Устройство для исследования газовыделения на дне океана



Устройство для исследования газовыделения на дне океана
Устройство для исследования газовыделения на дне океана

 


Владельцы патента RU 2494421:

Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (RU)

Изобретение относится к области изучения геофизических свойств морского дна. Сущность: устройство содержит опускаемый на дно контейнер (1) с исследовательской аппаратурой, снабженный средствами гидроакустической связи (2), радиосвязи (3) и навигации. Контейнер (1) с исследовательской аппаратурой соединен с вершиной конусообразной газонепроницаемой гибкой (пленочной) оболочки (5), нижняя кромка которой закреплена на балластном металлическом кольце (6), имеющем балластный груз асимметрии (7). Вершина конуса гибкой оболочки (5) соединена с контейнером (1) посредством размыкателя оболочки (4). Размыкатель оболочки (4) имеет герметизируемое отверстие для доступа газа из верхней части конусной оболочки (5) во внутрь контейнера (1) при работе устройства на дне, препятствующее проникновению воды внутрь контейнера (1) при его всплытии. Технический результат: повышение точности результатов исследований. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области изучения геофизических свойств морского дна.

Известна подводная лаборатория, позволяющая исследовать широкий спектр процессов на морском дне (1). Однако контроль газовыделения дна ей недоступен.

Известно устройство для исследования геохимических процессов на дне океана, в том числе, позволяющее исследовать выделение газа из дна (2). Оно содержит опускаемый на дно контейнер с исследовательской аппаратурой, снабженный средствами гидроакустической, радиосвязи и навигации. Известное устройство имеет низкую точность определения объема и состава газа, выделяемого дном, по причине погрешности, вносимой придонными течениями в точке контроля и малой площадью исследования с которой поступает газ.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и надежности измерений. Поставленная цель достигается тем, что, в известном устройстве контейнер соединен с вершиной конусообразной газонепроницаемой, гибкой (пленочной) оболочки, нижняя кромка которой закреплена на балластном металлическом кольце, а вершина конуса соединена с контейнером посредством размыкателя оболочки, имеющего герметизируемое отверстие для доступа газа из верхней части конуса во внутрь контейнера, при работе устройства на дне, и препятствующее проникновению воды во внутрь контейнера при его всплытии.

Кроме перечисленных отличий, контйнер с аппаратурой имееет положительную плавучесть, превышающую вес гибкой оболочки, и много меньшую, чем вес балластного кольца, а также в нем имеется отверстие для стравливания исследованого газа, поступающего из оболочки через отверстие размыкателя.

Возможность реализации.

На Фиг.1 показан эскиз устройства, находящегося на дне в рабочем положении. Оно содержит: контейнер с исследовательской аппаратурой - 1, средства гидроакустической связи - 2 и радиосвязи - 3, размыкатель оболочки - 4, деформируемую оболочку - 5, балластное кольцо - 6, балластный груз асимметрии - 7

Для большей наглядности на чертеже показан рарез оболочки, в котором изображена вода - 8 и газ - 9, накопившийся в вершине конуса. Разумеется, вокруг устройства также вода (на чертеже не показана), поскольку оно стоит на дне - 10

На Фиг.2 показано устройство во время его спуска, в момент касания балластным кольцом дна.

Работа с устройством для исследования газовыделения на дне океана производится следующим образом. В точке постановки, собранное на палубе устройство, выносится краном за борт (при этом оно имеет вид, показанный на Фиг.2), погружается в воду на глаголь-гаке и отдается. Скорость погружения устройства зависит от величины гидродинамического сопротивления при движении в воде и веса балластного кольца. Благодаря предложенной конструкции, устройство будет погружаться в положении, показанном на Фиг.2, что обеспечивает балластный груз асимметрии - 7 т.е. с минимальным гидродинамическим сопротивлением. При реально достижимых величине диаметра балластного кольца - 5 м и его весе - 200 кГ, скорость может быть более 2 м/сек. Если прочностные характеристики оболочки не выдерживают вес балластного кольца, можно три, четыре его точки соединить с вершинной вставкой размыкателя капроновым фалом.

При достижении устройством дна, его коснется нижняя точка балластного кольца - 6, где расположен балластный груз асимметрии - 7, а верхняя точка кольца будет двигаться в направлении стрелки - А (Фиг-2), кольцо упадет на дно - 10. Поскольку плавучесть контейнера с аппаратурой - 1 превышает подводный вес оболочки - 5, устройство займет положение, показанное на Фиг.1. Тем самым, на дне образуется станция, изолирующая площадь дна, равную площади балластного кольца, от верхнего слоя воды конусной поверхностью оболочки - 5.

Постепенно выделившийся со дна газ скапливается в вершине конуса и попадает через отверстие размыкателя - 4 во внутрь прибора, где и анализируется. В зависимости от значения давления в газовой прослойке - 9 конуса, газ стравливается через выходное отверстие в контейнере - 1. Поскольку объем исследовательской аппаратуры ограничен малым объемом контейнера, а давление на дне достигает сотен атмосфер, целесообразно в газовый тракт прибора ввести пустой баллон с запирающим клапаном для дальнейшего детального исследования выделевшегося газа в лабораторных условиях.

После завершения работ подается команда по гидроакустическому каналу на отделение приборного контейнера от собирающей поверхности раз-мыкателем - 4 и он всплывает. Плавучести в 50 кГ будет вполне достаточно для быстрого всплытия.

Площадь балластного кольца даже при диаметре 3 м значительно больше площади любого существующего донного прибора, исследуещего газовыделение на границе раздела (теоретически ее величина может быть сколь угодно большой), а придонные течения не оказывают никагого влияния на результаты. Тем самым устройство достигает поставленных целей.

Источники информации.

1. Патент России №2348950.

2. А.Г. Розанов, А.В. Егоров, А.В. Вершинин. Лендер ИО РАН-Донная станция для изучения химического обмена на дне моря. // Океанология, 2006, том.46, №4, с.612-620.

1. Устройство для исследования газовыделения на дне океана, содержащее опускаемый на дно контейнер с исследовательской аппаратурой, снабженный средствами гидроакустической, радиосвязи и навигации, отличающееся тем, что контейнер соединен с вершиной конусообразной газонепроницаемой гибкой (пленочной) оболочки, нижняя кромка которой закреплена на балластном металлическом кольце, имеющем балластный груз асимметрии, а вершина конуса соединена с контейнером посредством размыкателя оболочки, имеющего герметизируемое отверстие для доступа газа из верхней части конусной оболочки вовнутрь контейнера при работе устройства на дне и препятствующее проникновению воды вовнутрь контейнера при его всплытии.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контейнер с аппаратурой имеет положительную плавучесть, превышающую вес гибкой оболочки, и много меньшую, чем вес балластного кольца.

3. Устройство по любому из пунктов 1, 2, отличающееся тем, что контейнер с аппаратурой имеет отверстие для стравливания исследованного газа, поступающего из оболочки через отверстие размыкателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области тектонофизики и может быть использовано при проведении прогнозных и поисковых работ на коренные источники алмазов. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. .

Изобретение относится к методам поисков и разведки месторождений алмазов и может быть использовано при проведении поиска площадей алмазоносных туффизитов. .

Изобретение относится к способам наблюдения за тектоническими процессами в земной коре и может быть использовано для снижения их опасности. .

Изобретение относится к области геофизики, а также к области физики космических лучей и может быть использовано при контроле объемно-напряженного состояния среды (ОНС) в сейсмоопасной области и прогнозе сильных землетрясений.

Изобретение относится к газогеохимическим способам разведки полезных ископаемых и может быть использовано для выявления перспективных нефтегазоносных объектов и зон улучшенной трещинной проницаемости геологического разреза в пределах акватории.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. .

Изобретение относится к области геохимии и может быть использовано для поисков нефти и газа. .

Изобретение относится к области нефтяной геологии и может быть использовано для поиска газовых залежей. .

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для долгосрочного и среднесрочного прогноза сильнейших землетрясений. .

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для краткосрочного прогнозирования землетрясений. Сущность: посредством группы фотометров, разнесенных в пространстве, измеряют оптическую плотность атмосферы. Измерения осуществляют в спектральных участках с длиной волны 340, 380, 440, 500, 675, 870, 1020 нм. Выявляют динамику изменения разности средневзвешенной длины волны текущего солнечного спектра и эталонного солнечного спектра. С учетом выявленной динамики определяют место, время и магнитуду возможного сейсмического удара. Технический результат: создание оперативного, ресурсоемкого и достоверного способа прогнозирования землетрясений. 7 ил.

Изобретение относится к нефтяной геологии и может быть использовано при поиске углеводородных залежей. Сущность: посредством многоразовых сорберов-сборщиков, расположенных в почвенных отверстиях глубиной порядка 0,5 м, осуществляют сорбцию углеводородных газов. Причем сорберы-сборщики в местах поднятий предполагаемых продуктивных пластов располагают по плотной сетке с расстоянием 250-400 м между ними, а за пределами поднятий - по редкой сетке с расстоянием 500-800 м между ними. Проводят анализ проб с точностью до 1 пикограмма, выделяя не менее 150 углеводородных соединений. Сопоставляют результаты анализа с эталонными данными. Интерпретируют данные в алгоритме системы обучения и картопостроения с помощью анализа главных компонентов, дискриминантного анализа и иерархического кластерного анализа. По обученным критериям моделируют залежь. Технический результат: повышение точности результатов поиска. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области глубинного структурного картирования поднятий, перспективных на нефть и газ. Сущность: проводят сейсмические измерения МОГТ на площади, перспективной в нефтегазоносном отношении. Выполняют обработку и структурную интерпретацию сейсмических данных, получая структурные карты целевых отражающих горизонтов. При этом на базе структурных карт дополнительно производят построение двумерных сеток целевых отражающих горизонтов. По полученным двумерным сеткам целевых отражающих горизонтов, используя метод тренд-анализа, производят построение двумерных сеток региональной составляющей для каждого отражающего горизонта. Вычисляют локальную составляющую. По ячейкам двумерной сетки локальной составляющей локализуют подготавливаемые структуры для каждого целевого отражающего горизонта при одновременном выполнения двух условий: первое - когда локальная составляющая больше нуля, и второе - когда нулевая изолиния замыкается. Устанавливают сумму локальной составляющей для всех целевых отражающих горизонтов. При этом локальная структура считается подготовленной по всем целевым отражающим горизонтам при значении суммы локальной составляющей больше нуля. Для выделенных локализованных структур по каждому отражающему горизонту рассчитывают амплитуду локальной структуры и площадь локальной структуры. Причем приоритет по степени готовности подготовленной структуры для поисково-разведочного бурения на нефть и газ определяется по величине значений амплитуды и площади локальной структуры, а именно: чем выше указанные значения локальной структуры, тем выше перспективность поисково-разведочного бурения на нефть и газ. Технический результат: повышение геологической информативности геофизических исследований, локализация и ранжирование подготовленных структур по перспективности при подготовке к поисково-разведочному бурению. 5 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для сейсмической разведки районов, покрытых водой. Система содержит приемники 1.i (i=1, 2, …, n) колебаний атмосферного давления (микробарографы), схему 2 сравнения, систему 3 оповещения, блок 4 памяти, первый 5 и второй 6 корреляторы, первый 3.1 и второй 3.2 преобразователи аналог-код, первый 3.3 и второй 3.4 ключи, формирователь 3.6 модулирующего кода, задающий генератор 3.6, фазовый манипулятор 3.7, усилитель 3.8 мощности, передающую антенну 3.0, перемножители 5.1 и 6.1, фильтры 5.2 и 6.2 нижних частот, экстремальные регуляторы 5.3 и 6.3, регулируемые линии задержки 5.4 и 6.4. Пункт контроля 7 содержит приемную антенну 7.1, усилитель 7.2 высокой частоты, гетеродин 7.3, смеситель 7.4, усилитель 7.5 промежуточной частоты, первый 7.6, второй 7.7, третий 7.11 и четвертый 7.12 перемножители, первый 7.8 и второй 7.13 узкополосные фильтры, первый 7.9 и второй 7.14 фильтры нижних частот, блок 7.11 регистрации и анализа, первый 7.15 и второй 7.16 фазоинверторы. Технический результат: повышение помехоустойчивости и достоверности приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией путем ослабления узкополосных помех. 3 ил.

Использование: изобретение относится к области сейсмологии и предназначено при изучении прогноза землетрясений. Сущность: исследования проводятся на территории измерительного полигона, например городской агломерации или важного хозяйственного объекта, определяют M - магнитуду и t - время землетрясения известными мониторинговыми наблюдениями с аппаратурой, размещаемой в пределах территории измерительного полигона. Мониторинговые наблюдения на измерительном полигоне осуществляют сетью сейсмологической аппаратуры из не менее 4, предпочтительнее 10-14, трехкомпонентных регистраторов сейсмических колебаний, размещаемых друг от друга на заданных расстояниях в пределах измерительного полигона, и одновременно аппаратурой для слежения за изменением уровня воды в одной гидрогеологической скважине, причем уровень воды в гидрогеологической скважине должен реагировать на лунно-солнечные приливы. По сейсмическим записям от источника сейсмических волн - далеких землетрясений (на расстояниях более 2°) устанавливают магнитуду будущего землетрясения, а по реакции водоносного горизонта в гидрогеологической скважине на влияние лунно-солнечных приливов устанавливают временное окно среднесрочного прогноза, начало краткосрочного прогноза и определяют время наступления землетрясений. Время начала временного окна среднесрочного прогноза землетрясения определяют по времени t1 - начала прекращения реакции водоносного горизонта на влияние лунно-солнечного прилива, а время начала краткосрочного прогноза землетрясения t2 устанавливают исходя из времени возобновления реакции водоносного горизонта на влияние лунно-солнечного прилива. Момент наступления землетрясения t0 относительно t1 определяют по зависимости t0 ={[(t2-t1)+1]+(1+/-1)}, где время t0, t1 и t2 определяют в сутках. Технический результат: определение магнитуды и времени землетрясения с точностью (+/-) 1 сутки для территории измерительного полигона. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам комплексного определения металлогенической специализации базит-гипербазитовых расслоенных массивов архейских кристаллических щитов и может быть использовано для раздельного прогноза и поиска промышленных объектов платинометалльного и медно-никелевого горнорудного сырья. Сущность: устанавливают связь генезиса расслоенного массива с геодинамической обстановкой рифтогенеза. Отбирают пробы, анализируют их и определяют вещественный и минералогический состав петрографических разновидностей горных пород по разрезу массива. Выделяют участки наиболее контрастного строения расслоенности и границ магматических серий. Определяют концентрацию изотопов U, Pb, Sm, Nd в минералах и породах анализируемых проб. Рассчитывают абсолютные возраста разновидностей горных пород, общую длительность формирования расслоенного массива и величину изотопного индикатора горных пород массива. Сравнивают полученные данные с индикаторными значениями возрастов и длительности формирования расслоенного массива, а также величин изотопного индикатора. Делают вывод о перспективности тестируемого расслоенного массива на платино-палладиевую или медно-никелевую металлогеническую специализацию. Дополнительно на основе данных геофизических исследований с учетом состава глубинно-коровых ксенолитов и возраста деплетированной мантии оценивают строение нижней коры и верхней мантии на наличие в основании коры гранулит-базитового слоя. Этот слой создает благоприятные условия для предварительного концентрирования металлов платиновой группы и характеризуется скоростью продольных волн на границе перехода от коры к мантии Vp=7,7-7,1 км/с. Далее определяют режим развития рифтогенеза по признаку окраинного или континентального типа. При этом формирование базит-гипербазитового массива на начальной стадии континентального рифтогенеза свидетельствует о платино-палладиевой металлогенической специализации, а на завершающих стадиях рифтогенеза окраинного типа - о медно-никелевой металлогенической специализации. Рассчитывают длительность формирования расслоенного массива с дифференциацией на рудные и безрудные магматические стадии. Определяют возрастные интервалы формирования рудной минерализации платино-палладиевой или медно-никелевой металлогенической специализации. Сравнивают полученные данные с индикаторными значениями длительности формирования массива с учетом того, что для платино-палладиевой рудной минерализации с попутно извлекаемыми Ni, Cu, Au, Со, Rh индикаторные значения длительности формирования оцениваются в 2530-2420 млн. лет, при этом магматические рудоносные фазы на Балтийском щите имеют возраст 2490±10 млн. лет, 2470±10 млн. лет, 2450±10 млн. лет, а для массива с медно-никелевым оруденением с попутно извлекаемыми Со, S, MПГ, Se, Те индикаторные значения длительности формирования находятся в интервале 2200-1980 млн. лет с основной рудной фазой, имеющей возраст 1980±3 млн. лет. Вывод о перспективности тестируемого базит-гипербазитового массива на платино-палладиевую или медно-никелевую металлогеническую специализацию делают с учетом локализации оруденения контактового типа в нижней по разрезу серии, оруденения риф-типа - на границе серий-мегациклов со сменой химического состава магм, а оруденения офсетного типа - в тектонических нарушениях в толще вмещающих пород. Технический результат: повышение эффективности и снижение ресурсоемкости определения металлогенической специализации расслоенных массивов базит-гипербазитов на ранних стадиях геологического изучения недр. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способам поиска залежей нефти и газа и может быть использовано для обнаружения углеводородного сырья в породах фундамента. Сущность: в антиклинальные поднятия (купола) известных залежей углеводородов бурят новые скважины, вскрывающие нижележащие породы фундамента, или углубляют существующие скважины. Фиксируют глубины (участки) наибольшего поглощения бурового раствора и вызывают приток. По результатам гидродинамических и физико-химических исследований определяют продуктивность, гидродинамические свойства исследуемых участков (пластов) и содержащихся в них углеводородов. Технический результат: уменьшение объемов бурения, установление новых перспективных на углеводородное сырье участков. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования места и тренда (увеличения или уменьшения) сейсмической опасности. Сущность: осуществляют мониторинг ситуации, по крайней мере, в одной зоне ожидаемого сейсмического события, принадлежащей исследуемому сейсмоактивному региону. Формируют в сейсмоактивном регионе наблюдательную сеть из «n» пунктов, разнесенных друг от друга. Одновременно и непрерывно измеряют контролируемый параметр, характеризующий процессы в Земной коре, во всех пунктах наблюдательной сети. Определяют область с повышенной сейсмической активностью по результатам сравнения измеренного контролируемого параметра с пороговым значением, определяемым на основе статистического анализа значений контролируемого параметра для предыдущих сейсмических событий в сейсмоактивном регионе. При этом измерение контролируемого параметра на всех «n» пунктах наблюдательной сети осуществляют с постоянным и одинаковым для всех станций шагом дискретизации по времени Δt и регистрируют его в виде электрического сигнала. Формируют для исследуемого сейсмоактивного региона регулярную сеть, причем каждому из узлов сети принадлежит прилегающая к нему зона исследуемого сейсмоактивного региона. Выбирают временное окно, осуществляют обработку электрических сигналов, полученных от указанных «n» пунктов. На основе указанных сигналов вычисляют одновременно во всех пунктах измерения для каждого узла регулярной сетки в указанном временном окне медианы нормализованной энтропии шума по некоторому числу изменений контролируемого параметра. На основе полученных результатов строят матрицу значений медиан нормализованной энтропии, соответствующих указанному текущему временному окну. Визуализируют данную матрицу как карту, при этом область с повышенной сейсмической активностью определяют как совокупность зон, прилегающих к узлам регулярной сети, для которых нормализованная энтропия превышает пороговое значение. Технический результат: повышение точности предсказания зоны предстоящего землетрясения, возможность оценки тренда увеличения или уменьшения сейсмической опасности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам количественной оценки природных процессов и может быть использовано для определения массового расхода водяного пара на вулканах. Сущность: на видимом участке парового шлейфа вулкана измеряют его поперечное сечение, скорость потока и температуру. В окружающем воздухе измеряют влажность, температуру и атмосферное давление. По измеренным величинам рассчитывают недосыщенность воздуха при температуре парового шлейфа. Используя значения недосыщенности воздуха, рассчитывают массовый расход водяного пара. Технический результат: снижение трудозатрат при определении массового расхода водяного пара на вулканах.

Изобретение относится к области поисков месторождений углеводородов. Сущность: бурят серию шурфов до глубины 1-3 м. Отбирают пробы газовой среды барботированием через минерализованную воду и анализируют углеводородные газы. Кроме того, анализируют газовоздушную смесь внутри шурфов на наличие гелия, радона, водорода, азота, диоксида углерода и кислорода. Область с наиболее благоприятными содержаниями гелия, радона, азота, диоксида углерода, кислорода и углеводородных газов относят к месторождению нефти и газа. Технический результат: реализация поисков углеводородов. 1 ил.
Наверх