Способ оценки геологической структуры верхних слоев дна

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для получения геологических данных морских донных осадков по измерению характеристик низкочастотных акустических полей в морской среде, не осуществляя предварительного бурения скважин. Параметры донных осадков получают на основе экспериментальных измерений пространственной интерференционной структуры акустического поля в заданном районе и последующем их сравнении с результатами решения волнового уравнения с заданными границами, параметры которых меняют в заданных пределах при математических оценках. Параметры дна получают, как результат наилучшего совпадения экспериментальных данных с данными решения волнового уравнения. Технический результат: повышение точности данных зондирования. 1 з.п. ф-лы.

 

Для создания различного рода морских сооружений (добывающих платформ, трубопроводов, причалов) необходимо знать структуру и параметры донных осадков в местах их предполагаемого размещения. Как правило, структуру донных осадков получают путем пробного бурения на глубину донных осадков до нескольких десятков метров. Само бурение достаточно трудоемко и требует материальных и временных затрат.

Характеристики геологической структуры верхних слоев дна, такие как плотность и жесткость грунта, можно получить акустическими методами путем измерения уровня отражения звуковой энергии от донных осадков путем направленного излучения и приема импульсных сигналов.

Для увеличения глубины проникновения звуковой энергии в грунт необходимо использовать, как можно более низкие частоты от единиц до десятков Герц. Создать направленный излучатель для такого диапазона частот достаточно сложно, так как он должен иметь размеры больше, чем длина волны, а это несколько десятков метров.

В тоже время характеристики звукового поля в воде по пространству на этих частотах даже при непрерывном точечном излучении определяются характеристиками донных осадков, так что путем измерения интерференционной структуры звукового поля в водном пространстве можно оценить характеристики слоистой структуры дна (количество слоев, размеры, плотность и жесткость каждого слоя). Сама же интерференционная структура поля в водном слое для низких частот определяется суммой так называемых нормальных волн (А.П. Сташкевич «Акустика моря», издательство «Судостроение», Ленинград, 1966 г.).

Параметры нормальных волн (скорость распространения, амплитуда и затухание) можно определить, расположив излучатель и приемник на некотором расстоянии друг от друга в водной среде и последующем равномерном изменении между ними расстояния путем буксировки излучателя или приемника по горизонтали.

Приемник постоянно регистрирует изменяющуюся интерференционную структуру волнового поля в среде, по которой с помощью известных алгоритмов выделяют параметры нормальных волн акустического поля, такие как скорость распространения, амплитуда и затухание.

Затем решают волновое уравнение с граничными условиями, задавая в виде границы параметры нескольких лежащих друг на друге слоев дна, таких как толщина слоя, его плотность, скорость распространения и затухания в них звука. В результате решения волнового уравнения получают параметры нормальных волн. Эти параметры сравнивают с параметрами, полученными в эксперименте. Параметры геологической структуры дна получают при наилучшем совпадении экспериментальных данных с данными расчетов при вариации в них параметров дна.

Изменение расстояния Δr между излучателем и приемником должно быть таким, чтобы на нем укладывался один период интерференционной структуры звукового поля для заданной частоты излучения. Это условие должно удовлетворять следующему соотношению

Δ r > 1 f C г C в C г C в ,

где f - частота излучения, Cг - наименьшая предполагаемая скорость распространения звука в грунте дна, Cв - скорость распространения сигнала в воде.

Источники информации:

1. Патент РФ №2392643.

2. Патент РФ №2072535.

3. Патент РФ №2072534.

1. Способ оценки геологической структуры верхних слоев дна по измерению параметров распространения низкочастотных акустических сигналов в морской среде, связанный с излучением и приемом акустических гармонических колебаний в водной среде, отличающийся тем, что, с целью получения данных о геологической структуре донных осадков и их параметрах, производят излучение в водную среду акустического сигнала и его прием на некотором расстоянии от источника по горизонтали, которое постоянно равномерно меняется во времени по линии, соединяющей по горизонтали источник и приемник так, что приемник постоянно регистрирует изменяющуюся интерференционную структуру волнового поля в среде, по которой с помощью известных алгоритмов выделяют параметры нормальных волн акустического поля, такие как фазовая скорость распространения, амплитуда и затухание, а затем решают волновое уравнение с граничными условиями, задавая в виде границы параметры нескольких лежащих друг на друге слоев, таких как толщина слоя, его плотность, скорость распространения и затухания звука, результаты расчетов в виде параметров нормальных волн сравнивают с данными экспериментальных результатов, постоянно меняя значения параметров слоев при расчетах, параметры геологической структуры верхних осадков дна получают при наилучшем совпадении данных расчетов с экспериментальными результатами.

2. Способ оценки геологической структуры верхних слоев дна по п.1, отличающийся тем, что изменение расстояния между излучателем и приемником происходит либо при буксировке излучателя с равномерной скоростью с неподвижным приемником, либо буксировке приемника с неподвижным излучателем, при этом величина изменения расстояния Δr между ними должна удовлетворять неравенству
Δ r > 1 f C г C в C г C в ,
где f - частота излучения, Cг - наименьшая предполагаемая скорость распространения звука в грунте дна, Cв - скорость распространения сигнала в воде.



 

Похожие патенты:

Способ поиска месторождений углеводородов на морском шельфе, включающий генерирование лоцирующего сигнала в воде, регистрацию информационных волн в диапазоне инфразвуковых частот посредством подводного приемного акустического блока и обработку информационного сигнала с проверкой наличия поисковых признаков месторождений углеводородов, отличается тем, что в пределах обследуемого участка акватории формируют зоны нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования лоцирующего сигнала с информационными сигналами, проявляющимися на акватории, при этом подводный приемный акустический блок формируют из двух горизонтально разнесенных приемников и размещают в центре обследуемого участка акватории, причем в составе излучающего блока используют низкочастотный и высокочастотный акустические излучатели, при этом излучающий блок размещают на подвижном носителе, который при поиске источников информационных сигналов перемещают по границе обследуемого участка акватории, в процессе которого формируют вертикальную и горизонтальную параметрические антенны, первая из которых направлена в направлении морского дна, а вторая в направлении приемного блока, при этом волны лоцирующего сигнала, взаимодействовавшие с измеряемыми информационными сигналами, принимают горизонтально разнесенными приемниками, двухканально усиливают в полосе частот параметрического преобразования, измеряют их разность фаз и переносят временной масштаб в высокочастотную область, выделяют их узкополосные спектры, определяют в них и регистрируют параметрические составляющие нижней и верхней боковых полос, по которым с учетом параметрического и частотно-временного преобразования волн накачки, а также направлений параметрических антенн восстанавливают и фиксируют характеристики измеряемых информационных полей, соответствующие поисковым признакам месторождений углеводородов, например частотный диапазон, интенсивность, пространственно-временную и спектральную структуру, а также определяют и фиксируют направления их максимального проявления, далее по этим направлениям излучающий блок перемещают в точку расположения приемного блока, затем проходят за него, при этом уточняют местоположения источников информационных сигналов по этой курсовой линии и фиксируют протяженность месторождения вдоль нее, подобным же образом, перемещая подвижный носитель по траекториям, пересекающим, по меньшей мере, первую курсовую линию, оконтуривают площадь месторождения углеводородов, выполняют наблюдение и измерение признаков пространственно-временной динамики их характеристик, а по ним осуществляют идентификацию волн на их принадлежность к водным гидрофизическим или донным геофизическим, при обнаружении геофизических волн и фиксации их спектральных характеристик полученные результаты сравнивают с обобщенными эталонными спектрами и выявляют принадлежность информационных волн к конкретным типам скоплений углеводородов, например газовым, газоконденсатным или залежам с притоком газа.
Использование: в способах морской разведки. Сущность: с целью получения сейсмоакустической информации в формате 3D при минимальных технических, временных и экономических затратах, а также для исключения помеховых отражений при акустическом зондировании донных осадков предлагается устанавливать линейно-протяженную сейсмоакустическую антенну на дне акватории, а импульсный излучатель буксировать на некотором расстоянии от указанной антенны перпендикулярно линии ее расположения.

Использование: изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах мониторинга акваторий для обеспечения сбора и передачи данных.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в составе гибкой протяженной буксируемой антенны при проведении гидроакустических исследований, в частности для измерения гидроакустических шумов в морях и океанах.

Изобретение относится к области транспортировки нефти и касается вопросов контроля состояния подводных нефтепроводов, а более конкретно к обнаружению утечек при их разгерметизации.

Использование: изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах мониторинга акваторий для обеспечения сбора и передачи данных.
Изобретение относится к геофизике и может быть использовано с целью поиска и разведки нефтяных и газовых подводных месторождений. Согласно заявленному способу регистрации сейсмических сигналов при поиске подводных залежей углеводородов осуществляют регистрацию сейсмических колебаний поверхности Земли с использованием приемников сейсмических колебаний, способных регистрировать сейсмические колебания в диапазоне от 0,1 до 20 Гц.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть применено при формировании оценки полного профиля вертикального распределения скорости звука (ВРСЗ) по его измеренному в некотором диапазоне глубин фрагменту.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при сейсморазведочных работах на акватории. Заявлен импульсный сейсмоисточник для водной среды, содержащий герметичный корпус, днище которого выполнено в виде эластичной мембраны, и помещенный внутри корпуса индукционно-динамический двигатель.

Изобретение относится к гидроакустической технике и касается создания устройств постановки и выборки гибких протяженных буксируемых антенн на подводных лодках и надводных кораблях.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к системам диагностической визуализации ультразвуком. Способ заключается во введении средства усиления контрастности в отслеживаемую ткань, получении, во время периода действия средства, опорного 3D CEUS объема и информации слежения и изображения в реальном времени отслеживаемой ткани, формировании мультипланарной реконструкции изображения (MPR) с контрастным усилением (CEUS) для одного из полученных изображений в реальном времени, отображении полученного изображения в реальном времени, показывающего инструмент в пределах требуемой части, и соответствующего изображения MPR CEUS для интервенционной навигации после истечения периода действия усиления контрастности.

Изобретение относится к области гидрографии и может быть использовано для стереосъемки рельефа дна акватории гидроакустическим средством (ГАС), а также поиска подводных объектов, расположенных на поверхности дна акватории.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения и регистрации морского волнения методом импульсной эхолокации узконаправленным лучом в направлении от дна к поверхности воды.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для восстановления рельефа морского дна. .

Изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано в составе оборудования, обеспечивающего получение изображения рельефа дна в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к средствам исследования батиметрического поля на акватории путем регистрации глубин посредством эхолота. .

Изобретение относится к гидрографии, в частности к способам и техническим средствам съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории с определением их геодезических координат.

Изобретение относится к гидрографии, в частности к способам и техническим средствам барометрической съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории с определением их геодезических координат.

Изобретение относится к способам пространственной интерполяции восстановления рельефа морского дна при дискретных измерениях глубин посредством эхолокаторов и может быть использовано при выполнении метеорологических интерполяций, включая анализ ветровых полей, анализ радиологического и химического загрязнения, топографические интерполяции и другие, как при исследовании океана, так и при решении прикладных задач, обусловленных необходимостью картирования морского дна в обеспечение изыскательских и проектных работ на морских акваториях.

Изобретение относится к области управления движением морских судов для обеспечения безопасности морского движения. .

Изобретение относится к средствам измерения объема тела в процессе ультразвуковой визуализации. Способ автоматического составления объема в системе ультразвуковой визуализации содержит этапы, на которых выполняют сбор набора данных 3-мерного изображения объекта, пользователь выбирает первую представляющую интерес поверхность в данных 3-мерного изображения, причем упомянутая первая поверхность содержит первый срез объекта, автоматически определяют главную ось первого среза объекта на первой представляющей интерес поверхности, задают первый набор плоскостей из данных 3-мерного изображения, причем упомянутые плоскости не параллельны главной оси первого среза, однако, параллельны друг другу, с заданным расстоянием между двумя последовательными плоскостями вдоль главной оси, для, по меньшей мере, двух плоскостей из первого набора плоскостей, каждая из которых содержит соответствующий второй срез объекта, автоматически проводят контур каждого второго среза, осуществляют автоматическое составление объема объекта посредством наложения контуров, проведенных в двух плоскостях из первого набора плоскостей, вдоль главной оси и посредством разнесения плоскостей на заданное расстояние. Способ вычисления объема в ультразвуковой системе включает составление объема объекта, при этом каждая плоскость из набора плоскостей перпендикулярна главной оси первого среза, после чего вычисляют частичные объемы, содержащиеся между двумя последовательными плоскостями в наборе плоскостей по главной оси первого среза, и суммируют их. Устройство для осуществления способов содержит средство сбора набора данных 3-мерного изображения с помощью ультразвука, средство отображения, по меньшей мере, изображения первого среза объекта, средство выбора пользователем первой представляющей интерес поверхности в данных 3-мерного изображения, средство для определения главной оси первого среза объекта на представляющей интерес поверхности, средство задания первого набора плоскостей из данных 3-мерного изображения, средство проведения в, по меньшей мере, двух плоскостях из первого набора плоскостей, каждая из которых содержит соответствующий второй срез объекта, контура каждого второго среза, и средство составления объема объекта. В состав устройства входят также машиночитаемые носители, компьютерные программы которых содержат команды для выполнения способов. Использование изобретения позволяет повысить точность определения объема и сократить вмешательство человека в процесс измерения. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для получения геологических данных морских донных осадков по измерению характеристик низкочастотных акустических полей в морской среде, не осуществляя предварительного бурения скважин. Параметры донных осадков получают на основе экспериментальных измерений пространственной интерференционной структуры акустического поля в заданном районе и последующем их сравнении с результатами решения волнового уравнения с заданными границами, параметры которых меняют в заданных пределах при математических оценках. Параметры дна получают, как результат наилучшего совпадения экспериментальных данных с данными решения волнового уравнения. Технический результат: повышение точности данных зондирования. 1 з.п. ф-лы.

Наверх