Грави-магнито-сейсмический комплекс (варианты)



Грави-магнито-сейсмический комплекс (варианты)
Грави-магнито-сейсмический комплекс (варианты)
Грави-магнито-сейсмический комплекс (варианты)
Грави-магнито-сейсмический комплекс (варианты)

 


Владельцы патента RU 2538424:

Конев Александр Сергеевич (RU)
Конев Сергей Федорович (RU)
Казаев Владимир Андреевич (RU)

Группа изобретений относится к области геофизики и может быть использована при разноцелевых полевых исследованиях. Сущность: каждый из комплексов включает датчики (1-1 - 1-3) ускорения свободного падения по трем компонентам, датчики (2-1 - 2-3) магнитного поля по трем компонентам, датчики (3-1 - 3-3) сейсмических колебаний почвы по трем компонентам, блок (15) определения координат комплекса и точного времени, а также блок (11) управления, обработки и регистрации, соединенный со всеми вышеуказанными устройствами. Блок (11) управления, обработки и регистрации выполнен с функцией измерения параметров ускорения свободного падения и параметров магнитного поля синхронно с измерением параметров сейсмических колебаний. Датчики (1-1 - 1-3) ускорения свободного падения, датчики (2-1 - 2-3) магнитного поля, датчики (3-1 - 3-3) сейсмических колебаний почвы размещены в блоке (4) датчиков, в котором находится также датчик (21) температуры. При этом все датчики в блоке (4) датчиков, кроме датчика температуры (21), помещены в пространстве, геометрические размеры которого соизмеримы с суммой геометрических размеров этих датчиков. В одном из вариантов комплекс содержит регулируемый нагреватель (22), осуществляющий функцию поддержания температуры в блоке датчиков (4) с использованием сигнала, поступающего с датчика температуры (21). В другом варианте датчик (21) температуры соединен с блоком (11) управления, обработки и регистрации, который выполнен с функцией коррекции измеренных параметров в соответствии с изменениями температуры в блоке (4) датчиков. Технический результат: повышение точности определения физических характеристик исследуемой породы в пространстве измерений, уменьшение габаритных размеров комплексов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Группа изобретений относится к области грави-магнито-сейсмических измерений и исследований и может быть использована при проведении полевых исследований с различными целями, в том числе при поиске полезных ископаемых, при геодезических и геологоразведочных работах, при геодезическом мониторинге зданий и сооружений, при трекинге (построении траектории движения и определении местоположения в тоннелях и шахтах), при скважинных измерениях.

Известен [патент РФ 2249237] гравиметрический способ моделирования геологического пространства, включающий измерение силы тяжести на земной поверхности, обеспечивающий построение карты аномалий силы тяжести, послойное исследование внутренней структуры геологического пространства и построение гравиметрической объемной модели геологического пространства.

Известно также устройство для измерения гравитационного поля [патент РФ 56657], включающее гравиметрический датчик и микропроцессорный блок.

Недостатком вышеописанных способа и устройства является использование только гравиметрических измерений и отсутствие учета других геофизических данных. Это сужает функциональные возможности известных способа и устройства.

Известен [патент РФ 2336541] способ сейсмической разведки залежей углеводородов, включающий измерение сейсмических колебаний почвы (сейсмических колебаний) в диапазоне частот 0,5÷50 Гц с помощью нескольких приемников сейсмических колебаний, расположенных на расстоянии 50÷100 метров друг от друга, проведение одновременной регистрации измеренных информационных сигналов по их измеряемым компонентам с привязкой регистрируемых данных к единому времени.

Полученные и обработанные данные используются для расчета спектральных характеристик с использованием Фурье-преобразования полученных сигналов, выявления ложных сигналов и сигналов от продуктивного пласта с природными углеводородами, исключения из рассмотрения ложных сигналов, проведение анализа оставшихся сигналов с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов.

Известен также описанный в рассматриваемом патенте РФ 2336541 сейсмический комплекс, включающий три датчика колебаний почвы (сейсмических колебаний) в диапазоне частот 0,5÷50 Гц, преобразующих скорость механических колебаний в электрический ток и расположенных на расстоянии 50÷100 метров друг от друга, регистрирующий модуль с блоком фильтров и усилителей, платой аналого-цифровых преобразователей, цифроаналоговых преобразователей и компьютером, осуществляющий привязку регистрируемых данных к единому времени, а также GPS-приемник типа GARMIN 12 XL.

Недостатком рассматриваемых способа и комплекса сейсмических измерений является измерение только сейсмических колебаний и отсутствие учета других важных геофизических данных, что сужает функциональные возможности известных способа и устройства.

Известна [патент РФ 2449325] гидрохимическая донная обсерватория для измерения гидрохимических и гидрофизических параметров, включающая магнитометр постоянного магнитного поля, два трехкомпонентных цифровых сейсмографа с частотами регистрации 0,03÷40 Гц, размещенные на дне на заданном расстоянии друг от друга, а также устройство сбора и обработки информации, включающее управляющий компьютер и блок регистрации и управления. Устройство сбора и обработки информации осуществляет функции сбора, оцифровки и накопления сигналов от датчиков, представляет собой программно-аппаратный комплекс для Intel-совместимого семейства процессоров, снабжено средствами отладки и тестирования. Имеются датчик пространственной ориентации и схема определения координат. Обсерватория содержит гидроакустический модуль для связи с диспетчерской станцией, включающей персональный компьютер совместимый с IBM PC, и приемник спутниковой навигационной системы GPS.

С помощью рассмотренной гидрохимической донной обсерватории осуществляют способ измерения гидрофизических параметров сейсмической разведки залежей углеводородов, включающий измерение параметров постоянного магнитного поля, измерение сейсмических колебаний почвы в диапазоне частот 0,03÷40 Гц с помощью двух приемников сейсмических колебаний, расположенных на заданном расстоянии друг от друга, проведение привязанной к единому времени регистрации измеренных информационных сигналов.

Недостатки рассмотренных способа и комплекса заключаются в том, что измеряется ограниченный состав геофизических сигналов, отсутствует измерение ускорения свободного падения, что сужает функциональные возможности известных способа и лаборатории.

Наиболее близким к предложенным комплексам является описанный в патенте РФ 2431868 грави-магнито-сейсмический комплекс, включающий датчик ускорения свободного падения, датчики магнитного поля по трем компонентам, датчики сейсмических колебаний по трем компонентам и блок определения координат комплекса и точного времени, а также блок управления, обработки и регистрации, соединенный со всеми вышеуказанными устройствами, осуществляющий функцию синхронной регистрации параметров сейсмических колебаний, выход блока управления, обработки и регистрации является выходом комплекса, датчики располагаются на расстоянии друг от друга, в частности на расстояниях до 50÷500 м, при этом датчики магнитного поля по трем компонентам размещены в блоке датчиков, снабженном датчиком температуры.

Известный прототип предлагаемых комплексов предназначен для проведения поиска углеводородов и определения глубины залегания продуктивных пластов на континентальном шельфе.

Недостатком комплекса-прототипа является пространственная разобщенность точек измерений ускорения свободного падения, параметров магнитного поля и параметров сейсмических колебаний, что обусловливает пониженную точность определения физических характеристик исследуемой породы в пространстве измерений, а также пониженную точность составляемых по результатам измерений комплексных карт физических полей исследуемого региона, трехмерных диаграмм и объемных моделей исследуемого геологического пространства.

Дополнительным недостатком комплекса-прототипа является влияние нестабильности температуры в местах расположения датчиков на величины измеренных параметров, что снижает точность измерений.

Задачей предложенных комплексов является повышение точности определения физических характеристик исследуемой породы в пространстве измерений, а также точности составляемых по результатам измерений комплексных карт физических полей исследуемого региона, трехмерных диаграмм и объемных моделей исследуемого геологического пространства.

Для достижения поставленной задачи по первому варианту грави-магнито-сейсмический комплекс, включающий датчик ускорения свободного падения, датчики магнитного поля по трем компонентам, датчики сейсмических колебаний почвы по трем компонентам, блок определения координат комплекса и точного времени, а также блок управления, обработки и регистрации, соединенный со всеми вышеуказанными устройствами, осуществляющий функцию синхронного измерения параметров сейсмических колебаний, информационный выход блока управления, обработки и регистрации является выходом комплекса, при этом датчики магнитного поля размещены в блоке датчиков, в котором находится также датчик температуры, отличается тем, что в него введены два дополнительных датчика ускорения свободного падения для измерения ускорения свободного падения по трем параметрам и регулируемый нагреватель, осуществляющий функцию поддержания температуры в блоке датчиков с использованием сигнала, поступающего с выхода датчика температуры, все датчики параметров ускорения свободного падения и все датчики параметров сейсмических колебаний также находятся в блоке датчиков, в котором находится датчик температуры, при этом все датчики, кроме датчика температуры, помещены в пространстве, геометрические размеры которого соизмеримы с суммой геометрических размеров этих датчиков, блоку управления, обработки и регистрации придано осуществление функции измерения параметров ускорения свободного падения и параметров магнитного поля синхронно с измерением параметров сейсмических колебаний.

Грави-магнито-сейсмический комплекс по первому варианту отличается также тем, что выход датчика температуры соединен со входом регулируемого нагревателя.

Кроме того, грави-магнито-сейсмический комплекс по первому варианту отличается тем, что выход датчика температуры соединен со входом блока управления, обработки и регистрации, соответствующий выход которого соединен со входом регулируемого нагревателя, блоку управления, обработки и регистрации придана также функция управления регулируемым нагревателем в соответствии с сигналом, поступающим с выхода датчика температуры.

Для достижения поставленной задачи по второму варианту грави-магнито-сейсмический комплекс, включающий датчик ускорения свободного падения, датчики магнитного поля по трем компонентам, датчики сейсмических колебаний почвы по трем компонентам, блок определения координат комплекса и точного времени, а также блок управления, обработки и регистрации, соединенный со всеми вышеуказанными устройствами, осуществляющий функцию синхронного измерения параметров сейсмических колебаний, информационный выход блока управления, обработки и регистрации является выходом комплекса, при этом датчики магнитного поля размещены в блоке датчиков, в котором находится также датчик температуры, отличается тем, что в него введены два дополнительных датчика ускорения свободного падения для измерения ускорения свободного падения по трем параметрам, все датчики параметров ускорения свободного падения и все датчики параметров сейсмических колебаний также находятся в блоке датчиков, в котором находится датчик температуры, при этом все датчики, кроме датчика температуры, помещены в пространстве, геометрические размеры которого соизмеримы с суммой геометрических размеров этих датчиков, блоку управления, обработки и регистрации придано осуществление функции измерения параметров ускорения свободного падения и параметров магнитного поля синхронно с измерением параметров сейсмических колебаний, выход вышеуказанного датчика температуры соединен с соответствующим входом блока управления, обработки и регистрации, которому придано также осуществление функции коррекции измеренных параметров в соответствии с изменениями температуры в блоке датчиков.

Кроме того, грави-магнито-сейсмический комплекс по обоим вариантам отличается тем, что:

- пространство, в котором помещены все датчики измеряемых параметров, имеет объем 200÷40 см3;

- блок датчиков выполнен в виде сосуда Дьюара;

- блок управления, обработки и регистрации выполнен в виде одноплатной микроЭВМ;

- комплекс снабжен адаптером Bluetooth и/или адаптером Wi-Fi, каждый из которых осуществляет функцию беспроводного подключения внешнего устройства, например, компьютера.

Техническим результатом предложенных комплексов по обоим вариантам является повышение точности определения физических характеристик исследуемой породы в пространстве измерений и обусловленное этим повышение точности составляемых по результатам измерений комплексных карт физических полей исследуемого региона, трехмерных диаграмм и объемных моделей исследуемого геологического пространства. Это обеспечивается за счет синхронности измерений всех параметров (ускорения свободного падения, магнитного поля и сейсмических колебаний) и проведения измерений с помощью датчиков, находящихся в объеме пространства, геометрические размеры которого соизмеримы с суммой геометрических размеров этих датчиков (пространство измерений).

Техническим результатом предложенного комплекса по обоим вариантам является повышение точности определения физических характеристик исследуемой породы в предложенном пространстве измерений, повышение точности за счет обеспечения термостабилизации в блоке датчиков, а также обусловленное этим повышение точности составляемых по результатам измерений комплексных карт физических полей исследуемого региона, трехмерных диаграмм и объемных моделей исследуемого геологического пространства.

Техническим результатом обеспечения размеров пространства, в котором размещены все датчики измеряемых параметров, в пределах 200÷240 см3, является минимальный для существующих датчиков объем этого пространства, позволяющий максимально повысить точность измерения исследуемых параметров.

Техническим результатом выполнения блока датчиков в виде сосуда Дьюара является поддержание стабильной температуры в блоке датчиков, что способствует повышению точности определения физических характеристик исследуемой породы.

Техническим результатом выполнения блока управления, обработки и регистрации в виде одноплатной микроЭВМ является гибкость с точки зрения обеспечения программированной возможности изменения вычислительных и управляющих функций указанного блока. При реализации блока управления и регистрации с помощью жесткой цифровой системы, выполненной на универсальных логических элементах (типа сумматоров, элементов НЕ, ИЛИ, И, сдвиговых регистров, например, фирмы Analog Device) не будет возможности внесения каких-либо изменений в управляющие функции без замены элементов блока.

Техническим результатом снабжения комплекса адаптером Bluetooth и/или адаптером Wi-Fi, каждый из которых осуществляет функцию беспроводного подключения внешнего устройства, например, компьютера, является устранение помех, возникающих при касании комплекса оператором, которые приводят к ошибкам измерения.

Дополнительным техническим результатом использования предложенных комплексов по обоим вариантам является создание условий для миниатюризации комплекса. Это обусловливается размещением всех датчиков в ограниченном объеме, геометрические размеры которого соизмеримы с суммой геометрических размеров датчиков и могут быть минимально возможными при различных типах датчиков. За счет этого обеспечивается возможность реализации комплекса в портативном исполнении (носимый вариант), пригодном для проведения полевых исследований с различными целями, в том числе при поиске полезных ископаемых, при геодезических и геологоразведочных работах, при геодезическом мониторинге зданий и сооружений, при трекинге (построении траектории движения и определении местоположения в тоннелях и шахтах), при скважинных измерениях. Обеспечивается снижение затрат на геодезические работы, повышается эффективность геофизических исследований.

На фигурах изображены:

фиг.1 - блок-схема комплекса грави-магнито-сейсмических измерений;

фиг.2 - диаграммы гравиметрических измерений в пунктах А и Б (вертикальная компонента); при этом по вертикальной оси отложена величина ускорения свободного падения (мГал), по горизонтальной - время (час);

фиг.3 - диаграммы магнитометрических измерений в пунктах А и Б (вертикальная компонента индукции магнитного поля земли); по вертикальной оси отложено отклонение значения компоненты от действительной величины 49000 нТл, по горизонтальной - время (час);

фиг.4 - диаграммы сейсмометрических измерений в пунктах А и Б (вертикальная компонента); эти диаграмма для удобства наблюдения разнесены друг от друга по вертикальной оси; по вертикальной оси отложена величина компоненты (отн.ед.), по горизонтальной - время (сек).

На диаграммах на фиг.2÷4 изображены изменения во времени соответствующих компонент гравитационного поля, магнитного поля и сейсмического поля в двух пунктах А и Б, расположенных на расстоянии 150 метров друг от друга. Как можно заметить на диаграммах, в одно и то же время имеет место разность показаний. Так, по параметрам гравитационного поля (фиг.2) для одного момента времени, например 60 часов, эта разность равна 0,0673 мГал. В этот же момент времени разность в измерении магнитного поля (фиг.3) равна 51 нТл. Эти различия существенны для формирования вывода о структуре почвы в пункте измерения А.

Сейсмический параметр, как можно заметить на диаграмме (фиг.4), в пункте Б смещен по времени примерно на 0,3 сек относительно пункта А. Для отнесения измерений к пункту А необходимо, в таком случае, корректировать данные с датчика, расположенного в пункте Б. Это связано с тем, что сейсмическая волна распространяется в сторону пункта Б со скоростью 500 м/сек.

Расположение датчиков измеряемых параметров в разнесенных пунктах (А и Б) пространства уменьшает точность интерпретации физических параметров почвы в пункте А и точность составления по результатам измерений комплексных карт физических полей, трехмерных диаграмм и объемных моделей исследуемого геологического пространства. Повышение точности обеспечивается расположением датчиков параметров в одном пункте.

Предложенный грави-магнито-сейсмометрический комплекс включает (фиг.1) датчики 1-1, 1-2 и 1-3 ускорения свободного падения по трем компонентам, датчики магнитного поля 2-1, 2-2 и 2-3 по трем компонентам, датчики сейсмических колебаний почвы 3-1, 3-2 и 3-3 по трем компонентам. Все девять указанных датчиков расположены в блоке 4 датчиков и являются датчиками измеряемых параметров. Выходы этих датчиков соединены с соответствующими входами коммутатора 5.

Выход 6 коммутатора 5 соединен с входом 7 аналого-цифрового преобразователя 8, выход 9 которого соединен со входом 10 блока 11 управления, обработки и регистрации. Вход-выход 12 блока 11 соединен со входом-выходом 13 запоминающего устройства 14.

Коммутатор 5, аналого-цифровой преобразователь 8 и запоминающее устройство 14 могут быть выполнены в качестве составляющих элементов блока 11 управления, обработки и регистрации. В этом случае входы коммутатора 5 будут являться входами (многоканальным входом) блока 11.

Коммутатор 5 по командам блока 11 управления, обработки и регистрации обеспечивает подключение того или иного датчика измеряемых параметров ко входу 7 аналого-цифрового преобразователя 8.

Комплекс содержит блок 15 определения координат комплекса и точного времени, выход 16 которого соединен со входом 17 блока 11 управления, обработки и регистрации. В состав комплекса могут входить адаптер 18 Bluetooth или адаптер 18 Wi-Fi, осуществляющие функцию беспроводного подключения к комплексу внешнего устройства, например, компьютера. Вход-выход 19 блока 11 управления, обработки и регистрации соединен со входом-выходом 20 адаптера 17. Вход-выход 19 блока 11 управления, обработки и регистрации является информационным выходом комплекса.

Блок 11 управления, обработки и регистрации осуществляет включение-выключение комплекса и датчиков 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3, 3-1, 3-2 и 3-3 измеряемых параметров, подключение того или иного датчика измеряемых параметров ко входу 7 аналого-цифрового преобразователя 8, обработку сигналов датчиков и осуществляет функцию синхронного измерения параметров ускорения свободного падения, параметров магнитного поля и параметров сейсмических колебаний.

В первом варианте изобретения в блоке 4 датчиков расположены датчик 21 температуры и регулируемый нагреватель 22, осуществляющий функцию поддержания температуры в блоке 4 датчиков. При этом датчик 21 температуры соединен со входом регулируемого нагревателя 22 температуры (фиг.1), а регулируемый нагреватель 22 осуществляет функцию поддержания температуры в блоке 4 датчиков с использованием сигнала, поступающего непосредственно с выхода датчика 21 температуры.

В другом исполнении первого варианта изобретения в блоке 4 датчиков также расположены датчик 21 температуры и регулируемый нагреватель 22. осуществляющий функцию поддержания температуры в блоке 4 датчиков. В этом случае выход датчика 21 температуры соединен через коммутатор 5 и аналого-цифровой преобразователь 8 с блоком 11 управления, обработки и регистрации, соответствующий выход которого соединен со входом регулируемого нагревателя 22 (на фиг.1 не показано). В этом случае блок 11 управления, обработки и регистрации осуществляет функцию управления регулируемым нагревателем 22 в соответствии с изменениями температуры в блоке 4 датчиков, отслеживаемыми датчиком 21 температуры. То есть, регулируемый нагреватель 22 осуществляет функцию поддержания температуры в блоке 4 датчиков с использованием сигнала, поступающего с выхода датчика 21 температуры.

Регулируемый нагреватель 22 может быть расположен внутри блока 4 датчиков (фиг.1), при этом нагревательный элемент регулируемого нагревателя 22 размещен на внутренней поверхности стенки (стенок) блока 4 датчиков.

Регулируемый нагреватель 22 может быть расположен также снаружи блока 4 датчиков (фиг.1), при этом нагревательный элемент регулируемого нагревателя 22 размещен на наружной поверхности стенки (стенок) блока 4 датчиков (на фиг.1 не показано).

Регулируемый нагреватель 22 может быть выполнен на микроконтроллере PIC16 (Microship), а нагревательный элемент регулируемого нагревателя 22 может быть выполнен на транзисторе КТ 815 (Россия).

Регулируемый нагреватель 22 использует, например, пропорционально-интегрированный дифференциальный алгоритм регулирования, реализуемый, в частности, в приборе типа ТРП 09-ТП (КУПП «Байт», Украина).

Во втором варианте изобретения в блоке 4 датчиков расположен датчик 21 температуры, выход которого соединен через коммутатор 5 и аналого-цифровой преобразователь 8 с блоком 11 управления, обработки и регистрации. В последнем случае блок 11 управления, обработки и регистрации осуществляет функцию коррекции измеренных вышеуказанными датчиками параметров в соответствии с изменениями температуры в блоке 4 датчиков с помощью программы «MUS». Аналог такой программы использован в патенте РФ №56657 на полезную модель (осуществляется с помощью алгоритма по фиг.5 указанного патента).

Датчик 21 температуры является технологическим датчиком, предназначенным для обеспечения работы комплекса. При необходимости показания датчика 21 температуры могут быть обработаны блоком 11 управления, обработки и регистрации и записаны в запоминающее устройство 14 и/или выведены через адаптер 18 в подключенное к блоку 11 внешнее устройство (на чертеже не показано), например, ЭВМ (ноутбук).

Блок 4 датчиков выполнен объемом, геометрические размеры которого не меньше геометрических размеров пространства, в котором размещены датчики измеряемых параметров 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3, 3-1, 3-2 и 3-3. В обоих вариантах комплекса размеры указанного пространства соизмеримы с суммой геометрических размеров девяти вышеуказанных датчиков.

В первом варианте выполнения комплекса геометрические размеры блока 4 датчиков включают размеры пространства датчиков измеряемых параметров, а также размеры датчика 21 температуры и регулируемого нагревателя 22 температуры. Во втором варианте выполнения комплекса геометрические размеры блока 4 датчиков включают размеры пространства датчиков и размеры датчика 21 температуры.

Пространство, включающее датчики измеряемых параметров, может иметь объем 200÷240 см3. Например, при использовании магнитных датчиков типа GMR и сейсмических и гравиметрических датчиков типа MEMS, объем этого пространства составляет 225 см3.

Соизмеримость геометрических размеров пространства, в котором размещаются датчики измеряемых параметров, с суммой геометрических размеров датчиков характеризуется величиной допустимой разницы между размерами указанного пространства и суммой размеров датчиков. При этом размеры пространства, в котором размещаются датчики измеряемых параметров, равны или превышают сумму геометрических размеров датчиков. Если эта разница больше допустимой величины, тогда к погрешности самих датчиков измеряемых параметров добавляется погрешность измерений, вносимая увеличенной разнесенностью датчиков друг от друга. Если эта разница равна или меньше допустимой, то погрешность измерений практически равна погрешности самих датчиков, а именно равна совокупности погрешностей датчиков измеряемых параметров. Выявлено, что величина допустимой разницы между размерами пространства, в котором размещаются датчики измеряемых параметров и суммой размеров датчиков больше среднего расстояния между датчиками различных полей, которое не превышает 12 см. При этом рассматриваемая величина допустимой разницы, в зависимости от типа датчиков, составляет до 50% от размера пространства, в котором размещаются датчики измеряемых параметров. Например, для вышеуказанных датчиков типов GMR и MEMS при объеме пространства, в котором они расположены, равном 225 см3, разница между этой величиной и суммарным объемом рассматриваемых датчиков составляет 50% от объема пространства, в котором размещаются датчики измеряемых параметров.

То есть максимальная точность измерений грави-магнито-сейсмических параметров для датчиков типов GMR и MEMS обеспечивается при размещении их в объеме 225 см3.

Для датчиков любых типов максимальная точность измерений грави-магнито-сейсмических параметров обеспечивается при соизмеримости геометрических размеров пространства, в котором размещаются датчики измеряемых параметров, с суммой геометрических размеров датчиков, характеризуемой величиной допустимой разницы между размерами указанного пространства и суммой размеров датчиков, находящейся в пределах от нуля до 50%.

Корпус блока 4 датчиков выполнен из немагнитного сплава (например, из силумина), в конструкции используются немагнитные винты, в частности, для крепления крышки корпуса.

Блок 4 датчиков может выполнен в виде сосуда Дьюара.

Блок 11 управления, обработки и регистрации может быть выполнен с использованием одноплатной микроЭВМ типа STM32F3, с программным обеспечением в виде компьютеризированной системы Vector (Лаборатория геопотенциальных полей Горного института УрО РАН, Новоселицкий В.М., Мартышко П.С, Чадаев М.С. и др., Система Vector - объемная интерпретация геопотенциальных полей, «Теория и практика морских геолого-геофизических исследований», Материалы 2-й Международной научно-технической конференции. Геленджик, 2001, с.246-248). Блок 11 может быть выполнен также на основе микроконтроллера типа PIC18F4550 фирмы Microship.

Грави-магнито-сейсмический комплекс работает следующим образом.

После включения комплекса измеряемые аналоговые значения параметров ускорения свободного падения, магнитного поля, сейсмических колебаний по трем компонентам, с выходов датчиков 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3, 3-1, 3-2 и 3-3 поступают через коммутатор 5 на аналого-цифровой преобразователь 8 и в цифровом виде приходят на вход 10 блока 11 управления, обработки и регистрации. Блок 11 обеспечивает синхронное измерение параметров ускорения свободного падения, магнитного поля и сейсмических колебаний с помощью сигналов единого времени, поступающих с блока 15 определения координат комплекса и точного времени. Одновременно фиксируются координаты пункта размещения блока датчиков 4.

В первом варианте комплекса дополнительно к вышесказанному производится стабилизация температуры в объеме блока 4 с помощью регулируемого нагревателя 22, управляемого сигналами непосредственно с датчика 21 температуры. В другом исполнении первого варианта изобретения блок 11 управления, обработки и регистрации осуществляет функцию управления регулируемым нагревателем 22 в соответствии с изменениями температуры в блоке 4 датчиков, отслеживаемыми датчиком 21 температуры.

Во втором варианте комплекса сигнал с датчика 21 температуры через коммутатор 5 и аналого-цифровой преобразователь 8 поступает в блок 11 управления, обработки и регистрации, который осуществляет функцию коррекции измеренных параметров в соответствии с изменениями температуры в блоке 4 датчиков.

Измеренные параметры сохраняются в запоминающем устройстве 14 и/или выводятся через адаптер 18 в подключенное к блоку 11 внешнее устройство (например, ЭВМ), не показанное на фиг.1. На экран внешнего устройства выводятся диаграммы измеренных параметров, в частности, показанные на фиг.2÷4. В дальнейшем на основании полученных данных строятся комплексные карты физических полей исследуемого региона, трехмерные диаграммы и объемные модели исследуемого геологического пространства.

1. Грави-магнито-сейсмический комплекс, включающий датчик ускорения свободного падения, датчики магнитного поля по трем компонентам, датчики сейсмических колебаний почвы по трем компонентам, блок определения координат комплекса и точного времени, а также блок управления, обработки и регистрации, соединенный со всеми вышеуказанными устройствами, осуществляющий функцию синхронного измерения сигналов сейсмических колебаний, информационный выход блока управления, обработки и регистрации является выходом комплекса, при этом датчики магнитного поля размещены в блоке датчиков, в котором находится также датчик температуры, отличающийся тем, что в него введены два дополнительных датчика ускорения свободного падения для измерения ускорения свободного падения по трем параметрам и регулируемый нагреватель, осуществляющий функцию поддержания температуры в блоке датчиков с использованием сигнала, поступающего с выхода датчика температуры, все датчики параметров ускорения свободного падения и все датчики параметров сейсмических колебаний также находятся в блоке датчиков, в котором находится датчик температуры, при этом все датчики, кроме датчика температуры, помещены в пространстве, геометрические размеры которого соизмеримы с суммой геометрических размеров этих датчиков, блоку управления, обработки и регистрации придано осуществление функции измерения параметров ускорения свободного падения и параметров магнитного поля синхронно с измерением параметров сейсмических колебаний.

2. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.1, отличающийся тем, что выход датчика температуры соединен со входом регулируемого нагревателя.

3. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.1, отличающийся тем, что выход датчика температуры соединен со входом блока управления, обработки и регистрации, соответствующий выход которого соединен со входом регулируемого нагревателя, блоку управления, обработки и регистрации придана также функция управления регулируемым нагревателем в соответствии с сигналом, поступающим с выхода датчика температуры.

4. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.1, отличающийся тем, что пространство, в котором помещены все датчики, кроме датчика температуры, имеет объем 200-240 см3.

5. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.1, отличающийся тем, что блок датчиков выполнен в виде сосуда Дьюара.

6. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.1, отличающийся тем, что блок управления, обработки и регистрации выполнен в виде одноплатной микроЭВМ.

7. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.1, отличающийся тем, что комплекс снабжен адаптером Bluetooth и/или адаптером Wi-Fi, каждый из которых осуществляет функцию беспроводного подключения внешнего устройства, например компьютера.

8. Грави-магнито-сейсмический комплекс, включающий датчик ускорения свободного падения, датчики магнитного поля по трем компонентам, датчики сейсмических колебаний почвы по трем компонентам, блок определения координат комплекса и точного времени, а также блок управления, обработки и регистрации, соединенный со всеми вышеуказанными устройствами, осуществляющий функцию синхронного измерения сигналов сейсмических колебаний, информационный выход блока управления, обработки и регистрации является выходом комплекса, при этом датчики магнитного поля размещены в блоке датчиков, в котором находится также датчик температуры, отличающийся тем, что в него введены два дополнительных датчика ускорения свободного падения для измерения ускорения свободного падения по трем параметрам, все датчики параметров ускорения свободного падения и все датчики параметров сейсмических колебаний также находятся в блоке датчиков, в котором находится датчик температуры, при этом все датчики, кроме датчика температуры, помещены в пространстве, геометрические размеры которого соизмеримы с суммой геометрических размеров этих датчиков, блоку управления, обработки и регистрации придано осуществление функции измерения параметров ускорения свободного падения и параметров магнитного поля синхронно с измерением параметров сейсмических колебаний, выход вышеуказанного датчика температуры соединен с соответствующим входом блока управления, обработки и регистрации, которому придано также осуществление функции коррекции измеренных параметров в соответствии с изменениями температуры в блоке датчиков.

9. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.8, отличающийся тем, что пространство, в котором помещены все датчики, кроме датчика температуры, имеет объем 200-240 см3.

10. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.8, отличающийся тем, что блок датчиков выполнен в виде сосуда Дьюара.

11. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.8, отличающийся тем, что блок управления, обработки и регистрации выполнен в виде одноплатной микроЭВМ.

12. Грави-магнито-сейсмический комплекс по п.8, отличающийся тем, что комплекс снабжен адаптером Bluetooth и/или адаптером Wi-Fi, каждый из которых осуществляет функцию беспроводного подключения внешнего устройства, например компьютера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при каротажных работах. Сущность: устройство содержит следующие элементы: датчики (1-3) геоакустических сигналов, первый коммутатор (4), первый усилитель (5), блок фильтров (6), блок выпрямителей (7), второй коммутатор (8), аналого-цифровой преобразователь (9), блок (10) передачи цифрового сигнала, датчик (11) магнитной восприимчивости, измерительная схема (12) магнитометра, аналоговые запоминающие устройства (13, 14), вычитающий усилитель (15), генератор (16) прямоугольного напряжения, ферритовая антенна (17), третий коммутатор (18), три конденсатора (19), второй усилитель (20), смеситель (21), фильтр нижних частот (22), переключаемый генератор (23), выпрямитель (24), блок (25) управления, блок (26) питания.

Группа изобретений относится к технике изучения океана с помощью автономных и автоматических подводных станций заякоренного типа. Способ заключается в том, что для движения зонда в составе буя используют изменение и управление соотношением действия разнонаправленных сил - водоизмещения и веса, которые воздействуют на аппарат по вертикали.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении каротажных работ. Заявлены способы и системы для скважинной телеметрии с использованием прибора, сконфигурированного или спроектированного для развертывания в буровой скважине, пересекающей подземный пласт.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано, в частности, для обнаружения залежей углеводородов. Заявлен способ геофизической разведки залежей углеводородов, включающий возбуждение упругих колебаний в процессе многократного возбуждения электромагнитного поля.

Изобретение относится к области геохимической разведки полезных ископаемых и может быть использовано при поиске нефтяных и газовых месторождений преимущественно в морских условиях.
Изобретение относится к способам прогнозирования катастрофических явлений. Сущность: измеряют вариации магнитного поля, магнитную индукцию электромагнитного поля, электрическую составляющую электромагнитного поля, акустические шумы, сейсмические шумы, гидродинамический шум моря в зонах тектонических разломов.

Изобретение относится к области гидрофизических исследований и может быть использовано для исследований, проводимых в океане. Сущность: станция содержит плавучесть (1) из синтактика, внутри которой закреплены автономные модули (2, 3) с датчиками (4).

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при определении нефтенасыщенных пластов в разрезе скважины. Техническим результатом является повышение точности определения нефтенасыщенного пласта в разрезе скважины.

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к разработке нефтяных залежей, и может использоваться при проведении геолого-технических мероприятий по увеличению добычи нефти.

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и, более конкретно, к поиску и добыче нефти. Обеспечивает возможность создания системы разработки, обеспечивающей добычу нефти непосредственно из нефтеподводящего канала, соединяющего глубинный резервуар с нефтяной залежью.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования скрытых рудных полезных ископаемых, связанных с гранитоидами. Сущность: для перспективных рудоносных участков на базе данных по физическим свойствам пород, слагающих модельный разрез, и материалов мелкомасштабных гравиразведочных и магниторазведочных съемок осуществляют построение «нулевой» глубинной модели. «Нулевую» глубинную модель выполняют в виде глубинных разрезов, на которых всем выявленным телам присваивают соответствующие интервалы изменений плотностных и магнитных характеристик. Затем путем решения серии обратных задач осуществляют в интерактивном режиме подбор глубинной модели. В процессе подбора глубинной модели меняют как форму отдельных тел модели, так и их физические параметры (плотность и намагниченность) до практически полного совпадения расчетных гравитационного и магнитного полей с наблюденными. Полученное неоднородное распределение плотности пород и намагниченности интерпретируют, используя эталонные генетические модели рудно-магматических систем, с построением геолого-геофизических разрезов. На геолого-геофизических разрезах по резкой смене или по смещению изолиний полей плотности и намагниченности выделяют крупные разломы и области низкоплотных немагнитных пород как остаточные очаги котектических гранитов (источников флюидов, рудного вещества и энергии), а отходящие от них апофизы оконтуривают как прогнозируемые зоны рудоотложения. Технический результат: прогнозирование с высокой степенью достоверности скрытого оруденения, связанного с гранитоидами. 8 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения структурных особенностей, литологии и типа флюидонасыщения коллекторов. Согласно заявленному способу получают пространственно-временные и/или пространственно-частотные данные электромагнитных измерений с последующей реконструкцией объемного распределения проводимости геологической модели среды. После чего осуществляют расчет интервальной суммарной продольной электрической проводимости среды, выделение в среде пластов-коллекторов, обладающих аномальной суммарной продольной электрической проводимостью, определение положения осевых поверхностей пластов-коллекторов, определение толщин пластов-коллекторов, соответствующих положениям осевых поверхностей, определение удельного сопротивления через величину интервальной суммарной продольной проводимости пленки внутри пласта для каждой точки измерений. Осуществляют верификацию первоначальной геоэлектрической модели среды и корректировку несоответствий. Определяют вариации интервальных значений удельного электрического сопротивления. В зоне резкого уменьшения удельного сопротивления определяют коэффициент пористости выделенных пластов, с помощью которого определяют емкость пласта-коллектора, а также характер насыщающего флюида на основе интервального удельного сопротивления ρп и петрофизических или статистических данных. Технический результат - повышение точности разведочных данных. 4 з. п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для получения сейсмических разрезов изображений геологической среды. Способ включает последовательные действия, при которых получают и подготавливают данные методов общей глубинной точки, сейсмического каротажа, вертикального сейсмического профилирования, акустического каротажа, плотностного гамма-гамма каротажа и проверяют качество этих данных, а также получают эталонные значения интервальных скоростей. Получают исходный годограф и рассчитывают синтетическую сейсмограмму. Затем проводят контроль качества и вводят постоянную временную поправку для посадки на верхний опорный горизонт литолого-стратиграфического комплекса. Затем вновь рассчитывают синтетическую сейсмограмму и вновь проводят контроль качества. Вслед за этим рассчитывают и вводят поправку для посадки на нижний опорный горизонт литолого-стратиграфического комплекса. После этого вновь рассчитывают синтетическую сейсмограмму и осуществляют контроль качества. Переносят точки полученного годографа на ближайшие акустически слабые границы. Повторно рассчитывают синтетическую сейсмограмму с последующим контролем качества и получают априорный годограф. Технический результат - повышение достоверности и точности соответствия горизонтов временного разреза и геологических отметок скважины. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области морских геофизических исследований и может быть использовано для поисков газогидратов на дне акваторий. Сущность: на берегу в зоне разлома устанавливают датчик акустической эмиссии. Регистрируют суточные изменения упругих колебаний акустической эмиссии. По энергии упругих колебаний определяют время максимального проявления приливных сил в районе работ. Определяют время активизации зоны разлома и время «затишья». В период активизации разлома на поверхности воды выполняют съемку импульсов магнитной составляющей электромагнитного поля. Выделяют аномалии импульсов электромагнитного поля. Отбирают пробы в центрах каждой аномалии или группы идентичных аномалий. Анализируют пробы на наличие и содержание полезного компонента. По контурам аномалии или групп аномалий, в которых обнаружено аномальное содержание газогидратов, определяют границы залежи. Технический результат: упрощение поиска залежей газогидратов.

Изобретение относится к устройствам для подводных геофизических исследований морей и океанов. Заякоренная профилирующая подводная обсерватория сочленена с диспетчерской станцией и состоит из: подповерхностного буя, заякоренного с помощью стального буйрепа, который служит ходовым тросом для профилирующего носителя, содержащего комплект измерительных датчиков, модуль центрального микроконтроллера, электропривод, и передвигающегося по ходовому тросу; системы цифровой связи посредством бесконтактной индуктивной врезки в ходовой трос, поверхностного буя-вехи с модемами передачи данных и телеметрической информации по радиоканалу, гидроакустического размыкателя якорного балласта. На ходовом тросе над гидроакустическим размыкателем якорного балласта закреплена нижняя плавучесть шарообразной формы, внутри которой размещен модем гидроакустического канала связи, электропривод, сочлененный с телескопическим устройством, в оконечности которого установлен сейсмометр. Профилирующий носитель дополнительно содержит датчики содержания углеводородов, углекислого газа, альфа-, бета- и гамма-радиоактивности. Улучшаются условия эксплуатации, расширяются функциональные возможности подводной обсерватории. 2 ил.

Заявленное решение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения поисков и детальной разведки нефтегазовых залежей (НГЗ). Способ многочастотного фазового зондирования включает в себя воздействие электрическим полем и сейсмической волной на НГЗ, в результате чего инициируют электрическую поляризацию и перемещение частиц нефтегазового флюида в породе-коллекторе, формируя в НГЗ адекватное этим воздействиям электромагнитное поле (НГЗ-отклик). Измеряют и регистрируют параметры НГЗ-отклика, отображающие изменение фазочастотных характеристик спектра сейсмической волны при прохождении ее через НГЗ, позволяющее регистрировать наличие НГЗ и определять ее характеристики. Технический результат - повышение эффективности и вероятности достоверного обнаружения НГЗ. 2 н. и 10.з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для измерения геофизических и гидрофизических параметров в придонной зоне морей и океанов. Сущность: подводная обсерватория (1) содержит сейсмометр, состоящий из сейсмического и сейсмоакустического модулей, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, блок гидрохимических измерений, датчик обнаружения метана, датчик давления, датчик пространственной ориентации, датчик ядерно-магнитного резонанса, гидролокатор бокового обзора, соединенные с блоком регистрации и управления, а также средства связи с комплексом судовой аппаратуры, балласт, размыкатель балласта. Подводная обсерватория (1) выполнена в виде вертикально профилирующего модуля, размещенного на ходовом тросе (2) между верхней плавучестью (3) и нижней плавучестью (4). Ходовой трос (9) через заякоренный блок (5), закрепленный на балласте (6), и опорный блок (7), закрепленный на морском терминале (8), соединен с лебедкой (10), размещенной на морском терминале (8). Технический результат: расширение функциональных возможностей и повышение надежности при эксплуатации. 2 ил.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при поисковых и разведочных работах на углеводороды в осадочных толщах древних платформ. Сущность: проводят региональные гравитационную и магнитную съемки, а также магнитотеллурическое зондирование территории. Зоны, характеризуемые локальными положительными аномалиями гравитационного и магнитного полей, а также локальным пропаданием подтраппового электропроводящего слоя, отождествляют с каналами поступления магматического вещества в плане. Технический результат: точное картирование каналов поступления магматического вещества в траппы.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании залежей сверхвязких нефтей. Сущность изобретения: излучают электромагнитные волны и принимают сигналы, отраженные от границ раздела слоев зондируемой среды, после чего проводят обработку результатов измерений. При этом предварительно строят структурные карты поднятия, а также временные сейсмические разрезы отраженных границ верхней части осадочного чехла, изучают материалы геофизических исследований скважин, материалы керна. На поверхности намечают линии профилей с учетом структурных карт поднятия и временных сейсмических разрезов отраженных границ верхней части осадочного чехла. Линии профилей проводят во взаимно перпендикулярных направлениях через пробуренные скважины с выходом за контур поднятия не менее чем на 500 м. Выполняют занесение в базу данных координат крайних и переломных точек линий профилей. Проводят рассмотрение возможных внешних помех, вводят по необходимости корректировки координат линий профилей. Проводят привязку линий профилей на местности, определяют высотные и координатные точки исследования. Проводят тестовые исследования на одной линии профилей. Экспериментально назначают длительность записи отраженной волны замера совокупности электромагнитных сигналов, зарегистрированных в точке приема в течение заданного времени после излучения электромагнитной волны, как превышающую двойное время пробега электромагнитной волны до самого глубокого объекта исследований. На основании сведений о глубинах и предполагаемых или заранее известных значений скоростях распространения электромагнитных волн в среде, полученных при анализе геофизических исследований и материалов керна, проводят выбор фиксированного времени, в течение которого приемник принимает отраженные сигналы. При этом шаг дискретизации по времени выбирают достаточным для детального описания электромагнитного отраженного сигнала в количестве от 10 до 20 точек на период центральной частоты. В ходе полевых наблюдений излучение электромагнитных волн от передатчика мощностью 10 МВт и прием отраженного сигнала выполняют последовательно тремя антеннами на трех частотах: 50 МГц, 25 МГц и 10 МГц в линейном и логарифмическом режимах записи и регистрации с шагом 4-6 м. Импульс, полученный на наиболее высокой частоте, учитывают как отражающий детальность исследований и высокое разрешение, а на наиболее низкой - как максимальную глубину зондирования. При этом в линейном режиме регистрации импульса проводят выделение и дискретизацию отраженного сигнала нижней части разреза. В логарифмическом режиме выполняют регистрацию «загрубления» высокой амплитуды сигнала и усиление низкой амплитудной записи верхней части разреза. В результате обработки полевых материалов строят временные разрезы, на которых волновая картина отображает особенности геологического строения и состава горных пород. По изменению свойств диэлектрической проницаемости выделяют границы раздела пластов и дифрагирующих объектов в полях электромагнитных волн, определяемых осью синфазности отраженных волн. Для визуализации используют выделение поля обратного отражения из совокупности полученных данных с использованием частотной и пространственной фильтрации. Применяют функцию сложения-вычитания для радарограмм, записанных в линейном и логарифмическом режимах, посредством которых добиваются детального расчленения нижней части радарограммы. Для литолого-стратиграфической привязки границ отраженных волн проводят коррекцию скоростных характеристик электромагнитного импульса и материалов геофизических исследований скважин и данных отбора керна. При этом устанавливают закономерности в характере и распространении электромагнитного сигнала. Выделяют объекты со слабыми и переходными отражающими характеристиками. Поисковым признаком границы залежи на временном разрезе выбирают уменьшение времени прохождения границы выделенного нефтяного пласта и увеличение амплитуды сигнала относительно показаний вне залежи. Строят карты временных отражений электромагнитного импульса, на основании которых картируют стратиграфические поверхности отражающих горизонтов верхней части осадочного чехла. По изменениям амплитуды и знака электромагнитного сигнала в разных средах над залежью, при переходе и за пределами залежи строят карты нефтенасыщенных толщин. Технический результат: прогнозирование залежей сверхвязких нефтей. 11 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения морских сейсморазведочных работ. При сейсмической разведке в покрытой льдом воде буксируемые косы буксируют позади судна ниже поверхности воды, чтобы избежать столкновения со льдом. Отсчеты по сигналам глобальной системы местоопределения нельзя получать систематически, поскольку при наличии льда исключается следование на поверхности от буксируемой косы хвостового буя с приемником глобальной системы местоопределения. Вместо этого устройство буксируют на буксируемой косе ниже поверхности воды. Абсолютное положение буксируемой косы отслеживают при периодическом приведении буксируемого устройства к поверхности, чтобы можно было получать отсчеты по сигналам глобальной системы местоопределения. Абсолютное положение буксируемой косы затем можно использовать в сочетании с отсчетами по компасам и можно сопоставлять сигналы различных сейсмических датчиков, получаемые вдоль буксируемой косы в продолжение разведки. Отсчеты по компасам можно корректировать за влияние склонения при использовании отсчетов деклинометра, которые можно корректировать за влияние эффектов железа от судна или другого устройства, несущего деклинометр. Технический результат - повышение точности разведочных данных. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 33 ил.
Наверх