Способ профилирования донных отложений



Способ профилирования донных отложений
Способ профилирования донных отложений

 


Владельцы патента RU 2517983:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) (RU)

Изобретение относится к области геофизики и гидроакустики и может быть использовано для изучения структуры донных отложений в шельфовой зоне мирового океана, а также для изучения особенностей распространения звука в придонном слое мелкого моря. Сущность: способ профилирования донных отложений включает установку приемоизлучающей антенны профилографа на буксируемый носитель, при этом излучающая и приемная антенны профилографа устанавливаются на носителе раздельно друг от друга, а в качестве приемной антенны используется ориентированная вдоль продольной оси носителя К - элементная приемная антенна. Буксируют носитель над дном, производят излучение импульсного акустического фазоманипулированного сигнала, модулируемого М-последовательностью, прием отраженного сигнала, его корреляционную обработку с копией излученного акустического фазоманипулированного сигнала, при этом усиление и корреляционную обработку принятых сигналов производят К - канальным приемным трактом. После усиления и корреляционной обработки сигналов, принятых каждым элементом К - элементной приемной антенны, формируют Q значений комплексной амплитуды принятого сигнала , из Q элементов - строк формируют матрицу, для каждого момента времени излучения tpn и времени прихода tq вычисляют временные задержки. Повторяют операции временного сдвига и синфазного суммирования для всего массива данных для каждого элемента приемной антенны, для каждого момента времени прихода принятых сигналов tq и времени излучения tp, синфазно суммируют К сигналов, принятых К - элементной приемной антенной. Затем выполняют графическое построение профиля донных отложений по времени задержки отраженного сигнала. Технический результат - увеличение разрешающей способности способа профилирования в продольном направлении при сохранении достаточно большой глубины профилирования и высокой разрешающей способности в вертикальном направлении. 2 ил.

 

Изобретение относится к области геофизики и гидроакустики и может быть использовано для изучения структуры донных отложений в шельфовой зоне мирового океана, а также для изучения особенностей распространения звука в придонном слое мелкого моря.

Известен способ профилирования донных отложений, реализованный в работе Касаткина Б.А., Косарева Г.В., Ларионова Ю.Г. Исследование дна Амурского залива профилографом высокого разрешения. Сборник трудов Российского акустического общества. М.: ГЕОС, 2001, т.2, с.18-22. Известное решение основано на принципе отражения распространяющихся в воде и грунте широкополосных акустических импульсов от всех границ раздела, таких как граница раздела вода - морское дно, а также границы раздела между отдельными слоями морских осадочных пород.

Способ включает излучение широкополосных импульсных акустических сигналов в диапазоне частот 3-8 кГц, прием отраженных сигналов, их корреляционную обработку в режиме реального времени и построение профиля донных осадков по времени задержки отраженных сигналов от границ раздела слоев. Использование широкополосных импульсных акустических сигналов позволяет реализовать в данном способе достаточно высокую разрешающую способность метода профилирования. Недостатком данного способа является сравнительно малая глубина профилирования.

Известен способ профилирования донных отложений, в котором для увеличения глубины профилирования при сохранении высокой разрешающей способности в качестве импульсного акустического зондирующего сигнала используют фазоманипулированный сигнал, модулированный М-последовательностью (Патент РФ №23560696, МПК G01V 1/38, 2007 г.,). Данный способ является наиболее близким к заявляемому решению.

Этот способ профилирования донных отложений включает установку приемоизлучающей антенны профилографа на буксируемом носителе и его буксировку над дном, излучение фазоманипулированного сигнала модулированного М-последовательностью, прием отраженного сигнала, его корреляционную обработку с акустической копией излученного сигнала и последующее графическое построение профиля донных отложений по времени задержки отраженного сигнала. В этом способе для увеличения глубины профилирования используют фазоманипулированный сигнал с достаточно большой базой, обладающий достаточной энергией, а разрешающая способность данного способа в вертикальном направлении сохраняется высокой за счет высокого отношения сигнал/шум на входе приемного тракта, что также обеспечивается выбором фазоманипулированного сигнала с достаточно большой базой.

Недостатком данного способа профилирования является низкая разрешающая способность в продольном направлении, т.е. в направлении буксировки антенны профилографа. Это объясняется тем, что антенна профилографа на рабочих частотах профилирования обладает слабой направленностью в вертикальной плоскости, вследствие чего точечный объект профилирования изображается на профилограмме в виде характерной параболы, что затрудняет правильную идентификацию объектов профилирования. Для увеличения разрешающей способности в продольном направлении либо увеличивают апертуру антенны профилографа, что существенно увеличивает и массо-габаритные характеристики профилографа, либо используют методику синтезирования апертуры. Такая методика применительно к задаче профилирования приведена, например, в работе А.И.Захаров, В.И.Каевицер, В.М.Разманов, В.Н.Раскатов, Применение методов синтезирования апертуры в низкочастотных эхолотах-профилографах. Труды VIII международной конференции Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. С.Петербург, Наука, 2006, с.143-147. Однако алгоритмы синтезирования апертуры, описанные в этой работе, не учитывают различия в скорости распространения звука в воде и донных отложениях и связанного с этим преломления звуковых лучей на границе раздела вода - морское дно, а потому являются весьма приближенными. Как следствие, они являются достаточно эффективными только при малой величине синтезируемой апертуры и в случае, когда донные отложения являются неконсолидированным осадком, скорость звука в котором близка к скорости звука в воде.

Другой недостаток описанного способа заключается в том, что в области углов падения, меньших критического, а профилограф работает именно в этом диапазоне углов падения, имеет место обратная волна отдачи и связанное с ней двойное лучепреломление. Это явление также искажает изображение реальных объектов профилирования на профилограмме и ухудшает разрешающую способность по глубине залегания рассеивающих объектов.

Задачей изобретения является увеличение разрешающей способности способа профилирования в продольном направлении методом синтезирования апертуры с учетом преломления лучей на границе раздела вода - морское дно и увеличение разрешающей способности в вертикальном направлении методом компенсации эффекта двойного лучепреломления, который возникает всегда при углах падения, меньших критического.

Поставленная задача решается способом профилирования донных отложений, включающим установку приемоизлучающей антенны профилографа на буксируемом носителе и его буксировку над дном, излучение импульсного акустического фазоманипулированного сигнала, модулируемого М-последовательностью, прием отраженного сигнала, его корреляционную обработку с копией излученного акустического фазоманипулированного сигнала и последующее графическое построение профиля донных отложений по времени задержки отраженного сигнала. Для компенсации пространственных искажений, связанных со слабой направленностью антенны профилографа, а следовательно, для увеличения разрешающей способности в продольном направлении и по глубине залегания рассеивающих объектов, излучающая и приемная антенны профилографа устанавливаются на носителе раздельно друг от друга, причем в качестве приемной антенны используется ориентированная вдоль продольной оси носителя К - элементная приемная антенна, а усиление и корреляционную обработку принятых сигналов производят К - канальным приемным трактом. После усиления и корреляционной обработки сигналов, принятых каждым элементом К - элементной приемной антенны, для каждой посылки импульсного сигнала, излученного в момент времени tp=t0+pT, Т - период следования импульсов излучения профилографа, р=1, 2, 3…, из массива обработанных данных формируются Q значений комплексной, амплитуды принятого сигнала S q p ( к ) , соответствующих Q элементам пространственного разрешения в интервале времен прихода отраженного акустического фазоманипулированного сигнала tq∈(t0, tMAX), q=1, 2, Q, где Q = ( t M A X t 0 ) Δ t , t 0 = 2 h c 1 , t M A X = t 0 + 2 H c 2 (c1, c2 - предварительно определенные эффективная скорость звука в воде и в донных отложениях соответственно, h - высота антенны профилографа над дном, Δ t = 1 Δ f , Δf - полоса частот акустического фазоманипулированного сигнала, Н - предполагаемая глубина профилирования морского дна). Из Q элементов - строк формируется матрица из Q×(2N+1) - значений комплексной амплитуды принятого сигнала S q p n ( к ) соответствующих Q элементам пространственного разрешения по временам прихода tq и временам излучения tpn=tp±nT q∈(1, Q); n∈(0, N). Для каждого момента времени излучения tpn и времени прихода tq вычисляются временные задержки

Δ t q n = Δ t q n ( 1 ) + Δ t q n ( 2 )

Δ t q n ( 1 ) = t 0 [ 1 cos θ 11 cos θ 11 + 1 cos θ 21 cos θ 21 t q t 0 t 0 ] ,

t q = 2 h c 1 + 2 z q c 2 , t 0 = 2 h c 1 , cos θ 11 = 1 sin 2 θ 11 , cos θ 21 = 1 c 21 2 sin 2 θ 11 ,

sin θ 11 = χ 0 [ 1 z ¯ q ( 1 χ 0 2 ) 3 / 2 ( c 12 2 χ 0 2 ) ( c 12 2 χ 0 2 ) 3 / 2 + c 12 2 z ¯ q ( 1 χ 0 2 ) 3 / 2 ] , χ 0 = r ¯ n 1 + r ¯ n 2 , r ¯ n = n U T c 1 t 0 , z ¯ q = c 21 t q t 0 t 0

Δ t q n ( 2 ) = t 0 [ cos θ 11 cos θ 12 cos θ 11 cos θ 12 + c 12 2 cos θ 21 cos θ 22 cos θ 11 cos θ 12 sin ( θ 12 θ 11 ) cos θ 11 cos 22 + cos θ 12 cos θ 21 ]

cos θ 22 = 1 c 21 2 sin 2 θ 12 ; c 21 = c 2 c 1 , c 21 = c 1 c 2 ,

sin θ 12 = [ 1 z ¯ q 2 c 12 f 1 ( c 12 , r ¯ n ) 1 + z ¯ q 2 f 2 ( c 12 , r ¯ n ) ] c 12 2 z ¯ q 2 1 z ¯ q 2 ,

f 1 ( c 12 , r ¯ n ) = c 12 2 ( 1 c 12 2 ) 2 c 12 ( c 12 r ¯ n 1 c 12 2 ) ,

f 2 ( c 12 , r ¯ n ) = f 1 ( c 12 , r ¯ n ) [ 3 7 c 12 2 2 c 12 ( 1 c 12 2 ) 2 1 c 12 2 + r ¯ n c 12 2 c 12 1 c 12 2 r ¯ n ( 1 c 12 2 ) ] ,

(U - предварительно определенная скорость носителя антенны профилографа, Zq - глубина отражающего слоя). Для каждого момента времени прихода принятых сигналов tq и времени излучения tpn синфазно суммируются 2N+1 сигналов, сдвинутых по временной шкале на величину

S q p ( k ) = 1 2 N + 1 n = 0 N S q p n ( k ) ( t p + Δ t q n ) ( 1 )

повторяются операции временного сдвига и синфазного суммирования для всего массива данных р>N+1, q≤Q для каждого элемента приемной антенны. Для каждого момента времени прихода принятых сигналов tq и времени излучения tp синфазно суммируются К сигналов, принятых К - элементной приемной антенной, сдвинутых по временной шкале на величину кТ

S q p = 1 K k = 1 K S q p ( k ) ( t q p + k T ) ( 2 )

причем период следования импульсов излучения Т, длина отдельного элемента К - элементной приемной антенны L и скорость носителя антенны профилографа U связаны соотношением L=TU.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана лучевая трактовка двойного преломления лучей на границе раздела вода - морское дно z0=h, rn=nUT, на фиг.2 - схема формирования синтезированной апертуры.

В результате такой обработки всего массива данных пространственные искажения, связанные со слабой направленностью антенны профилографа, а также с двойным лучепреломлением, компенсируются, что равносильно увеличению направленности антенны профилографа в вертикальной плоскости и улучшению его разрешающей способности в продольном направлении и по глубине залегания рассеивающих объектов.

Способ профилирования донных отложений реализуется следующим образом.

При профилировании осадочного слоя морского дна предварительно измеряются или вычисляются эффективные значения скорости звука в воде и осадочном слое морского дна, которые входят в качестве параметров в алгоритмы обработки сигналов. Излучающая и приемная антенны профилографа устанавливаются на носителе раздельно друг от друга. В качестве приемной антенны используется ориентированная вдоль продольной оси носителя К - элементная приемная антенна. Процесс профилирования включает в себя установку приемоизлучающей антенны профилографа на буксируемый носитель, движение носителя антенны профилографа над дном со скоростью U, которая находится в определенном соотношении с длиной отдельного элемента антенны L и периодом следования импульсов излучения Т, излучение импульсного акустического фазоманипулированного сигнала, модулируемого М-последовательностью, прием отраженного сигнала К - элементной приемной антенной, ориентированной вдоль носителя антенны профилографа, усиление и корреляционную обработку принятых сигналов К - канальным приемным трактом.

Для увеличения разрешающей способности способа профилирования в продольном направлении производят обработку всего массива данных, полученных на выходе К - канального приемного тракта, методом синтезирования апертуры с учетом преломления лучей на границе раздела вода - морское дно и эффектов двойного лучепреломления по формуле (1) для каждого элемента К - элементной приемной антенны и синфазное сложение сигналов, принятых отдельными элементами К - элементной приемной антенны, по формуле (2) с последующим графическим построением профиля донных отложений по времени задержки отраженного сигнала.

При такой структуре приемной антенны профилографа, приемного тракта профилографа и предложенных алгоритмах обработки сигналов разрешающая способность профилографа в продольном направлении будет равна длине одного элемента антенны L, а эффективная синтезированная апертура равна (2N+1)KL.

Таким образом, предложенный способ отличается от известных новизной решения поставленной задачи и позволяет существенно увеличить разрешающую способность метода профилирования как в продольном направлении, так и в вертикальном направлении.

Способ профилирования донных отложений, включающий установку приемоизлучающей антенны профилографа на буксируемый носитель и его буксировку над дном, излучение импульсного акустического фазоманипулированного сигнала, модулируемого М-последовательностью, прием отраженного сигнала, его корреляционную обработку с копией излученного акустического фазоманипулированного сигнала и последующее графическое построение профиля донных отложений по времени задержки отраженного сигнала, отличающийся тем, что излучающая и приемная антенны профилографа устанавливаются на носителе раздельно друг от друга, причем в качестве приемной антенны используется ориентированная вдоль продольной оси носителя К - элементная приемная антенна, а усиление и корреляционную обработку принятых сигналов производят К - канальным приемным трактом; после усиления и корреляционной обработки сигналов, принятых каждым элементом К - элементной приемной антенны, для каждой посылки импульсного сигнала, излученного в момент времени t0=t0+pT, Т - период следования импульсов излучения профилографа, р=1, 2, 3…, из массива обработанных данных формируют Q значений комплексной амплитуды принятого сигнала S q p ( к ) , в интервале времен прихода отраженного акустического фазоманипулированного сигнала tq∈(t0, tMAX), q=1, 2, Q, где Q = ( t M A X t 0 ) Δ t , t 0 = 2 h c 1 , t M A X = t 0 + 2 H c 2 , (c1, c2 - предварительно определенные эффективная скорость звука в воде и в донных отложениях соответственно, h - высота антенны профилографа над дном, Δ t = 1 Δ f , Δf - полоса частот акустического фазоманипулированного сигнала, Н - предполагаемая глубина профилирования морского дна), из Q элементов - строк формируют матрицу из Q×(2N+1) - значений комплексной амплитуды принятого сигнала S q p n ( к ) , соответствующих временам прихода tq и временам излучения tpn=tp±nT q∈(1, Q); n∈(0, N), для каждого момента времени излучения tpn и времени прихода tq вычисляют временные задержки
Δ t q n = Δ t q n ( 1 ) + Δ t q n ( 2 )
Δ t q n ( 1 ) = t 0 [ 1 cos θ 11 cos θ 11 + 1 cos θ 21 cos θ 21 t q t 0 t 0 ] ,
t q = 2 h c 1 + 2 z q c 2 , t 0 = 2 h c 1 , cos θ 11 = 1 sin 2 θ 11 , cos θ 21 = 1 c 21 2 sin 2 θ 11 ,
sin θ 11 = χ 0 [ 1 z ¯ q ( 1 χ 0 2 ) 3 / 2 ( c 12 2 χ 0 2 ) ( c 12 2 χ 0 2 ) 3 / 2 + c 12 2 z ¯ q ( 1 χ 0 2 ) 3 / 2 ] , χ 0 = r ¯ n 1 + r ¯ n 2 , r ¯ n = n U T c 1 t 0 , z ¯ q = c 21 t q t 0 t 0
Δ t q n ( 2 ) = t 0 [ cos θ 11 cos θ 12 cos θ 11 cos θ 12 + c 12 2 cos θ 21 cos θ 22 cos θ 11 cos θ 12 sin ( θ 12 θ 11 ) cos θ 11 cos 22 + cos θ 12 cos θ 21 ] ,
cos θ 22 = 1 c 21 2 sin 2 θ 12 ; c 21 = c 2 c 1 , c 21 = c 1 c 2 ,
sin θ 12 = [ 1 z ¯ q 2 c 12 f 1 ( c 12 , r ¯ n ) 1 + z ¯ q 2 f 2 ( c 12 , r ¯ n ) ] c 12 2 z ¯ q 2 1 z ¯ q 2 ,
f 1 ( c 12 , r ¯ n ) = c 12 2 ( 1 c 12 2 ) 2 c 12 ( c 12 r ¯ n 1 c 12 2 ) 2 ,
f 2 ( c 12 , r ¯ n ) = f 1 ( c 12 , r ¯ n ) [ 3 7 c 12 2 2 c 12 ( 1 c 12 2 ) 2 1 c 12 2 + r ¯ n c 12 c 12 1 c 12 2 r ¯ n ( 1 c 12 2 ) ] ,
(U - предварительно определенная скорость носителя антенны профилографа, zq - глубина отражающего слоя), синфазно суммируют 2N+1 сигналов, сдвинутых по временной шкале на величину Δtqn по формуле
S q p ( k ) = 1 2 N + 1 n = 0 N S q p n ( k ) ( t p + Δ t q n )
повторяют операции временного сдвига и синфазного суммирования для всего массива данных р>N+1, q≤Q для каждого элемента приемной антенны, для каждого момента времени прихода принятых сигналов tq и времени излучения tp синфазно суммируют К сигналов, принятых К - элементной приемной антенной, сдвинутых по временной шкале на величину кТ, по формуле
S q p = 1 K k = 1 K S q p ( k ) ( t q p + k T )
причем период следования импульсов излучения Т, длина отдельного элемента К - элементной приемной антенны L и скорость носителя антенны профилографа U связаны соотношением L=TU.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сейсморазведки и может быть использовано для поиска углеводородов под дном морей и океанов, в том числе и в ледовых условиях на шельфе Северных морей.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских прибрежных сейсморазведочных работ. Предлагаются способ и система для управления формой и расстояниями в схеме расположения сейсмических кос, буксируемых позади исследовательского судна (10).

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.

Система поиска подводных морских месторождений углеводородов, включающая в себя размещенные в среде излучающий и приемный акустические преобразователи, выполненные с возможностью формирования между ними параметрической антенны, соединенные с ними соответственно, тракт формирования и усиления излучаемых сигналов накачки среды, а также тракт приема усиления, обработки, выделения и регистрации информационных сигналов, отличается тем, что излучающий и приемный преобразователи акустических сигналов разнесены на противоположные границы контролируемого участка акватории, при этом излучающий преобразователь размещен на подвижном носителе и содержит низкочастотный и высокочастотный излучатели, первый из которых выполнен с возможностью горизонтального ориентирования его диаграммы направленности в сторону приемного преобразователя, при этом высокочастотный излучатель выполнен с возможностью ориентирования его диаграммы направленности на морское дно, кроме того, тракт формирования и усиления излучаемых сигналов накачки среды сформирован как двухканальный, содержащий низкочастотный и высокочастотный каналы, каждый из которых включает последовательно соединенные генератор стабилизированной частоты, усилитель мощности, блоки согласования выходов усилителей с подводными кабелями, которые подключены к соответствующим излучающим преобразователям, кроме того, приемный преобразователь включает два горизонтально разнесенных приемных блока, каждый из которых соединен с расположенным на поверхности моря радиомодулем, который по радиоканалу связан с приемным трактом системы, содержащим последовательно связанные с соответствующим каналом двухканального приемного радиоблока информационных сигналов, двухканальный широкополосный усилитель информационных сигналов, блок измерения разности фаз информационных сигналов, преобразователь временного масштаба информационных сигналов в высокочастотную область, блок узкополосного спектрального анализа и функционально связанный с ним региcтратор спектров выделяемых информационных сигналов, кроме того, система содержит средства определения местоположения излучающего преобразователя и приемных блоков приемного преобразователя в режиме реального времени, кроме того, она включает в себя блок спутниковой связи с центральным постом, выполненный с возможностью дистанционного управление ее работой. Изобретение обеспечивает мобильность поиска углеводородных залежей на шельфе, при повышении надежности поиска на протяженных акваториях.

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.

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.

Изобретение относится к области геофизики и гидроакустики и может быть использовано для изучения структуры донных отложений в шельфовой зоне мирового океана, а также для изучения особенностей распространения звука в придонном слое мелкого моря. Сущность: способ профилирования донных отложений включает установку приемоизлучающей антенны профилографа на буксируемый носитель, при этом излучающая и приемная антенны профилографа устанавливаются на носителе раздельно друг от друга, а в качестве приемной антенны используется ориентированная вдоль продольной оси носителя К - элементная приемная антенна. Буксируют носитель над дном, производят излучение импульсного акустического фазоманипулированного сигнала, модулируемого М-последовательностью, прием отраженного сигнала, его корреляционную обработку с копией излученного акустического фазоманипулированного сигнала, при этом усиление и корреляционную обработку принятых сигналов производят К- канальным приемным трактом. После усиления и корреляционной обработки сигналов, принятых каждым элементом К -элементной приемной антенны, формируют Q значений комплексной амплитуды принятого сигнала S(к) qp, из Q элементов - строк формируют матрицу, для каждого момента времени излучения tpn и времени прихода tq вычисляют временные задержки. Повторяют операции временного сдвига и синфазного суммирования для всего массива данных для каждого элемента приемной антенны, для каждого момента времени прихода принятых сигналов tq и времени излучения tP, синфазно суммируют К сигналов, принятых К - элементной приемной антенной. Затем выполняют графическое построение профиля донных отложений по времени задержки отраженного сигнала. Технический результат: увеличение разрешающей способности способа профилирования в продольном направлении при сохранении достаточно большой глубины профилирования и высокой разрешающей способности в вертикальном направлении. 3 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для оценки потока газа, например, для оценки потока метана газовых «факелов». Сущность: излучают в направлении дна акустический сигнал. Принимают сигналы обратного излучения звука от каждого из пузырьков, пересекающих за время наблюдения озвученную зону на исследуемом горизонте. Обрабатывают полученные сигналы, определяя расстояние от акустического преобразователя до исследуемого горизонта, число пузырьков, пересекающих данный горизонт за время наблюдения, высоту всплытия пузырьков над исследуемым горизонтом. Строят калибровочную кривую зависимости высоты всплытия пузырьков от их размеров. По полученным параметрам с использованием калибровочной кривой вычисляют значения потока газа. Технический результат: расширение возможностей использования. 1 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при разведочных мероприятиях в водной среде. Система содержит одно или несколько объединенных в комплекс автономных подводных транспортирующих средств, каждое из которых имеет один или несколько автономных морских источников акустических сигналов с самодвижущимися ударными поршнями. Система выполнена с возможностью использования как традиционных, так и нетрадиционных морских источников сейсмических сигналов. Предлагаемый в настоящем изобретении нетрадиционный морской источник сейсмических сигналов может выпускать волну сжатия высокой интенсивности, генерируемую системой двух ударных поршней, которая не потребляет воздух при работе, поскольку она не распространяет воздух или другой газ в воде и не создает изменения веса транспортирующего средства при его функционировании, и обеспечивает возможность регулирования амплитуды колебаний и длительности излучаемой звуковой волны и характеристик спектра излучения. Технический результат - повышение точности разведочных данных. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 28 ил.

Система параметрического приема гидрофизических и геофизических волн в морской среде отличается тем, что протяженность рабочей зоны системы соответствует половине протяженности обследуемой акватории, для чего излучающий преобразователь размещен в центре обследуемой акватории и содержит низкочастотный и инфранизкочастотный излучатели, первый из которых размещен в водной среде с возможностью горизонтального ориентирования его диаграммы направленности в сторону приемного преобразователя, а инфранизкочастотный излучатель размещен на дне с возможностью накачки морского грунта, причем тракт формирования и усиления излучаемых сигналов накачки водной среды и грунта сформирован как двухканальный, содержащий низкочастотный и инфранизкочастотный каналы, каждый из которых включает последовательно соединенные генератор стабилизированной частоты, усилитель мощности, блок согласования выходов усилителей с подводными кабелями, которые подключены к соответствующим излучающим преобразователям, при этом приемный преобразователь установлен на судне-носителе с возможностью перемещения по периметру акватории и включает два вертикально разнесенных приемных блока, каждый из которых соединен с приемным трактом системы, содержащим последовательно соединенные двухканальный широкополосный усилитель информационных сигналов, блок измерения разности фаз параметрически преобразованных просветных сигналов, преобразователь временного масштаба информационных сигналов в высокочастотную область, блок узкополосного спектрального анализа и функционально связанный с ним регистратор спектров выделяемых информационных сигналов. Кроме того, система содержит блок спутниковой связи и средства определения местоположения излучающих и приемных преобразователей. Изобретение обеспечивает оперативный поиск залежей УВ и прием сейсмических волн - предвестников землетрясений. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских сейсморазведочных работ. Заявлены способ и устройство для водной сейсморазведки. Способ предполагает позиционирование погруженного в воду передвижного сейсмического источника и формирование возмущений, передаваемых через водную среду в виде волн, отражающихся от дна водоема и различных расположенных ниже геологических слоев. Позиционируют, по меньшей мере, одну сейсмическую косу, предпочтительно ряд сейсмических кос, оснащенных рядом датчиков, улавливающих указанные отраженные волны, таким образом, что сейсмическая коса находится в состоянии натяжения при помощи присоединенных к обоим ее концам телеуправляемых аппаратов, а также удерживается на постоянной глубине при производстве замеров с помощью средств, удерживающих сейсмическую косу. Указанный сейсмический источник приводят в действие однократно или многократно, создавая возмущение или ряд возмущений. Принимают указанные отраженные волны, используя упомянутые датчики. Технический результат: повышение точности данных зондирования. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области сейсморазведки подводных месторождений нефти и газа в арктических морях. Предложено судно с конструкцией, объединяющей преимущества надводного корабля (высокий уровень обитаемости, безопасность, большие площади палуб, позволяющие производить обслуживание и ремонт сейсмооборудования) и преимущества многоцелевой подводной станции в части применения гидроакустических излучателей и буксируемых в толще воды подо льдом сейсмокос для 2D технологии сейсморазведки. Выпуск буксируемой сейсмокосы и г/а излучателей осуществляется при помощи выдвижных конструкций, установленных в вертикальных шахтах в днищевой части судна вне зоны воздействия льда. Технический результат заключается в повышении надежности проведения сейсморазведки в ледовых условиях, уменьшении отрицательного влияния сейсморазведки на окружающую среду и экологию моря. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля разработки месторождений углеводородов на морском шельфе. Согласно заявленному способу проводят трехмерную сейсморазведку и строят по ее данным модель резервуара, прогнозируют ориентацию систем субвертикальных трещин и размещение эксплуатационных и нагнетательных скважин. Размещают на дне акватории над месторождением стационарные сейсмокосы, регистрируют сейсмотрассы с упругими колебаниями от искусственных источников и контролируют процесс разработки месторождения углеводородов по динамическим и кинематическим изменениям регистрируемых колебаний при обработке сейсмотрасс. При этом сейсмокосы размещают на дне акватории до начала бурения эксплуатационных скважин. В процессе их бурения регистрируются микросейсмические колебания, возбуждаемые долотом на забое скважины, при обработке которых по динамическим и кинематическим характеристикам определяют анизотропные свойства среды в зоне бурения, уточняют ориентацию систем субвертикальных трещин и корректируют трехмерные модели резервуара, размещение и траекторию бурения эксплуатационных скважин, зон перфорации и гидроразрыва пласта. Технический результат - повышение точности данных мониторинга. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля, оптимизации и повышения безопасности разработки месторождений углеводородов на акваториях Арктики и других морей. При реализации сейсмического мониторинга разработки месторождений углеводородов на акваториях проводят трехмерную сейсморазведку и строят по ее данным модель резервуара. Прогнозируют ориентацию систем субвертикальных трещин и размещают на дне акватории над месторождением стационарные сейсмокосы. Регистрируют сейсмотрассы с упругими колебаниями, возбуждаемыми искусственными источниками или группами источников, и контролируют процесс флюидозамещения в месторождении углеводородов и окружающей среде по динамическим и кинематическим изменениям регистрируемых колебаний при обработке сейсмотрасс. При этом источники упругих колебаний размещают в водной толще с буровых или эксплуатационных платформ, а также искусственных островов. При обработке сейсмотрасс в условиях, близких к реальному времени, при бурении скважин или в процессе эксплуатации месторождения определяют пространственную миграцию углеводородных флюидов и положение формирующихся техногенных залежей. Технический результат - повышение точности получаемых данных и ,как следствие, повышение эффективности разработки месторождений углеводородов на акваториях. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для сейсмоакустических исследований на шельфе при выполнении разведочных работ нефтегазоносных месторождений. Заявлена малогабаритная автономная сейсмоакустическая станция (МАСАС), содержащая устанавливаемый на морском дне, всплывающий после отдачи балласта носитель аппаратуры (НА). НА включает в себя размещенные в герметичном сферическом контейнере бортовой вычислительный узел (БВУ), источник питания, трехкомпонентный сейсмоприемник, а также установленные снаружи герметичного контейнера гидрофон, ресивер для гидроакустической связи, устройство постановки и снятия НА с грунта. НА содержит также средства для поиска всплывшего НА, выполненные в виде проблескового маяка, спутниковой системы навигации типа «Глонасс», низкоорбитальной спутниковой системы связи типа «Гонец» и активного радиолокационного отражателя. Регистрирующий тракт состоит из четырехканального блока фильтрации и усиления. Из сигналов гидрофона и сейсмоприемников формируется массив отдельной выборки с длиной из шестнадцатиразрядных слов, подающихся на соответствующие каналы накопителя информации (НИ), представляющего собой твердотельную память из 4 флэш-карт с емкостью по 2 Гбайт каждая. Технический результат - обеспечение более достоверных данных площадных исследований. 5 ил.

Изобретение относится к области гидро- и геоакустики и может быть использовано в морях, океанах, пресноводных водоемах для проведения исследований и мониторинга сейсмоакустической эмиссии на шельфе в обеспечение инженерно-геофизических работ на морском дне. Техническим результатом изобретения является снижение времени и средств на установку сейсмокос и обеспечение возможности их многократного развертывания, свертывания и перемещения. Технический результат достигается за счет того, что устройство для укладки сейсмокос на морское дно для сейсмоакустического мониторинга, включающее якорные фиксаторы, обеспечивающие рабочее положение сейсмокос, прочный герметичный корпус с размещенным в нем коммуникационным оборудованием, к входам которого подключены выходы соответствующих сейсмокос, снабжено набором катушек с положительной плавучестью, на которых намотаны соответствующие сейсмокосы с закрепленными на их концах якорными фиксаторами, надводным блоком обработки сейсмоакустических сигналов, соединенным кабелем с оптической линией связи с выходом размещенного в прочном герметичном корпусе коммуникационного оборудования, при этом якорные фиксаторы оборудованы системой самовсплытия, а прочный герметичный корпус выполнен с отрицательной плавучестью с обеспечением выполнения функции дополнительного якорного фиксатора. 1 ил.
Наверх