveys outside the RNS coverage area, the PA movement is controlled through the radio station of the accompanying vessel 5. Their position is controlled by the direction finder 6 and sonar 7 by the acoustic radiation of the vibrators 14, 15.

В качестве широкополосных сейсмических вибраторов 16 (ШПС) целесообразно использовать импульсные невзрывные излучатели с электромагнитным приводом и псевдослучайной модуляцией последовательности излучаемых сейсмических импульсов, позволяющей при небольшой силе удара, реализовать необходимую для глубинных исследований энергетику сигнала.As broadband seismic vibrators 16 (SHPS), it is advisable to use non-explosive pulsed emitters with an electromagnetic drive and pseudo-random modulation of the sequence of emitted seismic pulses, which allows, with a small impact force, to realize the signal energy necessary for deep research.

Так, при периоде повторений последовательности T=10 сек и длительности одного элемента посылки (одного удара) τ=5 м/сек, может быть реализована база излучаемого сигнала величину

Figure 00000003
So, with the repetition period of the sequence T = 10 sec and the duration of one element of the message (one blow) τ = 5 m / sec, the base of the emitted signal can be realized, the value
Figure 00000003

Это означает, что при необходимой для работы в режиме одиночных сейсмо-импульсов силе удара, например, равной 105 КГ, ШПС - вибратор должен обеспечить генерацию сейсмического импульса всего 100 КГ, что позволяет разместить эти вибраторы в корпусе небольшого ПА с питанием от бортового аккумулятора.This means that with the impact force necessary for operation in the mode of single seismic impulses, for example, equal to 10 5 KG, the SHPS vibrator must provide a seismic impulse generation of only 100 KG, which makes it possible to place these vibrators in the case of a small PA powered by an onboard battery ...

Заявленная система имеет большое преимущество по сравнению с прототипом за счет исключения из комплекса подводных сейсмических станций, сложной аппаратуры акустической привязки координат ПА, необходимости использования радиобуев для определения положения ПА по спутниковым системам радионавигации типа GPS или «Глонасс».The claimed system has a great advantage over the prototype due to the exclusion from the complex of underwater seismic stations, sophisticated equipment for acoustic referencing of the coordinates of the PA, the need to use radio beacons to determine the position of the PA using satellite radio navigation systems such as GPS or Glonass.

Важным преимуществом является также возможность работы подо льдами, поскольку привязка координат осуществляется без всплытия ПА по заранее записанным программам в памяти их микроконтроллеров.An important advantage is also the ability to work under the ice, since the coordinates are referenced without the surfacing of the PA according to pre-recorded programs in the memory of their microcontrollers.

Сегодня в мире, как и в России, разработаны много различных автоматических аппаратов - роботов торпедообразного типа, которые могут быть использованы в качестве ПА для реализации заявленной системы.Today, in the world, as in Russia, many different automatic devices have been developed - torpedo-type robots, which can be used as a PA for the implementation of the declared system.

Применение для задачи поиска сейсмоэлектрического метода позволяет вести работы как в поисковом режиме обнаружении аномалий КВК над залежью углеводородов, так и при разведке, с построением сейсмических и сейсмоэлектрических георазрезов, а площадь пространственного распределения вторичного электрического поля, сопоставимого с площадью искомого продуктивного пласта не требует высокоточной привязки координат ПА.The use of the seismoelectric method for the search problem allows for work both in the search mode of detecting CVC anomalies over a hydrocarbon reservoir, and during exploration, with the construction of seismic and seismoelectric geo-sections, and the area of the spatial distribution of the secondary electric field, comparable to the area of the desired reservoir does not require high-precision referencing. coordinates of the PA.

Claims (6)

1. Система подводной сейсморазведки на море, реализуемая в виде одного или двух подводных самодвижущихся аппаратов-роботов (ПА) и сопровождающего их судна, причем в одном из ПА установлен широкополосный сейсмический излучатель, а в другом размещены приемные датчики сейсмических и электромагнитных полей, соединенные с двухканальной сейсмостанцией, отличающаяся тем, что в обоих ПА установлены параметрические устройства измерения текущих координат, эхолот и излучатели акустического поля в диапазоне рабочих частот разностно-дальномерных длинноволновых систем радионавигации (РНС) класса «Лоран» или «Неман», а на сопровождающем судне установлены пеленгатор, гидролокатор и радиопередатчик команд управления ПА, работающих в диапазоне частот, смещенных относительно указанных РНС.1. A system of underwater seismic exploration at sea, implemented in the form of one or two self-propelled underwater robotic vehicles (PA) and an accompanying vessel, and one of the PA is equipped with a broadband seismic emitter, and the other contains receiving sensors of seismic and electromagnetic fields connected to a two-channel seismic station, characterized in that both PA are equipped with parametric devices for measuring current coordinates, an echo sounder and acoustic field emitters in the operating frequency range of differential-rangefinder long-wave radio navigation systems (RNS) of the Laurent or Neman class, and a direction finder is installed on the accompanying vessel , sonar and radio transmitter of PA control commands operating in the frequency range offset relative to the specified RNS. 2. Система подводной сейсморазведки на море по п. 1, отличающаяся тем, что бортовая сейсмостанция второго ПА содержит два канала приема, соединенных по входу с датчиками сейсмических и электрических сигналов, а по выходам подключена к коррелятору, вычисляющему коэффициент взаимной корреляции (КВК) этих сигналов, выход которого подсоединен к устройству флеш-памяти КВК и текущих координат движения ПА.2. The system of underwater seismic prospecting at sea according to claim 1, characterized in that the onboard seismic station of the second PA contains two receiving channels connected at the input with seismic and electrical signal sensors, and at the outputs it is connected to a correlator that calculates the cross-correlation coefficient (CCC) of these signals, the output of which is connected to the KVK flash memory device and the current coordinates of the PA movement. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчик электрических сигналов второго ПА выполнен в виде магнитной антенны.3. The system of claim. 1, characterized in that the sensor of electrical signals of the second PA is made in the form of a magnetic antenna. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в корпусах обоих ПА содержится параметрическое устройство измерения текущих координат ПА, состоящее из акустических излучателей частоты ƒa, близкой или равной несущей передатчиков РНС ƒэ на величину F=ƒэ-ƒa, также приемные магнитные антенны, настроенные на разностную частоту F и подключенные через приемники и декодер принимаемых сигналов к бортовой флеш-памяти, запоминающей текущие координаты ПА.4. The system according to claim 1, characterized in that the housings of both PA contain a parametric device for measuring the current coordinates of the PA, consisting of acoustic emitters of frequency ƒ a , close to or equal to the carrier of the RNS transmitters ƒ e by the value F = ƒ e -ƒ a , also receiving magnetic antennas tuned to the difference frequency F and connected through the receivers and the decoder of the received signals to the onboard flash memory storing the current coordinates of the PA. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что при работе в пассивном режиме с приемом сигналов естественных сейсмических и электрических шумов первый ПА не используется и во флеш-памяти второго ПА накапливается информация КВК сейсмоэлектрического эффекта, создаваемого естественными сейсмическими шумами Земли.5. The system according to claim 1, characterized in that when operating in a passive mode with the reception of signals of natural seismic and electrical noise, the first PA is not used and the flash memory of the second PA accumulates the information of the KVK of the seismoelectric effect created by the natural seismic noise of the Earth. 6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что при работе вне зоны действия РНС на сопровождающем судне включается комплекс приема и передачи координат ПА, состоящий из пеленгатора акустических сигналов, излучаемых ПА, и гидролокатора, подключенных к входу бортовой радиостанции сопровождающего судна, настроенной на частоту РНС ƒэ и передающей текущие координаты ПА.6. The system according to claim 1, characterized in that when operating outside the RNS coverage area on the accompanying vessel, a complex for receiving and transmitting coordinates of the PA is switched on, consisting of a direction finder of acoustic signals emitted by the PA and a sonar connected to the input of the onboard radio station of the accompanying vessel, configured to the frequency of the RNS ƒ e and transmitting the current coordinates of the PA.
RU2020132340A 2020-09-29 2020-09-29 Underwater system for seismic exploration at sea RU2755001C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132340A RU2755001C1 (en) 2020-09-29 2020-09-29 Underwater system for seismic exploration at sea

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132340A RU2755001C1 (en) 2020-09-29 2020-09-29 Underwater system for seismic exploration at sea

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755001C1 true RU2755001C1 (en) 2021-09-08

Family

ID=77670024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020132340A RU2755001C1 (en) 2020-09-29 2020-09-29 Underwater system for seismic exploration at sea

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755001C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453037C1 (en) * 2011-02-09 2012-06-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Method for underwater reception of radio signals
RU2457515C2 (en) * 2010-11-08 2012-07-27 ОАО "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel
RU2485554C1 (en) * 2011-12-26 2013-06-20 ОАО "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel
WO2014095854A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Cgg Services Sa Acoustic modem-based guiding method for autonomous underwater vehicle for marine seismic surveys
WO2015082010A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-11 Statoil Petroleum As Geophysical data acquisition systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457515C2 (en) * 2010-11-08 2012-07-27 ОАО "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel
RU2453037C1 (en) * 2011-02-09 2012-06-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Method for underwater reception of radio signals
RU2485554C1 (en) * 2011-12-26 2013-06-20 ОАО "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel
WO2014095854A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Cgg Services Sa Acoustic modem-based guiding method for autonomous underwater vehicle for marine seismic surveys
WO2015082010A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-11 Statoil Petroleum As Geophysical data acquisition systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6511108B2 (en) System and method for synthetic aperture sonar
US5598152A (en) Mine sweeping system for magnetic and non-magnetic mines
AU2007306112B2 (en) Positioning system
RU2485554C1 (en) Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel
US20170254914A1 (en) System and method for refining positions of marine seismic receivers
US9234978B2 (en) Method for positioning the front end of a seismic spread
MX2014008733A (en) Actively controlled buoy based marine seismic survey system and method.
RU2469346C1 (en) Method of positioning underwater objects
RU2483326C2 (en) Hydroacoustic synchronous range-finding navigation system for positioning underwater objects in navigation field of randomly arranged hydroacoustic transponder beacons
RU2659299C1 (en) Method and system of navigation of underwater objects
WO2015082010A1 (en) Geophysical data acquisition systems
US9759828B2 (en) Determining a streamer position
RU2681271C1 (en) Device for searching for mines and mines on the basis of the radar parametric method
RU2689281C1 (en) Method for navigation-information support of deep-sea autonomous unmanned underwater vehicle
RU2424538C1 (en) Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel
RU2755001C1 (en) Underwater system for seismic exploration at sea
RU2562747C1 (en) Method of conducting underwater/under-ice seismoacoustic survey using ice-breaker ship and system therefor
Indiveri Geotechnical surveys with cooperative autonomous marine vehicles: the ec wimust project
Mengyuan et al. High precision positioning for searching airborne black boxes underwater based on acoustic orbital angular momentum
RU2696820C1 (en) Method of underwater under-ice seismic survey and device for implementation thereof
RU2572085C1 (en) Method for search, detection and monitoring of location of mobile underwater technical objects in sea and ocean areas
WO2016046648A2 (en) Positioning along a streamer using surface references
RU2502091C2 (en) Marine seismic survey method
Akulichev et al. A pilot acoustic experiment to determine the coordinates of a submarine object in the shelf zone of the Sea of Japan
RU2717578C1 (en) Method of determining geographic coordinates of an underwater object