RU2515170C2 - Mobile self-contained underwater seismic-hydroacoustic station for exploration of hydrocarbons on water area of arctic shelf - Google Patents

Abstract

FIELD: physics; geophysics.

SUBSTANCE: invention relates to devices for seismic exploration of hydrocarbon deposits on the water area of the arctic shelf. The mobile self-contained underwater seismic-hydroacoustic station for exploration of hydrocarbons on the water area of the arctic shelf has a hard, streamlined housing, a power plant, a motor, a gyroscope, a distance measuring device, an echo sounder, a depth sensor, a hydroacoustic beacon signal locator, buoyancy control means and an on-board computer with a program device for controlling movement of the station from one point on the sea to another, hovering, sinking to the bottom, raising from the bottom to a given depth and onto the sea surface.

EFFECT: designing a mobile underwater self-contained seismic-hydroacoustic station for exploration of hydrocarbons, capable of independently moving according to a given program to investigated points on the sea, hovering over said points, sinking to the bottom and raising from the bottom to a given depth while simultaneously reducing self-generated seismic-hydroacoustic noise.

1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к устройствам для сейсморазведки месторождений углеводородов на акватории Арктического шельфа.The present invention relates to devices for seismic exploration of hydrocarbon deposits in the Arctic shelf.

В настоящее время разрабатываются устройства сейсморазведки с применением невзрывных источников сейсмической энергии. Данное устройство предназначено для приема микросейсм морского дна, которые несут полезную информацию о глубинной структуре морского дна, включая данные о наличии месторождений углеводородов.Currently, seismic exploration devices using non-explosive sources of seismic energy are being developed. This device is designed to receive seismic microseisms that carry useful information about the deep structure of the seabed, including data on the presence of hydrocarbon deposits.

Известно устройство для сейсморазведки углеводородов, состоящее из донных станций с сейсмоприемниками и подводным аппаратом, поочередно подплывающим к ним и собирающим с них информацию по гидроакустическому каналу (С.В.Максимов. О применении автономных необитаемых подводных аппаратов в технологии тотальной донной сейсморазведки. // Труды 4-й Всероссийской научно-технической конференции "Технические проблемы освоения Мирового океана", Секция 2, 2011, Владивосток, с.220-224).A device for seismic exploration of hydrocarbons is known, consisting of bottom stations with seismic receivers and an underwater vehicle, alternately sailing to them and collecting information from them via a sonar channel (S.V. Maksimov. On the use of autonomous uninhabited underwater vehicles in the technology of total bottom seismic exploration. // Transactions 4th All-Russian Scientific and Technical Conference "Technical Problems of the Development of the World Ocean", Section 2, 2011, Vladivostok, p.220-224).

Недостатком этого решения является то, что по данной методике разведки кроме подводного аппарата необходимо устанавливать на дно большое количество донных станций (до 220 штук), к которым подводный аппарат поочередно подплывает и опрашивает. Такая компоновка устройств для сейсморазведки удорожает стоимость сейсморазведки из-за необходимости установки большого количества дорогостоящих сейсмостанций и трудоемкости их установки и подъема, особенно в районах с илистым донным грунтом и при наличии ледового покрова. В данном устройстве не предусмотрена его установка в придонном слое моря.The disadvantage of this solution is that according to this reconnaissance technique, in addition to the underwater vehicle, it is necessary to install a large number of bottom stations (up to 220 pieces) to the bottom, to which the underwater vehicle swims and interrogates one by one. Such an arrangement of seismic exploration devices increases the cost of seismic exploration due to the need to install a large number of expensive seismic stations and the complexity of their installation and lifting, especially in areas with muddy bottom soil and in the presence of ice. This device does not provide for its installation in the bottom layer of the sea.

Другим аналогом является изобретение по патенту РФ №2438149 «Автономная донная станция для сейсмических наблюдений». Станция состоит из герметичного корпуса, донного сейсмоприемника, датчика пространственной ориентации, радиобуя, балласта, размыкателя балласта, аналоговых усилителей и фильтров низкой частоты, блока точного времени и цифрового регистратора.Another analogue is the invention according to RF patent No. 2438149 "Autonomous bottom station for seismic observations." The station consists of a sealed enclosure, a seismic receiver, a spatial orientation sensor, a beacon, ballast, a ballast disconnector, analog amplifiers and low-pass filters, an accurate time unit and a digital recorder.

Недостатком данного технического решения при использовании его в условиях Арктики является трудность установки сейсмостанций на дно моря под ледовым покровом и, тем более, перестановки сейсмостанций в другие точки измерений на дне при наличии мощного ледового покрова. Также не предусмотрена установка сейсмостанций в придонном слое моря.The disadvantage of this technical solution when using it in the Arctic is the difficulty of installing seismic stations at the bottom of the sea under the ice cover and, especially, moving the seismic stations to other measurement points at the bottom in the presence of a thick ice cover. Also, the installation of seismic stations in the bottom layer of the sea is not provided.

Наиболее близким аналогом, то есть прототипом является изобретение по патенту РФ №2435180 «Подводная геофизическая станция».The closest analogue, that is, the prototype is the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2435180 "Underwater geophysical station".

Сущность этого изобретения заключается в том, что подводная геофизическая станция имеет герметичный корпус, выполненный из высокопрочного алюминиевого сплава с защитным антикоррозийным покрытием, сейсмоприемник, средства регистрации и хранения информации.The essence of this invention lies in the fact that the underwater geophysical station has a sealed enclosure made of high-strength aluminum alloy with a protective anti-corrosion coating, a geophysical receiver, and means for recording and storing information.

Недостатком прототипа являются ранее указанные трудности установки и перестановки донных станций в другие точки на дне моря при наличии мощного ледового покрова. В нем также не предусмотрена установка в придонном слое моря.The disadvantage of the prototype are the previously mentioned difficulties of installing and moving bottom stations to other points on the bottom of the sea in the presence of a thick ice cover. It also does not provide for installation in the bottom layer of the sea.

Отметим, что в настоящее время нет сведений о станциях, способных самостоятельно перемещаться для измерения из одной точки моря в другую точку, зависать над нею, а затем ложиться на грунт морского дна и подниматься со дна на заданную глубину. К тому же измерения с борта подвижной подводной станции затруднены из-за возникновения помех обтекания. Эти помехи маскируют микросейсмы от месторождений углеводородов и препятствуют их обнаружению.Note that at present there is no information on stations capable of independently moving for measurement from one point of the sea to another point, hovering over it, and then lying on the ground of the seabed and rising from the bottom to a predetermined depth. In addition, measurements from the mobile underwater station are difficult due to the occurrence of flow interference. These interferences mask microseisms from hydrocarbon deposits and prevent their detection.

Целью данного изобретения является создание подвижной подводной автономной сейсмогидроакустической станция разведки углеводородов, способной самостоятельно перемещаться по заданной программе в исследуемые точки моря, зависать над ними, опускаться на дно и подниматься со дна на заданную глубину при одновременном снижении собственных сейсмогидроакустических помех.The aim of this invention is the creation of a mobile underwater autonomous seismic-hydroacoustic hydrocarbon exploration station, capable of independently moving according to a given program to the studied points of the sea, hovering over them, lowering to the bottom and rising from the bottom to a given depth while reducing their own seismohydroacoustic interference.

Поставленная цель достигается тем, что подвижная подводная автономная сейсмогидроакустическая станция разведки углеводородов на акватории Арктического шельфа дополнительно оборудуется прочным корпусом обтекаемой формы, энергосиловой установкой, движителем, гироскопом, измерителем пути, эхолотом, датчиком глубины, локатором сигналов гидроакустического маяка, средствами регулирования плавучести и бортовым компьютером с программным устройством управления перемещением станции из одной точки моря в другую, зависанием, спуском на дно, подъемом со дна на заданное заглубление и на поверхность моря.This goal is achieved by the fact that the mobile submarine autonomous seismic-hydroacoustic exploration station for hydrocarbons in the Arctic shelf is additionally equipped with a robust streamlined body, power plant, propulsion, gyroscope, track meter, echo sounder, depth sensor, sonar beacon locator, buoyancy control devices and buoyancy control devices with a software device for controlling the movement of the station from one point of the sea to another, hovering, lowering to the bottom, rise from the bottom to a given depth and to the surface of the sea.

Совокупность указанных признаков обеспечивает достижение поставленной цели.The combination of these features ensures the achievement of the goal.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, на котором изображена схема подвижной подводной автономной сейсмогидроакустической станции, где:The proposed device is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a mobile underwater autonomous seismic-hydroacoustic station, where:

1 - прочный корпус обтекаемой формы;1 - durable streamlined body;

2 - гироскоп;2 - gyroscope;

3 - измеритель пути;3 - path meter;

4 - эхолот;4 - echo sounder;

5 - датчик глубины;5 - depth sensor;

6 - бортовой компьютер с программным устройством управления;6 - an on-board computer with a software control device;

7 - сейсмоприемник;7 - seismic receiver;

8 - средства обеспечения плавучести;8 - means of ensuring buoyancy;

9 - энергосиловая установка;9 - power installation;

10 - движитель;10 - mover;

11 - локатор сигналов гидроакустического маяка.11 - signal locator sonar beacon.

Подводная станция в зависимости от ледовой обстановки доставляется с помощью надводного или подводного гидрофизического судна в район первой обследуемой точки и выпускается в плавание. Возможно опускание станции в прорубь с ледового покрова.Depending on the ice situation, the underwater station is delivered by the surface or underwater hydrophysical vessel to the area of the first surveyed point and is launched into the voyage. It is possible to lower the station into the ice hole from the ice sheet.

Подводная станция имеет прочный корпус обтекаемой формы (поз.1). В зависимости от показаний гироскопа (поз.2), измерителя пути (поз.3), эхолота (поз.4), датчика глубины (поз.5) бортовой компьютер с программным устройством (поз.6) обеспечивает следующие режимы работы: перемещение из одной точки моря в другую, зависание, спуск на дно и подъем со дна на заданное заглубление. Проведенными натурными испытаниями было установлено, что микросейсмы морского дна могут быть зарегистрированы сейсмоприемниками не только на дне, но и в придонном слое воды. Этим объясняется сложная последовательность измерений: при зависании, при спуске на дно и на дне.The underwater station has a robust streamlined body (item 1). Depending on the readings of a gyroscope (pos. 2), a track meter (pos. 3), an echo sounder (pos. 4), a depth sensor (pos. 5), the on-board computer with a software device (pos. 6) provides the following operating modes: one point of the sea to another, hovering, descent to the bottom and rise from the bottom to a given depth. Field tests showed that microseismic seabed can be recorded by geophones not only at the bottom, but also in the bottom layer of water. This explains the complex sequence of measurements: during freezing, during descent to the bottom and at the bottom.

Для выполнения этих режимов работы установлен движитель (поз.10), например электродвигатель, и энергосиловая установка (поз.9), например аккумуляторы, и средства регулирования плавучести (поз.8). Регулировка плавучести производится в пределах от нулевой плавучести до отрицательной или положительной плавучести. В режиме зависания станция перемещается течением вместе с водной средой, что снижает гидродинамические помехи обтекания и облегчает распознавание микросейсм от месторождений углеводородов. Сейсмоприемник (поз.7) позволяет производить измерение как отдельных проекций вектора колебательной скорости (ускорения, смещения, или их производных), так и всех одновременно. В процессе зависания и плавного погружения на дно и при нахождении на дне сигналы сейсмоприемника записываются в цифровом виде.To perform these operating modes, a propulsion device (pos. 10), for example, an electric motor, and a power plant (pos. 9), for example, batteries, and buoyancy control means (pos. 8) are installed. Adjustment of buoyancy is carried out in the range from zero buoyancy to negative or positive buoyancy. In the hovering mode, the station moves with the current along with the aqueous medium, which reduces the hydrodynamic interference of the flow around and facilitates the recognition of microseisms from hydrocarbon deposits. The seismic receiver (pos. 7) allows you to measure both individual projections of the vibrational velocity vector (acceleration, displacement, or their derivatives), and all at the same time. In the process of hovering and smooth immersion at the bottom and when located at the bottom, the signals of the seismic receiver are recorded in digital form.

В дальнейшем эти данные используются в стационарном центре обработки или на борту судна при расшифровке результатов для определения признаков наличия месторождений углеводородов.Subsequently, these data are used in a stationary processing center or on board the vessel when decoding the results to determine signs of the presence of hydrocarbon deposits.

После завершения измерений подводная станция возвращается в район первой обследуемой точки и компьютер подает сигнал на включение локатора сигналов гидроакустического маяка (11) для обнаружения маяка (подводного или надводного судна или маяка, опускаемого со льда в точке развертывания) и подхода к маяку и подъему станции на геофизическое судно или на лед.After completing the measurements, the underwater station returns to the area of the first surveyed point and the computer sends a signal to turn on the signal locator of the sonar beacon (11) to detect the beacon (an underwater or surface vessel or a lighthouse lowered from ice at the deployment point) and approach the beacon and lift the station to geophysical ship or on ice.

Технико-экономический эффект состоит в снижении трудоемкости работ и стоимости разведочного оборудования, так как подводная подвижная станция является и средством измерения микросейсм и не требует применения дополнительных донных станций.The technical and economic effect is to reduce the complexity of the work and the cost of exploration equipment, since the underwater mobile station is also a means of measuring microseisms and does not require the use of additional bottom stations.

В отличие от мини-подводных лодок с экипажем заявляемая подводная станция имеет значительно меньшие габариты и соответственно значительно меньшую стоимость. В необитаемой станции исключена проблема безопасности людей.Unlike mini-submarines with crew, the claimed submarine station has significantly smaller dimensions and, accordingly, a significantly lower cost. In an uninhabited station, the problem of human safety is excluded.

Claims (1)

Подвижная подводная автономная сейсмогидроакустическая станция разведки углеводородов на акватории Арктического шельфа, состоящая из прочного корпуса, сейсмоприемника, средств регистрации и хранения информации, отличающая тем, что дополнительно станция имеет прочный корпус обтекаемой формы, энергосиловую установку, движитель, гироскоп, измеритель пути, эхолот, датчик глубины, локатор сигналов гидроакустического маяка, средства регулирования плавучести и бортовой компьютер с программным устройством управления перемещением станции из одной точки моря в другую, зависанием, спуском на дно, подъемом со дна на заданное заглубление и на поверхность моря. A mobile subsea autonomous seismic-hydroacoustic hydrocarbon exploration station in the Arctic shelf, consisting of a sturdy hull, a seismic receiver, means of recording and storing information, characterized in that the station also has a robust streamlined body, power plant, propulsion, gyroscope, track meter, echo sounder, sensor depths, a sonar signal of a sonar beacon, buoyancy control equipment and an on-board computer with a station movement control software from one point of the sea to another, hovering, descending to the bottom, rising from the bottom to a given depth and to the surface of the sea.