[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2457515C2 - Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel - Google Patents

Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel

Info

Publication number
RU2457515C2
RU2457515C2 RU2010145301/28A RU2010145301A RU2457515C2 RU 2457515 C2 RU2457515 C2 RU 2457515C2 RU 2010145301/28 A RU2010145301/28 A RU 2010145301/28A RU 2010145301 A RU2010145301 A RU 2010145301A RU 2457515 C2 RU2457515 C2 RU 2457515C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
submarine
radiation
acoustic
vessel
underwater
Prior art date
Application number
RU2010145301/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010145301A (en
Inventor
Вячеслав Саввич Авербах (RU)
Вячеслав Саввич Авербах
Павел Иванович Коротин (RU)
Павел Иванович Коротин
Андрей Вадимович Лебедев (RU)
Андрей Вадимович Лебедев
Виктор Игоревич Турчин (RU)
Виктор Игоревич Турчин
Надежда Симоновна Лебедева (RU)
Надежда Симоновна Лебедева
Елена Викторовна Семенова (RU)
Елена Викторовна Семенова
Original Assignee
ОАО "Центральное конструкторское бюро "Лазурит"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" filed Critical ОАО "Центральное конструкторское бюро "Лазурит"
Priority to RU2010145301/28A priority Critical patent/RU2457515C2/en
Publication of RU2010145301A publication Critical patent/RU2010145301A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2457515C2 publication Critical patent/RU2457515C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: bottom of the water body is illuminated at the nadir using a radiator (2) mounted on a cruising submarine vessel (1). The radiator (2) is in form of at least one source of coherent broadband low-frequency acoustic radiation with power in the order of 1 kW or higher. Reflected radiation is picked up by acoustic receivers (4) rigidly mounted on the submarine vessel (1). The received signals are processed using a correlation technique.
EFFECT: high quality of the obtained material.
4 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к геофизике, а именно к области сейсмической или акустической разведки районов, покрытых водой, и может быть использовано для геофизического исследования морских акваторий, в частности, лежащих под сплошными паковыми льдами для поиска полезных ископаемых в морском дне, например, на шельфе северных морей.The present invention relates to geophysics, in particular to the field of seismic or acoustic exploration of areas covered by water, and can be used for geophysical exploration of marine water areas, in particular, lying under solid pack ice for the search for minerals in the seabed, for example, on the northern shelf seas.

Подавляющее большинство известных способов и устройств для подводно-подледной геофизической разведки полезных ископаемых в морском дне включают в себя буксировку надводным судном (ледоколом) сейсморазведочной косы (или сейсмо-разведочных кос), выпускаемых в воду с помощью специальных сейсмических лебедок (см., например, пат. RU 2317572, МПК G01V 1/38 (2006.01), опубл. 20.02.2008). Поскольку длина стандартных сейсморазведочных кос достигает 6000 м, то их спуск в воду с борта или из трюма надводного судна и их буксировка за судном в условиях подледной разведки в северных широтах является сложной технической задачей, а в условиях паковых льдов просто невыполнимой задачей.The vast majority of known methods and devices for underwater-under-ice geophysical exploration of minerals in the seabed include towing by a surface vessel (icebreaker) of a seismic survey line (or seismic exploration cable), released into the water using special seismic winches (see, for example, Pat. RU 2317572, IPC G01V 1/38 (2006.01), publ. 02.20.2008). Since the length of standard seismic surveys reaches 6000 m, their descent into the water from the side or from the hold of a surface vessel and their towing behind the vessel under ice reconnaissance in the northern latitudes is a difficult technical task, and in pack ice conditions it is simply an impossible task.

Известен также способ проведения подводно-подледной сейсмической разведки полезных ископаемых в донных отложениях на морском дне, в котором использовано подводное судно, например подводная лодка (пат. RU 2388022, МПК G01V 1/38 (2006.01), опубл. 27.04.2010). Данный способ выбран в качестве прототипа. В этом способе подводное судно в рабочем режиме движется лагом, то есть движется вперед одним бортом и буксирует набор сейсморазведочных приемоизлучающих антенных кос, выпускаемых с другого борта судна. По сути, данный способ с незначительными дополнениями копирует упомянутые выше стандартные способы ведения морской сейсморазведки, перенося те же конфигурации размещения оборудования под воду. Для реализации данного известного способа требуется наличие надводного ледокольного судна сопровождения. Само подводное судно геофизической разведки согласно данному способу для перемещения лагом должно быть сконструировано таким образом, чтобы иметь симметричный обтекаемый профиль обшивки как в вертикальной плоскости нос-корма, так и в перпендикулярной бортовой плоскости.There is also a method of conducting underwater-ice seismic exploration of minerals in bottom sediments on the seabed, in which a submarine is used, for example a submarine (US Pat. RU 2388022, IPC G01V 1/38 (2006.01), published on 04/27/2010). This method is selected as a prototype. In this method, the submarine in the operating mode moves with a lag, that is, it moves forward with one side and tows a set of seismic acquisition-emitting antenna streamers discharged from the other side of the vessel. In fact, this method with minor additions copies the standard methods for conducting marine seismic survey mentioned above, transferring the same configurations for placing equipment under water. To implement this known method requires a surface icebreaking escort vessel. The geophysical exploration submarine itself according to this method for lagging must be designed in such a way as to have a symmetrical streamlined sheathing profile both in the vertical bow-feed plane and in the perpendicular side plane.

Недостатком способа прототипа является то, что для его реализации требуется радикальная переделка базового решения подводных лодок, что существенно снижает экономичность способа, а длительное рабочее перемещение подводного судна лагом (если оно вообще возможно) предъявляет повышенные требования к устойчивости судна. Кроме того, в процессе буксировки длинные, гибкие сейсморазведочные приемоизлучающие антенные косы подвержены колебаниям, вызываемым гидродинамическими силами, что приводит к возникновению фазовых ошибок и появлению дополнительных шумов обтекания. Все это снижает качество принимаемых сигналов.The disadvantage of the prototype method is that its implementation requires a radical alteration of the basic solution of submarines, which significantly reduces the cost-effectiveness of the method, and the long working movement of the submarine with a lag (if at all possible) makes increased demands on the stability of the vessel. In addition, during towing, long, flexible seismic acquisition-emitting antenna streamers are subject to vibrations caused by hydrodynamic forces, which leads to phase errors and additional flow noise. All this reduces the quality of the received signals.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка экономически более эффективного и более технологичного способа проведения геофизической разведки дна морских акваторий, лежащих подо льдом, обеспечивающего более высокое качество получаемого материала.The problem to which the present invention is directed is the development of a more economically efficient and more technologically advanced method for conducting geophysical exploration of the bottom of marine areas lying under ice, providing a higher quality of the material obtained.

Технический результат в разработанном способе достигается тем, что разработанный способ проведения подводно-подледной геофизической разведки донных отложений морских акваторий, так же как и способ прототип, включает в себя перемещение приемников и излучателя акустического сигнала вблизи дна исследуемой морской акватории с помощью подводного судна.The technical result in the developed method is achieved by the fact that the developed method for conducting underwater-under-ice geophysical exploration of bottom sediments of marine areas, as well as the prototype method, involves moving receivers and an emitter of an acoustic signal near the bottom of the investigated marine area using an underwater vessel.

Новым в разработанном способе является то, что облучение донных отложений осуществляют в надир непосредственно с движущегося в маршевом режиме подводного судна с помощью излучателя, выполненного в виде, по крайней мере, одного источника когерентного широкополосного низкочастотного излучения с мощностью порядка 1 кВт и установленного стационарно на подводном судне. А прием отраженного излучения осуществляют акустическими приемниками, жестко закрепленными на подводном судне, после чего обработку принятых сигналов проводят с привлечением корреляционного метода.New in the developed method is that irradiation of bottom sediments is carried out in nadir directly from a marching submarine using an emitter made in the form of at least one source of coherent broadband low-frequency radiation with a power of the order of 1 kW and installed permanently on an underwater the ship. And the reception of reflected radiation is carried out by acoustic receivers rigidly fixed on an underwater vessel, after which the processing of the received signals is carried out using the correlation method.

В первом частном случае реализации способа целесообразно дно акватории облучать в надир с помощью излучателя, выполненного в виде источника когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения с линейной частотной модуляцией в полосе частот 60-120 Гц.In the first particular case of the method, it is advisable to irradiate the bottom of the water area in nadir using an emitter made in the form of a source of coherent broadband low-frequency acoustic radiation with linear frequency modulation in the frequency band 60-120 Hz.

Во втором частном случае реализации способа прием отраженного от донных отложений излучения целесообразно осуществлять акустическими приемниками в виде линейных антенн из цифровых гидрофонов, расположенных в один ряд вдоль обоих бортов подводного судна.In the second particular case of the implementation of the method, it is advisable to receive radiation reflected from the bottom sediments by acoustic receivers in the form of linear antennas from digital hydrophones located in a row along both sides of the submarine.

В третьем частном случае реализации способа прием отраженного от донных отложений излучения целесообразно осуществлять акустическими приемниками в виде линейных антенн из цифровых гидрофонов, расположенных в два ряда вдоль обоих бортов подводного судна.In the third particular case of the implementation of the method, it is advisable to receive radiation reflected from the bottom sediments by acoustic receivers in the form of linear antennas from digital hydrophones located in two rows along both sides of the submarine.

Технический результат - повышение экономической эффективности, технологичности и качества получаемого материала - обеспечивается в разработанном способе за счет предложенного авторами использования когерентного накопления сигналов сложной формы при продолжительном излучении. В отличие от известных аналогов, где в качестве источников сейсмоакустического излучения используются импульсные устройства, например воздушные пушки (см., например, Телегин А.Н. ред. Морская сейсморазведка. М.: ООО «Геоинформмарк». 2004), в разработанном способе используются источники когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения с мощностью порядка и более 1 кВт и когерентное накопление принятого сигнала (общие принципы когерентной обработки описаны, например, в Справочник по гидроакустике под ред. Колесникова А.Е., Л.: Судостроение, 1988. Второе издание. Глава 4 «Гидроакустические сигналы»). При этом отношение длительности когерентного излучения в разработанном способе к длительности излучения упомянутых импульсных устройств (около 0.1 секунды) составляет величину порядка 100 и, возможно, более, что означает выигрыш по энергии излучения в разработанном способе во столько же раз. Кроме того, когерентность излучения позволяет организовать направленное излучение и прием, например преимущественное излучение в направлении надира и прием сигналов, отраженных преимущественно дном акватории с подавлением отражений от поверхности, покрытой льдом. По этой причине при использовании в разработанном способе мощных источников направленного излучения отпадает необходимость в перемещении длинных сейсморазведочных кос, достоинством которых является среди прочего возможность ослабления шумов за счет суммирования большого числа спаренных гидрофонов и выделения годографов отраженных волн на фоне шумов. Таким образом, высокая экономическая эффективность и технологичность разработанного способа обеспечиваются за счет возможности использования апробированных базовых решений подводных лодок с необходимыми доработками, которые при реализации разработанного способа перемещаются в обычном маршевом режиме. Возможность использования апробированных базовых решений подводных лодок обеспечивается за счет жесткого крепления приемоизлучающей системы на подводном судне. В результате чего не страдает гидродинамика подводного судна, его маневренность и безопасность эксплуатации. Все это важно для обеспечения автономной работы подводной лодки и проведения сейсморазведки 3D путем последовательной записи набора сейсмических трасс. Качество получаемого материала обеспечивается за счет использования источников когерентного широкополосного сигнала и гидроакустических антенн последнего поколения с цифровым преобразованием непосредственно в гидрофонах антенны.The technical result - improving economic efficiency, manufacturability and quality of the material obtained - is provided in the developed method due to the use of coherent accumulation of complex waveforms by continuous radiation proposed by the authors. In contrast to the known analogues, where pulsed devices, such as air guns (see, for example, Telegin AN, ed. Marine seismic exploration. M .: Geoinformmark LLC. 2004) are used as sources of seismoacoustic radiation, the developed method uses sources of coherent broadband low-frequency acoustic radiation with a power of the order of more than 1 kW and coherent accumulation of the received signal (the general principles of coherent processing are described, for example, in the Reference book for hydroacoustics edited by A. Kolesnikov ., L .: Shipbuilding, 1988. Second edition, Chapter 4, “Hydroacoustic Signals”). In this case, the ratio of the coherent radiation duration in the developed method to the radiation duration of the aforementioned pulsed devices (about 0.1 second) is of the order of 100 and, possibly, more, which means that the radiation energy gain in the developed method is the same amount. In addition, the coherence of radiation makes it possible to organize directed radiation and reception, for example, predominant radiation in the nadir direction and reception of signals reflected mainly by the bottom of the water area with suppression of reflections from the surface covered with ice. For this reason, when using powerful sources of directional radiation in the developed method, there is no need to move long seismic surveys, the advantage of which is, among other things, the ability to attenuate noise by summing a large number of paired hydrophones and highlighting the traveltime curves of reflected waves against noise. Thus, the high economic efficiency and manufacturability of the developed method are provided due to the possibility of using proven basic solutions of submarines with the necessary modifications, which, when implementing the developed method, move in the usual marching mode. The ability to use proven basic solutions of submarines is provided due to the rigid mounting of the receiving-emitting system on the submarine. As a result, the hydrodynamics of the submarine, its maneuverability and safety of operation, do not suffer. All this is important for ensuring the autonomous operation of the submarine and conducting 3D seismic by sequential recording of a set of seismic traces. The quality of the material obtained is ensured through the use of coherent broadband signal sources and latest generation hydroacoustic antennas with digital conversion directly in the antenna hydrophones.

В разработанном способе первичная корреляционная обработка сигналов осуществляется стандартным образом (см., например, Скучик Е. Основы акустики. М.: Мир, 1976, T.1; Справочник по гидроакустике под ред. Колесникова А.Е. Л.: Судостроение, 1988. Второе издание. Глава 4 «Гидроакустические сигналы»), что, как показал опыт практического применения (Лебедев А.В., Малеханов А.И. Когерентная сейсмоакустика // Изв. вузов. Радиофизика. 2003. 46. №7. 579-597), позволяет реализовать нехарактерные для традиционной сейсморазведки режимы зондирования и повысить разрешающую способность. В результате корреляционной обработки определяется импульсный отклик исследуемой среды, который в силу малой величины деформаций и очевидной линейности среды распространения (донных отложений) формально совпадает с импульсным откликом, получаемым стандартным способом (например, в морской сейсморазведке с использованием импульсных источников). Поэтому интерпретация полученных после корреляционной обработки данных подледной разведки с использованием когерентного излучения и приема производится так же, как и для данных надводной морской сейсморазведки. Следовательно, возможно использование всего накопленного опыта, прикладных программ, вычислительных центров и т.п. служб.In the developed method, the primary correlation processing of signals is carried out in a standard way (see, for example, Skuchik E. Fundamentals of Acoustics. M: Mir, 1976, T.1; Handbook of hydroacoustics under the editorship of A.E. Kolesnikov: Shipbuilding, 1988 . Second edition. Chapter 4 "Hydroacoustic signals"), which, as shown by practical experience (Lebedev A.V., Malekhanov A.I. Coherent seismoacoustics // Izv. Universities. Radiophysics. 2003. 46. No. 7. 579- 597), allows to implement sounding modes uncharacteristic for traditional seismic exploration and increase the resolution ability. As a result of correlation processing, the impulse response of the medium under study is determined, which, due to the small size of deformations and the obvious linearity of the propagation medium (bottom sediments) formally coincides with the impulse response obtained in a standard way (for example, in marine seismic exploration using pulsed sources). Therefore, the interpretation obtained after correlation processing of ice reconnaissance data using coherent radiation and reception is carried out in the same way as for surface marine seismic data. Consequently, it is possible to use all the accumulated experience, applications, computer centers, etc. services.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлено два вида (вид сбоку и вид сверху) принципиальной компоновочной схемы подводного судна сейсмической разведки для реализации разработанного способа.Figure 1 presents two types (side view and top view) of the basic layout diagram of a submarine seismic reconnaissance vessel for implementing the developed method.

На фиг.2 представлена схема способа проведения подводно-подледной геофизической разведки с использованием подводного судна.Figure 2 presents a diagram of a method of conducting underwater-under-ice geophysical exploration using an underwater vessel.

На фиг.3 представлены результаты численного моделирования проведения подводно-подледной геофизической разведки.Figure 3 presents the results of numerical modeling of underwater-under-ice geophysical exploration.

Подводное судно сейсмической разведки (см. фиг.1) включает в себя само подводное судно 1, имеющее герметичный отсек 8 для расположения там и транспортировки в положении «по-походному» излучателя 2, выполненного из, по крайней мере, одного источника 3 акустического когерентного широкополосного низкочастотного излучения с мощностью порядка или более 1 кВт. Кроме того, подводное судно 1 снабжено акустическими приемниками 4, жестко закрепленными на подводном судне. Излучатель 2 установлен на штанге 9, которая шарнирно закреплена в отсеке 8 с возможностью фиксации в двух положениях: в положении «по-походному», при котором штанга 9 расположена в отсеке 8 параллельно днищу судна, и в рабочем положении, при котором штанга 9 расположена вне корпуса судна перпендикулярно его днищу (см. фиг.2).The seismic reconnaissance submarine (see FIG. 1) includes the submarine 1 itself, which has a sealed compartment 8 for positioning and transporting the emitter 2 in the on-off position, made from at least one acoustic coherent source 3 broadband low-frequency radiation with a power of the order of or more than 1 kW. In addition, the submarine 1 is equipped with acoustic receivers 4, rigidly mounted on the submarine. The emitter 2 is mounted on the rod 9, which is pivotally mounted in the compartment 8 with the possibility of fixing in two positions: in the "marching" position, in which the rod 9 is located in the compartment 8 parallel to the bottom of the vessel, and in the working position, in which the rod 9 is located outside the hull perpendicular to its bottom (see figure 2).

В частных случаях реализации акустические приемники 4 могут быть выполнены в виде линейных антенн из цифровых гидрофонов 5, расположенных либо в один ряд вдоль обоих бортов подводного судна 1, либо в два ряда также вдоль обоих бортов подводного судна 1.In special cases, the implementation of the acoustic receivers 4 can be made in the form of linear antennas from digital hydrophones 5 located either in one row along both sides of the submarine 1, or in two rows also along both sides of the submarine 1.

В качестве источников 3 акустического когерентного широкополосного низкочастотного излучения могут быть использованы изготавливаемые в ИПФ РАН (г. Нижний Новгород) глубоководные источники когерентного широкополосного акустического излучения с мощностью порядка и более 1 кВт. Краткое описание источников представлено в обзоре (Лебедев А.В., Малеханов А.И. Когерентная сейсмоакустика // Изв. вузов. Радиофизика. 2003. 46. №7. 579-597).As sources 3 of acoustic coherent broadband low-frequency radiation, deep-sea sources of coherent broadband acoustic radiation manufactured by IAP RAS (Nizhny Novgorod) with a power of the order of more than 1 kW can be used. A brief description of the sources is presented in the review (Lebedev A.V., Malekhanov A.I. Coherent seismoacoustics // Izv. Universities. Radiophysics. 2003. 46. No. 7. 579-597).

В качестве цифровых гидрофонов 5 могут быть использованы гидрофоны, выпускаемые, например, фирмой «Мониторинг» (ИПФ РАН, Нижний Новгород), описание которых представлено в работах (Коротин П.И., Кияшко Б.В., Чащин А.С., Харитонов А.В. Цифровой гидроакустический приемник. Журнал «Приборы и системы разведочной геофизики» 2007, №1, с.35-39 и Коротин П.И., Чащин А.С., Эйдельман Э.С. Цифровая система сбора данных морской сейсморазведки. Журнал «Приборы и системы разведочной геофизики» 2007, №3, с.16-18).As digital hydrophones 5, hydrophones produced, for example, by the Monitoring company (IAP RAS, Nizhny Novgorod), the description of which is presented in the works (Korotin P.I., Kiyashko B.V., Chashchin A.S., Kharitonov AV Digital hydroacoustic receiver. Journal “Instruments and systems for exploration geophysics” 2007, No. 1, pp. 35-39 and Korotin P.I., Chashchin A.S., Eidelman E.S. Digital marine data acquisition system seismic exploration. Magazine "Instruments and systems for exploration geophysics" 2007, No. 3, p.16-18).

Разработанный способ реализуют следующим образом.The developed method is implemented as follows.

Подводное судно 1, находясь в автономном плавании, в маршевом режиме выходит в район проведения геофизической разведки и занимает исходную позицию на выбранной глубине. Из герметичных отсеков 8 посредством штанги 9 выводят в рабочее положение один или несколько источников 3 акустического когерентного широкополосного низкочастотного излучения (см. фиг.2). Поскольку источники 3 акустического излучения и акустические приемники 4 имеют небольшие объемы и закреплены на подводном судне 1 стационарно и жестко, то гидродинамика подводного судна и его маневренность не нарушаются, и подводное судно 1 может перемещаться над обследуемым районом со скоростью до 40 узлов, т.е. практически в маршевом режиме. В этом режиме трехмерную 3D геофизическую разведку в обследуемом районе проводят путем последовательной записи набора сейсмических трасс. При этом посредством источников 3 дно акватории облучают в надир когерентным широкополосным низкочастотным акустическим излучением 6 с мощностью порядка 1 кВт. А отраженное от морского дна и от неоднородностей (донных отложений) под морским дном излучение 7 принимают акустическими приемниками 4, например цифровыми гидрофонами 5 в виде линейных антенн, расположенных вдоль обоих бортов подводного судна 1 (см. фиг.1). После чего первичную обработку принятых сигналов проводят на судне с привлечением известного корреляционного метода (см., например, Скучик Е. Основы акустики. М.: Мир, 1976, T.1).Submarine 1, while in autonomous navigation, in marching mode enters the area of geophysical exploration and takes its initial position at a selected depth. From the sealed compartments 8 by means of a rod 9, one or several sources 3 of acoustic coherent broadband low-frequency radiation are brought into operation (see FIG. 2). Since the acoustic radiation sources 3 and acoustic receivers 4 are small and fixed on the submarine 1 stationary and rigidly, the hydrodynamics of the submarine and its maneuverability are not disturbed, and the submarine 1 can move over the surveyed area at a speed of up to 40 knots, i.e. . almost in march mode. In this mode, three-dimensional 3D geophysical exploration in the surveyed area is carried out by sequentially recording a set of seismic traces. Moreover, through sources 3, the bottom of the water area is irradiated into nadir with coherent low-frequency broadband acoustic radiation 6 with a power of the order of 1 kW. And radiation 7 reflected from the seabed and from inhomogeneities (bottom sediments) under the seabed is received by acoustic receivers 4, for example, digital hydrophones 5 in the form of linear antennas located along both sides of the submarine 1 (see Fig. 1). After that, the primary processing of the received signals is carried out on the vessel using the well-known correlation method (see, for example, Skuchik E. Fundamentals of acoustics. M: Mir, 1976, T.1).

В разработанном способе за счет когерентности излучения и накопления принимаемых сигналов увеличивается энергия зондирующих импульсов, что позволяет отказаться от использования длинных (порядка 6000 м) стандартных сейсморазведочных кос и использовать для создания подводного комплекса геофизической разведки апробированные базовые решения подводных лодок с необходимыми доработками, и это обеспечивает решение поставленной задачи.In the developed method, due to the coherence of the radiation and accumulation of the received signals, the energy of the probe pulses increases, which eliminates the use of long (about 6000 m) standard seismic surveys and uses tested basic solutions of submarines with the necessary modifications to create an underwater geophysical exploration complex, and this ensures solution of the task.

Последующую интерпретацию полученных после корреляционной обработки данных подледной геофизической разведки проводят по известной методике, как и для данных надводной морской сейсморазведки, с использованием известных прикладных программ.The subsequent interpretation of the data obtained under the correlation processing of the under-ice geophysical exploration is carried out according to a well-known technique, as well as for surface marine seismic data, using well-known application programs.

Авторами проведено численное моделирование разработанного способа подводно-подледной геофизической разведки. Результаты численного моделирования представлены на фиг.3.The authors conducted a numerical simulation of the developed method for underwater-under-ice geophysical exploration. The results of numerical simulation are presented in figure 3.

Проведенные расчеты показали возможность уверенного приема одиночным гидрофоном полезного сигнала от тонкого (несколько десятков метров) пласта, который лежит на глубине 1 км и моделирует насыщенный газом слой. При этом учитывалась реальная шумовая обстановка, характерная для арктического бассейна. Глубины в 1 км являются на сегодняшний день достижимыми для коммерческого использования. Расчеты базировались на усредненных геофизических данных, доступных из многочисленных авторитетных источников (см., например, Hyp А. Использование сейсмических свойств горных пород для изучения и мониторинга пластов-коллекторов // В кн.: Сейсмическая томография / под ред. Г.Нолета. М.: Мир. 1990. 213-250; Авербух А.Г. Изучение состава и свойств горных пород при сейсморазведке. М.: Недра. 1982; Mavko G., Mukeji Т., Dvorkin J. The Rock Physics Handbook. Tools for Seismic Analysis in Porous Media. Cambridge University Press. MA. 1998), и апробированной схеме вычислений.The calculations showed the possibility of reliable reception by a single hydrophone of a useful signal from a thin (several tens of meters) layer, which lies at a depth of 1 km and simulates a gas-saturated layer. At the same time, the real noise situation characteristic of the Arctic basin was taken into account. Depths of 1 km are currently achievable for commercial use. The calculations were based on averaged geophysical data available from numerous authoritative sources (see, for example, Hyp A. Use of seismic properties of rocks for the study and monitoring of reservoirs // In: Seismic tomography / edited by G. Noleta. M .: Mir. 1990. 213-250; Averbukh A.G. Study of the composition and properties of rocks during seismic exploration.M .: Nedra. 1982; Mavko G., Mukeji T., Dvorkin J. The Rock Physics Handbook. Tools for Seismic Analysis in Porous Media, Cambridge University Press. MA. 1998), and an approved computing scheme.

Параметры модели приведены в Таблице.Model parameters are given in the Table.

Таблица.Table. Параметры слоистой среды, использованные при моделировании распространения сейсмических волн.Layered medium parameters used in modeling the propagation of seismic waves. СредаWednesday Плотность (кг/м3)Density (kg / m 3 ) VP (м/с)V P (m / s) VS (м/с)V S (m / s) ηр η p ηs η s (1) вода(1) water 10001000 15001500 00 00 00 (2) ил(2) silt 15001500 14001400 00 0.20.2 00 (3) песчаник №1(3) sandstone No. 1 25102510 46704670 30603060 0.010.01 0.010.01 (4) песчаник №2(4) sandstone No. 2 21002100 31303130 17301730 0.020.02 0.020.02

Песчаник №1 моделирует осадочную породу с низким содержанием пор, что препятствует выходу углеводородов на поверхность. Песчаник №2 моделирует пористую (до 30%) осадочную породу, которая содержит газ или иные углеводороды. В модельном расчете слой песчаника №2 имел толщину 40 метров и располагался на глубине 1 км. На фиг.3 показан импульсный отклик (свертка сигнала линейной частотной модуляции в полосе 60-120 Гц длительностью 8 секунд), на котором отчетливо виден сигнал, отраженный слоем песчаника №2. Две модели на фиг.3 отвечают следующим вариантам. Модель №1 представляет собой среду, составленную из жидкого (вода) слоя, слоя ила и полупространства, заполненного песчаником №1. В модели №2 на глубине 1 км имеется включение в виде слоя толщиной 40 метров пористого песчаника №2. Сравнивая отклики для двух моделей, нетрудно видеть, что отличия наблюдаются с времен 400 мс, когда приходит первый отраженный сигнал от слоя песчаника №2. Кроме того, можно заметить, что гидроакустические шумы арктической акватории начинают сказываться на сигналах, пришедших с задержкой более 1 секунды.Sandstone No. 1 models sedimentary rock with a low pore content, which prevents the release of hydrocarbons to the surface. Sandstone No. 2 models porous (up to 30%) sedimentary rock that contains gas or other hydrocarbons. In the model calculation, sandstone layer No. 2 had a thickness of 40 meters and was located at a depth of 1 km. Figure 3 shows the impulse response (convolution of the linear frequency modulation signal in the band 60-120 Hz for 8 seconds), which clearly shows the signal reflected by the sandstone layer No. 2. Two models in figure 3 correspond to the following options. Model No. 1 is a medium composed of a liquid (water) layer, a layer of silt and a half-space filled with sandstone No. 1. In model No. 2 at a depth of 1 km there is an inclusion in the form of a layer 40 meters thick of porous sandstone No. 2. Comparing the responses for the two models, it is easy to see that differences have been observed since 400 ms, when the first reflected signal from the sandstone layer No. 2 arrives. In addition, it can be noted that hydroacoustic noises in the Arctic begin to affect signals arriving with a delay of more than 1 second.

В результате проведенного анализа установлено следующее. Во-первых, уверенная регистрация полезного сигнала возможна при использовании полосы когерентного излучения в 1 октаву с центральной частотой порядка 100 Гц (расширение полосы излучения приводит к улучшению контраста акустического изображения). Во-вторых, для повышения качества регистрации целесообразно осуществлять зондирование при размещении подводного судна 1 ближе к дну. В-третьих, ограничения на скорость перемещения подводного судна 1 практически отсутствуют, и при длительности посылки 8 секунд скорость судна может достигать 40 узлов. В-четвертых, использование методов когерентной обработки сигналов с линейных антенн может только улучшить качество принимаемого сигнала за счет пространственной селекции по сравнению с регистрацией на одиночный гидрофон 5. Таким образом, предлагаемый способ функционирования подводного комплекса геофизической разведки с жестко закрепленными элементами приемоизлучающей системы является реализуемым в рамках имеющихся апробированных конструкторских решений для создания подводных судов.As a result of the analysis, the following was established. Firstly, reliable registration of the useful signal is possible when using a coherent emission band of 1 octave with a central frequency of about 100 Hz (expanding the emission band improves the contrast of the acoustic image). Secondly, to improve the quality of registration, it is advisable to perform sounding when placing the submarine 1 closer to the bottom. Thirdly, there are practically no restrictions on the speed of movement of the submarine 1, and when the sending time is 8 seconds, the speed of the vessel can reach 40 knots. Fourth, the use of methods of coherent processing of signals from linear antennas can only improve the quality of the received signal due to spatial selection compared to recording on a single hydrophone 5. Thus, the proposed method for the operation of an underwater complex of geophysical exploration with rigidly fixed elements of a receiving-emitting system is implemented in within the framework of existing proven design solutions for the creation of submarines.

Claims (4)

1. Способ проведения подводно-подледной геофизической разведки с использованием подводного судна, перемещающего приемники и излучатель акустического сигнала вблизи дна исследуемой морской акватории, отличающийся тем, что дно акватории облучают в надир непосредственно с движущегося в маршевом режиме подводного судна с помощью излучателя, выполненного в виде, по крайней мере, одного источника когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения с мощностью порядка 1 кВт и более и установленного стационарно на подводном судне, а прием и регистрацию отраженного излучения осуществляют акустическими приемниками, жестко закрепленными на подводном судне, после чего обработку принятых сигналов проводят с привлечением корреляционного метода.1. A method of conducting underwater-under-ice geophysical exploration using an underwater vessel moving receivers and an acoustic signal emitter near the bottom of the studied marine area, characterized in that the bottom of the water area is irradiated into nadir directly from the marching underwater vessel using an emitter made in the form at least one source of coherent broadband low-frequency acoustic radiation with a power of the order of 1 kW or more and installed permanently on an underwater m vessel, and the reception and registration of reflected radiation is carried out by acoustic receivers rigidly fixed to the submarine vessel, after which the processing of the received signals is carried out using the correlation method. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дно акватории облучают в надир с помощью излучателя, выполненного в виде источника когерентного широкополосного низкочастотного акустического излучения с линейной частотной модуляцией в полосе частот 60-120 Гц.2. The method according to claim 1, characterized in that the bottom of the water area is irradiated into nadir using an emitter made in the form of a source of coherent broadband low-frequency acoustic radiation with linear frequency modulation in the frequency band 60-120 Hz. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что прием отраженного излучения осуществляют акустическими приемниками в виде линейных антенн из цифровых гидрофонов, расположенных в один ряд вдоль обоих бортов подводного судна.3. The method according to claim 1, characterized in that the reception of reflected radiation is carried out by acoustic receivers in the form of linear antennas from digital hydrophones located in a row along both sides of the submarine. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что прием отраженного излучения осуществляют акустическими приемниками в виде линейных антенн из цифровых гидрофонов, расположенных в два ряда вдоль обоих бортов подводного судна. 4. The method according to claim 1, characterized in that the reception of the reflected radiation is carried out by acoustic receivers in the form of linear antennas from digital hydrophones located in two rows along both sides of the submarine.
RU2010145301/28A 2010-11-08 2010-11-08 Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel RU2457515C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145301/28A RU2457515C2 (en) 2010-11-08 2010-11-08 Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145301/28A RU2457515C2 (en) 2010-11-08 2010-11-08 Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010145301A RU2010145301A (en) 2012-05-20
RU2457515C2 true RU2457515C2 (en) 2012-07-27

Family

ID=46230115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010145301/28A RU2457515C2 (en) 2010-11-08 2010-11-08 Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2457515C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562747C1 (en) * 2014-02-19 2015-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) Method of conducting underwater/under-ice seismoacoustic survey using ice-breaker ship and system therefor
RU2696820C1 (en) * 2017-12-07 2019-08-06 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of underwater under-ice seismic survey and device for implementation thereof
RU2706456C1 (en) * 2018-09-21 2019-11-19 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Транскор-К" Method of obtaining measurement results during scanning of hidden or open objects
RU2734492C1 (en) * 2020-01-27 2020-10-19 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Seismic survey complex
RU2755001C1 (en) * 2020-09-29 2021-09-08 Георгий Яковлевич Шайдуров Underwater system for seismic exploration at sea

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1376513A (en) * 1973-07-18 1974-12-04 Ici Ltd Marine seismic prospecting
RU2076342C1 (en) * 1992-10-21 1997-03-27 Центральная геофизическая экспедиция Method of sea seismic prospecting
RU2388022C1 (en) * 2008-09-10 2010-04-27 ООО "Комплексные Инновационные Технологии" Method for underwater-subglacial geophysical exploration and technological complex for realising said method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1376513A (en) * 1973-07-18 1974-12-04 Ici Ltd Marine seismic prospecting
RU2076342C1 (en) * 1992-10-21 1997-03-27 Центральная геофизическая экспедиция Method of sea seismic prospecting
RU2388022C1 (en) * 2008-09-10 2010-04-27 ООО "Комплексные Инновационные Технологии" Method for underwater-subglacial geophysical exploration and technological complex for realising said method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562747C1 (en) * 2014-02-19 2015-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) Method of conducting underwater/under-ice seismoacoustic survey using ice-breaker ship and system therefor
RU2696820C1 (en) * 2017-12-07 2019-08-06 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of underwater under-ice seismic survey and device for implementation thereof
RU2706456C1 (en) * 2018-09-21 2019-11-19 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Транскор-К" Method of obtaining measurement results during scanning of hidden or open objects
RU2734492C1 (en) * 2020-01-27 2020-10-19 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Seismic survey complex
RU2755001C1 (en) * 2020-09-29 2021-09-08 Георгий Яковлевич Шайдуров Underwater system for seismic exploration at sea

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010145301A (en) 2012-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2485554C1 (en) Method of conducting 3d submarine-subglacial seismo-acoustic survey using submarine vessel
US9726773B2 (en) Subaqueous underground survey system and subaqueous underground survey method
Hersey Continuous reflection profiling
US10310125B2 (en) System and method for refining positions of marine seismic receivers
RU2457515C2 (en) Method of performing underwater-subglacial geophysical exploration using submarine vessel
Mosher et al. High Arctic marine geophysical data acquisition
RU2608301C2 (en) System and method for 3d examination of sea bottom for engineering survey
US20210132206A1 (en) Method and system for detecting a stream of bubbles in a body of sea water
Bjørnø Underwater acoustic measurements and their applications
RU2562747C1 (en) Method of conducting underwater/under-ice seismoacoustic survey using ice-breaker ship and system therefor
RU2639728C1 (en) Data collection systems for maritime modification with coss and reception module
RU2714519C1 (en) Method of marine seismic survey and device for implementation thereof
US20180259665A1 (en) System and method for generating and acquiring seismic data with flotillas of seismic sources and receivers
Shor Jr et al. Deep‐sea tests of a new nonexplosive reflection profiler
RU2576352C2 (en) Towed device for measurement of acoustic characteristics of sea ground
US20120134235A1 (en) Areal Marine Seismic Exploration Method
RU2621638C1 (en) Underwater seismic exploration method
van Leijen et al. Geoacoustic inversion in the north-eastern Caribbean using a hydrographic survey vessel as a sound source of opportunity
GB2576736A (en) Seismic data acquisition system
Belov et al. Acoustic calibration of the signal propagation path in the shallow water
Sawa et al. First ocean survey with synthetic aperture sonar on neutral trim tow-fish
RU2541107C2 (en) Method of prospecting for gas hydrate deposits in preexistent fault areas
Kusano et al. Localization of marine seismic vibrator based on hyperbolic Radon transform
Church et al. Sound methods: the necessity of high-resolution geophysical data for planning deepwater archaeological projects
Zaslavskiĭ et al. Vertical seismic profiling on the sea shelf

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201109