Придонное электромагнитное измерительное устройство и способ выполнения придонных электромагнитных измерений

Изобретение относится к средствам подводного исследования и предназначено для выполнения подводных измерений геологических формаций, включающее в себя центральную конструкцию и штанги, прикрепленные к центральной конструкции, так что они могут поворачиваться относительно центральной конструкции. Изобретение направлено на повышение удобства эксплуатации и стабильности проведения измерений. Этот результат обеспечивается за счет того, что измерение составляющих магнитных полей осуществляют в точке на расстоянии от центральной конструкции электромагнитной измерительной системы, выбранном таким образом, что магнитные поля, образованные электрическими токами в центральной конструкции, по существу не влияют на измерения, выполняемые магнитометром. Устройство, обеспечивающее данный способ, содержит центральную конструкцию, множество штанг, имеющих первый конец и второй конец, причем второй конец шарнирно соединен с центральной конструкцией, первый конец является свободным концом, и по меньшей мере один из электрода и магнитометра, соединенный с каждой штангой. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится, в основном, к системам подводного исследования. Более конкретно, изобретение относится к морской электромагнитной измерительной системе и способу установки и возврата ее. Одним применением электромагнитных измерительных систем является морской магнитотеллурический приемник.

Уровень техники

Магнитотеллурические (МТ) измерения используются для вычисления электромагнитного импеданса выбранных геологических формаций. МТ измерения особенно полезны в областях, где не подходит сейсморазведочное построение. Например, МТ исследование полезно при оценке геологических формаций, таких как соли и карбонаты. Соли, карбонаты и другие конкретные формации могут рассеивать сейсмическую энергию, когда сейсмическая энергия распространяется через них, из-за большого различия скоростей и неоднородностей, расположенных в этих формациях, тогда как электромагнитная энергия полей МТ источника распространяется через эти слои с меньшими искажениями. МТ метод измеряет изменения в магнитных и электрических полях Земли и не использует сейсмическую энергию для определения характеристик формаций.

МТ метод типично используется для измерения электромагнитного импеданса как функции частоты. Меньшие частоты обеспечивают большую глубину проникновения. Измеренный импеданс может быть преобразован в кажущееся удельное сопротивление и/или проводимость выбранных формаций. Измерение импеданса в нескольких точках и на различных частотах позволяет осуществлять определение удельного сопротивления и/или проводимости как функции как глубины, так и горизонтального положения. Поэтому МТ метод может быть использован для оценки удельного сопротивления формаций на больших областях морского дна. Удельные сопротивления формаций различных формаций на выбранной площади затем могут быть проанализированы для определения геометрии формаций, присутствия или отсутствия углеводородов в выбранных формациях и т.д.

МТ метод является пассивным методом, который использует естественные изменения магнитного поля Земли в качестве источника энергии. МТ метод включает в себя подводную систему, которая обнаруживает ортогональные магнитные и электрические поля вблизи морского дна для определения поверхностного импеданса. Поверхностный импеданс, как описано выше, может быть измерен в широком диапазоне частот и на большой площади, где слоистые формации действуют аналогично участкам электрической линии передачи. МТ метод, который работает в соответствии с принципами, описанными выше, описан, в общих чертах, в патенте США № 5770945, выданном Constable. Этот тип электромагнитного приемника также может быть использован для регистрации электромагнитных сигналов, происшедших от различных видов передающих систем, таких как биполь буксируемого кабеля или источник магнитного поля типа петли.

Кроме того, приемники могут быть использованы для обнаружения электромагнитного излучения, происходящего от других типов сигналов, таких как исходящие от военных кораблей (токи коррозии, электрические цепи, генераторы, движущиеся механизмы) или от электрических или магнитных источников, расположенных в буровых скважинах или близлежащих наземных источниках. Цель этих измерений может простираться от подробного исследования структуры удельной проводимости разреза для контроля военно-морского движения или операций до определения сигналов утечки от подводных кабелей.

Подводная система обычно включает в себя устройство, такое как магнитотеллурическая (МТ) измерительная система 100, описанная в патенте, выданном Constable, и показанная на фиг.1. МТ измерительная система 100 включает в себя корпус 102, имеющий блок батарей (не показан), систему 104 сбора данных, два ортогонально ориентированных магнитных датчика 122 и 124 и четыре штанги 139, 140, 142 и 144, каждая из которых включает в себя электрод 118, 119, 120, 121, установленный на ее конце. Электроды 118, 119, 120, 121 представляют собой хлорсеребряные электроды, и магнитные датчики 122, 124 представляют собой магнитные индукционные датчики.

Штанги 139, 140, 142, 144 имеют длину пять метров и диаметр примерно 2 дюйма. Штанги 139, 140, 142, 144 типично выполнены из полужесткой пластмассы (например, поливинилхлорида или полипропилена) и закреплены на корпусе. Пятиметровая длина штанг 139, 140, 142, 144 делает затруднительным хранение, установку и возврат МТ системы 100 с надводного судна (не показано), потому что штанги 139, 140, 142, 144 зафиксированы относительно корпуса 102 (как показано на фиг.1). Штанги 139, 140, 142, 144 предназначены для расположения на морском дне, когда МТ система 100 находится на месте.

Корпус 102 прикреплен к отсоединяемому бетонному якорю 128, который способствует погружению МТ системы 100 на морское дно после установки. Корпус 102 обычно опирается на верхнюю часть якоря 128, когда он располагается на морском дне. После завершения МТ измерений якорь 128 может быть отсоединен, так что корпус 102 может подняться на поверхность, и он может быть взят обратно на надводное судно (не показано).

Система, показанная на фиг.1, поэтому состоит из двух ортогональных электрических диполей и двух ортогональных магнитных датчиков. Магнитные датчики расположены рядом с источником питания и системой сбора данных. Так как магнитные датчики очень чувствительные в отношении обнаружения небольших изменений магнитного поля Земли, то магнитные датчики также могут обнаруживать эквивалентные магнитные поля, создаваемые током, протекающим от источника питания на систему сбора данных и другое электрическое оборудование. Эти эквивалентные магнитные поля могут поэтому портить данные и должны быть удалены из данных, используя методы обработки цифровых сигналов.

Кроме того, магнитные датчики очень чувствительные к шумам. Может быть обнаружено любое движение корпуса и/или штанг МТ системы, вызванное морскими течениями или морской фауной и флорой, движущимися мимо МТ системы, а также движением проводящих жидкостей вокруг соответствующего датчика. Эти флуктуации магнитного поля также регистрируются магнитными датчиками и должны быть удалены, используя методы обработки сигналов.

Поэтому существует потребность в МТ системе, которая менее чувствительная к движению, создаваемому подводными событиями, и к эквивалентным магнитным полям, создаваемым протеканием электрического тока от источника питания на, например, систему сбора данных. Кроме того, было бы выгодно разработать подводную МТ систему, которую легко хранить, устанавливать и возвращать обратно.

Краткое изложение сущности изобретения

В одном аспекте изобретение содержит придонное электромагнитное измерительное устройство для выполнения подводных измерений геологических формаций, имеющее центральную конструкцию; множество штанг, шарнирно соединенных с центральной конструкцией, и электрод, соединенный с каждой штангой, и/или по меньшей мере два магнитометра, соединенные со штангами.

В другом аспекте изобретение содержит придонное электромагнитное измерительное устройство для выполнения подводных измерений геологических формаций, имеющее центральную конструкцию; множество штанг, шарнирно соединен(ные) с центральной конструкцией; и электрод и/или магнитометр, соединенный с каждой штангой.

В другом аспекте изобретение содержит придонное электромагнитное измерительное устройство для выполнения подводных измерений геологических формаций, имеющее центральную конструкцию; по меньшей мере одну штангу, шарнирно соединенную с центральной конструкцией; и электрод и/или магнитометр, соединенный с по меньшей мере одной штангой.

В другом аспекте изобретение содержит способ электромагнитного исследования. Способ содержит измерение электрических полей на выбранном расстоянии от центральной конструкции электромагнитной измерительной системы. Затем измеряются магнитные поля вблизи этой точки.

Другие аспекты и преимущества изобретения очевидны из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена МТ система известного уровня техники.

На фиг.2а представлено перспективное изображение варианта выполнения изобретения.

На фиг.2с представлено перспективное изображение варианта выполнения изобретения.

На фиг.2b представлен вид сверху варианта выполнения изобретения.

На фиг.3 представлено перспективное изображение шарнира в соответствии с вариантом выполнения изобретения.

На фиг.4 представлено перспективное изображение шарнира в соответствии с вариантом выполнения изобретения.

На фиг.5 представлено перспективное изображение варианта выполнения изобретения.

На фиг.6а представлено перспективное изображение варианта выполнения изобретения.

На фиг.6b представлено перспективное изображение штанги в соответствии с вариантом выполнения изобретения.

На фиг.6с представлен вид сверху поперечного сечения штанги в соответствии с вариантом выполнения изобретения.

На фиг.7 представлено перспективное изображение электромагнитной системы в соответствии с вариантом выполнения изобретения, после того как система была установлена в море.

На фиг.8 представлено перспективное изображение варианта выполнения электромагнитной системы, когда она опускается на морское дно.

На фиг.9 представлено перспективное изображение варианта выполнения электромагнитной системы, когда она поднимается на поверхность.

Подробное описание

На фиг.2а и 2b представлены подводные электромагнитные (ЭМ) измерительные системы в соответствии с изобретением. На фиг.2а представлена подводная электромагнитная (ЭМ) измерительная система 1, которая содержит центральную конструкцию 2, имеющую электрод 3, и к центральной конструкции подсоединена по меньшей мере одна штанга 4, шарнирно соединенная с центральной конструкцией 2. Электрод 3 может находиться в любом месте внутри центральной конструкции 2. Например, электрод 3 может быть прикреплен к центральной конструкции 2 и расположен во внутреннем конце штанги 4, как показано на фиг.6b. На фиг.2b представлена подводная электромагнитная (ЭМ) измерительная система 1 в соответствии с вариантом выполнения изобретения, которая содержит центральную конструкцию 2. Множество штанг 4 шарнирно соединено с центральной конструкцией 2. Электрод 5 соединен с каждой штангой 4 вблизи ее конца, и по меньшей мере два магнитометра 6 соединены со штангами 4. Соединение 7 позволяет располагать штанги 4 и магнитометр 6, по существу, под любым углом (β) относительно друг друга. В соответствии с изобретением штанги 14 могут содержать по меньшей мере один электрод и/или по меньшей мере один магнитометр.

На фиг.2с представлена подводная электромагнитная (ЭМ) измерительная система 10, которая включает в себя по меньшей мере один аспект настоящего изобретения. ЭМ система 10 включает в себя центральную конструкцию 12, которая содержит электронную схему, такую как источник питания (не показан отдельно), систему сбора данных (не показана отдельно), микропроцессор (не показан отдельно) и относящееся аппаратное обеспечение и программное обеспечение (не показаны отдельно). Центральная конструкция 12, в основном, включает в себя связное оборудование (не показано отдельно), так что ЭМ система может включаться и выключаться дистанционно. Кроме того, ЭМ система 10 также может включать в себя, например, навигационное оборудование, такое как глобальная система местоопределения (ГСМ) или другое оборудование (не показано отдельно), которое позволяет определять месторасположение ЭМ системы 10 как до, так и после установки в море. Источник питания может содержать блок батарей или любой соответствующий источник питания, известный в технике. Следовательно, аспекты изобретения, такие как вышеуказанные электронные компоненты центральной конструкции 12, как предполагается, не являются ограничительными. Более того, считается, что центральная конструкция представляет собой просто соединительное устройство для множества штанг 14. Конкретно, в соответствии с вариантом выполнения сбор данных и обработка сигнала выполняются на удаленной точке, такой как судно, буровая вышка или наземная станция. В таком варианте выполнения центральная конструкция служит для соединения штанг и приема сигналов от датчиков для передачи на удаленную точку. Передача может быть выполнена по кабелю, подсоединенному к центральной конструкции, или посредством беспроводной передачи.

Множество штанг 14 (обычно четыре, как показано на фиг.2с) шарнирно соединены с центральной конструкцией 12, используя, например, шарниры 15. Шарниры 15 позволяют штангам 14 поворачиваться в любом направлении, так что эти штанги 14 могут быть расположены под любым углом относительно друг друга. Как описано ниже, шарниры 15 позволяют штангам 14 поворачиваться, так что ЭМ система 10 легко может храниться на борту надводного судна, устанавливаться в море и возвращаться обратно с морского дна. В некоторых вариантах выполнения штанги 14 содержат стержни из стекловолокна. В некоторых вариантах выполнения стержни из стекловолокна, которые образуют штанги 14, имеют круглое поперечное сечение, диаметр которого в пределах диапазона примерно от 0,25 до 0,75 дюйма. Например, один вариант выполнения содержит стержни из стекловолокна, имеющие диаметр поперечного сечения 1/2 дюйма, тогда как в другом варианте выполнения диаметр составляет 5/8 дюйма.

Далее, другие варианты выполнения могут содержать штанги, имеющие некруглое поперечное сечение. Например, один вариант выполнения содержит штангу, имеющую, по существу, эллиптическое поперечное сечение, как показано на фиг.6с, которое предназначено для минимизации гидродинамического сопротивления, наводимого протеканием морской воды по штанге. В общих чертах, независимо от формы штанг 14, последние предпочтительно, проектируются так, чтобы иметь минимальную площадь поперечного сечения, или им избирательно придается такая форма, что минимизируется гидродинамическое сопротивление, возникающее в результате протекания морской воды по штангам 14, во время установки, размещения на месте и возврата ЭМ системы 10.

Штанги 14 также могут быть выполнены из других материалов (например, кроме стекловолокна). В общих чертах, любой подходящий материал, известный в технике, может быть использован для выполнения штанг. Например, штанги 14 могут быть выполнены из полимеров, композиционных материалов и других непроводящих материалов. Кроме того, гибкие материалы, такие как цепи или проводящие материалы, могут быть использованы для удаления места расположения датчиков, чтобы дополнительно улучшить некоторые описанные здесь преимущества, такие как легкость хранения. Следовательно, вид материала, используемого для выполнения штанг 14, как предполагается, не является ограничивающим.

На фиг.6b представлен один вариант выполнения изобретения. Штангами 14 могут быть непроводящие трубы, причем их свободный конец 8 открыт для доступа морской воды. Морская вода соприкасается, например, с внутренним электродом 16А, который электрически соединен с центральной конструкцией. Свободный открытый конец может закрываться и открываться посредством клапанов, которые позволяют осуществлять впуск или выпуск воды, а также изолировать внутреннюю полость непроводящей трубы от внешней морской воды. Клапаны (19) могут приводиться в действие давлением или электричеством. Эти виды труб, с клапанами или без них, легко устанавливать в некоторых случаях и они дешевле в производстве и обслуживании.

Кроме того, электроды 16А, 16В, 16С и 16D могут быть расположены в любом положении по всей длине штанг 14. Например, электроды 16А, 16В, 16С и 16D могут быть расположены на свободном конце 8 штанг 14, как показано на фиг.2с. Также в соответствии с вариантом выполнения изобретения электроды 16А, 16В, 16С и 16D могут быть в любом месте между свободным концом штанг 14 и центральной конструкцией 2. Другой вариант выполнения в соответствии с изобретением имеет электроды 16А, 16В, 16С и 16D, вставленные противоположно свободному концу штанг 14 и закрепленные на центральной конструкции 2, как показано на фиг.6b. Электроды 16А, 16В, 16С и 16D могут соединяться с трубами посредством их скольжения по электродам, уменьшая количество подводных соединений и кабелей.

Шарниры 15 могут содержать простое штифтовое соединение, как показано на фиг.3. Однако шарниры 15 также могут быть выполнены согласно любой подходящей конструкции, известной в технике. Один вариант выполнения шарнира 30, который может быть использован с изобретением, показан на фиг.4. Шарнир 30 содержит широкое прикрепление 32, которое позволяет выполнять свободное вертикальное вращательное движение, но распределяет кручение шарнира 30 (которое может быть вызвано, например, морскими течениями или протеканием морской воды мимо штанги, когда ЭМ система погружается на морское дно или поднимается на поверхность моря) по более обширной площади. Распределение кручения по большей площади способствует уменьшению вероятности того, что шарнир 30 будет срезан и поврежден. Более того, стабилизированный шарнир 30 способствует предотвращению дополнительного нежелательного движения, которое могло бы привести к аномалиям в измеренных данных магнитных полей, когда ЭМ система (10 на фиг.2) размещается на месте и эксплуатируется на морском дне (11 на фиг.2).

Ссылаясь снова на фиг.2с, якорь 20 соединен с возможностью отсоединения вблизи дна центральной конструкции 12. Якорь 20 обеспечивает балласт, который способствует погружению ЭМ системы 10 на морское дно после того, как ЭМ система 10 установлена в море. Якорь 20 может быть отсоединен от ЭМ системы 10 в выбранное время, когда, например, посылается команда от микропроцессора (не показан) на механизм закрепления (не показан), который соединяет, с возможностью отсоединения, якорь 20 с центральной конструкцией 12. Механизмом закрепления может быть любой соответствующий механизм закрепления, известный в технике, такой как описанный в патенте США № 5 770 945, выданном Constable.

Электроды 16А, 16В, 16С и 16D, в основном, прикреплены к концу каждой штанги 14. Электроды 16А, 16В, 16С и 16D расположены так, что образуют два электрических диполя с Х-образной конфигурацией, как показано на фиг.2с. Например, электроды 16А и 16С могут образовывать первый диполь, а электроды 16В и 16D могут образовывать второй диполь. Электроды 16А-D используются, главным образом, в применениях с управляемым источником для приема электрических сигналов под действием удаленных источников передачи, таких как системы, буксируемые морским судном на кабеле. Такие применения хорошо известны в промышленности, включая системы на постоянном токе или низкой частоты (менее 0,1 Гц), системы с вызванной поляризацией (ВП) для измерения изменений сопротивления относительно частоты и многочисленные передачи с управляемым источником. Необходимо заметить, что хотя электроды описаны в контексте крепления вблизи штанги, размещение электродов около центральной конструкции или на ней также рассматривается только с меньшими регулировками и все же достигающими по меньшей мере некоторых преимуществ, реализуемых в конкретных вариантах выполнения, описанных здесь.

Более того, в соответствии с вариантом выполнения изобретения магнитометры 18А, 18В, в основном, крепятся к каждой из по меньшей мере двух штанг 14, образуя ортогональную систему измерения магнитных полей. Штанги 14 предназначены для поворота в шарнирах 15, так что электроды 16А, 16В, 16С, 16D и магнитометры 18А, 18В опускаются на морское дно 11, когда ЭМ система 10 размещается в выбранном положении.

Необходимо понять, что хотя система описана в связи с предпочтительным вариантом выполнения, имеющим как магнитотеллурические, так и с управляемым источником электромагнитные измерительные системы, описанный предмет и связанные с ним преимущества не требуют объединенного использования системы магнитометров и системы электродов. Конкретно, магнитотеллурическая измерительная система, имеющая систему магнитометров без системы электродов с управляемым источником, и система, включающая только систему электродов, обе извлекают пользу из описанного предмета.

Штанги 14 разработаны так, что имеют выбранную длину, которая достаточно большая, чтобы располагать магнитометры 18А, 18В на достаточном расстоянии от центральной конструкции 12, так что магнитные поля, создаваемые протеканием тока в электрических системах центральной конструкции 12, по существу, не обнаруживаются магнитометрами 18А, 18В. Величина магнитных полей, создаваемых вблизи центральной конструкции 12 и измеряемых магнитометрами 18А, 18В, обратно пропорциональна кубу расстояния между магнитометрами 18А, 18В и центральной конструкцией 12. Таким образом, расположение магнитометров 18А, 18В вблизи концов штанг 14 (например, на расстоянии, которое составляет, в основном, несколько метров от центральной конструкции 12) эффективно устраняет помехи и "шум", создаваемые магнитными полями в центральной конструкции 12. В некоторых случаях наблюдалось затухание магнитных помех более 40 дБ, когда регистрирующие системы были отведены от центра конструкции на штанги.

В соответствии с вариантом выполнения магнитометры 18А и 18В содержат индукционные датчики dB/dt. Эти индукционные датчики основаны на индукции электродвижущей силы вследствие изменяющегося во времени магнитного потока. Хотя может быть использовано любое количество технологий магнитометров, включая датчики типа обратной связи, индукционные датчики dB/dt обеспечивают некоторые преимущества, включающие упрощенную конструкцию и повышенную надежность. Феррозонды также пригодны в соответствии с вариантом выполнения изобретения. Кроме того, различные конструкции магнитометров включают в себя различные конфигурации для учета воздействия давления на датчик. Например, магнитометры могут быть размещены в электропроводящем напорном корпусе или с внутренней компенсацией давления. Таким образом, описанный предмет не ограничивается каким-то конкретным типом магнитометра.

Расположение магнитометров 18А, 18В вблизи концов штанг 14 (которые, в основном, относительно легкие и гибкие) также добавляет дополнительную массу к концам штанг 14, что способствует обеспечению того, что магнитометры 18А, 18В будут соприкасаться и/или частично погружаться в морское дно 11, когда ЭМ система 10 размещается на месте. Увеличение массы, расположенной вблизи концов штанг 14, способствует повышению механической стабильности посредством прочного удержания штанг 14 на месте, так что протекание морской воды или движение морской флоры и фауны мимо штанг 14 и магнитометров 18А, 18В не создает дополнительного движения штанг 14 или ЭМ системы 10, которые могли бы внести аномалии в регистрируемые данные магнитных полей.

Другой вариант выполнения изобретения, показанный на фиг.5, содержит четыре магнитометра 24А, 24В, 24С и 24D, причем каждый расположен вблизи конца каждой штанги 14, образуя две ортогональные пары магнитометров. Использование двух пар магнитометров 24А, 24В, 24С, 24D обеспечивает дополнительную ортогональную систему измерения магнитных полей, которая позволяет осуществлять регистрацию избыточных данных, тем самым увеличивая надежность регистрируемых данных и обеспечивая дополнительный ряд измерений, которые могут быть полезны для снижения и/или фильтрации шума, аномалий и т. д.

Вариант выполнения крепления магнитометра к штанге показан на фиг.6а. Магнитометр 26А соединяется со штангой 14 с использованием гибкого кабеля 27А. Этот вариант выполнения дополнительно изолирует магнитометр 26А от движения штанги 14 и ЭМ системы (10 на фиг.2с), так что магнитометр 26А, по существу, полностью динамически развязан от других элементов ЭМ системы (10 на фиг.2с). Однако кабель 27А имеет жесткость, выбираемую такой, что магнитометр 26А, по существу, поддерживает требуемое геометрическое расположение. Подобное устройство может быть использовано с другими магнитометрами (например, магнитометром 18А, показанным на фиг.2с), соединенными с другими штангами.

Кроме того, каждый магнитометр может включать в себя наклономер для измерения наклона каждого магнитометра относительно морского дна.

На фиг.7 представлен вид варианта выполнения, показанного на фиг.2с, когда ЭМ система 10 устанавливается в море. Штанги 14, в основном, поворачиваются вниз в шарнирах 15 из-за силы тяжести, когда ЭМ система 10 поднимается в приподнятое положение над поверхностью моря. Кран (не показан) затем опускает ЭМ систему 10 в море и отсоединяет ЭМ систему, так что она может опускаться в выбранное положение на морском дне (11 на фиг.2с).

На фиг.8 представлен вид ЭМ системы 10, когда она опускается на морское дно (11 на фиг.2с). Штанги 14, в основном, поворачиваются вверх в шарнирах 15 (например, из-за гидродинамического сопротивления, оказываемого в результате прохождения штанг через морскую воду), так что центральная конструкция 12 и якорь 20 опускаются впереди штанг 14 до морского дна (11 на фиг.2с). Способность штанг 14 поворачиваться уменьшает "след гидродинамического сопротивления" ЭМ системы 10 тем, что штанги 14 в повернутом вверх или "сложенном" положении, в основном, испытывают меньшее гидродинамическое сопротивление (например, если бы они были жестко прикреплены к центральной конструкции 12 и не могли бы поворачиваться). Снижение гидродинамического сопротивления уменьшает время, которое тратится на опускание ЭМ системы 10 до морского дна (11 на фиг.2с). Как показано на фиг.2, когда центральная конструкция 12 и якорь 20 опускаются на морское дно 11, штанги 14, включающие электроды и магнитные датчики, поворачиваются вниз в шарнирах 15, так что они ложатся на морское дно 11 и образуют "Х"-образную дипольную пару.

После завершения электромагнитных (ЭМ) измерений якорь (20 на фиг.2с) отделяется от центральной конструкции (12 на фиг.2с) в выбранное время, как описано выше. Центральная конструкция (12 на фиг.2с) содержит множество плавучих устройств (22 на фиг.2с), соединенных с ней, так что ЭМ система (10 на фиг.2с) становится плавающей после отсоединения якоря (20 на фиг.2с). Плавучие устройства (22 на фиг.2с) могут содержать воздух или любой другой подходящий газ или плавучий материал. Следовательно, после отсоединения якоря (20 на фиг.2с) ЭМ система (10 на фиг.2с) начинает подниматься к поверхности моря. Как показано на фиг.9, штанги 14, в основном, поворачиваются вниз в шарнирах 15, когда ЭМ система поднимается к поверхности моря. Еще раз, снижение гидродинамического сопротивления, создаваемого способностью штанг 14 поворачиваться в шарнирах 15, снижает время подъема ЭМ системы 10 и может снизить количество и/или размер плавучих устройств 22, необходимых для подъема ЭМ системы 10 на поверхность. Если ЭМ система 10 находится на поверхности, она может быть взята обратно на надводное судно (не показано), так что данные могут быть извлечены и т.д.

Выгодно, что описанную здесь ЭМ систему легко хранить, устанавливать и возвращать обратно, так как штанги ЭМ системы могут поворачиваться относительно центральной конструкции. ЭМ система обеспечивает стабильную платформу для измерения магнитных полей, которая меньше подвержена аномалиям, вызванным морскими течениями и морской флорой и фауной, потому что магнитные датчики, по существу, динамически развязаны от центральной конструкции. Следовательно, описанная здесь ЭМ система может производить более точные измерения удельного сопротивления и/или проводимости формаций и может облегчить процесс подводного электромагнитного исследования.

Наконец, система и способ, описанные здесь, могут быть использованы не только для электромагнитных измерений, но для всех видов электромагнитов с управляемыми источниками, измерений морского удельного сопротивления постоянному току или морского импеданса. Они также применимы для мониторинга землетрясений на удаленных площадках, которые выполняют подводное наблюдение за морской активностью, или для морского мониторинга.

Хотя изобретение было описано в отношении ограниченного числа вариантов выполнения, специалисту в этой области техники, извлекающему пользу из этого описания, понятно, что могут быть разработаны другие варианты выполнения, которые не выходят за пределы объема описанного здесь изобретения. Следовательно, объем изобретения должен ограничиваться только прилагаемой формулой изобретения.

1. Придонное электромагнитное измерительное устройство для выполнения подводных измерений геологических формаций, содержащее

центральную конструкцию;

множество штанг, имеющих первый конец и второй конец, причем второй конец шарнирно соединен с центральной конструкцией, первый конец является свободным концом; и

по меньшей мере один из электрода и магнитометра, соединенный с каждой штангой.

2. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что множество штанг содержит четыре штанги, расположенные с возможностью образования конфигурации скрещенных диполей.

3. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый электрод расположен вблизи первого конца каждой штанги.

4. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере два магнитометра расположены вблизи первых концов соседних штанг.

5. Измерительное устройство по п.4, отличающееся тем, что по меньшей мере два магнитометра соединены со штангами при помощи кабелей.

6. Измерительное устройство по п.4, отличающееся тем, что магнитометры расположены на выбранном расстоянии от центральной конструкции, так что отсутствует влияние магнитных полей, создаваемых электрическими токами в центральной конструкции на измерения, выполняемые магнитометрами.

7. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая штанга содержит поперечное сечение, предназначенное для минимизации гидродинамического сопротивления, когда измерительное устройство устанавливается в море и возвращается из моря.

8. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды и магнитометры, по существу, динамически развязаны от центральной конструкции.

9. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая штанга содержит трубу, имеющую первый и второй конец, причем второй конец шарнирно соединен с центральной конструкцией, а первый конец содержит отверстие для доступа океанской воды.

10. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в магнитометрах отсутствуют обмотки обратной связи.

11. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит электронную схему, соединенную с центральной конструкцией, причем электронная схема предназначена для управления измерительной системой и регистрации измерений электрических полей электродами и измерений магнитных полей магнитометрами.

12. Способ выполнения придонных электромагнитных измерений, при котором осуществляют:

измерение составляющих магнитных полей в точке на расстоянии от центральной конструкции электромагнитной измерительной системы, выбранном таким образом, что магнитные поля, образованные электрическими токами в центральной конструкции по существу не влияют на измерения, выполняемые магнитометром и

измерение составляющих электрических полей вблизи этой же точки.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что электрические поля представляют собой электрические поля скрещенных диполей.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что составляющие магнитных полей являются ортогональными.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обнаружения скрытых объектов, например подземных трубопроводов. .

Изобретение относится к вычислительной технике и землеройной технике и предназначено для сбора геологических данных и данных о местоположении, а также для управления землеройной машиной.

Изобретение относится к морской электроразведке и предназначается для исследования удельного электрического сопротивления придонных морских отложений . .

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к магнитометрам, предназначенным для измерения постоянных геомагнитных полей, и может быть использовано для регистрации в движении локальных аномалий главного магнитного поля Земли, создаваемых неоднородностями нерудной природы.

Изобретение относится к области наземных методов и средств геофизической разведки месторождений нерудных полезных ископаемых и может быть использовано для регистрации в движении локальных аномалий главного магнитного поля Земли, а также в медицине .

Изобретение относится к электроразведке низкочастотным гармоническим полем и может быть использовано в установках, предназначенных для поиска и определения координат подземных и подводных инженерных металлических коммуникаций (трубопроводов , кабелей и т.д.) непосредственно в процессе движения носителя поисковой установки.

Изобретение относится к морской геоэлектроразведке с использованием контролируемых искусственных источников электромагнитного поля

Изобретение относится к морской геоэлектроразведке и предназначено для обнаружения подповерхностных углеводородных коллекторов

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения стационарного геомагнитного поля при проведении морской магнитной съемки

Изобретение относится к детектору для обнаружения и определения положения скрытых объектов в исследуемом объекте

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании залежей минерального сырья в геологической среде. Изобретение относится к сенсорному устройству и способу геоэлектрического исследования местоположения, стратиграфической разбивки и простирания залежей минерального сырья и смежных горных пород, оконтуривающих данные залежи. Заявленное сенсорное устройство имеет сенсорную головку (51), торцевая поверхность которой образует сенсорную измерительную поверхность (53), и по меньшей мере один электрод. Согласно изобретению сенсорная головка (51) может устанавливать контакт с поверхностью геологической среды, и центральный электрод (54) и множество наружных электродов (55), расставленные геометрически единообразно вокруг центрального электрода (54), располагаются на сенсорной измерительной поверхности (53). Причем центральный электрод (54) и наружные электроды (55) являются электропроводными и электрически изолированными друг от друга. Технический результат - повышение точности данных исследования залежи непосредственно в процессе ее разработки. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способам георадиолокационного подповерхностного зондирования всех слоев отложений торфяного пласта в режиме реального времени с целью обнаружения границы локального подземного торфяного пожара георадаром, установленным на платформе робота. Сущность заявляемого способа заключается в том, что в способе обнаружения границы локального подземного торфяного пожара, включающем в себя георадиолокационное подповерхностное зондирование всех слоев отложений торфяного пласта, заключающееся в излучении импульсов электромагнитных волн и регистрации сигналов, отраженных от границ раздела слоев зондируемой среды, имеющих различные электрофизические свойства, георадар устанавливают на платформу робота, которую перемещают по маршруту, намеченному после проведенного патрульного наблюдения за контролируемой зоной, и осуществляют георадарное профилирование на заданном маршруте, а в намеченных точках маршрута производят зондирование торфяного пласта в условиях нахождения локального подземного торфяного пожара. Сущность заявляемого устройства заключается в том, что в роботе для проведения разведки подземных торфяных пожаров, содержащем шасси на гусеничном ходу, силовые агрегаты, системы управления и наблюдения и передачи данных от проведенного наблюдения в режиме реального времени, и платформу, на последней установлен георадар для георадиолокационного подповерхностного зондирования всех слоев отложений торфяного пласта в условиях нахождения локального подземного торфяного пожара. Технический результат – обеспечение обнаружения границ локализации подземного торфяного пожара с любой глубиной залегания торфа в зонах, где размещение традиционных видов наземной техники крайне опасно. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Заявленное изобретение относится к устройствам средств геологоразведки и предназначено для использования на равнинных месторождениях рассыпных минералов в осадочной породе. Представленный когнитивный мобильный комплекс для геологоразведки на равнинных месторождениях рассыпных минералов в осадочной породе содержит самоходное транспортное средство с размещенными на нем дизель-электростанцией, геофизическим и буровым модулями, при этом геофизический модуль оснащен источниками сигналов локации и блоком управления, причем комплекс разделен на две энергонезависимые части: тягач и раму. Рама выполнена с возможностью фиксации на тягаче. Тягач снабжен дизель-электростанцией, батареей аккумуляторов, системой автоматической установки радиоактивных меток и боксом с геофизическим модулем, содержащим компьютерный блок управления геофизическими приборами, тремя вращающимися локаторами, а также встроенными локаторами буровых модулей. Технический результат заключается в создании мобильного устройства для проведения ускоренной автоматизированной локационной геологоразведки на равнинных месторождениях рассыпных минералов в осадочной породе. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поиска места прохождения и глубины залегания кабельных линий, трубопроводов, газо- и нефтепроводов, находящихся под землей. Технический результат: повышение точности и снижение трудоемкости измерений. Сущность: подключают источник переменного тока к коммуникации, генерируют переменный испытательный сигнал, определяют примерную трассу прокладки коммуникации и место положения начальной точки измерения. Далее устанавливают блок датчиков, содержащий, по крайней мере, один датчик электромагнитного поля в первую точку измерения, при помощи которого измеряют величину напряженности электромагнитного поля в первой точке на каждом датчике в блоке. После чего при помощи коммутатора фиксируют величину напряженности электромагнитного поля и высоту над уровнем земли в первой точке измерения на каждом датчике в блоке. Перемещают блок датчиков в произвольную точку измерения на известные расстояния, по крайней мере, по одной координате. Измеряют в данной точке величину напряженности электромагнитного поля на каждом датчике. При помощи коммутатора в данной точке фиксируют величину напряженности электромагнитного поля на каждом датчике и изменение координат, на которое перемещают блок датчиков электромагнитного поля от первой точки измерения. Повторяют операцию необходимое количество раз в зависимости от заданной точности измерения, характеризующейся количеством коммуникаций и датчиков электромагнитного поля в блоке. Определяют глубину залегания и расстояние, по крайней мере, до одной коммуникации на основе решения нелинейных уравнений в соответствии выражениями для напряженности электромагнитного поля. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к средствам подводного исследования и предназначено для выполнения подводных измерений геологических формаций, включающее в себя центральную конструкцию и штанги, прикрепленные к центральной конструкции, так что они могут поворачиваться относительно центральной конструкции

Наверх